老挝磨滇湖水库沥青混凝土面板设计要点

2020-06-24周志宏

建材与装饰 2020年18期

周志宏

（普洱吉创水利水电勘测设计有限公司，云南普洱 665000）

在设计老挝磨滇湖水库时，其结构主要为沥青混凝土面板，在实施工程的过程当中，提升沥青混凝土面板的施工质量是整个工程施工水平的重点内容[1]。所以在设计老挝磨滇湖水库沥青混凝土面板环节中，控制好沥青混凝土施工质量，对保证整个工程施工质量，具有积极推动作用。

1 老挝磨滇湖水库工程概况

老挝磨滇湖水库的位置处于老挝磨丁经济特区之中，该位置属于沟谷地形，临近老挝经济特区的西南侧。对老挝经济特区与老挝磨滇湖水库之间的距离展开测量，大约仅相隔3km。老挝磨滇湖水库的位置基于相对比较便利的交通，昆明到曼谷公路路过水库东边，距离大约1km的位置，形成相对较为简易的交通道路。

老挝磨滇湖水库工程区域的地震动峰值以《中国地震动峰值加速度区划图》（GB 18306—2001）为依据，计算得到的加速度值为0.1g，地震动反应谱特征周期为0.45s，地震的烈度也相应的为VII级别，在老挝磨滇湖水库施工区域中，具有相对较差的地震稳定性[2-3]。以《水工建筑物抗震设计规范》（DL 5073—2000）作为依据，将其地震烈度设计为VII度，最终得到的建筑物抗震烈度为VII度。

老挝磨滇湖水库的主体坝址区域位置地形属于构造侵蚀，地中山谷斜坡地形，这个位置具有弯曲的河流和陡峭的纵坡，两岸位置的山坡具有较差的系统性。以现如今的地形情况而言，在对老挝磨滇湖水库设计的时候，选择加坝的轴线具有较小的预留空间，仅仅能够按照原来的坝址轴线向后移动25m的距离，形成转弯轴线和直线轴线，将两条轴线分别记作A和B，如图1所示。

图1 老挝磨滇湖水库坝体轴线

2 老挝磨滇湖水库防渗处理之前概述

老挝磨滇湖水库在正常的情况之下，其蓄水的位置能够达到890.00m，此时的老挝磨滇湖水库库容能够达到466.00万m3。水库在设计之初，将其最高的洪水位置设定为891.17m，核对完成后得知实际水库洪水为的位置为891.60m，此时的老挝磨滇湖水库能够到达539.00万m3，兴利库容为450万m3，死水的水位达到870.20m，此时的死水库容能够达到16万m3。对老挝磨滇湖水库的主坝坝体加高以后，得到其高程为892.00m，防浪墙的顶部高程为893.00m。其中最大的坝高为32.00m。老挝磨滇湖水库枢纽的建筑组成结构分别为输水涵管、主坝体和副坝体。

（1）老挝磨滇湖水库防渗情况。

2017年6月水库蓄水至正常水位888.00m后连续发现在下游坝坡有渗水情况，渗漏点位分布图详具体见图2。

图2 渗漏点位分布

至2017年10月，下游坝坡有5处渗漏点，且排水棱体有较大的集中渗漏。经过现场目测，坝体渗漏量大约为450mL/s，排水棱体渗漏量大约为20L/s，渗漏非常严重，见图3、图4。

图3 病险中的老挝磨滇湖水库

图4 病险中的老挝磨滇湖水库

（2）坝体渗漏的初步分析。

排水棱体渗漏分析。

从排水棱体渗漏情况看，该处渗漏较大，分析原因主要为集中渗漏。通过查阅原坝体竣工图，发现原坝体的防渗帷幕未延伸到原溢洪道右侧，该防渗帷幕的布置对原坝体防渗基本是合理的，但坝体加高方案对原溢洪道末端采用堆石体回填，陡槽段采用浆砌石回填，进口段采用抛石混凝土回填，在坝体加高后，溢洪道成为新加主坝体的一部分，其基础的抗渗性能无法满足设计水位提高后的抗渗要求，从而形成一个集中的渗漏通道，使水库水通过溢洪道基岩面向坝后渗漏，沿溢洪道结构外侧渗入到排水棱体集中排出。

另外，排水棱体的集中渗漏也可能因为原坝基的防渗帷幕在坝体加高后，不能满足高水位的渗漏要求而产生渗漏。

（2）后坝坡渗漏分析。

通过查阅新老坝的相关资料分析，后坝坡的渗漏原因大致为两方面：

①原坝防渗体方面的原因。

通过对原坝体的竣工图分析，原坝体的防渗功能主要通过心墙实现，但原心墙的设计是按照原坝高的防渗要求进行考虑，在坝体加高后，原防渗心墙的防渗能力可能无法满足坝体加高、水位提高后的防渗要求，而导致坝体渗漏。

原坝体的防渗体采用粘土与防水板联合防渗，从表面上看二者结合后防渗能力是提高的，但是由于二者在施工过程中要交叉施工，根据施工经验，不同性质的材料结合在一起，施工难度将大幅度提高，且防水板可能会削弱粘土的压实质量，后续的压实作业也会导致防水板接头等薄弱部位的破坏，从而形成两种材料防渗作用的相互削弱。另外，由于防水板需在现场逐块拼接，施工过程拼接很难达到完全可靠，在原坝低水位时，还可能起到防渗作用，但当坝体加高、水头提高后，就可能暴露出问题形成渗漏。在坝体加高过程中，现场也发现后坝坡有局部潮湿浸水现象，但由于掌握的资料有限，当时无法判断渗漏原因（详见附件4）。

②新老坝体结合部位的原因。

在新老坝体结合位置，坝顶防渗体的结合部位是防渗的薄弱部位，坝体加高后，水头增大，可能形成渗漏。但从目前的库水位与下游渗漏点的分布情况看，尚不构成主要原因。

在下游坝坡的新老坝体结合位置，坝体加高设计图未要求进行相应处理，渗漏可能通过该部位形成通道，使新老坝体结合面形成薄弱环节。

（3）坝体渗漏进行除险加固处理，主要防渗措施为坝前混凝土面板防渗及坝后培厚处理。

3 沥青混凝土面板设计的要点

老挝磨滇湖水库根据《防洪标准》（GB 50201—2014）和《水利水电工程等级划分和洪水标准》（SL 252—2000）两项规定展开，工程的等级属于IV级别，工程的规模属于小（1）工程。主要的建筑物等级为4级，非主要的建筑物等级为5级。其洪水的标准能够达到煤30年一遇（P=3.33%），若是老挝磨滇湖水库枢纽的建筑物得到很好的养护，将会将其洪水标准提升到每300年一遇（P=0.33%）。下游位置消能防冲工程在抵抗洪水标准的设计时，标准为每20年一遇，图3和图4均为病险中的老挝磨滇湖水库。

3.1 沥青混凝面板土配合比设计

在设计混凝土配合比的时候[4]，其详细的配比如表1所示。

通过在施工现场中展开多次对比实验，得到在对混凝土进行配比的时候，其配合比如表2和表3所示[5-7]：

3.2 除险加固处理措施分析

3.2.1坝体防渗处理措施分析

老挝磨滇湖水库的主坝体需要采用均值坝，将主坝的高度增加12.0m，坝体在加高以后，高度将达到36.0m，坝顶的高程为895.00m，宽度为8.0m。铺设路面则是利用混凝土，设计完成的坝顶长度将达到178.00m，坝体上游位置，坝体的坡度比为1：2.5，通过利用强度为C20的沥青混凝土面板工作，将护坡的厚度调整为0.30m。坝体下游位置，坝体的坡比分别为 1：2.25、1：2.5、1：2.5，通过利用草皮完成护坡。在主坝坝体的下游位置设置有2级的马道，保证其宽度为2.0m，经测量得知，马道的高程结果为878.00m和866.00m。下游坝坡与岸坡交接处设M7.5浆砌石排水沟。坝体分区由上游至下游依次为填筑1区、填筑2区、反滤层、填筑3区组成。

表1 沥青混凝土配合比/%

表2 掺和天然砂沥青混凝土配合比/%

表3 不掺和天然砂沥青混凝土配合比/%

3.2.2 主坝基础处理

（1）斜墙基础开挖。

斜墙截水槽建基面及开挖深度：表浅部结构松散易产生压缩变形、渗透变形的覆盖层及全风化岩体必须清除，心墙建基面放在强风化岩体上。开挖深度：切入强风化岩体0.5m，两岸岸坡位置2.0～3.0m，中间原坝段开挖清除表面碎石、杂土、植物根茎，出露碾压心墙土层。

（2）基础防渗处理。

根据地质资料揭示存在坝肩渗漏可能，但需要开挖后再次复核坝肩渗透系数，若渗透系数大于10Lu，则应该采取垂直帷幕防渗方案，防渗帷幕底界以深入弱至微风化相对隔水（q＜10Lu），两岸地下水位与正常水位无交点，防渗帷幕边界根据经验公式确定为左右岸向外沿20.0m确定。防渗轴线位于斜墙底部中间，帷幕底界应≤10Lu，孔距1.5m。

（3）下游岸坡滑坡处理处理。

左岸下游岸坡有一小型滑坡体，滑坡质为冲洪积层，滑坡类型为牵引式滑坡，根据现场钻探及坑探，滑坡厚度为3.10～5.20m。左岸下游坝体位于滑坡体中下部，填筑坝体时需要清除部分滑坡体。

根据先下后上、先涵管后坝体的施工顺序，应当首先进行涵管施工，涵管施工开挖至滑坡体时应做好临时支护工程，预先打钢管-钢板桩抗滑桩，钢管直径15cm，桩距0.5m，嵌入滑坡体以下1.0m，采用钢板连接。并在开挖后，立即回填M7.5浆砌石涵管基础。

坝体清基至滑坡体时，应采用边开挖，边回填的方法，并确保施工机械不能在滑坡体上作业。滑坡开挖时可以先上后下跌施工法，并放缓开挖边坡坡比至1：1.5。

4 防渗处理后的效果

磨丁水库正常蓄水位为895.00m，相应库容700.00万m3，设计洪水位896.17m，校核洪水位891.60m，总库容700.00万m3，兴利库容450万m3，死水位870.20m，死库容16万m3。主坝加坝后坝顶高程895.00m，最大坝高36.00m。枢纽主要建筑物由主坝、副坝、输水涵管等组成。目前坝体渗漏问题全面解决，水库可以正常蓄水达到理想的景观湖效果。