涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)在太湖水庫(kù)中的運(yùn)用效果分析

熊 磊 胡國(guó)平 王 泉

(1.江西省水利科學(xué)院，江西 南昌 330029；2.江西省水工安全工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 330029；3.江西贛尋水利投資開(kāi)發(fā)有限公司，江西 尋烏 342216)

混凝土面板堆石壩具有投資小、工期短、安全性好、施工方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到了普遍的推廣和應(yīng)用[1-2]。但是，在混凝土面板防滲體系中，接縫止水仍然是薄弱環(huán)節(jié)。由于施工設(shè)備和結(jié)構(gòu)本身性質(zhì)的限制，在面板壩中必然存在著周邊縫(面板和趾板之間的接縫)和面板縫。面板縫按位置可以分為水平縫和垂直縫，其中垂直縫按照受力特點(diǎn)又被分為受壓縫(主要在中央面板處)和張拉縫(主要在靠近岸坡的面板處)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)面板堆石壩表層止水普遍采用柔性防水卷材(三元乙丙EPDM板、橡膠板和復(fù)合SB橡膠板)作為防護(hù)蓋板，通過(guò)錨固的方式與面板連接達(dá)到止水效果，近年來(lái)也有采用涂覆型柔性蓋板來(lái)達(dá)到止水效果的[3-4]。接縫位置處的止水如果遭到破壞，會(huì)造成壩體滲漏量過(guò)大，將影響工程正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)潰壩[5-6]。

1 錨固型止水與柔性蓋板止水優(yōu)缺點(diǎn)

在混凝土面板堆石壩表層止水中，國(guó)內(nèi)外通常的做法是在塑性填料表面設(shè)置防護(hù)蓋板，通過(guò)錨固的方式與面板連接達(dá)到止水效果。這種方式存在以下不足[7-9]：?蓋板與混凝土表面間存在縫隙；?混凝土面板周邊縫曲折多變，在施工過(guò)程接頭定做和角鋼安裝很難保證質(zhì)量；?緊固螺栓施工工藝麻煩，安裝較難，難以保證質(zhì)量；?螺栓在寒冷地區(qū)水位變化部位易發(fā)生冰凍拉拔脫落，耐久性較差；?若蓋板與下部塑性填料結(jié)合不嚴(yán)，易發(fā)生起鼓或局部破壞。

為改變傳統(tǒng)蓋板止水結(jié)構(gòu)型式，克服上述缺陷，研究提出了混凝土面板接縫涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)，即將SK單組分聚脲刮涂在塑性填料和混凝土表面，固化后形成全封閉的柔性防滲涂層，與混凝土黏結(jié)成一體，既可以作為一道獨(dú)立的表層止水，又可以保護(hù)下部塑性填料，是一種能對(duì)混凝土面板接縫進(jìn)行有效全封閉的柔性表層止水結(jié)構(gòu)。涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)具有表面防護(hù)可靠、防滲及耐久性好、易于施工、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)勢(shì)，可成為獨(dú)立的防水結(jié)構(gòu)層，提高了面板接縫防滲的可靠性，并且便于維修[10]。涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)方案與傳統(tǒng)的錨固型止水方案優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1。

表1 涂覆型柔性蓋板止水與錨固型卷材止水優(yōu)缺點(diǎn)比較

2 工程實(shí)例

2.1 概況

太湖水庫(kù)地處尋烏縣西北部的水源鄉(xiāng)太湖村境內(nèi)，距尋烏縣城約47km，壩址坐落在珠江流域東江支流尋烏水上游峽谷河段，控制流域面積42.8km2，是一座以供水為主，兼有灌溉、防洪等綜合效益的中型水庫(kù)。本工程為等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)。水庫(kù)正常蓄水位443.00m，50年一遇設(shè)計(jì)洪水位445.01m，1000年一遇校核洪水位446.53m；水庫(kù)總庫(kù)容2384萬(wàn)m3，工程主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道、左岸輸水隧洞等組成。

混凝土面板堆石壩壩頂高程447.40m，壩頂寬8.0m，最大壩高62.5m，壩軸線長(zhǎng)327.39m。大壩壩頂高程447.40m，上游側(cè)防浪墻頂高程448.60m。上游壩坡1∶1.4；下游壩坡高程393.0m以上為1∶1.3，以下為1∶1.5。大壩自上游向下游分別為鋼筋混凝土面板、墊層區(qū)、過(guò)渡層區(qū)、主堆石區(qū)、副堆石區(qū)，下游壩面采用大塊石砌護(hù)坡。鋼筋混凝土防滲面板厚0.4m，強(qiáng)度等級(jí)為C25，防滲等級(jí)為W8，抗凍等級(jí)為F50，趾板基本置于弱風(fēng)化基巖上，右壩肩局部處于強(qiáng)風(fēng)化巖石上。

大壩面板分為38塊，其中6m寬25塊(左岸MB1～MB11、右岸MB25～MB38)，12m寬13塊(MB12～MB24)，面板分縫編號(hào)為J1～J39。

2.2 表面止水設(shè)置方案

a.周邊縫(J1、J39)：靠近周邊縫的面板，不僅有水平位移，還有垂直沉降和傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，為了適應(yīng)這些變形，周邊縫寬12mm，設(shè)置三道止水，底部為F型銅片止水，中部設(shè)I型橡膠止水帶，頂部設(shè)塑性填料外加涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)。周邊縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1[11～12]。

圖1 周邊縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)

b.垂直張性縫(J2～J11、J25～J38)：左右兩岸山坡上的面板由于壩體相對(duì)沉降而產(chǎn)生張拉變形，為此設(shè)置垂直張性縫，縫寬3mm，設(shè)兩道止水，底部設(shè)W1型止水銅片，縫面涂刷3mm厚瀝青乳膠，頂部設(shè)塑性填料外加涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)。垂直張性縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2[11～12]。

圖2 垂直張性縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)

c.垂直壓性縫(J12～J24)：河床部位的鋼筋混凝土面板在壩體變形時(shí)，處于擠壓狀態(tài)，為此設(shè)置垂直壓性縫，縫寬3mm，設(shè)兩道止水，底部設(shè)W1型止水銅片，縫面涂刷3mm厚瀝青乳膠，頂部設(shè)塑性填料外加涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)。垂直壓性縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3[11～12]。

圖3 垂直壓性縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)

d.防浪墻底縫：面板由于壩體沉降而產(chǎn)生變形，為了適應(yīng)這些變形，應(yīng)使防浪墻與面板之間不產(chǎn)生滲水通道，為此設(shè)置防浪墻底縫，設(shè)兩道止水，底部設(shè)W2型止水銅片，縫面填充12mm厚聚乙烯閉孔泡沫板，頂部設(shè)塑性填料外加涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)。防浪墻底縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4[11～12]。

圖4 防浪墻底縫涂覆型止水結(jié)構(gòu)

2.3 運(yùn)用效果分析

太湖水庫(kù)工程于2015年10月開(kāi)工，主體工程于2019年6月完工，2018年9月通過(guò)下閘蓄水階段驗(yàn)收，2020年12月通過(guò)了竣工驗(yàn)收。

2018年10月開(kāi)始監(jiān)測(cè)大壩滲流量，大壩庫(kù)水位-滲流量過(guò)程線見(jiàn)圖5。由圖5可知，自水庫(kù)下閘蓄水后，大壩滲流量隨著上游庫(kù)水位的逐漸上升，滲流量也相應(yīng)上升，水庫(kù)水位下降，滲流量也隨之減小，滲流量與庫(kù)水位密切相關(guān)，2019年7月13日達(dá)到最大滲流量，為46.33L/s(庫(kù)水位443.30m)。水庫(kù)運(yùn)行一段時(shí)間后，水位保持平穩(wěn)，大壩滲流量也逐漸趨于穩(wěn)定。其中滲流量突升情況為受汛期降雨影響，壩后積水導(dǎo)致量水堰水量上漲，測(cè)值突漲，降雨過(guò)后兩天左右回歸穩(wěn)定。大壩滲流量總體較小，變化過(guò)程合理，觀測(cè)結(jié)果正常。觀測(cè)結(jié)果表明涂覆型柔性蓋板止水結(jié)構(gòu)使用效果較好，達(dá)到了預(yù)期效果。

圖5 大壩庫(kù)水位-滲流量過(guò)程線

3 結(jié) 論

本文以尋烏縣太湖水庫(kù)為基礎(chǔ)，總結(jié)了涂覆型柔性蓋板止水與錨固型卷材止水優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)例，分析了采用涂覆型柔性蓋板止水后大壩滲流量變化情況，得到的結(jié)論如下：

a.涂覆型柔性蓋板止水與錨固型卷材止水相比具有表面防護(hù)可靠、易施工、柔性大、 耐久性高、適應(yīng)變形能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，保障了面板壩的防滲安全。

b.滲流量隨著上游庫(kù)水位上升逐漸增大，水位保持平穩(wěn)，大壩滲流量也逐漸趨于穩(wěn)定，最大滲流量為46.33L/s，大壩滲流量變化過(guò)程合理，觀測(cè)結(jié)果正常。

c.滲流量分析結(jié)果表明，面板表面接縫止水質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)類似工程的面板混凝土施工有一定的借鑒和參考意義。