分离式混凝土防渗面板结构及施工方法研究

徐锋

【摘要】混凝土面板作为面板坝的主要防渗构造，是面板坝防渗体系中的核心，面板的结构形式和防渗能力都是关注的重点。分离式面板缩小了面板的宽度，增加面板的水平分缝条数，能够有效削减面板的应力应变产生的破坏。本文通过对分离式面板的几何尺度、厚度、施工方法等进行研究，以期完善和优化面板设计方法及施工技术，为分离式面板技术运用提供一定的理论依据。

【关键词】分离式面板；几何尺度；板厚；施工方法

1、分离式面板应用现状及特点

混凝土面板堆石坝是一种当地材料坝，相对于其他坝型，具有诸多方面的优势，随着坝体碾压技术的发展，使得混凝土面板坝得到了较好较快的发展。

混凝土面板作为面板坝的主要防渗构造，是面板坝防渗体系中的核心，面板的结构形式和防渗能力都是关注的重点。早期的面板堆石坝大多为抛填堆石，采用的分离式面板几何尺寸较大，适应抛填坝体变形能力较低，又由于在厚度有限的尺寸条件下，面板变形伸缩缝的止水结构又较复杂，致使面板发生严重渗漏。

近年来，分离式面板坝得到了高速发展和运用，在新疆区域内已建成了二十余座分离式面板坝，这些工程成功建设和运行良好，表明采用分离式面板的防渗设计是安全可靠地，这也为分离式面板坝的推广使用提出了比较可靠地实践经验。

2、分离式混凝土面板的分缝研究

混凝土防渗面板是面板坝结构的重要组成，面板的应力除了受自身结构及坝高等因素影响外，还受河谷形态、地质条件等诸多因素的影响，尤其受到温度的影响则较为明显。对面板进行科学合理的分缝，能够有效削减面板的应力应变产生的破坏。

分离式面板与整体式面板的最大区别是缩小了面板的宽度，增加面板的水平分缝条数，使条形整体面板分割为矩形块状面板。通过对石头峡面板堆石坝标准断面进行水平缝模拟计算和面板堆石坝分离式面板应力变形特性研究的结果，董文[2]、雷双超[3]等人得出初步结论：面板水平分缝的数量和缝宽以及不同数量、宽度的分缝对堆石体应力应变和位移基本没有影响，分离式面板坝坝体在不同工况下的应力变形，符合同级别整体连续面板坝的应力变形规律。

因此，分离式面板作为混凝土面板堆石坝的防渗体，在理论上和技术上都是完全可行的。

3、分离式混凝土面板平面几何尺度确定

为提高面板板块适应坝体变形的能力，也为防止有害的温度收缩裂缝的发生，采用较小的分离式面板板块的几何尺度，并通过面板的变形伸缩缝来协调变形是有效的途径。

考虑到混凝土结构的运行经验，为防止产生温度伸缩裂缝，其长度以不超过9m为宜，结合坝体可能产生的沉降量值，分离式面板板块的平面长度选取：在水平方向上取6m～8m，在顺坝坡方向上取4m～6m，即板块采用横向布置，以降低顺坡向的沉降差，有利于防止板塊断裂。

具体尺寸的确定还应结合主堆石材料的性质和施工工艺来确定，但随着经验的积累面板平面几何尺度也逐渐呈现增大趋势。

为保障分离式面板的总体稳定性能，在面板的水平接缝间采用Φ16的单排钢筋进行连接，间距为1m，钢筋伸入面板的长度为0.8m。

4、分离式混凝土面板厚度确定

面板的主体功能是防渗，其厚度取决于作用水头引起的渗透比降；坝高引起的板块间传递的挤压应力；和施工外部条件的限制等因素。

我国《混凝土面板堆石坝设计规范》DL/T5016-2001规定：面板所承担的最大水力梯度不应超过200，20世纪70年代以来，已建成的中、高面板堆石坝的面板，其最大厚度约为坝高的1/200。

面板的实际厚度还要满足施工、止水布置及混凝土耐久性等诸多要求来最终确定。混凝土整体式防渗面板的发展趋势是采用较薄的板厚和较低的含钢率，澳大利亚有4座40m～75m高的坝，采用了0.25m的等厚面板，1982年建成的94m高的默其松坝面板设计等厚厚度仅为0.3m，较薄的面板有利于满足最大柔性的要求。

根据近年来已建混凝土面板堆石坝防渗面板安全运用的实践经验，分离式防渗面板的设计厚度可控制在25cm～40cm的范围内，其控制水力梯度不应超过200。

5、分离式混凝土面板施工方法研究

分离式面板混凝土具体施工工序和要求，与整体式面板混凝土没有太多差别，但由于分离式面板不需要进行钢筋网的绑扎安装，且止水为表面止水，施工也可采用滑模施工，但施工工序较整体式面板简单便捷，可有效减少施工时间。

（1）侧向模板安装。浇筑前首先要先安装两侧的模板，在模板安装前将60cm宽无纺布放置在模板与坝面垫层之间的位置。为满足表面弹性聚氨酯止水的安装需要，在模板顶部内侧需提前预留一企口槽缺口。经测量定线后，将侧模体按要求顺坡顺序放下，需要注意的是安装应由下向上逐步进行。

（2）顶部模板安装。由于分离式面板施工也可采用滑模施工，在水平缝处需要加设模板，模板安装顺序和侧向模板安装基本相同，需要注意的是顶部模板顶部也要预留弹性聚氨酯止水凹槽，或者是面板浇筑完后采用人工切割企口。

（3）主模体安装。待侧模和顶模都安装完毕并测量校正后才最后安装主模盖板，安装时可用机械、设备和人工辅助吊装，并将卷扬机通过锚定或牵引等方式在坝顶上固定，需要注意的是在浇筑混凝土前，必须要对整套的滑模系统多次进行空滑操作试验，以确保施工安全和浇筑质量。

（4）滑模混凝土浇筑。分离式面板和整体式面板的具体浇筑工序相同，由于分离式面板浇筑完一块后要待混凝土初凝达到拆模的条件后才可拆除顶部模板进行下一块面板的安装，为提高施工进度，可设多个平行仓面进行施工。

（5）养护。在面板混凝土初凝后即可选择合适的养护方法进行养护，需要注意的是养护时间最好一直到蓄水前为止。

6、结语

（1）分离式面板可有效适应坝体堆石体的变形，从而提升大坝的安全性能，分离式面板作为混凝土面板堆石坝的防渗体，在理论上和技术上是完全可行的。

（2）分离式面板板块采用横向布置，有利于防止板块断裂。考虑到混凝土结构的运行经验，一般在水平方向上取6m～8m，在顺坝坡方向上取4m～6m；面板的厚度可控制在25cm～40cm区间内，其控制最大水力梯度不要超过200。

（3）分离式面板施工可以和整体式面板一样，即可采用以滑模为核心的机械化施工工艺，也可采用人工跳仓的简易施工工艺，防渗面板的施工质量同样可得到保证，极大地方便了施工组织设计。

参考文献：

[1]雷双超. 混凝土面板堆石坝应力变形分析与面板分缝影响研究[D].西北农林科技大学，2014.

[2]卢吉博. 混凝土面板堆石坝面板混凝土施工工艺[J]. 山西水利科技，2014，（01）：50-52.