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重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种坝体的防渗处理重⼒坝、拱坝、⼟⽯坝三种不同坝体的防渗处理摘要：分析重⼒坝、⼟⽯坝、拱坝出现渗漏原因，采取相应措施⼀、重⼒坝渗漏分析与防渗处理⼀）、重⼒坝渗漏分析1、重⼒坝是⽤浆砌⽯(grouted rubble)或者混凝⼟(concrete)材料建筑⽽成的挡⽔建筑物，其剖⾯⼀般做成上游⾯近于垂直的三⾓形断⾯，主要依靠坝体的重量，在坝体和地基的接触⾯产⽣抗剪强度或者摩擦⼒，来抵抗⽔库的⽔平推⼒，以达到稳定的要求；同时，也依靠坝体的⾃重产⽣的压应⼒，来抵消由于⽔压⼒所引起的坝体上游侧的拉应⼒，以满⾜坝⾝强度的要求。
2、由于混凝⼟与岩体都是透⽔材料，加上施⼯⽅法、施⼯过程存在差异，故此渗流不可避免⼆）、重⼒坝防渗处理地基处理时重⼒坝防渗处理的关键，坝基的固结灌浆和帷幕灌浆是坝基防渗处理的主要措施。
1、重⼒坝坝基固结灌浆1）、⽬的：△减少坝基的渗透性(permeability)，减少渗透量；△提⾼基岩的整体性和弹性模量(modulus of elasticity)，减少基岩受⼒后的变形(deformation)；△提⾼岩体的抗压强度和抗剪强度；△在帷幕灌浆前的固结灌浆，可提⾼帷幕灌浆的灌浆压⼒。
2）、固结灌浆的设计：①灌浆范围：依坝⾼和岩基裂隙分布情况⽽定。
—⾼坝或者裂隙发育，坝基全部灌浆，并适当加⼤范围。
—裂隙很不发育，只在坝踵或者坝趾处灌浆—只在坝踵处固结灌浆，以加⼤帷幕灌浆的压⼒—溶洞、溶槽部位，除回填外，应对顶部及周围进⾏固结灌浆。
②排孔形式：梅花形或者⽅格形，对较⼤的断层和裂隙应专门布孔。
③间距：根据地质条件，并参照灌浆试验确定，⼀般为3～6m④孔深：⼀般为5～8m，局部区域及坝基应⼒较⼤的⾼坝基础，可适当加深，帷幕灌浆区附近，与帷幕灌浆配合，可适当加深，⼀般为8～15m。
⑤灌浆压⼒：以不掀动岩⽯为原则，取较⼤值。
施⼯时，应加强监测。
⼀般⽆盖重时0.2～0.4Mpa，有盖重时0.4～0.7Mpa 2、重⼒坝坝基帷幕灌浆1）、⽬的：降低坝底渗透压⼒；防⽌坝基内产⽣机械或者化学管涌；减少坝基和坝肩渗透流量2）、灌浆材料的选择：①⽔泥灌浆●裂隙宽度>0.1mm，地下⽔流≮600m/昼夜，地下⽔对⽔泥⽆危害性的侵蚀作⽤，采⽤⽔泥灌浆。
![水利枢纽碾压混凝土重力坝施工设计[详细]](https://img.taocdn.com/s1/m/2af2c9fc915f804d2a16c100.png)
第一章金河金水水利枢纽1.1 流域概况及枢纽任务万江是我国大河流之一,其干流全长1200公里,流域面积25400平方公里,上游95%为山地,河床狭窄,水流湍急；中游大部分为丘陵地带,河床较宽；下游岸为冲积平原,人口最密,农产丰富,为重要农业区域,且有一个中等工XX市,但下游河床淤高,主要靠堤防挡水,每当汛期,常受洪水威胁。
万江流域内物产以农产为主,有稻谷、小麦、玉米、甘薯等,矿产较少,燃料很缺乏。
金河是万江的重要支流,流经万江的上、中游地带,全长250公里,平均坡降为0.0009,流域面积为9200平方公里,河道两岸为山地丘陵,河道狭窄,水流较急,能量蕴藏甚大,但洪水涨落迅速,对万江中下游防洪相当不利。
金河开发计划是配合万江而制定的,为减轻金河洪水对万江中下游农田的威胁,且开发金河能够供应万江中下游工农业日益增长的动力需要,拟在金河与万江汇流处的金水兴建水利枢纽。
本枢纽的主要任务是防洪、发电等综合利用效益。
1.2 坝址地形在本坝址地区,河床狭窄,仅一百多米宽,但随着高程之增高两岸便趋于平坦。
两岸高度在200米以上,海拔高程在400米以上,在坝址处右岸较左岸为陡,右岸平均坡度为0.5左右,左岸为0.4左右。
坝址位于河湾的下游,在坝址上游十余公里有一开阔地带,为形成水库的良好条件。
1.3 坝址地质该区地质构造比较简单,主要岩层为黑色硅质页岩和燧石,上有3-9米左右的覆盖层,系河沙卵石,近风化泥土层及崩石。
其岩层性质为:黑色硅质页岩:属沉积岩,为硅质胶结物之页岩,根据勘测结果,该岩层性质坚硬致密,仅岩石上层10-18米深度存在有裂缝和节理,不很严重,但须加以处理,经过压水试验,岩石之单位吸水量为0.1公升/分钟。
燧石:其岩层不宽,分布于左岸,岩性较黑色硅质页岩为弱。
岩层走向:左岸为南300西,右岸为南50东,倾角为500-700,倾向正向上游:在坝址处,据目前资料尚未发现断层。
硅质页岩的力学性质:(1)天然含水量时的平均容重: 2600公斤/立方米(2)基岩抗压强度: 1000-1200公斤/平方厘米(3)牢固系数 12～15(4)岩石与混凝土之间的的抗剪断摩擦系数为f’=0.85,抗剪断凝聚力系数c’=7.0kg/cm2；抗剪摩擦系数ｆ＝0.65。
碾压混凝土重力坝大坝施工方案目录一、前言 (2)1.1 编制目的 (2)1.2 编制依据 (3)1.3 工程概况 (4)二、施工条件分析 (5)2.1 自然环境条件 (6)2.2 交通运输情况 (7)2.3 施工用电、用水及通讯情况 (8)2.4 施工材料供应 (9)三、施工总体部署 (10)3.1 施工原则与目标 (11)3.2 施工组织机构设置 (12)3.3 施工流程安排 (13)3.4 施工现场平面布置 (15)四、主要施工方法 (16)4.1 基础处理与防渗措施 (17)4.2 混凝土浇筑方案 (19)4.3 坝体填筑施工 (21)4.4 坝体接缝处理 (22)4.5 渠道及厂房系统施工 (24)五、施工期度汛方案 (25)5.1 防洪标准与措施 (26)5.2 洪水调度与应急响应 (27)5.3 坝体临时度汛措施 (29)六、施工安全与质量保证措施 (30)6.1 安全生产责任制落实 (31)6.2 安全教育培训与考核 (32)6.3 安全检查与隐患排查 (33)6.4 质量管理体系建立与运行 (34)6.5 施工过程质量控制 (35)七、施工进度计划与资源配置 (36)7.1 施工进度计划制定 (38)7.2 施工人员及设备资源配置 (38)7.3 施工材料供应计划 (40)八、环境保护与文明施工 (41)8.1 环境保护措施 (43)8.2 文明施工管理要求 (44)一、前言随着水利工程建设的不断发展和大型化、复杂化趋势的日益明显，碾压混凝土重力坝作为一种具有高径向尺寸、高堆石体高度和良好抗震性能的新型混凝土坝型，已经在全球范围内得到了广泛的应用。
特别是在应对极端气候条件、实现大流量泄洪、促进地方经济发展等方面，碾压混凝土重力坝展现出了显著的优势。
随着工程建设规模的不断扩大和技术水平的不断提高，碾压混凝土重力坝的建设管理、施工技术等方面也面临着诸多挑战。
为了更好地推动碾压混凝土重力坝的建设和发展，本文将从施工方案的角度出发，系统阐述碾压混凝土重力坝大坝施工的关键技术和管理要求，以期为行业内的专业人士提供有益的参考和借鉴。
摘要：本文从碾压混凝土坝渗流原因分析入手，阐述了高碾压混凝土重力坝对防渗结构的要求，说明对龙滩高碾压混凝土重力坝进行渗流分析和防渗结构研究的必要性，文中还简略介绍了“九五”国家重点科技攻关在这方面的部分研究成果。
关键词：碾压混凝土、渗流分析、防渗结构1、引言大坝作为挡水建筑物，其稳定性与抗渗性的研究是两个最关键的课题。
在龙滩高碾压混凝土重力坝应力与稳定问题解决之后，龙滩工程成败的关键变为渗流分析和防渗结构研究能否满足216.5m高碾压混凝土重力坝的防渗要求，所以研究一种自身稳定、防渗效果好、适应变形能力强、工程量小、施工速度快、对碾压混凝土施工干扰少，并满足耐久经济，对水质无污染等方面要求的防渗结构，已成为碾压混凝土筑坝技术取得突破的焦点。
2、碾压混凝土坝渗流原因分析及高碾压混凝土重力坝对防渗结构的要求从碾压混凝土材料配合比、施工和防渗体本身来分析，碾压混凝土坝渗流有如下一些原因：1) 用水量超过水泥水化热所需的用水量，在混凝土内部形成毛细管渗流路径；2) 骨料和水泥由于泌水性形成的空隙；3) 碾压不密实而形成的孔洞；4) 由于天然骨料中杂质未洗净或人工骨料（特别是大骨料）粘贴或附着的石粉未洗净（或搅拌时间不充分）而形成的裂隙；5) 由于骨料分离而形成的架空与蜂窝；6) 由于层面和缝面（特别是冷缝面）上下层嵌接不良（包括层面污染）而形成的缝隙；7) 由于温度应力在混凝土中形成的裂隙；8) 由于溶蚀作用而形成的渗漏通道；9) 在斜层平推铺筑中由于坡脚处理不当而形成粗骨料集中堆积的渗漏途径；10)由于暴雨冲走了碾压层的水泥浆体而形成的渗漏层；11)由于止水失效或止水周边变态混凝土振捣不密实而形成的裂缝渗漏；12)由于大坝上游防渗体失效或部分失效而形成的渗漏。
如素混凝土防渗或常态钢筋混凝土防渗面板开裂，上游坝面防渗钢板锈蚀出现孔洞，上游面防渗涂层老化，由于PVC 薄膜等护面材料焊接不良或老化，由于沥青混合料浇注层出现绕漏或漏振等原因。
龙滩碾压混凝土重力坝大坝及坝基防渗排水系统设计摘要碾压混凝土层面是坝体渗漏的薄弱环节，龙滩工程大坝要承受200m级的高水头，如何减少坝体渗漏量，降低坝基及坝体层面的扬压力，是大坝设计的关键技术问题之一。
参照目前国内已建工程的经验，结合大量的室内室外试验成果，龙滩工程采用了变态混凝土和二级配碾压混凝土组合防渗的技术，并通过坝内分层廊道连接坝体排水孔幕，在坝体内形成“前堵后排”的有效系统。
坝基采用常规的水泥灌浆帷幕进行防渗，并通过上下游帷幕和左右横向连接帷幕形成坝基抽排系统，以有效的降低坝基及坝体下部层面的扬压力。
关键词变态混凝土二级配碾压混凝土坝基防渗抽排系统龙滩1工程概况龙滩水电站位于红水河上游，广西省天峨县境内，下距天峨县城15km。
坝址以上控制流域面积98500km2，多年平均流量1630m3/s，多年平均径流量514亿m3。
工程按正常蓄水位400.00m设计，分两期建设。
初期建设正常蓄水位375.00m，相应库容162.10亿m3，调节库容111.50亿m3。
电站装机7台，单机容量600 MW，总装机4200MW，保证出力1234MW，多年平均发电量156.70亿kW·h；后期正常蓄水位400.00m时，相应库容272.70亿m3，调节库容205.30亿m3，电站装机9台，单机容量600MW，总装机装机5400MW，保证出力1680MW，多年平均年发电量187.10亿kW·h。
龙滩水电站枢纽主要建筑物由挡水建筑物，泄水建筑物，引水发电系统及通航建筑物组成。
河床坝段布置泄水建筑物，由7个表孔和2个底孔组成，采用挑流消能；通航建筑物布置在右岸，采用二级垂直提升式升船机，二级升船机之间由中间渠道连接；通航建筑物和河床泄水坝段之间为6个重力式挡水坝段；引水发电系统布置在左岸，电厂进水口为“一字型”排列的坝式进水口，发电厂房布置在左岸山体内，为全地下厂房，装机9台；500kV开关站及出线平台布置于左岸下游距坝约500m的冲沟处。
2 大坝防渗与排水系统设计2.1 大坝防渗结构设计2.1.1 坝体防渗结构方案选择龙滩工程前期最大坝高192.0m，后期最大坝高216.5m，大坝全断面采用碾压混凝土施工（局部不便碾压的部位除外）。
由于碾压混凝土坝采用通仓薄层碾压浇筑工艺，存在众多上下游贯通的层面，受骨料分离和层面结合质量的影响，易产生渗漏通道。
龙滩大坝后期正常运行期间坝面承受210.0m的高水头，其下部层面所承受的水压力较已建的其它工程成倍的增加，故龙滩大坝的防渗结构设计一直是大坝设计的关键技术问题。
（1）碾压混凝土坝防渗结构的工程应用及发展国内外已建和在建的碾压混凝土坝的防渗结构按所用的材料可分为混凝土防渗结构和高分子材料防渗结构两大类。
高分子材料防渗存在耐久性较差的问题，故龙滩大坝考虑采用混凝土结构防渗。
混凝土防渗的主要型式有：厚常态混凝土防渗、薄常态混凝土防渗、钢筋混凝土面板防渗、碾压混凝土自身防渗等。
厚常态混凝土防渗可靠性高、耐久性好，但对RCC的施工干扰大，限制了大坝的上升速度；而薄常态混凝土防渗结构的表面裂缝对防渗效果的影响较大；钢筋混凝土面板防渗结构类似于薄常态混凝土，但面板内的钢筋对表面裂缝的开展有一定的限制作用，可靠性相对较高；碾压混凝土自身防渗，其防渗作用不仅受表面裂缝的影响，而且还受层面渗流的影响。
我国碾压混凝土筑坝技术经过近年来的发展，形成了以中等胶凝材料或富胶凝材料和高掺粉煤灰为特点的碾压混凝土筑坝模式，施工中较为普遍地采用通仓薄层（层厚30cm）碾压连续上升的模式。
富胶凝材料二级配碾压混凝土由于胶凝材料用量大，骨料粒径减小，从而减少了混凝土输送和摊铺过程中的骨料分离，增强了混凝土本体和层面的密实性，通过层面铺水泥浆或砂浆处理，使碾压层面结合进一步得到改善，其抗渗性比早期的贫胶凝材料碾压混凝土有了极大的提高。
采用富胶二级配碾压混凝土作为大坝的防渗体，施工简便快速，且不需要增加其他施工设备，适应了碾压混凝土的施工特点，使碾压混凝土的快速施工优势得到充分发挥。
“九五”期间兴建的江垭、棉花滩、大朝山等100m级碾压混凝土坝都采用了富胶凝材料二级配碾压混凝土防渗，其中江垭大坝为我国目前完建的最高的碾压混凝土大坝，最大坝高达131m。
（2）碾压混凝土渗流特性研究“九五”期间我们收集了国内近期完建的江垭、汾河二库、大朝山等几座碾压混凝土坝的系统完整的室内和现场渗流试验资料及现场压水试验资料，并与龙滩现场碾压三级配碾压混凝土试验成果进行了比较。
通过对以上资料的分析表明：中等胶凝材料和富胶凝材料的碾压混凝土本体的抗渗性已与常态混凝土无异，部分层面结合较好的碾压混凝土已达到或接近常态混凝土的水平；二级配碾压混凝土的抗渗性明显优于三级配碾压混凝土；施工工艺对碾压混凝土的抗渗性有较大影响，应尽量保持层面连续上升并加强缝面处理；龙滩三级配碾压混凝土的抗渗性已超过江垭三级配碾压混凝土，接近于江垭二级配碾压混凝土。
可以预计龙滩大坝二级配碾压混凝土，随着胶凝材料用量的增加，骨料最大粒径的减小，其抗渗性可以超出江垭二级配碾压混凝土的水平。
（3）变态混凝土渗流特性研究虽然采用二级配碾压混凝土作为龙滩大坝防渗结构的一部分是可行的，但二级配碾压混凝土的离散性大，为了防止部分碾压混凝土层面直接与水库连通，则要求设置另外的防渗结构以封闭混凝土层面，同时要求该结构具有良好的抗渗性和均匀性。
江垭、大朝山等已建的碾压混凝土坝具有用变态混凝土封闭二级配碾压混凝土组合防渗的成功经验，为此我们对变态混凝土的渗流特性作了进一步研究。
变态混凝土是在碾压混凝土中浇筑振捣过程中掺配一定比例的灰浆形成，江垭碾压混凝土坝变态混凝土采用10%灰浆+90%碾压混凝土。
江垭变态混凝土室内芯样试验和龙滩变态混凝土室内抗渗性试验表明：变态混凝土无论从抗渗性还是均匀性方面均已达到常态混凝土的水平，横观各向异性已不太明显，其抗渗性能优于二级配碾压混凝土；变态混凝土的抗渗性与掺浆的均匀程度关系密切，同时还受水灰比、外加剂等因素的影响。
（4）大坝防渗结构方案选择“八五”期间由于变态混凝土和二级配碾压混凝土工程应用尚属起步阶段，对变态混凝土和二级配碾压混凝土的材料性能缺乏充分的试验研究，特别是缺乏对变态混凝土的物理力学和渗流特性的试验研究，因此，当年选择钢筋混凝土面板与二级配碾压混凝土组合防渗方案作为龙滩碾压混凝土重力坝防渗结构方案的推荐方案。
“九五”期间通过对变态混凝土和二级配碾压混凝土的材料性能进行充分的试验研究和对实际工程资料的分析论证后，认为变态混凝土方案较之钢筋混凝土面板方案更适合于龙滩碾压混凝土重力坝对防渗结构的要求。
变态混凝土方案的显著优势是施工简单，施工干扰少。
因此，现阶段确定把变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗方案作为龙滩碾压混凝土重力坝的防渗结构方案。
2.1.2 变态混凝土和二级配碾压混凝土组合防渗方案设计除局部不便碾压的坝段或部位采用常态混凝土防渗外，龙滩大坝其他上游面均采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗。
高程270.00m以上变态混凝土厚度为1.00m，高程270.00m以下变态混凝土的水平宽度为1.50m。
变态混凝土的分缝与坝体结构分缝布置相同，为限制上游变态混凝土开裂后裂缝的发展，在变态混凝土内设置一层钢筋网。
上游二级配碾压混凝土水平宽度根据作用水头不同采用3～15m不等，以其下游边界距坝体排水孔幕的距离不小于1m控制，由此确保排水孔幕的排水降压效果。
为提高二级配碾压混凝土层面的结合效果和抗渗性，在连续上升的二级配碾压混凝土层面范围内逐层铺洒水泥粉煤灰浆。
为进一步加强上游防渗结构的可靠性，上游死水位以下设置一道坝面喷涂层，喷涂材料采用高分子材料或渗透结晶材料等。
根据下游最高水位和9台机满发的下游水位，坝体下游面的防渗以高程233.00m为界分成两部分。
高程233.00m以下也采用变态混凝土与二级配碾压混凝土组合防渗，高程233m以上采用坝体三级配碾压混凝土自身防渗，其表面0.30～0.50m范围内根据坝体外观要求可采用变态混凝土，但该部分变态混凝土不再按照防渗要求的变态混凝土进行设计。
2.2 坝体排水系统设计排水系统是降低坝内扬压力的重要设施，碾压混凝土坝必须设置完善的排水系统，只要排水布置得当且留有余地，防渗结构的局部缺陷将不会导致坝体或层面扬压力的急剧上升。
排水系统的设计应满足在各种工况下均可将坝体和层面扬压力控制在设计范围内。
龙滩工程根据渗流控制要求设置坝体排水孔幕，挡水坝段上游排水孔顶部高程381m，溢流坝段上游排水孔顶部高程351m；挡水坝段下游排水孔顶部高程265m，溢流坝段下游排水孔顶部高程246m。
排水孔通过上下排水廊道连成一个整体。
大坝上游共设置5层排水廊道，在溢流坝段下游侧高程230.00m布置一层排水廊道。
为提高下部层面抗滑稳定安全储备，在高程230.00m以下沿基础纵向排水廊道朝上设置坝内层面排水孔，以形成坝内抽排，更好地降低层面扬压力。
坝体排水孔和横缝排水管汇集的渗水，高程270m 以上由交通廊道自流排出坝体，高程270m以下进入基础集水井，由坝体抽排系统排出坝体。
2.3 坝体横缝止水排水设计坝体上游横缝内布置2～3道止水铜片和一个直径300mm的横缝排水管，坝体下游高程265m以下的横缝内布置2道铜片止水和一个直径300mm的横缝排水管，上、下游横缝止水均埋设在坝踵和坝趾的止水基座内，对座落在两岸陡坡上的坝段，在上游坝踵部位沿坝轴线方向布置1道基础止水，一侧埋设在基础止水基座内，另一侧埋设在坝体混凝土内，横缝处与第一道横缝止水焊接。
此外，坝体廊道穿越横缝处的廊道周边和跨横缝布置的廊道顶部均布置1道橡胶止水。
大坝防渗止水排水系统布置详见图1～图3。
图1 河床挡水坝段典型断面防渗止水排水图图2 溢流坝段典型断面防渗止水排水图图3 上游面防渗止水排水图图4 下游面防渗止水排水图2.4 大坝渗流分析渗流分析计算了多种工况，以下仅列出两种代表性工况及其计算成果。
2.4.1 计算工况表1 变态混凝土和二级配碾压混凝土防渗结构方案计算工况图5 工况1：变态混凝土+二级配RCC 图6 工况2：坝体排水孔周边混凝土渗透性防渗情况(单位：m) 受阻情况(单位：m)2.4.3 结论渗流场分析成果说明，单从渗流控制来看，龙滩大坝采用碾压混凝土自身防渗可以满足大坝设计要求。
在渗流控制中排水管起着极为重要的作用，只要排水通畅，坝体扬压力的控制就可控制在设计扬压力图形以内。
坝体排水管上游的混凝土需要承受绝大部分的渗流坡降，因此要求这部分混凝土材料具有能承受大的渗流坡降的性能和渗透稳定性，作为坝面混凝土还应能抵抗外部环境变化对其性能的影响。
3 坝基防渗和排水3.1 坝基防渗帷幕3.1.1 帷幕布置防渗帷幕按后期正常蓄水位400.0m要求设计，在初期建设时高程406.5m以下一次性建成。
