水利工程論文-某水利樞紐工程壩體防滲結(jié)構(gòu).doc

水利工程論文-某水利樞紐工程壩體防滲結(jié)構(gòu)摘要：二級(jí)配碾壓混凝土與變態(tài)混凝土聯(lián)合防滲結(jié)構(gòu)具有防滲性能可靠，施工方便，造價(jià)較低等優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮碾壓混土壩快速施工的特點(diǎn)，已成為我國(guó)碾壓混凝土壩防滲結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：二級(jí)配碾壓混凝土；變態(tài)混凝土；常態(tài)混凝土；抗?jié)B；抗凍；抗裂；防滲結(jié)構(gòu)1概述目前，國(guó)內(nèi)外碾壓混凝土壩的防滲型式主要有“金包銀”式防滲結(jié)構(gòu)，常態(tài)混凝土薄層防滲結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土面板防滲結(jié)構(gòu)、薄膜防滲結(jié)構(gòu)、瀝青混合料防滲結(jié)構(gòu)和碾壓混凝土自身防滲結(jié)構(gòu)等幾種。就厚常態(tài)混凝土（金包銀）防滲結(jié)構(gòu)和碾壓混凝土自身防滲結(jié)構(gòu)做重點(diǎn)比較。2兩種防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1二級(jí)配碾壓混凝土加變態(tài)混凝土防滲結(jié)構(gòu)根據(jù)碾壓混凝土壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL314-2004）并參考國(guó)內(nèi)類似壩高的工程，上游二級(jí)配碾壓混凝土厚度大于1/5的壩面水頭，并因壩前作用水頭而變化，沿高度呈臺(tái)階狀布置。本水利樞紐工程壩體二級(jí)配碾壓混凝土厚度自壩頂高程745.50706.50m為4.0m，高程706.50672.00m為6.0m，672.00壩底從6.0m厚度漸變至8.0m。675m高程以上二級(jí)配碾壓混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為R180200，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F300；675m高程以下二級(jí)配碾壓混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為R180200，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F100；壩體內(nèi)部采用三級(jí)配碾壓混凝土，防滲層橫縫間距與壩體分縫間距一致，為15m，縫內(nèi)設(shè)置橫縫排水管。在二級(jí)配碾壓混凝土下游側(cè)設(shè)置水廊道及壩體排水管。變態(tài)混凝土的厚度規(guī)范定宜為3050m，最大厚度不宜大于100cm。本工程壩體迎水面變態(tài)混凝土厚0.61.0m，變態(tài)混凝土與二級(jí)配碾壓混凝土同步澆筑。二級(jí)配碾壓混凝土層面均采取鋪水泥粉煤灰凈漿，縫面鋪標(biāo)號(hào)為M25、厚度為11.5cm的水泥砂漿，以加強(qiáng)層面及縫面結(jié)合的可靠性。2.2“金包銀”式防滲結(jié)構(gòu)參考國(guó)內(nèi)類似壩高的工程，常態(tài)混凝土厚度自壩頂745.50675.0m高程厚度為3.0m，675.0壩底厚度為4.0m，675m高程以上常態(tài)混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為R90200，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F300；675m高程以下常態(tài)混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為R90200，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F100；壩體內(nèi)部采用三級(jí)配碾壓混凝土，防滲層橫縫間距與壩體分縫間距一致，為15m。在常態(tài)混凝土下游側(cè)設(shè)置排水廊道及排水管。下游壩面655.0高程以下設(shè)置厚2.0m的常態(tài)混凝土，強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為R90200，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F300，并在內(nèi)側(cè)設(shè)橫縫排水及壩體排水管。3兩種防滲型式比較就兩種防滲結(jié)構(gòu)物理學(xué)性能而言，實(shí)驗(yàn)室及工程實(shí)踐均能證明常態(tài)混凝土和二級(jí)配碾壓混凝土在密度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈模、極限拉伸值和抗剪斷參數(shù)等方面均能很好地滿足設(shè)計(jì)要求。本工程就兩種防滲型式從防滲體的抗?jié)B性、抗裂性、抗凍性、施工、投資等方面進(jìn)行比較、以選擇適合本工程特點(diǎn)的防滲型式。3.1抗?jié)B性3.1.1二級(jí)配碾壓混凝土的抗?jié)B性上游防滲體采用富膠凝材料的二級(jí)配碾壓混凝土，并在上游面輔以變態(tài)混凝土，經(jīng)工程實(shí)踐證明是非常有效的，碾壓混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，混凝土很密實(shí)，層面結(jié)合良好，其防滲標(biāo)號(hào)可以達(dá)到W8W12（相當(dāng)于滲透系數(shù)2.610-9cm/s1.310-9cm/s），甚至更高。3.1.2“金包銀”防滲結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性“金包銀”是在壩體的上下游面設(shè)1.54.0m厚的常態(tài)混凝土作為防滲體，這種防滲型式類似于常態(tài)混凝土壩，上游常態(tài)混凝土防滲層是整個(gè)壩體的防滲屏障。常態(tài)混凝具有很好的抗?jié)B性，混凝土經(jīng)振搗后各項(xiàng)性能容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其結(jié)構(gòu)密實(shí)；常態(tài)混凝土澆筑與碾壓混凝土同步上升，常態(tài)混凝土中沒(méi)有薄層面，只有升程之間的縫面（施工縫），而施工縫處理方法漸漸成熟，因而防滲層混凝土的強(qiáng)滲透各向均一。只要控制好防滲層常態(tài)混凝土的溫控防裂問(wèn)題，“金包銀”防滲效果與常態(tài)混凝土壩相似，防滲性能良好。3.2抗凍性3.2.1二級(jí)配碾壓混凝土的抗凍性碾壓混凝土的抗凍性與常態(tài)混凝土一樣，主要取決于硬化混凝土的強(qiáng)度及混凝土內(nèi)部的氣泡性質(zhì)，提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)，降低混凝土的滲透性，可以提高其抗凍性，但不是主要措施。摻用引氣劑是提高混凝土抗凍性的有效措施。與常態(tài)混凝土相比，碾壓混凝土水泥漿含量少，較為干硬，加入相同引氣劑摻量時(shí)，不容易形成大量致密、穩(wěn)定的氣泡，加上粉煤灰具有消泡作用，混凝土達(dá)不到所要求的含氣量，但是通過(guò)加大引氣劑摻入量可以使含氣量達(dá)到最佳含氣量（經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到3050%時(shí)，為達(dá)到4%5.5%的含氣量，引氣劑的摻量是常態(tài)混凝土的810倍）。室內(nèi)試驗(yàn)以及石門(mén)子、龍首工程實(shí)踐證明，通過(guò)加大引氣劑摻量可以使碾壓混凝土的含氣量4%5%（最佳含氣量），可以配制出抗凍等級(jí)大于等于F300的混凝土，以滿足工程需求。3.2.2“金包銀”防滲結(jié)構(gòu)的抗凍性就常態(tài)混凝土而言，產(chǎn)摻加一定的引氣劑很容易達(dá)到要求的含氣量，混凝土經(jīng)過(guò)攪拌氣泡分布均勻，抗凍性相對(duì)較好。3.3施工3.3.1二級(jí)配+變態(tài)混凝土防滲方案施工采用單一的碾壓混凝土壩施工方法，減少了施工干擾，為實(shí)現(xiàn)全斷面碾壓混凝土創(chuàng)造了條件，變態(tài)混凝土防滲是在壩體上游面一定的范圍內(nèi)，碾壓混凝土攤鋪施工中鋪灑適量的水泥漿，使該處的混凝土變成具有坍落度的類似常態(tài)混凝土，然后用人工插入式振搗器振搗。3.3.2“金包銀”防滲方案施工“金包銀”防滲形式推薦的施工方案為：常態(tài)混凝土與碾壓混凝土同步澆筑，先澆筑一層厚0.3m的常態(tài)混凝土，在澆筑碾壓混凝土，碾壓混凝土層厚為0.3m。兩種混凝土均采用薄層同步上升，雖然施工干擾較大，但由于實(shí)現(xiàn)兩種混凝土同步上升，不會(huì)形成交界薄弱或是冷縫面，有利于壩體的安全。3.4投資本工程隊(duì)兩中國(guó)防滲結(jié)構(gòu)分別計(jì)算工程量，并進(jìn)行投資分析，“金包銀”防滲結(jié)構(gòu)壩體直接費(fèi)比二級(jí)配碾壓混凝土防滲結(jié)構(gòu)壩體直接費(fèi)多出920萬(wàn)元，而且“金包銀”尚未計(jì)施工干擾引起的費(fèi)用增加。4比較結(jié)論從抗?jié)B性來(lái)看，“金包銀”具有較好的防滲能力；對(duì)于二級(jí)配碾壓混凝土防滲，根據(jù)目前的實(shí)驗(yàn)成果及工程實(shí)踐，已經(jīng)建成的幾座碾壓混凝土壩氣鉆孔混凝土芯樣的滲透系數(shù)均達(dá)到了10-910-10cm/s，甚至更高，完全能夠滿足高壩的防滲要求。從防滲層與壩體內(nèi)部這兩種混凝土的結(jié)合來(lái)看，兩種防滲結(jié)構(gòu)型式均能實(shí)現(xiàn)兩種混凝土結(jié)合良好，但“金包銀”施工干擾太大，施工工藝復(fù)雜。從抗凍性來(lái)看，兩種防滲結(jié)構(gòu)均能滿足建筑物的抗凍設(shè)計(jì)要求，但常態(tài)混凝土粉煤灰摻量相對(duì)較少，且經(jīng)拌和機(jī)攪拌，氣泡分布均勻，抗凍性能相對(duì)較優(yōu)；摻加引氣劑的二級(jí)配碾壓混凝土可以達(dá)到4%5%的最佳含氣量，也具有良好的抗凍性。從施工來(lái)看，“金包銀”施工干擾太大，需要增加工序，施工工藝相對(duì)復(fù)雜，施工工序甚至超過(guò)了常態(tài)混凝土壩，對(duì)碾壓混凝土施工干擾大，難以充分發(fā)揮碾壓混凝土快速施工的優(yōu)勢(shì)；二級(jí)配碾壓混凝土防滲型式施工方法單一，有利于快速施工。從投資來(lái)看，二級(jí)配