摘要：目前，我国在混凝土面板堆石坝的建设方面已小有成就，但不可否认的是混凝土堆石坝在使用过程当中也出现了一些病害，比如说面板塌陷、面板挤压破坏等等，严重者会直接影响到大坝的安全使用。因此本文将对水利工程当中混凝土堆石坝的病害进行简要分析，并为其提出除险加固的建议，力求推动我国水利工程的进一步发展。
关键词：水利工程；混凝土面板堆石坝；除险加固
一、面板堆石坝主要病害形式及特点
（一）面板挤压破坏
近年来高压面板堆石坝问题频出，其主要是由于水平挤压破坏和垂直缝挤压破坏。比如说我国的紫坪铺以及天生桥一级以及巴西的坎波斯诺沃思面板堆石坝都受到了上述问题的影响。
一般来说，在蓄水初期的压性垂直缝上是最容易发生垂直挤压迫害的，如果堤坝超过了一定的高度，还有可能会因为其高度超标而引发渗透量增大或者是水平向挤压的现象。以坎波斯诺沃斯为例，其在发生挤压之后面板堆石坝发生破坏，进而导致渗透量急剧上升，已达到了正常水平的40余倍。这是由于蓄水期堤坝的负荷加重，而在前期施工时工程队主要对上游堆石区进行加固却未对下游堆石区进行加固，进而导致上游与下游堆石体的承压承力不同，最终变形程度不一，导致垂直缝发生挤压破坏。
面板内沿水平向的挤压破坏与沿水平施工缝的挤压破坏都属于水平挤压向破坏。一般来说纵向的施工缝所能够承受的结构抗力更大，但由于现有施工技术的制约以及施工具体情况的影响，因而在施工时所留下的施工缝面大多是水平向的。在蓄水期由于水体对大坝的冲击，大坝极易出现变形现象，大坝在变形之后很可能会改变原有的施工缝的形状。而此时面板会出现脱空不均匀或是脱空过大的现象，直接导致面板出现水平向挤压破坏。
（二）面板裂缝
一般而言，有两种情况会造成面板裂缝，一种是结构性裂缝，另一种是非结构性裂缝。结构性裂缝是指面板受到水压力或者是填筑体自重等客观因素的影响，进而导致面板受力不均匀、坝体出现不均匀沉降。由于面板的硬度较强，若是其支撑条件发生了变化或是受到了外力的影响都可能改变其自身结构，进而出现裂缝。若是面板继续受到外力影响或者其支撑条件不断发生变化，则会导致其裂缝不断增大，渗透量不断增加。非结构性裂缝是由面板其自有属性造成的，若是温度骤降或者是空气较为干燥都会导致混凝土收缩，进而导致面板出现裂缝。混凝土的这一特性不仅极大缩小了面板的使用时间，还易引发大坝的安全问题。由此可见对于大坝的安全问题与工程质量问题而言，结构性裂缝相较于非结构性裂缝影响更大。
（三）面板塌陷
面板是过渡料上与垫层上的一个薄板结构，对过渡料与垫层能够起到重要的支撑作用。水会对大坝带来冲击，而面板垫层当中的沙粒也会由于水的长期冲击而变得疏松，越厚的垫层对于面板的支撑越强，此时面板的支撑力就会不断被弱化，一旦受到外力冲击，面板就很可能发生塌陷。这是由于填筑的质量以及支撑面板的垫料层本身存在质量缺陷导致支撑面板的支撑力不足。此外，长期以来水流的流动也会给面板带来冲击，进而影响其支撑力。
二、除险加固技术
（一）疏松垫层加密灌浆技术
在面板的下部就是垫料层，垫料层对于防止渗漏具有重要作用。在面板被破坏之后，水流会顺着止水缺陷部位以及面板破损部位向下流动，垫层区内的细沙也会随着水流的流动而被带走，进而导致垫层内细沙粒大量流失，面板也因此出现塌陷、裂缝现象。
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要解决由于疏松垫层而导致的面板破坏主要有两种手段，一是加密灌浆，二是缺失垫层修补。若是面板下部的垫料缺失严重，在发现后的第一时间应该先对其进行填补压实，但在选填补用料时应十分注意，选择符合规定的用料，确保垫料层的质量。若是垫料层缺失面积不大只使用改性垫层料对其进行填补即可，并在填补后采用无核仪或者是核子密度仪对其进行检测垫料层质量。
钻铅直孔灌浆和垫层平行斜孔灌浆都属于加密灌浆处理方式。前者是在面板的表面进行的，而后者则是在坝顶的垫层平行斜孔进行的。但不论是第一种灌浆方式还是第二种，在灌浆时为确保质量与安全都应采取自上而下的方式进行，且在灌浆时应对脱空部位进行分段灌浆。
（二）面板脱空充填灌浆技术
堆石体材料与混凝土面板由于制作工艺以及材质的不同，因而其在特性与质量上具有较大的差异。当大坝受到水流冲击时，由于面板和垫料层的特性不同，因而两者在变形时无法相互协调，进而导致垫料层和面板出现脱空现象，面板失去了原有的支撑力。面板脱空填充与上文中提到的垫层加密灌浆填充方法较为相似，即采用钻铅直孔灌浆法和面板底面钻斜孔灌浆法。在正式灌浆之前，首先要准确判断脱空灌浆的区域，此时就要借助地质雷达来检测脱空。在确定灌浆区域之后应先进行实验，以确定灌浆参数和优化浆材配比。
（三）破损面板修复
造成大坝渗漏最主要的原因就是面板破碎、面板塌陷。与脱空充填灌浆术不同的时，在修复破损面板之前首先要将破损部位拆除。由于在人工拆除时使用的是风镐拆除法，故而工作效率不高。以白云水库为例，其在修复破损面板时先使用电动液压切割机将面板切割成为了大小一致的混凝土块，然后再将混凝土块运走。
（四）止水修复
在我国厚度超过100米的面板堆石坝内通常有三道左右的止水结构。若是已投入使用的面板堆石坝底部或者是中部出现了渗水现象，不论是修复还是检测难度都要大于其它部位。所以若是坝顶出现了渗水现象，应将顶部止水全部更换，使用缝口设橡胶棒替代原有止水，并使用塑性填料填充，在止水的表面用防渗片将其覆盖。
三、结束语
从做工、质量等方面来说，面板堆石坝堆石体和止水结构材料、面板等特殊材料的差异较大。若是堆石体产生了较大的变形则会直接破坏面板结构，导致大坝出现止水失效、面板裂缝等病害现象。通过对水利工程混凝土面板堆石坝病害的分析，笔者总结出了止水修复、破损面板修复等几个除险加固措施，且除险加固效果明显。
参考文献：
[1] 沈珠江. 关于破坏准则和屈服函数的总结[ J] . 岩土工程学报, 1995, 17(1): 1 - 7.
[2] 段亚辉, 赖国伟. 碾压混凝土重力坝失稳破坏机理的初步分析 [ J] . 水利学报, 1995, 5: 55- 59.
[3] 东北勘察设计院. 土坝设计[M] . 北京: 水利电力出版社, 1978.
[4］ 杨泽艳，周建平，蒋国澄，等． 中国混凝土面板堆石坝的发展［J］ ． 水力发电，2011， 37( 2) :18 －23．
[5］ 曹克明，汪易森，徐建军，等． 混凝土面板堆石坝［M］ ． 北京: 中国 水利水电出版社，2008．
[6］ 钮新强，徐麟祥，廖仁强，等． 株树桥混凝土面板堆石坝渗漏处理 设计［ J］ ． 人民长江，2002， 33( 1) :1 －3．
[7］ 谭界雄，高大水，王秘学，等． 白云水电站混凝土面板堆石坝渗漏 处理技术［ J］ ． 人民长江，2016， 47( 2) :62 －66．
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论文作者:袁红宾
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：面板论文; 混凝土论文; 裂缝论文; 大坝论文; 病害论文; 结构性论文; 现象论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;