水利枢纽工程坝体防渗结构分析

林国城

（广西 南宁 532200）

1 两种防渗结构设计

1.1 二级配碾压混凝土加变态混凝土防渗结构

根据《碾压混凝土坝设计规范》（SL314-2004）并参考国内类似坝高的工程，上游二级配碾压混凝土厚度大于1/5的坝面水头，并因坝前作用水头而变化，沿高度呈台阶状布置。

本水利枢纽工程坝体二级配碾压混凝土厚度自坝顶高程745.50～706.50m为4.0m，高程706.50～672.00m为6.0m，672.00m坝底从6.0m厚度渐变至8.0m。

变态混凝土的厚度规范定宜为30～50m，最大厚度不宜大于100cm。本工程坝体迎水面变态混凝土厚0.6～1.0m，变态混凝土与二级配碾压混凝土同步浇筑。二级配碾压混凝土层面均采取铺水泥粉煤灰净浆，缝面铺标号为M25、厚度为1～1.5cm的水泥砂浆，以加强层面及缝面结合的可靠性。

1.2 “金包银”式防渗结构

参考国内类似坝高的工程，一般混凝土厚度自坝顶745.50～675.0m高程厚度为3.0m，675.0m坝底厚度为4.0m，675m高程以上一般混凝土强度标号为R90200，抗渗等级W10，抗冻等级F300；675m高程以下一般混凝土强度标号为R90200，抗渗等级W10，抗冻等级F100；坝体内部采用三级配碾压混凝土，防渗层横缝间距与坝体分缝间距一致，为15m。在一般混凝土下游侧设置排水廊道及排水管。

下游坝面655.0高程以下设置厚2.0m的一般混凝土，强度标号为R90200，抗渗等级W10，抗冻等级F300，并在内侧设横缝排水及坝体排水管。

2 两种防渗形式比较

两种材料的防渗效果都较好。通过试验以及正式开工后的效果都能够说明，两者在质量，受力强度承重能力，抗剪切等地方都符合标准，能够用于实践。为了将此工艺的状态更为可靠，以及取得更好的发展状态，以下强调工艺的对于水体，裂缝，温度，投资的适应性等方面进行分别比较，找到每种材料最为合适的部分。

2.1 抗渗性

2.1.1二级配碾压混凝土的抗渗性

上游防渗体采用富胶凝材料的二级配碾压混凝土，并在上游面辅以变态混凝土，经工程实践证明是非常有效的，碾压混凝土各项指标均能达到设计要求，混凝土很密实，层面结合良好，其防渗标号可以达到W8～W12（相当于渗透系数 2.6×10-9cm/s～1.3×10-9cm/s），甚至更高。

2.1.2“金包银”防渗结构的抗渗性

金包银工艺与一般砼坝体工艺具有较高的相似性，也是利用一般混凝土作为防渗层。通常上游的砼质量防渗层就能够成为全系统的唯一屏障也是坚固可靠的屏障。

一般形态的混凝土的防渗效果就很好，通过振捣工艺能够得到较为可靠的密度和状态。用两种混凝土同时上升的工艺能够消除薄层面，而由升程面造成的缝隙作为代替，随着对于缝隙的办法日趋完善，所以能够被认可使用，取得较好的防渗效果，在这种情况下更应当注意温度对混凝土的影响。所以说金包银工艺是能够取得与一般的混凝土相似的甚至更好的效果。

2.2 抗冻性

2.2.1二级配碾压混凝土的抗冻性

碾压混凝土与正常混凝土之间在抗低温性能方面相似，其取值都在于混凝土本身的合成状况以及内部状态。通过提升等级和硬度并减少渗透的工艺可以明显增强抗低温能力，不过这项工作不是提升抗低温能力的主要方面，目前较为重点使用的是引气剂的加入。

碾压混凝土在水泥的比例上要低于一般的混凝土，显示的状态也较为干燥坚硬。这将带来的效果是放入引气剂后的气泡密度较小，效果不明显，而掺入粉煤灰成分之后就更加严重，只能通过增加引气剂的方法来得到充足的气泡。通常这个加大量能够扩展到原来含量的9倍左右，才能达到和平常混凝土加入引气剂后相同的效果。

一般认为4%左右的含气量是碾压砼工艺应当具备的最激昂状态，这已经经过严格的试验。这种工艺出来后的混凝土抗低温等级能够与F300相媲美，甚至更高。成为合格的抗低温混凝土材料，并投入使用。

2.2.2“金包银”防渗结构的抗冻性

一般的混凝土对引气剂的接受比较容易，很少的气量就能达到想要的效果。并且在搅拌过后得到均匀合理的气泡分布，所以抗冻性能进而提升。

2.3 施工

2.3.1二级配+变态混凝土防渗方案施工采用单一的碾压混凝土坝施工方法，使得施工的扰动变得很少，并给完全砼断面提供了机会。变态砼防渗工艺是在上游实施，利用摊铺施工，垫铺恰当数量的泥浆，将该部分的混凝土转换，使其形状看起来类似于一般混凝土的性状，之后利用振捣设备完成振捣工艺。

2.3.2“金包银”防渗方案施工

“金包银”防渗形式推荐的施工方案为：把一般的混凝土和碾压工艺混凝土同时进行浇注。两种混凝土的浇筑厚度都在0.3m左右。先浇筑一般混凝土再浇筑碾压混凝土。一点点上升，尽管这种方法可能带来操作的难度，但保证两种材料的同时上升，带来交界处的更稳定，贴合程度更好。

2.4 投资

同一个工程队对于两种防渗结构同时进行运用测量以及经济分析，能够得出二级配碾压砼比金包银的方法节省大量费用，所以从价格方面考虑应当选用后者作为使用优先选择。

3 比较结论

从抗渗性来看，“金包银”具有较好的防渗能力；对于二级配碾压混凝土防渗，根据目前的实验成果及工程实践，已经建成的几座碾压混凝土坝气钻孔混凝土芯样的渗透系数均达到了10-9～10-10cm/s，甚至更高，完全能够满足高坝的防渗要求。

从防渗层与坝体内部这两种混凝土的结合来看，两种防渗结构型式均能实现两种混凝土结合良好，但“金包银”施工干扰太大，施工工艺复杂。

从抗冻性来看，两种防渗结构均能满足建筑物的抗冻设计要求，但一般混凝土粉煤灰掺量相对较少，且经拌和机搅拌，气泡分布均匀，抗冻性能相对较优；掺加引气剂的二级配碾压混凝土可以达到4%～5%的最佳含气量，也具有良好的抗冻性。需要其他的方法配合使用。操作起来程序也很多，比一般砼坝工艺要困难和复杂很多，对于碾压砼工艺的影响也很大，阻碍其优势的发挥，速度因此变慢，所以选择时应当注意考虑这些因素。二级配碾压砼工艺在流程上较简便，如果速度要求较高者可以选用这种方法。

[1]李接龙.水利工程防渗处理技术探讨[J].民营科技，2011-12-20.

[2]邱灏.水利工程防渗处理施工技术综评[J].黑龙江水利科技，2011-02-20.