深覆盖层上面板堆石坝的防渗体系工程实例分析

贾宝玲

【摘 要】根据工程实例，分析在深覆盖层上修建混凝土面板堆石坝的结构特点，主要介绍趾板与防渗墙柔性连接和刚性连接2种不同的连接方式在实际工程中的应用状况，对比分析了不同连接方式的优缺点，提出存在问题及需要深入研究的方向。

【关键词】深覆盖层；面板堆石坝；防渗体系；连接方式

【中图分类号】TV223.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）07-0175-02

1 深覆盖层上面板堆石坝坝基防渗处理措施

如果混凝土面板堆石坝修建在覆盖层上，为保证坝基的渗透稳定性，对覆盖层透水地基必须采取一定的工程措施以降低其渗透性。处理覆盖层地基有3种方法：如果坝基覆盖层较浅且压缩指标比较低，可全部挖除坝基覆盖层，在基岩上修建整个坝体；如果坝基覆盖层较深并且压缩指标经试验证明可作为坝体的基础，则可只挖除下游几十米的覆盖层，在覆盖层底部的基岩上直接修建趾板，将堆石坝体直接坐落于覆盖层基础上；如果坝基覆盖层较深，开挖覆盖层的工程量会很大，为了不延误工期，可以考虑在覆盖层上直接设置趾板，为满足坝基防渗要求，覆盖层可采用防渗墙、灌浆帷幕进行防渗处理。

2 深覆盖层面板堆石坝工程实例分析

目前，国外将坝体和趾板全部直接坐落在30 m以上深覆盖层上的面板堆石坝有智利的圣塔扬纳坝、阿尔及利亚的BouHannifia坝和帕克拉罗坝等实例；国内也有铜街子副坝、横山扩建坝、柯柯亚坝等已建面板堆石坝将坝体和趾板建在深覆盖层上。我国水能资源丰富的西南地区普遍存在深厚覆盖层问题，这种因素不仅增加了工程建设成本，还给大坝的施工带来诸多不便。如何在深厚覆盖层上修建混凝土面板堆石坝成为研究热点，而防渗体系设计的可靠与否则是工程的关键。目前，国内建在深厚覆盖层上坝高超过100 m的面板堆石坝有多诺、察汗乌苏和那兰工程，这些工程的设计都针对这一问题展开深入研究。

2.1 柔性连接方式工程实例分析

在此选取察汗乌苏、那兰和多诺3个工程实例，分析工程中趾板与防渗墙柔性连接的结构设计，介绍柔性连接方案在实际工程中的应用情况及工作状况。

察汗乌苏混凝土面板砂砾石坝位于新疆开都河中游，总库容为1.25亿m3，电站装机容量为300 MW。大坝坝高110 m，坝顶长340 m，坝体上游坡为1∶1.5，下游综合坝坡为1∶1.8。坝址河床覆盖层最大深度为46.7 m，一般为34～46 m，主要由漂石、砂卵石组成。坝基防渗墙厚度为1.2 m，最大墙深为41.8 m，墙体嵌入基岩为1.0 m。河床段趾板宽度为4.0 m，由2块宽3.0 m的连接板与防渗墙相连接，趾板与防渗墙厚度均为0.8 m。趾板与连接板均采用双向配筋，C25混凝土浇筑。

那兰混凝土面板堆石坝位于云南省藤条江下游河段的红河州金平县境内，是藤条江干流五格梯级开发方案中的最后一个梯级。电站枢纽主要建筑物为混凝土面板堆石坝，为2级建筑物，最大坝高108.7 m，坝顶宽度为10 m，坝顶设置高4.2 m的放浪墙，河床覆盖层最大深度为24.3 m，采用混凝土防渗墙进行基础防渗处理，防渗墙厚0.8 m，防渗墙深18 m，底部伸入基岩0.5 m，防渗墙混凝土采用C25混凝土，配置双向钢筋。河床段趾板长度为8.0 m，厚0.8 m，与防渗墙之间采用3.0 m宽连接板连接，趾板与连接板均采用C25混凝土浇筑。

多诺水电站是白水江河流梯级开发的龙头电站，位于四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县境内。多诺水电站枢纽工程由拦河大坝、右岸泄洪洞、导流放空隧洞、输水系统和厂区枢纽组成。水库正常蓄水位为2 370.00 m。拦河大坝采用混凝土面板堆石坝，坝高108.5 m，坝顶长约215.15 m，上游坝坡为1∶1.4，下游坝坡为1∶1.5。坝址区覆盖层厚度为20～30 m，局部厚度达到41.7 m。工程地质特性可分为两层：含漂碎砾石土层和含漂砂卵砾石层。采用混凝土防渗墙进行基础防渗处理，防渗墙厚1.2 m，墙深30 m，伸入基岩1.0 m。趾板与防渗墙之间采用连接板相连接，趾板宽5.0 m，连接板宽3.0 m，均采用C25混凝土浇筑。

实际观测资料显示，上述3个工程运行状况的坝体渗透量较小，混凝土面板、趾板、连接板与防渗墙未发生大的破坏，裂缝运行状况良好，说明采用柔性连接方式连接趾板与防渗墙是合理的，其设计结构在安全运行方面满足要求。

2.2 刚性连接方式工程实例分析

在此以铜街子左岸副坝工程为例，分析趾板与防渗墙在刚性连接方式下的结构设计及运行情况。

铜街子水电站左岸副坝采用混凝土面板堆石坝结构设计，坝高为40 m。由于地质条件复杂，冲沟发育，坝体下部有一深槽，槽深30～73.5 m，槽口宽30～40 m，其横剖面上小下窄，中部扩大，局部宽度大于50 m。考虑布置上的需要，以导流明渠进口段的左导墙作为堆石坝上游挡墙，墙高28 m。考虑到挡墙下部浅伏细沙层厚度达20 m，其承载能力不能满足坝体上游挡墙稳定的要求，研究决定在挡墙下部设置两道承重混凝土防渗墙，墙深70 m，墙厚1.0 m，主墙之间以横格墙联系，横墙间距为15 m，形成底下连续框箱形结构。

由分析可知，挡墙的地基承载力在刚性连接情况下可以被提高，强挡墙的稳定性可有效增强，面板的变形和应力可有效减小。由于挡墙传递的大部分荷载被防渗墙承担，因此要保证混凝土防渗墙的安全运行，需要在防渗墙的顶部布置钢筋笼，以增加防渗墙的抗压效果。

2.3 趾板与防渗墙不同连接方式的综合分析

根据上文工程实例可知，在深覆盖层上修建的混凝土面板堆石坝趾板与防渗墙的柔性连接方式和刚性连接方式均有应用。实际工程应用结果表明：柔性连接情况下，面板和防渗墙运行状况良好，但柔性连接各结构接缝布置较多，止水结构复杂；而刚性连接省略了趾板与连接板和防渗墙之间的止水结构布置，结构简单便于施工；但在刚性连接方式下，防渗墙不但是防渗结构，而且是承重结构，承受荷载较大，对墙体稳定性和防渗安全性不利；柔性连接方式适用于覆盖层结构密实，防渗墙顶部结构所承受荷载较小的情况，而刚性连接方式则适用于防渗墙顶部承受较大荷载作用，既能起防渗作用，又能维持防渗墙上部结构稳定。

由于目前对防渗墙与趾板连接的研究还不够深入，对趾板与防渗墙采用柔性连接和刚性连接2种不同连接方式对坝体渗流和应力变形特性的研究起步较晚，特别是对深覆盖层上修建的高面板堆石坝，其连接形式的不同无疑会对坝体各结构的受力特性产生影响，特别对防渗体系的影响较大，因此需要深入研究。

3 结语

本文介绍了在深覆盖层上修建混凝土面板堆石坝的结构特点，分析了趾板与防渗墙柔性连接和刚性连接2种不同连接方式在实际工程中的应用状况，对比分析了2种连接方式的优缺点，提出存在问题及需要深入研究的方向。

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[责任编辑：陈泽琦]