分离式面板防渗技术在牛圈子水库面板坝中的应用

第１３卷

第５期

２０１３生

中 国水运

ＶｏＩ １３ Ｎｏ．５

Ｍａｙ

２Ｏ１３

５月

Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒ￣

分离式面板防渗技术在牛圈子水库面板坝中的应用

申淮伟，刘 婷，万康飞

（新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院一分院，新疆石河子８３２０００）

摘要：论述了分离式面板渗技术在牛圈子水库面板坝中的应用，该水库是一座引水注入式水库，水库总库容１５０

万ｍ。，坝体采用分离式混凝土面板防渗技术，最大坝高１６．５ｍ。经两年的蓄水运行证明，防渗措施安全有效。

关键词：分离式混凝土面板；面板坝；防渗；牛圈子水库

中图分类号：ＴＵ７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１３）０５—０１６１—０２

工程概况

一

、

１２～１５ｃｍ。坝前坡采用１：２．０，坝后坡以ｌ：１．７５填筑。

工程静态总投资１，５５０万元。

分离式面板坝方案：采用分离式面板作为坝体的防渗体 功能为灌溉调节，兼顾防洪。水库于１９７２年建成投入使用，

系，大坝采用砂砾石填筑，防渗面板采用Ｃ２５混凝土，厚 至今已运行３０余年，水库病险情况日趋严重和突出。

２２ｃｍ。坝体前、后坡比均为ｌ：１．６ｏ工程静态总投资ｌ，４５０

万元。

牛圈子水库位于新疆石河子市西南５５ｋｍ处，水库主要

２００９年６月对该水库进行了除险加固，加固后总库容

１５０万ｍ。，水库由大坝、放水涵洞、放水渠、进水渠、溢洪

道、防洪堤等组成。大坝采用分离式面板防渗技术。除险加

固于２０１０年９月完成。经过两年的运行检验，证明坝体防 短，投资较小，但其工程实践较少。

渗效果良好。

二、坝型的选择

以上３中坝型施工难度均不大，分离式面板坝施工期较

新疆柯柯亚水库总库容１，０５２万ｍ。，最大坝高４１．５ｍ，

建成于１９８２年。坝体采用分离式面板防渗设计，面板厚

２５～３０ｃｍ，采用５ ｘ ７ｍ的素混凝土分离式面板。

新疆榆树沟水库总库容１，０７２万ｍ。，最大坝高６７．５ｍ，

建成于２０００年。坝体采用分离式面板防渗设计，面板厚

１．气象及地质条件

牛圈子水库所在地区属暖温带大陆性干旱气候，昼夜温

差大，降雨稀少，蒸发量大。多年平均年降水量１８５．５ｍｍ，

多年平均年蒸发量２，０４５．９ｍｍ。多年平均最大风速２０ｍ／ｓ，

最大冻土深度１．４ｍ。

３０—４０ｃｍ，在河床部位９块较长板块采用钢筋混凝土面板，

在两侧阶地上坝高小于４０ｍ的坝段上，均采用６×８ｍ的素

混凝土分离式面板。

柯柯亚及榆树沟水库建成至今，坝体防渗效果良好。参

照其成功经验，并结合本工程料场及工程投资等实际情况，

牛圈子水库坝型最终确定采用分离式面板坝。 大于１ Ｏ０，坝基粘土的渗透变形的可能形式：两地层接触面

三、分离式面板坝设计

１．坝顶结构

水库坝基为双层结构，上部为低液限粘土，下部为巨厚

砾石层。坝基低液限粘土与级配良好砾都属不均匀土，不均

匀系数都大于１０，相当于１Ｏ％含量的粒径相差很大，Ｄ 。／ｄ 。

处的接触流失。

２．坝型比选

因水库周边砂砾石和粘土都较为丰富，固可选择的坝型

有均质土坝、粘土斜（心）墙坝、面板坝等。据地质勘察， 坡。在坝体上游设有路沿石，路沿石均采用Ｃ１５混凝土现浇；

粘土料场距坝址平均运距１．２ｋｍ，砂砾石料场距坝址平均运

距０．５ｋｉｎ。综合分析料场及施工难易等因素，选用均质土坝、

粘土斜墙坝及分离式面板坝三种坝型进行比选。

大坝坝顶宽度为３．５ｍ，坝顶设有向下游排水的２％的横

路沿石高６０ｃｍ，埋入坝面以下４０ｃｍ。

根据 混凝土面板堆石坝设计规范 规定，砂砾石料填

筑时上、下游边坡可采用１：１．５－１：１．６，本次设计大坝上、

下游边坡均为１：１．６。最大坝高１６．５ｍ。 均质土坝方案：采用土料填筑坝体的防渗体系，护坡采

２．混凝土面板及止水设计

用Ｃ２０混凝土护坡１２－１５ｃｍ。坝体前、后坡比均为１：２．０。

工程静态总投资１，５２０万元。

粘土斜墙坝方案：采用粘土斜墙作为坝体的防渗体系，

大坝后坡采用砂砾石填筑坝体，护坡采用Ｃ２０混凝土护坡

收稿日期：２Ｏｌ３—０１—１５

混凝土面板均采用分离式面板，面板混凝土性能指标采

用Ｃ２５、Ｗ６、Ｆ３００，采用二级配混凝土。混凝土面板采用

２２ｃｍ上下等厚，面板分缝大小为３．０ Ｘ ４．Ｏｍ。水平缝为压

作者简介：申淮伟（１９７９一），

男，新疆石河子人，新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院一分院工程师，从事水利水电

专业设计工作。

刘婷（１９８１一），

女，新疆哈密人，新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院一分院工程师，从事水利水电专

业设计工作。

万康飞（１９８２一）， 男，新疆喀什人，新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院一分院工程师，从事水利水电专

业设计工作。

１６２ 中国水运 第１３卷

性缝，采用一层油毛毡分离，相邻面板间采用ｑｏｌ６＠６０ｃｍ的 大坝坝坡稳定计算采用中国水科院开发的ＳＴＡＢ程序，

钢筋连接为一体。水平缝迎水面止水方式采用深６ｃｍ、下开 计算方法采用简化毕肖普法。材料物理力学参数及稳定分析

口宽４ｃｍ、上开口宽６ｃｍ的楔形聚氨酯密封膏填充。

垂直缝缝宽ｌｃｍ内填高压闭孔板，引水面止水方式采用

深７ｃｍ、下开口宽５ｃｍ、上开口宽８ｃｍ的楔形聚氨酯密封

膏填充。分缝止水大样见图１、图２。

粜氨酣楷封骨

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一

ｊ一

， ，

图１垂直缝止水大样图

聚氯酯密封膏

：艘

一 一

图２水平缝止水大样图

３．混凝土趾板设计

坝体上游侧混凝土防渗面板底部设置混凝土趾板，作为

大坝防渗面板和库底土工膜防渗层的连接结构。混凝土趾板

宽１．５—２．０ｍ，厚０．４ｍ。

由于混凝土趾板位于水库库盘砂砾石基础上，先完成坝

体的填筑和碾压施工，并尽可能使坝体完成施工期沉降后，

再浇筑混凝土趾板，避免坝体过大的沉降变形造成混凝土面

板断裂，趾板与面板相接的端部体型采用几何相交连接形式，

趾板靠土工膜侧的端部采用椭圆弧体型，消除垂直折角边对

上覆防渗土工膜的应力集中。止水大样见图３。

★

：，

图３周边缝止水大样图

４．坝体填筑料设计

库区四周为戈壁荒地和零碎耕地，Ｉ号砂石料场距水库大

坝约ｌＯＯｍ，根据料场勘察资料，Ｉ号料场作为筑坝材料取用，

岩性为细砾，小于０．０７５ｍｍ颗粒含量为１．６％一３．５％，

０．０７５ｍｍ￣２．Ｏｍｍ颗粒含量为 ２６．１％一２７．８％，

２．Ｏｍｍ－２０．Ｏｍｍ 颗粒含量为 ３５．２％￣３６．２％，

２０．０ｍｍ￣６０．０ｍｍ颗粒含量为２６．０％￣２７．４％，大于

６０ｍｍ颗粒含量为６．１％一１０．１％。最大干密度为

２．１７－２．２０ｇ／ｃｍ。，自然休止角３５￣３７。。开采面积３０．６

万ｍ ，平均有用层厚度按３．５ｍ计算，储量１００万ｍ。左右，

最小运距约１００ｍ。料场的质量及数量均满足筑坝要求。

为了提高坝体填土的密实度和均匀性，必须进行压实，

使填土具有足够的抗剪强度和较小的压缩性，以保证坝体的

稳定，避免不均匀变形而引起坝体裂缝。相对密度Ｄｒ≥０．８

作为填筑指标。

５大坝稳定复核

成果见表１、表２。

表１ 坝体稳定分析物理力学参数表

表２ 坝坡抗滑稳定分析成果表

计算分析结果表明，设计坝坡可以满足稳定要求。

四、有关经验总结

（１）坐落于深厚覆盖层或复合土基上的混凝土面板坝，

采用分离式面板防渗设计是安全可靠的，当覆盖层天然状态

比较密实、强度较高、允许承载力较大时，重视基础清理及

坝料碾压控制，将其作为面板坝的基础，不致使坝体和面板

产生过大沉降。这是经过实际工程检验的。

（２）牛圈子面板坝的板间缝、周边缝中取消铜片和橡胶

止水带，将多道止水改为一道设置在缝口的柔性止水，使分

缝的止水结构大为简化，经过运行证明其止水效果良好。同

时采用分离式无筋混凝土防渗面板，能显著降低工程造价。

采用分离式面板防渗并简化止水型式的面板坝在中低坝中有

较强的推广空间。

（３）采用分离式混凝土面板，使面板能更好适应坝体沉

降变形，减少了面板裂缝的出现。面板下部的垫层料的渗透

系数不宜过小，根据已建工程经验，渗透系数取ｎ×

１０ ｃｍ／ｓ较合适。本工程垫层料渗透系数按５×１０ ｃｍ／Ｓ

控制。这样可以防止冻结岸冰，保护混凝土板。根据目前水

利工程中混凝土防护措施和材料的发展，并结合工程区气候

寒冷的特点。一些工程在混凝土面板上采用彩色聚氨酯高分

子防水防护涂料对混凝土面板进行表层防护处理。可有效防

止岸冰粘结面板及冻融破坏。本工程考虑冬季坝前水位较低，

冰冻影响较小，没有对面板采用表层防护。

参考文献

『１】ＳＬ２７４—２０ｔ）１，碾压式土石坝设计规范【ｓ】．

［２】ＳＬ２２８—９８，混凝土面板堆石坝设计规范Ｉｓ１．

［３１邓铭江、于海鸣主编，新疆坝工建ｉ￣［Ｍ１．

［４】傅志安、凤家骥主编，混凝土面板堆石坝ｌＭｌ