涂覆型柔性盖板止水结构在太湖水库中的运用效果分析

熊 磊 胡国平 王 泉

(1.江西省水利科学院，江西 南昌 330029；2.江西省水工安全工程技术研究中心，江西 南昌 330029；3.江西赣寻水利投资开发有限公司，江西 寻乌 342216)

混凝土面板堆石坝具有投资小、工期短、安全性好、施工方便、适应性强等优点，在国内外得到了普遍的推广和应用[1-2]。但是，在混凝土面板防渗体系中，接缝止水仍然是薄弱环节。由于施工设备和结构本身性质的限制，在面板坝中必然存在着周边缝(面板和趾板之间的接缝)和面板缝。面板缝按位置可以分为水平缝和垂直缝，其中垂直缝按照受力特点又被分为受压缝(主要在中央面板处)和张拉缝(主要在靠近岸坡的面板处)。目前国内外对面板堆石坝表层止水普遍采用柔性防水卷材(三元乙丙EPDM板、橡胶板和复合SB橡胶板)作为防护盖板，通过锚固的方式与面板连接达到止水效果，近年来也有采用涂覆型柔性盖板来达到止水效果的[3-4]。接缝位置处的止水如果遭到破坏，会造成坝体渗漏量过大，将影响工程正常运行，甚至出现溃坝[5-6]。

1 锚固型止水与柔性盖板止水优缺点

在混凝土面板堆石坝表层止水中，国内外通常的做法是在塑性填料表面设置防护盖板，通过锚固的方式与面板连接达到止水效果。这种方式存在以下不足[7-9]：ⓐ盖板与混凝土表面间存在缝隙；ⓑ混凝土面板周边缝曲折多变，在施工过程接头定做和角钢安装很难保证质量；ⓒ紧固螺栓施工工艺麻烦，安装较难，难以保证质量；ⓓ螺栓在寒冷地区水位变化部位易发生冰冻拉拔脱落，耐久性较差；ⓔ若盖板与下部塑性填料结合不严，易发生起鼓或局部破坏。

为改变传统盖板止水结构型式，克服上述缺陷，研究提出了混凝土面板接缝涂覆型柔性盖板止水结构，即将SK单组分聚脲刮涂在塑性填料和混凝土表面，固化后形成全封闭的柔性防渗涂层，与混凝土黏结成一体，既可以作为一道独立的表层止水，又可以保护下部塑性填料，是一种能对混凝土面板接缝进行有效全封闭的柔性表层止水结构。涂覆型柔性盖板止水结构具有表面防护可靠、防渗及耐久性好、易于施工、经济效益显著等优势，可成为独立的防水结构层，提高了面板接缝防渗的可靠性，并且便于维修[10]。涂覆型柔性盖板止水结构方案与传统的锚固型止水方案优缺点比较见表1。

表1 涂覆型柔性盖板止水与锚固型卷材止水优缺点比较

2 工程实例

2.1 概况

太湖水库地处寻乌县西北部的水源乡太湖村境内，距寻乌县城约47km，坝址坐落在珠江流域东江支流寻乌水上游峡谷河段，控制流域面积42.8km2，是一座以供水为主，兼有灌溉、防洪等综合效益的中型水库。本工程为等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。水库正常蓄水位443.00m，50年一遇设计洪水位445.01m，1000年一遇校核洪水位446.53m；水库总库容2384万m3，工程主要建筑物由混凝土面板堆石坝、溢洪道、左岸输水隧洞等组成。

混凝土面板堆石坝坝顶高程447.40m，坝顶宽8.0m，最大坝高62.5m，坝轴线长327.39m。大坝坝顶高程447.40m，上游侧防浪墙顶高程448.60m。上游坝坡1∶1.4；下游坝坡高程393.0m以上为1∶1.3，以下为1∶1.5。大坝自上游向下游分别为钢筋混凝土面板、垫层区、过渡层区、主堆石区、副堆石区，下游坝面采用大块石砌护坡。钢筋混凝土防渗面板厚0.4m，强度等级为C25，防渗等级为W8，抗冻等级为F50，趾板基本置于弱风化基岩上，右坝肩局部处于强风化岩石上。

大坝面板分为38块，其中6m宽25块(左岸MB1～MB11、右岸MB25～MB38)，12m宽13块(MB12～MB24)，面板分缝编号为J1～J39。

2.2 表面止水设置方案

a.周边缝(J1、J39)：靠近周边缝的面板，不仅有水平位移，还有垂直沉降和倾斜转动现象，为了适应这些变形，周边缝宽12mm，设置三道止水，底部为F型铜片止水，中部设I型橡胶止水带，顶部设塑性填料外加涂覆型柔性盖板止水结构。周边缝涂覆型止水结构见图1[11～12]。

图1 周边缝涂覆型止水结构

b.垂直张性缝(J2～J11、J25～J38)：左右两岸山坡上的面板由于坝体相对沉降而产生张拉变形，为此设置垂直张性缝，缝宽3mm，设两道止水，底部设W1型止水铜片，缝面涂刷3mm厚沥青乳胶，顶部设塑性填料外加涂覆型柔性盖板止水结构。垂直张性缝涂覆型止水结构见图2[11～12]。

图2 垂直张性缝涂覆型止水结构

c.垂直压性缝(J12～J24)：河床部位的钢筋混凝土面板在坝体变形时，处于挤压状态，为此设置垂直压性缝，缝宽3mm，设两道止水，底部设W1型止水铜片，缝面涂刷3mm厚沥青乳胶，顶部设塑性填料外加涂覆型柔性盖板止水结构。垂直压性缝涂覆型止水结构见图3[11～12]。

图3 垂直压性缝涂覆型止水结构

d.防浪墙底缝：面板由于坝体沉降而产生变形，为了适应这些变形，应使防浪墙与面板之间不产生渗水通道，为此设置防浪墙底缝，设两道止水，底部设W2型止水铜片，缝面填充12mm厚聚乙烯闭孔泡沫板，顶部设塑性填料外加涂覆型柔性盖板止水结构。防浪墙底缝涂覆型止水结构见图4[11～12]。

图4 防浪墙底缝涂覆型止水结构

2.3 运用效果分析

太湖水库工程于2015年10月开工，主体工程于2019年6月完工，2018年9月通过下闸蓄水阶段验收，2020年12月通过了竣工验收。

2018年10月开始监测大坝渗流量，大坝库水位-渗流量过程线见图5。由图5可知，自水库下闸蓄水后，大坝渗流量随着上游库水位的逐渐上升，渗流量也相应上升，水库水位下降，渗流量也随之减小，渗流量与库水位密切相关，2019年7月13日达到最大渗流量，为46.33L/s(库水位443.30m)。水库运行一段时间后，水位保持平稳，大坝渗流量也逐渐趋于稳定。其中渗流量突升情况为受汛期降雨影响，坝后积水导致量水堰水量上涨，测值突涨，降雨过后两天左右回归稳定。大坝渗流量总体较小，变化过程合理，观测结果正常。观测结果表明涂覆型柔性盖板止水结构使用效果较好，达到了预期效果。

图5 大坝库水位-渗流量过程线

3 结 论

本文以寻乌县太湖水库为基础，总结了涂覆型柔性盖板止水与锚固型卷材止水优缺点，结合工程实例，分析了采用涂覆型柔性盖板止水后大坝渗流量变化情况，得到的结论如下：

a.涂覆型柔性盖板止水与锚固型卷材止水相比具有表面防护可靠、易施工、柔性大、 耐久性高、适应变形能力强等优势，保障了面板坝的防渗安全。

b.渗流量随着上游库水位上升逐渐增大，水位保持平稳，大坝渗流量也逐渐趋于稳定，最大渗流量为46.33L/s，大坝渗流量变化过程合理，观测结果正常。

c.渗流量分析结果表明，面板表面接缝止水质量满足设计要求，对类似工程的面板混凝土施工有一定的借鉴和参考意义。