分離式面板防滲技術在牛圈子水庫面板壩中的應用

第１３卷

第５期

２０１３生

中 國水運

ＶｏＩ １３ Ｎｏ．５

Ｍａｙ

２Ｏ１３

５月

Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒ￣

分離式面板防滲技術在牛圈子水庫面板壩中的應用

申淮偉，劉 婷，萬康飛

（新疆生產建設兵團勘測規劃設計研究院一分院，新疆石河子８３２０００）

摘要：論述了分離式面板滲技術在牛圈子水庫面板壩中的應用，該水庫是一座引水注入式水庫，水庫總庫容１５０

萬ｍ。，壩體采用分離式混凝土面板防滲技術，最大壩高１６．５ｍ。經兩年的蓄水運行證明，防滲措施安全有效。

關鍵詞：分離式混凝土面板；面板壩；防滲；牛圈子水庫

中圖分類號：ＴＵ７４ 文獻標識碼：Ａ 文章編號：１００６—７９７３（２０１３）０５—０１６１—０２

工程概況

一

、

１２～１５ｃｍ。壩前坡采用１：２．０，壩后坡以ｌ：１．７５填筑。

工程靜態總投資１，５５０萬元。

分離式面板壩方案：采用分離式面板作為壩體的防滲體 功能為灌溉調節，兼顧防洪。水庫于１９７２年建成投入使用，

系，大壩采用砂礫石填筑，防滲面板采用Ｃ２５混凝土，厚 至今已運行３０余年，水庫病險情況日趨嚴重和突出。

２２ｃｍ。壩體前、后坡比均為ｌ：１．６ｏ工程靜態總投資ｌ，４５０

萬元。

牛圈子水庫位于新疆石河子市西南５５ｋｍ處，水庫主要

２００９年６月對該水庫進行了除險加固，加固后總庫容

１５０萬ｍ。，水庫由大壩、放水涵洞、放水渠、進水渠、溢洪

道、防洪堤等組成。大壩采用分離式面板防滲技術。除險加

固于２０１０年９月完成。經過兩年的運行檢驗，證明壩體防 短，投資較小，但其工程實踐較少。

滲效果良好。

二、壩型的選擇

以上３中壩型施工難度均不大，分離式面板壩施工期較

新疆柯柯亞水庫總庫容１，０５２萬ｍ。，最大壩高４１．５ｍ，

建成于１９８２年。壩體采用分離式面板防滲設計，面板厚

２５～３０ｃｍ，采用５ ｘ ７ｍ的素混凝土分離式面板。

新疆榆樹溝水庫總庫容１，０７２萬ｍ。，最大壩高６７．５ｍ，

建成于２０００年。壩體采用分離式面板防滲設計，面板厚

１．氣象及地質條件

牛圈子水庫所在地區屬暖溫帶大陸性干旱氣候，晝夜溫

差大，降雨稀少，蒸發量大。多年平均年降水量１８５．５ｍｍ，

多年平均年蒸發量２，０４５．９ｍｍ。多年平均最大風速２０ｍ／ｓ，

最大凍土深度１．４ｍ。

３０—４０ｃｍ，在河床部位９塊較長板塊采用鋼筋混凝土面板，

在兩側階地上壩高小于４０ｍ的壩段上，均采用６×８ｍ的素

混凝土分離式面板。

柯柯亞及榆樹溝水庫建成至今，壩體防滲效果良好。參

照其成功經驗，并結合本工程料場及工程投資等實際情況，

牛圈子水庫壩型最終確定采用分離式面板壩。 大于１ Ｏ０，壩基粘土的滲透變形的可能形式：兩地層接觸面

三、分離式面板壩設計

１．壩頂結構

水庫壩基為雙層結構，上部為低液限粘土，下部為巨厚

礫石層。壩基低液限粘土與級配良好礫都屬不均勻土，不均

勻系數都大于１０，相當于１Ｏ％含量的粒徑相差很大，Ｄ 。／ｄ 。

處的接觸流失。

２．壩型比選

因水庫周邊砂礫石和粘土都較為豐富，固可選擇的壩型

有均質土壩、粘土斜（心）墻壩、面板壩等。據地質勘察， 坡。在壩體上游設有路沿石，路沿石均采用Ｃ１５混凝土現澆；

粘土料場距壩址平均運距１．２ｋｍ，砂礫石料場距壩址平均運

距０．５ｋｉｎ。綜合分析料場及施工難易等因素，選用均質土壩、

粘土斜墻壩及分離式面板壩三種壩型進行比選。

大壩壩頂寬度為３．５ｍ，壩頂設有向下游排水的２％的橫

路沿石高６０ｃｍ，埋入壩面以下４０ｃｍ。

根據 混凝土面板堆石壩設計規范 規定，砂礫石料填

筑時上、下游邊坡可采用１：１．５－１：１．６，本次設計大壩上、

下游邊坡均為１：１．６。最大壩高１６．５ｍ。 均質土壩方案：采用土料填筑壩體的防滲體系，護坡采

２．混凝土面板及止水設計

用Ｃ２０混凝土護坡１２－１５ｃｍ。壩體前、后坡比均為１：２．０。

工程靜態總投資１，５２０萬元。

粘土斜墻壩方案：采用粘土斜墻作為壩體的防滲體系，

大壩后坡采用砂礫石填筑壩體，護坡采用Ｃ２０混凝土護坡

收稿日期：２Ｏｌ３—０１—１５

混凝土面板均采用分離式面板，面板混凝土性能指標采

用Ｃ２５、Ｗ６、Ｆ３００，采用二級配混凝土。混凝土面板采用

２２ｃｍ上下等厚，面板分縫大小為３．０ Ｘ ４．Ｏｍ。水平縫為壓

作者簡介：申淮偉（１９７９一），

男，新疆石河子人，新疆生產建設兵團勘測規劃設計研究院一分院工程師，從事水利水電

專業設計工作。

劉婷（１９８１一），

女，新疆哈密人，新疆生產建設兵團勘測規劃設計研究院一分院工程師，從事水利水電專

業設計工作。

萬康飛（１９８２一）， 男，新疆喀什人，新疆生產建設兵團勘測規劃設計研究院一分院工程師，從事水利水電專

業設計工作。

１６２ 中國水運 第１３卷

性縫，采用一層油毛氈分離，相鄰面板間采用ｑｏｌ６＠６０ｃｍ的 大壩壩坡穩定計算采用中國水科院開發的ＳＴＡＢ程序，

鋼筋連接為一體。水平縫迎水面止水方式采用深６ｃｍ、下開 計算方法采用簡化畢肖普法。材料物理力學參數及穩定分析

口寬４ｃｍ、上開口寬６ｃｍ的楔形聚氨酯密封膏填充。

垂直縫縫寬ｌｃｍ內填高壓閉孔板，引水面止水方式采用

深７ｃｍ、下開口寬５ｃｍ、上開口寬８ｃｍ的楔形聚氨酯密封

膏填充。分縫止水大樣見圖１、圖２。

糶氨酣楷封骨

： ‘

一

ｊ一

， ，

圖１垂直縫止水大樣圖

聚氯酯密封膏

：艘

一 一

圖２水平縫止水大樣圖

３．混凝土趾板設計

壩體上游側混凝土防滲面板底部設置混凝土趾板，作為

大壩防滲面板和庫底土工膜防滲層的連接結構。混凝土趾板

寬１．５—２．０ｍ，厚０．４ｍ。

由于混凝土趾板位于水庫庫盤砂礫石基礎上，先完成壩

體的填筑和碾壓施工，并盡可能使壩體完成施工期沉降后，

再澆筑混凝土趾板，避免壩體過大的沉降變形造成混凝土面

板斷裂，趾板與面板相接的端部體型采用幾何相交連接形式，

趾板靠土工膜側的端部采用橢圓弧體型，消除垂直折角邊對

上覆防滲土工膜的應力集中。止水大樣見圖３。

★

：，

圖３周邊縫止水大樣圖

４．壩體填筑料設計

庫區四周為戈壁荒地和零碎耕地，Ｉ號砂石料場距水庫大

壩約ｌＯＯｍ，根據料場勘察資料，Ｉ號料場作為筑壩材料取用，

巖性為細礫，小于０．０７５ｍｍ顆粒含量為１．６％一３．５％，

０．０７５ｍｍ￣２．Ｏｍｍ顆粒含量為 ２６．１％一２７．８％，

２．Ｏｍｍ－２０．Ｏｍｍ 顆粒含量為 ３５．２％￣３６．２％，

２０．０ｍｍ￣６０．０ｍｍ顆粒含量為２６．０％￣２７．４％，大于

６０ｍｍ顆粒含量為６．１％一１０．１％。最大干密度為

２．１７－２．２０ｇ／ｃｍ。，自然休止角３５￣３７。。開采面積３０．６

萬ｍ ，平均有用層厚度按３．５ｍ計算，儲量１００萬ｍ。左右，

最小運距約１００ｍ。料場的質量及數量均滿足筑壩要求。

為了提高壩體填土的密實度和均勻性，必須進行壓實，

使填土具有足夠的抗剪強度和較小的壓縮性，以保證壩體的

穩定，避免不均勻變形而引起壩體裂縫。相對密度Ｄｒ≥０．８

作為填筑指標。

５大壩穩定復核

成果見表１、表２。

表１ 壩體穩定分析物理力學參數表

表２ 壩坡抗滑穩定分析成果表

計算分析結果表明，設計壩坡可以滿足穩定要求。

四、有關經驗總結

（１）坐落于深厚覆蓋層或復合土基上的混凝土面板壩，

采用分離式面板防滲設計是安全可靠的，當覆蓋層天然狀態

比較密實、強度較高、允許承載力較大時，重視基礎清理及

壩料碾壓控制，將其作為面板壩的基礎，不致使壩體和面板

產生過大沉降。這是經過實際工程檢驗的。

（２）牛圈子面板壩的板間縫、周邊縫中取消銅片和橡膠

止水帶，將多道止水改為一道設置在縫口的柔性止水，使分

縫的止水結構大為簡化，經過運行證明其止水效果良好。同

時采用分離式無筋混凝土防滲面板，能顯著降低工程造價。

采用分離式面板防滲并簡化止水型式的面板壩在中低壩中有

較強的推廣空間。

（３）采用分離式混凝土面板，使面板能更好適應壩體沉

降變形，減少了面板裂縫的出現。面板下部的墊層料的滲透

系數不宜過小，根據已建工程經驗，滲透系數取ｎ×

１０ ｃｍ／ｓ較合適。本工程墊層料滲透系數按５×１０ ｃｍ／Ｓ

控制。這樣可以防止凍結岸冰，保護混凝土板。根據目前水

利工程中混凝土防護措施和材料的發展，并結合工程區氣候

寒冷的特點。一些工程在混凝土面板上采用彩色聚氨酯高分

子防水防護涂料對混凝土面板進行表層防護處理。可有效防

止岸冰粘結面板及凍融破壞。本工程考慮冬季壩前水位較低，

冰凍影響較小，沒有對面板采用表層防護。

參考文獻

『１】ＳＬ２７４—２０ｔ）１，碾壓式土石壩設計規范【ｓ】．

［２】ＳＬ２２８—９８，混凝土面板堆石壩設計規范Ｉｓ１．

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［４】傅志安、鳳家驥主編，混凝土面板堆石壩ｌＭｌ