面板堆石坝上游铺盖体型优化探讨

与弊，采取了优化铺盖体型并增加聚脲防渗层的优化方案％铺盖体型优化加快了施工进度，降低了后期运行检修 施工难度％该设计思路和方案对类似工程混凝土面板坝设计具有一定的借鉴参考意义％关键词：涔天河；面板堆石坝；上游铺盖；体型优化；聚脲中图分类号：TV641.43

文献标识码：A 文章编号：1672-2469 （2019） 10-0125-03混凝土面板堆石坝在20世纪80年代引入中 国，虽然时间不是很长，但是发展却非常迅速。中

期建设的白云、株树桥面板坝，面板上游也设置了

铺盖及盖重，但在蓄水运行3—5年后相继出现渗 漏量明显增大并持续发展的现象，铺盖尽管起到了

国以现代技术建设混凝土面板堆石坝始于1985年, 第一座开工建设的是湖北西北口水库大坝（最大坝

一定抑制渗流的作用，但无法完全堵塞渗漏通道，

高95m）,与国外相比,我国虽起步较晚,但起点 多家科研检测单位反复探测均难以查清渗漏通道的 位置与规模，运行10年左右均不得恢复围堰与导

高、发展快。大量混凝土面板堆石坝在我国相继建 成，为类似工程提供了借鉴，同时也积累了宝贵的 工程经验，相应的设计理念、施工工艺也日渐

流洞，放空水库，清除盖重与铺盖，进行破损面板 修复，施工难度非常大。成熟。国内目前在建或拟建的混凝土面板堆石坝工程 一般设有水库放空设施， 库水位降低后， 大部分趾

从国内最早的DL 5016—93《混凝土面板堆石 坝设计导则》到最新的SL 228 —2013《混凝土面板 堆石坝设计规范》均规定，“ 100m以上的高坝宜在

板、面板及接缝止水可以外露；且随着国内潜水技

术的进步，水下机器人检测、施工技术日渐成熟， 目前可以实现水下60m的检测与修复施工，并正 向100m以下探索发展。因此，能否对传统意义上 的上游铺盖和盖重区体型进行优化，甚至取消，或 采取其他的辅助防渗措施，以方便大坝面板、接缝

面板上游低部位设置上游铺盖区及盖重区”。上游 铺盖覆盖在面板及周边缝表面，起辅助防渗或自愈

作用；盖重覆盖在铺盖表面，维持上游铺盖区的稳

定，并起保护作用。相关规范条文同时规定，上游 铺盖区顶部高程应综合考虑坝高及满足放空检修条 件确定，上游铺盖以上的面板、趾板、接缝止水

止水的检修维护，从而保证大坝安全’本文将以涔 天河水库扩建工程混凝土面板堆石坝为例对此问题

等应具备降低水位检修的条件，故其顶高程应与

展开探讨’泄水设施降低水位的能力相适应，一般达到1/3 坝高附近。另外，库水位降低检修面板时，上游

1 工程概况涔天河水库扩建工程位于湖南省江华瑶族自治 县境内的湘江支流潇水上游’工程开发的主要任务

盖重可以起到一定的压重作用，防止反向水压力 损坏面板。国内外已建成的百米级高面板堆石坝基本上均 设置了上游铺盖和盖重， 蓄水运用后， 部分大坝渗

是灌溉、防洪、下游补水和发电，兼顾航运等综合漏量逐渐增大或突然增大，经过面板破损修复或止

收稿日期：2018-10-15作者简介：詹双桥（1981年一），男，高级工程师。水修复后渗漏量减小到正常范围，但也有少量大坝

主要渗漏通道在上游铺盖下部，且极不易查明。早

E-mail: shuang9277@163.com

• 125 -2019年第10期水利规划与设计172 项重大水利工程专题利用，水库总库容15. 1亿m3 ,正常蓄水位313m#

死水位270m,为I等大(1 %型水利水电枢纽工程。

新建大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程324.0m, 最大坝高114m,上、下游坡比1：1.4。涔天河老坝为20世纪60年代修建的支墩坝, 坝顶高程257m,兼做施工期上游围堰，后期不拆

除’新建混凝土面板堆石坝的河床趾板上距老坝坝 趾12m,面板上游铺盖及盖重布置在新老坝体之 间’前期设计大坝面板上游铺盖及盖重顶高程

260m,最大填筑高度48.0m,填筑方量约22.5 万m3 '2铺盖优化缘由涔天河扩建面板堆石坝面板上游铺盖处于老坝

与新坝之间形成的一个45m高差的深基坑内，两 岸为人工开挖形成的高陡边坡，基本不具备布置下

基坑施工道路的条件，大型机械设备不能进出基 坑，黏土铺盖及盖重料填筑施工难度非常大’工程

运行后，如需对铺盖以下面板、趾板或周边缝止水 进行检修，需揭开面板上的铺盖及盖重，将渣料运

出基坑外，施工难度将更大’涔天河水库工程设有放空设施，放空洞进口底

板高程240m,上游老坝堰顶高程241m,扩建工程 完全具备放空水库、排干老坝与新坝间基坑，检修

下部面板或趾板的有利条件’从满足大坝检修需要 的角度分析，降低上游铺盖填筑高度甚至取消是可 行的。另外，受老溢流坝泄洪冲刷影响，老坝下游 形成了冲刷坑，堆石坝坝基上游河床高程低于

下游河床高程，河床趾板基面高程212m,下游 河床高程约218m,存在施工期面板反向水压力

的问题’施工期河床趾板内埋设了反向排水管, 蓄水前进行封堵，封堵前需在面板上形成一定

的压重，保证面板在反向水压力作用下不发生 失稳破坏，可见，完全取消上游盖重可能危及

蓄水前上游面板安全’根据面板堆石坝上游铺盖及盖重的作用机制, 结合本工程实际情况分析认为，本工程大坝上游铺

盖体型具备优化的条件’铺盖填筑高度减小后，面 板及接缝止水受保护的范围减小， 铺盖辅助防渗的 功能减弱，但是方便施工，特别是为今后降低库水 位检修下部面板及接缝止水创造了有利条件，利大

于弊’-126 -3铺盖优化方案3.1 思路(1 %上游面板存在反向水压力的问题，蓄水前 反向排水系统封堵后可能危及面板安全，宜设置适

当的盖重后才能封堵反压排水系统’(2%大坝上游基坑施工道路布置困难，交通不

便， 铺盖填筑施工难度大， 宜尽量减小铺盖及盖重 填筑方量；水库蓄水后，面板坝若出现较强渗漏, 可能需放空水库、 排干上游基坑进行面板或接缝止

水检修，大量铺盖及盖重料难以运出，宜尽量控制

方量不需外运’(3%面板垂直缝及周边缝缝面表层止水的盖 板易 老 化 破损， 对更 换、 修 复 难 度 较 大部 位 的 面止水盖板增设辅助防渗层，对原铺盖以下面 板及趾板增设防渗涂层，增强混凝土耐久性与

防渗效果’3.2措施3.2.1铺盖体型调整根据面板在反向水压力作用下的稳定需要， 并

结合本工程基坑特点，考虑今后检修铺盖料转运平 衡，拟定上游铺盖体型’3. 2. 1. 1面板稳定需要大坝河床段趾板建基面高程212m,大坝下游

河床基岩面最低高程218m，河床建基面自上游至 下游呈现逐步抬高的趋势，施工期面板或挤压边墙

存在反向水压的问题， 上游趾板下设置了反压排水 系统’为了保证蓄水前反压排水封堵时面板的安 全， 在面板上游填筑一定体量的铺盖和盖重兼顾辅 助防渗并解决施工期和运行检修期面板压重的问题

是必要的’因此，根据下游水位及河床趾板建基面

高程，在保证面板抗浮安全的前提下，计算确定上 游铺盖及盖重填筑的最优体型’3. 2. 1. 2运行期检修铺盖料倒运需要面板上游基坑空间狭小，两岸地形陡峻，施工

道路布置困难， 不具备大型机械设备进出施工的条

件， 今后如果需要揭开铺盖检修面板， 应尽可能做 到铺盖及盖重料不需要外运出基坑， 根据基坑现有 容积及铺盖料自然稳定坡比要求，考虑将铺盖料揭 开堆放于老坝坝趾附近， 计算确定铺盖及盖重的填

筑量。3.2. 1.3铺盖材料选择为了尽量减少铺盖及盖重填筑量， 结合工地人

172项重大水利工程专题水利规划与设计2019年第10期工砂石料场的废料情况，铺盖采用粉细沙(粒径小 于0.2mm),盖重采用砂卵石(粒径4~8cm),从 老坝坝顶倾倒入仓和新坝坝面溜槽入仓、反铲平仓 施工。37.17上游铺盖优化体型根据上述原则确定面板上游防渗铺盖及盖重的

填筑体型。防渗铺盖顶高程230m,顶宽3m,坡比 1：17 ；盖重顶宽3m,坡比1：2.3 ,体型优化后粉

细沙铺盖07万m3、砂卵石盖重17万m3。上游 铺盖优化示意图如图1所示。图1上游铺盖优化示意图3.2.2反向排水管封堵大坝填筑施工期间，上游坝体内埋设了反向排

水系统，通过趾板下4根排水管引至上游基坑，排 水管端口设置拍门，施工期遇洪水基坑冲水时拍门

自动关闭，汛后基坑水位下降到一定高度，拍门自

动打开。该反向排水系统有效解决了施工期面板和 挤压边墙承受反向水压力的问题。水库蓄水前，反向排水管封堵方案如下：上游 铺盖及盖重填筑时，排水管处按临时稳定坡比填筑

以留出排水管封堵施工空间，盖重填筑到顶后，大

坝下游量水堰截水墙220m高程的2个5150排水 孔打开，封堵上游反向排水管，再按设计最终轮廓

线进行补坡完成盖重填筑，然后进行上游基坑充

水，至上游水位高于228m后，关闭下游量水堰截 水墙上的排水孔。3.2.3辅助防渗措施面板上游铺盖优化后铺盖保护范围降低至

EL230m,铺盖以上面板及接缝止水缺少了辅助防 渗铺盖的保护。为了减少放空库容检修面板及接缝

止水的频次，加强死水位以下面板和接缝止水的保 护、提高面板混凝土的耐久性，结合面板裂缝处

理，对255m高程以下面板、趾板及接缝面止水上 刮涂聚脲保护层。聚脲涂层具有耐老化性能好、无毒、强度高、

延伸率大、抗渗性能好，与基础混凝土黏结强度 大、施工简单等特点，完全可以满足工程大坝面板

辅助防渗的功能要求。4结语涔天河水库工程面板堆石坝上游铺盖的优化,

铺盖填筑方量大大减少，施工难度大大降低，加快 了施工进度；同时对原铺盖以下的面板和接缝止水

涂刷聚脲进行辅助防渗，大大提高了面板混凝土和 面止水材料的耐久性，提高大坝防渗性能，节省工

程投资178万元，并为今后面板及接缝止水检修创 造了有利条件。水库自2016年12月下闸后开始蓄水，2017年

4月库水位蓄至282m高程并维持该水位运行至今, 已有一年有余，大坝各项监测指标正常，渗漏量很

小(2〜5L/s)。初期蓄水运行表明，大坝上游铺盖 体型优化后防渗效果良好。涔天河工程面板堆石坝最大坝高114m,坝体

采用灰岩料填筑，在国内外面板坝工程中具有一定

的代表性，采用减小上游铺盖及盖重体型的设计方 案并付诸实践，方便了施工、节省了投资并为今后

运行检修提供了便利，该设计思路和方案对类似工 程具有一定的借鉴意义。参考文献-1.刘志明，王德信，汪德燿•水工设计手册• 2版.第6卷，土石

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