CCS项目面板堆石坝止水设计与施工

水能经济
CCS 项目面板堆石坝止水设计与施工
陈勇
【摘要】面板堆石坝体在水库蓄水后，坝体会产生变形，并使得面板坝的分缝出现张开、错动、沉陷等不利于大坝运行的因素。

为适应坝体可能出现的变形，保证大坝的防渗可靠性，需要进行止水系统设计，其结构和尺寸要能保证在各种工况下能有效发挥作用，确保坝体的安全运行。

【关键词】面板堆石坝；变形；防渗；止水
中国水利水电第十工程局有限公司　四川成都　610072
1、工程概况
1.1 项目概述
Coca Codo Sinclair（简称CCS）水电站为径流式电站，位于南美洲厄瓜多尔国北部Napo 省与Sucumbios 省交界处、亚马逊河水系Coca 河流域，电站总装机容量1500MW，安装8台冲击式水轮机组。

主要建筑物包括首部枢纽、输水隧洞、调蓄水库、压力管道和地下厂房等。

1.2 面板堆石坝概述
CCS 水电站调节水库面板堆石坝属于日调节水库，水库水位每日在4小时内由1229.5m 降到1216 m 附近，基荷5小时内水位由1216m 升至1229.5m，腰荷15小时内水位维持在1229.5m。

面板坝顶高程1233.5m，最大坝高58m，坝顶宽度10m，坝轴线长约141m，面板坡比1：1.4。

大坝面板共分16块，厚度40cm，最大斜长83.97m，总面积7510m 2，总混凝土3004m 3，钢筋绑扎总量220T；结构分缝条幅宽分别为12.0m （CSF6-CSF11）、6.0m （CSF2-CSF5、CSF12-CSF15）及异型板（CSF1、CSF16）。

2、面板堆石坝止水设计
2.1 止水设计的结构选择
面板堆石坝常规止水结构通常采用三道止水，即在表层接缝设置有盖板保护的塑性嵌缝材料，在接缝中部设置止水带，在接缝底部设置铜止水。

工程实践表明，该型式的中部止水带在施工中很难与混凝土结合紧密，常发生漏水，同时在接缝位移下，接缝中的止水带产生的集中应变较大，一旦被破坏，将降低止水结构的作用，即中部止水带在结构上是有缺陷的，故本次设计采用两道止水，即底部止水和表层止水。

底部止水结构采用6mm 厚三元乙丙橡胶垫板（EPDM）和“W”型铜止水相结合方式，铜止水中部满塞氯丁橡胶棒，氯丁橡胶棒下部设聚氨酯泡沫板。

表层止水结构采用6mm 厚增强型三元乙丙橡胶盖板（EPDM）和柔性止水填料作为表层止水，内设PVC 棒。

止水设计如图1
所示。

图1 垂直缝典型止水结构图
2.2 止水结构中的各材料作用2.2.1 底部止水
底部止水所用材料为：三元乙丙橡胶垫板（EPDM）、铜止水、聚氨酯泡沫板、氯丁橡胶棒，其中：
（1）三元乙丙橡胶垫板（EPDM）的作用为铜止水提供支撑平台，并传递水压力。

（2）铜止水的作用为利用铜优良的可加工性、良好的延展性，使其在底部结构发生不均与沉降时不容易发生断裂，达到止水的效果。

（3）聚氨酯泡沫板的作用是支撑上部氯丁橡胶棒，从而达到稳定效果。

（4）氯丁橡胶棒的作用为避免水载荷过大而破坏铜止水中肋而进行嵌入的支撑材料。

2.2.2 表层止水
表层止水所用材料为：增强型三元乙丙橡胶盖板（EPDM）、PVC 棒、柔性止水填料，其中：
增强型三元乙丙橡胶盖板主要作用为：
（1）有效保护柔性止水材料免受外力破坏。

（2）保证盖板与柔性填料的紧密结合，有效传递水压力。

（3）因其本身是通过SK 底胶及封边剂粘结在混凝土表面，使其本身成为一道有利的止水。

PVC 棒的作用是为了确保止水带在大接缝张开情况下承受高水压力作用，在止水带下面的缝口处设置其作为支撑，保证止水在运行过程中能够滞留在缝口，不被压入嵌缝以发挥支撑作用。

柔性止水填料主要作用为在一定水压力作用下即可发生流动，起到高分子材料流动止水作用；并具有在均布水压力作用下的抗击穿性能、流动性能及抗渗性能、耐热寒性、耐冷冻循环性、耐粘结性等优点。

柔性止水填料与三元乙丙橡胶盖板组合较传统粉煤灰与镀锌钢板组合相比，有以下优点：
（1）适应变形能力强：三元乙丙橡胶盖板型式设计成变形能力很大的的波浪形，因此能适应大接缝位移，而镀锌钢板适应变形能力较弱。

（2）材料稳定性强：柔性止水为高分子化学材料，稳定性强；而粉煤灰属于物理性嵌缝材料，容易在水位变动时候，在接缝不严密情况下发生被流失带走现象。

（3）施工方便：因柔性止水填料可塑性高，而粉煤灰无可塑性；特别是在大坝后期因运行需要更换止水材料时，施工更加方便。

2.2.3 其它配套材料
其它配套材料为：聚乙烯闭孔泡沫板、不锈钢角钢、不锈钢膨胀螺栓、SK 底胶、封边剂，其中：
（1）聚乙烯闭孔泡沫板的作用是防止面板出现变形时不至于使混凝土出现破碎现象。

（2）不锈钢角钢、不锈钢膨胀螺栓的作用锚固增强型三元乙丙橡胶盖板。

（3）SK 底胶的主要作用为增强混凝土与柔性填料、三元乙丙橡胶盖板的粘结强度，同时其特别适用于多雨潮湿气候以及受养护水干扰较大的施工环境。

（4） 封边剂的作用为能对混凝土基面、防渗盖片均有良好的粘
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其防渗渗径。

3、面板堆石坝止水施工
3.1铜止水施工
3.1.1铜止水腔内材料嵌填
铜止水用成型机预先在加工场制作完成，待运至现场后，放在特制平台上，采用橡皮锤和木锥将氯丁橡胶棒、聚氨酯泡沫板逐一轻轻嵌入铜止水腔内。

3.1.2铜止水安装
由测量放好铜止水安装线，人工搬运逐条进行安装，铜止水中心线与设计线的最大偏移量不得超过3mm，安装好的止水铜片应加
强保护，防止浇筑砼时产生形变、变位或遭到破坏。

3.2 底部止水施工
施工工艺流程为：砂浆垫层面处理→涂刷底胶→三元乙丙橡胶垫板铺设→铜止水腔内材料嵌填→铜止水安装。

3.2.1砂浆垫层面清理
用毛刷清理砂浆表面的松散物、油渍及其他杂物，并用高压水冲洗干净。

3.2.2涂刷底胶
在混凝土表面涂刷一道配套底胶，待完全干透后，干燥地区时间约15～25min，潮湿地区约25～35min，准备铺设三元乙丙橡胶垫板。

3.2.3三元乙丙橡胶垫板铺设
涂刷底胶工序完成后，将垫板取出，采用自上而下铺设，并用橡皮锤对材料进行锤实，加强与底胶的粘结作用。

3.3 表层止水施工
施工工艺流程为：基面处理→涂刷底胶→柔性材料找平→PVC 棒安装→嵌填柔性材料→增强型三元乙丙橡胶盖板粘贴→锚固、封边
3.3.1基面处理
1）用电动钢丝刷或钢丝刷清理混凝土面板预留缝槽及待粘贴柔性填料的混凝土基面，除去混凝土表面的混凝土松散物、油渍及其他杂物，对混凝土表面存在凹凸体和错合处要进行打磨，以利于施工和后期角钢锚固固定。

2）如混凝土基面存在蜂窝麻面、起砂、凹坑缺陷，可在施工时用柔性填料找平。

3）用高压水冲洗或者毛刷手工清理打磨下来的粉尘和混凝土颗粒，保证基面的干净。

3.3.2涂刷底胶
1）用棉纱或海绵将待粘贴柔性填料的混凝土基面擦拭一遍，除去表面的浮土和浮水，晾干待用。

2）在混凝土表面涂刷第一道配套底胶，待完全干透后，干燥地区时间约15～25min，潮湿地区约25～35min，涂刷第二道配套底胶，等干透后待用。

3.3.3柔性材料找平
将柔性填料切割成薄片后，摊铺在待粘贴柔性填料的混凝土表面，用木条或手将材料薄片从缝中部向两侧粘贴，在混凝土表面形成厚约3～5mm的柔性填料找平层。

3.3.4PVC棒安装
找平后，利用柔性材料粘贴性，迅速将PVC橡胶棒固定在缝槽底部。

3.3.5柔性填料的嵌填
（1）将柔性填料切片堆放在缝槽表面，先用模具卡尺放在其上方，作为结构尺寸参照依据，手工持橡皮锤对材料整形、密实，整个过程自下而上进行施工。

（2）柔性填料嵌填完成后，按照10m为一段，再用模具卡尺检查其几何尺寸是否符合设计要求；按照100m取一检验段，将柔性填料鼓包切开检查柔性填料与混凝土基面是否粘结牢固，填料是否充填密实。

如存在尺寸不符合要求或者粘结质量较差部位，则应返工处理。

（3）柔性填料应充满预留槽并满足设计要求的断面尺寸，柔性填料尺寸允许偏差为±10mm。

3.3.6增强型三元乙丙橡胶盖板粘贴
在柔性填料施工满足要求的断面尺寸后，清理盖板两侧粘结范围内的油渍、浮土及杂物，自上而下进行盖板粘贴，粘贴过程中应加压并排尽空气，以确保盖板与填料及混凝土表面粘结紧密。

3.3.7锚固、封边
铺好盖板后，用镀锌角钢和膨胀螺栓按图纸所示位置将盖片固定紧密，然后用封边剂封边。

4、施工质量控制要点与标准
（1）严禁使用铁质类锤具进行铜止水腔内材料填充，以免损伤铜止水。

（2）三元乙丙橡胶垫板应平铺在砂浆面上，不得有褶曲和脱空，其轴线应与设计缝轴线重合，误差不大于±10mm。

（3）铜止水中心线与设计线的最大偏移量不得超过3mm。

（4）柔性填料应充满整个预留槽并满足设计要求断面尺寸，边缘允许偏差±10mm。

（5）三元乙丙橡胶盖板的连接采用黏结连接，重叠长度要大于20cm。

（6）表层止水施工完成后，按照每100m取一检验段进行检验，将盖片揭开15～20 cm，检查柔性填料与混凝土基面是否粘结牢固，填料是否充填密实。

5、结语
自2015年10月调节水库开始蓄水，同年12月蓄水至最高水位1229.5m，并运行至今，根据面板堆石坝坝后量水堰实际流量监测，除去降雨天气外，实测最大流量为21.7L/s，最小为5.3L/s，远远满足合同中规定的渗漏量小于200L/s的要求。

以上数据表明面板堆石坝采用的底部和表层两道止水设计合理，止水施工是满足要求，可为今后的类似工程提供实践经验。

参考文献：
贾金生，郝巨涛，吕小彬，等.清江水布垭混凝土面板堆石坝
新型止水结构与新型止水材料研究[R].中国水利水电科学研究院，1998(06).
[2] 闫磊,阙巍. 混凝土温控与防裂设计在水布垭工程中的应用[J].南京工程学院学报(自然科学版). 2006(04).
[3]张刚.涧峪水库混凝土面板堆石坝止水设计新材料的应用[J].西北水力发电. 2005(S1).
[4]贾金生,郝巨涛,陈肖蕾. 混凝土面板坝止水带设计与柔性填料[J].水力发电. 2002(04).
[5]鞠丽艳.混凝土裂缝抑制措施的研究进展[J].混凝土，
2002(05).
[6]蒲心诚,王勇威.高效活性矿物掺料与混凝土的高性能化[J].混凝土，2002(02).
[7]鲁电.防止堆石坝面板混凝土收缩裂缝方法的研究[J].水利水电技术，2002(02).
[8]张绍明,陆恩施,罗蓉. 浅议混凝土面板裂缝与控制[J]. 四川水力发电. 2003(02)
[9]杨昌.挤压式混凝土边墙施工技术在混凝土面板堆石坝中的应用[J].西北水力发电. 2006(S1)
[10]任小强. 砼面板堆石坝接缝止水施工技术浅析[J].水利水电施工. 2006(02)
[11]关志诚主编,混凝土面板堆石坝筑坝技术与研究[M]. 中国水利水电出版社. 2005
作者简介：陈勇（1968-），男，重庆梁平人，党委书记，高级工程师，学士学位，从事建设工程施工技术及管理工作.。