摘要：水库工程为农村安全饮水重点水源工程，为提供村镇供水、工业园区供水和灌溉用水的综合型水库。为提高水库工程质量，从分析该类型坝容易出现面板裂缝问题入手，以避免水库大坝面板出现裂缝问题。
关键词：水库；混凝土面板堆石坝；防止；裂缝
1.工程概况
某水库是以发电、农业灌溉和城镇供水为主，兼有农村人畜饮水等功能的一项综合性水利工程，坝址以上集雨面积101.65km2，水库正常蓄水位1416.00m，死水位1376.50，设计洪水位1416.36，校核洪水位1418.32m，总库容1995×104m3，兴利库容1345×104m3，死库容425×104m3，最大坝高95m，坝顶高程1419.80m。工程等别Ⅲ等，工程规模为中等，其永久性建筑物大坝按2级设计，坝型为砼面板堆石坝，建设工期29个月。
2.混凝土面板易产生裂缝问题
水库工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，坝顶高程699m，河床段趾板建基面高程629.00m，最大坝高70m。混凝土面板堆石坝技术发展迅速，在中国已有30多年的历史，该坝型具有安全性强、施工简便、经济性好、运行维护方便、坝体填筑施工不受雨季影响等优点。但是防渗面板在施工期、蓄水前及蓄水后常产生裂缝一直是该坝型容易发生的问题。例如，位于南盘江干流的天生桥一级坝的面板在施工期、蓄水期共发现了4537条裂缝，水布垭二期面板坝共发生12条裂缝。针对面板堆石坝面板容易产生裂缝的问题，所以在设计时就应分析面板发生裂缝的原因，并在设计中提出防裂措施并运用到施工中，以使面板在施工期、蓄水前及蓄水后避免裂缝的发生。
3.混凝土面板堆石坝方案优化设计
3.1面板堆石坝
坝体结构参数坝轴线方位NW51290，坝顶长2727m，宽65m，坝顶高程14198m，防浪墙高程14210m，建基面高程132100m，最大坝高986m。上游坝坡1：1.4，下游坝坡1：1.3，下游坝坡分别在1357m、1387m高程设置2m宽的马道。大坝坝体结构为：上游防渗面板+垫层区+过度区+主堆石区+下游堆石区+下游块石护坡+大块石护脚。
3.2坝顶高程
在坝前水位达到992.20m时，入库洪峰流量135m3/s对应的库水位不再上涨，导流隧洞下泄洪水流量110m3/s，过水流速7.41m/s．设计坝前度汛水位992.17m，计算风速正常情况取W=20m/s，校核情况取W=14m/s，计算风区长度取D=800m，坝顶高程按正常运用情况和非常运用情况分别计算得坝顶高程成果。
3.3筑坝材料
面板和趾板均采用C25混凝土，设单层双向钢筋，水平向配筋率为0．3%，竖向配筋率为0．4%，周边缝附近增加加强筋，趾板设Φ25锚筋与基岩连接，单根长4.5m，锚入基岩4.0m，间距1.5m．筑坝采用人工砂石料，垫层料最大粒径80mm，小于5mm含量宜为30%～40%，小于0．1mm含量宜控制在5%左右．过渡层最大粒径300mm，且级配连续，压实后应具有密实性和抗剪强度，主堆石料最大粒径700mm，次堆石料最大粒径900mm，下游坝面干砌块石厚400mm。
混凝土面板面板厚度：按控制水力梯度小于200，便于钢筋及止水布置时的较小厚度设计，采用由顶部向底部逐渐增厚的形式，顶部厚度0。30m。垂直缝间距为12m面板混凝土强度等级采用C25、二级配；抗渗等级W12；抗冻等级F100；水泥为525#普通硅酸盐水泥；掺用符合标准的粉煤灰。根据规范要求，面板为单层双向配筋，纵向配筋率0。4%，横向配筋率0。4%，周边缝及受压伸缩缝附近面板内，布置加强筋。
3.4分缝
止水周边缝为面板与趾板间的分缝，采用三道止水。顶部止水由缝口Φ70mm橡胶棒、柔性填料和橡胶波形止水带覆盖组成；中部止水为“Ω”型紫铜片，布置在周边缝中央偏表部；底部止水采用“F”型紫铜片。由于面板垂直缝的张、压特性事先不能准确预计，从保证止水系统完整性出发，止水结构设计均按张性缝处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆面板垂直缝采用两道止水，底部设“W”型紫铜片止水；顶部止水由Φ40mm橡胶棒、柔性填料和橡胶波形止水带覆盖组成。防浪墙与面板间水平缝，设顶、底两道止水，底部采用“W”型紫铜片止水，顶部与面板顶部止水相同。每12。0m设一条沉降缝。缝内设一道紫铜片止水，止水带与防浪墙底部的止水铜片相接。
4.基础处理优化设计
4.1坝基开挖
坝址河段河谷狭窄，河谷两岸及河床出露地层为T1yn1-3，上部岩性以灰色薄至厚层灰岩为主，夹灰至灰绿色薄至中厚层泥质灰岩、薄层泥灰岩，下部为极薄层泥灰岩夹薄至中厚层灰岩条带，岩石强度较高，属中硬岩-硬质岩类。岩体呈层状结构，弱风化至新鲜岩体结构面中等发育（多闭合），无贯穿性结构面，岩体较完整，强度较高，抗滑、抗变形性能力较强；强风化岩体卸荷带较发育，岩体完整性相对较差，抗滑、抗变形性能力受结构面和岩块间嵌合能力控制。
4.2固结灌浆大坝
基础开挖过程中，爆破震动可能使岩体松动，并存在部分裂隙向坝基岩体内延伸发展的可能性，从而降低其承载力。因此，为保证坝基岩体的完整性，提高基础承载能力，需对大坝基础作固结灌浆处理。固结灌浆孔布置于整个坝基面，沿坝底宽度方向按7排呈梅花形布置，排距3.0m，沿坝基面纵向孔距3.0m，除上游面三排孔深15m外，其余孔深8m，灌浆压力0.3―0.5MPa。
5.混凝土面板裂缝产生的原因及防裂设计措施
5.1混凝土面板裂缝产生的原因
5.1.1自身裂缝产生的原因
混凝土刚浇筑完毕水分过早蒸发而导致的收缩裂缝；混凝土浇筑完7d左右低龄期水化热温升30℃以上混凝土膨胀阶段，混凝土内部与外界温差过大而引起的温差裂缝；高龄期水化热温降阶段混凝土收缩而引起的干缩裂缝。
5.1.2结构性裂缝产生的原因
混凝土面板堆石坝大多为结构性裂缝，结构性裂缝会使面板后期呈规律性开裂作用，一旦发生此裂缝，面板将产生贯穿性张裂。坝上部区域的水平变形。高面板坝蓄水至高水位后，因巨大水压力作用，坝顶易出现了水平位移，出现水平位移后面板易产生挠曲变形，从而产生了弯矩、拉应力及压应变，直至产生一系列裂缝。水库大坝最大坝高69m，混凝土面板分担的水荷载及承受的弯矩较小可以忽略，所以可以不考虑坝上部因水压力而产生的水平变形。
5.2水库工程设计中的防裂措施
设计中指出工程施工时坝体填筑不宜在两岸及上下游分区填筑，填筑速度应均衡上升；设计中提出面板建基面应平整，不应存在过大起伏差、局部深坑或尖角；合理选用筑坝材料。主堆石区是面板坝的主体，是承受水荷载及其它荷载的主要支撑体，其岩石的性质、碾压的效果，都要有严格的要求，一般要求低压缩性即高密度，高抗压剪强度，施工期及运行期均不产生空隙水压力，为减少坝体的位移和周边缝的三向变位，要求有高的压缩模量，故该部分材料选用弱风化到新鲜基岩料，要求有良好的级配，以保证碾压密度和较高的摩擦角，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤20%，小于5mm的颗粒含量不超过20%，小于0.075mm颗粒含量不宜超过5%，设计干密度≥21.20kn/m3。下游堆石区处于坝体次要部位，位于坝轴线下游，由于下游坝坡为1：1.4，为保证碾压密度和较高的摩擦角，故该部分采用选用中风化至新鲜基岩，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤21%，小于5mm的颗粒含量为5%～20%，设计干密度≥20.90kn/m3；提高堆石体压实密度。面板应变与堆石体变形特性密切相关，而与面板自身厚度关系不大。提高堆石体压实密度，减小其变形，是降低面板变形应变直至产生裂缝的重要措施。
6.结束语：
根据坝址地形地质条件，结合大坝建基面和混凝土面板坝枢纽坝体结构布置及现场施工等因素，经设计方案的优化调整，水库枢纽总体布置方案为：混凝土面板堆石坝+岸边溢洪道+取水兼放空管（利用导流洞，洞内穿管）。
参考文献：
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论文作者:唐芝红
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/20
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