摘要：大坝是我国基础的水利设施，其建设与维护是日常生活中必不可少的。大坝的抗渗性对周围环境具有重要的意义，因此在混凝土坝体的建造中，坝体的防漏和防渗的建造方式一直是非常重要的问题。大坝如果出现渗漏的现象，一方面水资源出现浪费，另一方面大坝层的渗透压力小，造成大坝本身的摩擦系数降低，对大坝整体的稳定性、渗透压力以及整体耐久性等方面都会受到影响，容易引发安全隐患。本文就碾压混凝土重力坝的抗渗性能展开分析，对其的防渗对策进行研究。
关键词：混凝土重力坝；抗渗性能；防渗对策
改革开放以来，我国的经济迅猛增长，市场中各个方面的建设都有所进步，在水利工程建设方面，最普遍的设施就是水库，水库能够用于农业灌溉、防御洪水等，在我国的环境规划中十分重要。我国从古代开始就已经掌握了修建水库的基本技巧，也使古代人们的生活安居乐业，由于一些水库年久失修，新建的水库位置一般比较偏远，所以大坝抗渗等问题就成了水库安全性保障的基本问题。为了提高人们的生活水平，提高水利工程的质量与安全性，我们对碾压混凝土重力坝的抗渗性能以及防渗对策进行分析。
一、混凝土重力坝概述
混凝土重力坝主要是采用混凝土作为坝身材料，其结构简单，施工方便，是一种整体性较好的刚性坝中、高坝常用这种坝型，由于其具有很多优点，因此在当前的水库建设中，人们更加青睐与建设混凝土重力大坝。从当前混凝土重力坝额发展情况来看，最高混凝土重力坝285米[1]。
混凝土重力坝与普通的大坝施工在特点、材质等多个方面有很多不同之处，比如重力坝可以做成实体坝身、实体坝重量大、耗料多，易产生过大的压力，为此，通常将坝身做成宽缝式或空股式。大坝的坝体通常承受库水的静水推力、地下水扬压力风浪压力、泥沙压力等，前两者是主要的，这些力连同坝体自身重量通过坝体结构一起传至坝基，在岩体内部产生复杂的应力状态。坝体依其自重与坝基间产生摩擦力来维持自身的稳定，三峡大坝就属于重力坝，如下图1所示。
图1 三峡大坝
二、混凝土重力坝的优缺点分析
混凝土重力坝的优势主要有四个方面，第一，混凝土重力坝具有较高安全性，混凝土是比较常见的施工材料，由于其性能的特点，所以大坝的使用年限能够得到有效的提高，并且具有良好的抗渗透性，对于自然灾害的抵御能力也比较强。第二，混凝土重力坝的施工比较简单，从技术性方面来看，混凝土重力坝在施工过程中，大部分环节都可以采用机械化施工，因此比较容易操作，工艺也十分简单。第三，有较强的适应性，混凝土重力坝能够适用于多种不同的地形，在不同的地质条件下施工也可以，不受地理环境限制，试用性比较广泛。第四，在坝体中可布置引水、泄水孔口，解决发电、泄洪和施工导流等问题[2]，混凝土重力坝施工如下图2所示。
混凝土重力坝的缺点主要有三个方面，第一，体积大，混凝土重力坝的主要材质是混凝土，由于坝体比较大，需要使用的基础材料，比如水泥等，消耗比较多，因此会提高大坝施工的成本。第二，混凝土重力坝的应力比较小，应力在大坝施工中属于比较重要的一个方面，但是混凝土重力坝自身的强度难以得到充分的发挥，因此应力较低。第三，混凝土材质本文对于温度、湿度等有一定的要求，因此在施工的过程中，会受到外界环境的影响，需要对环境进行控制，才能够确保混凝土重力坝的质量[3]。
三、碾压混凝土重力坝的抗渗的重要性分析
水库是我国防洪的主要工程，可以蓄水、可以灌溉，我们还可以对水库中的水进行生产利用，自古以来，修建水库的主要目的就是造福人民，因此水库在我国的发展过程中，起到了十分重要的作用。水库的修建应该在河流附近等地区，因此位置大多处于偏远的农村、城郊等地区，人们的文化水平还比较低，对于大坝管理的知识还没普及，所以导致人们对大坝管理的认识比较浅薄，因此经常存在病险水库、渗水大坝等情况。大坝的建设属于水利工程的一种，其施工是一个长期的工程，修建好的大坝也会一直使用下去，因此由于人为或者自然因素，导致有很多大坝已经出现了隐患。如果是土石方结构的大坝，长期渗漏会引起大坝的垮塌；钢筋混凝土大坝也会因渗漏造成钢筋的锈蚀和裂纹的加大，形成垮塌事故隐患，由此可见，碾压混凝土重力坝的抗渗的重要性。
图2 混凝土重力坝施工
四、碾压混凝土重力坝的抗渗性能研究
常见混凝土也就是普通的混凝土，其属于钢筋混凝土的一部分，从结构上来分析，其主要结构是由水泥、矿物参合料以及外加剂等，根据科学的配比，加入水混合而成。混凝土具有耐火性，适合在大坝中使用，其具有流动性、易成型，凝固后十分坚硬等特点，在浇筑的过程中，可以形成很多种形状，便于施工的使用。混凝土也存在一定的缺点，比如容易断裂、不易修复，受天气、环境、温度等影响明显，这些需要通过混凝土浇筑技术等进行改善。混凝土重力坝在碾压以及填筑的过程中，需要注重防渗保护，混凝土大坝一般坝体比较大，浇筑后，等待其成型需要一段时间，在这段时间中，应该对施工的材质、技术等方面进行监测，确保混凝土坝体能够成型，并且具有良好的抗渗性。当前市场中，混凝土碾压的过程中一般会采用骨料分离技术，该技术可以保证混凝土施工的稳定性和持久性，防止坝体出现渗漏，使得各个坝体之间达到一定的和谐统一，碾压的程度达到最佳的状态。
混凝土大坝具有防水、抗火等特点，其结构属于混合物，是通过多种物质进行混合后，才能够投入到使用的一种材料，正是由于其结构的特殊性，会受到湿度、温度等多种外界环境条件的影响，当混凝土中胶质物质的比例减少，其防水性就会减低，容易出现渗水的情况，正因如此，施工过程中，混凝土的质量，难以进行控制。混凝土在进行制作与搅拌的过程中，需要按照科学的配比进行搅拌，才能够使其发挥出最佳的性能，如果配比不科学，混凝土在碾压后，就会存在质量不均匀的状态，骨料的分离情况也会不理想。在正常情况下，混凝土在碾压的过程中，各个碾压层之间会形成空隙，施工人员对碾压的层面进行有效的渗透，就能够可达到集中的效果。
一般大量的混凝土在搅拌后，需要运输到施工的现场，混凝土的时限一般为六个小时，因此在搅拌完成后到运输过程中，需要注意时间问题，在运输的过程过程中，也需要对混凝土进行不停的搅拌。当混凝土运输到施工现场后，还需要进行二次搅拌，因为混凝土在静止时会出现成沉淀、离析等问题，需要通过二次搅拌的方式，使混凝土中的水分等能够充分的混合，使混凝土的性质始终处于正常使用的状态。一般混凝土运输到现场后，需要将混凝土需要泵送器内二次搅拌，再输送至浇筑位置。一般的混凝土中都会有骨料分离的存在，碾压的层土和混凝土的结构需要妥善的处理，保证大坝本身的抗渗透性，提高整体的坝体持久性。
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五、碾压混凝土重力坝防渗措施分析
（一）混凝土防渗层施工
当前市场中使用比较多的是商品砼，商品砼搅拌技术是混凝土质量问题的关键，在制作混凝土的过程中，有几个需要注意的技术点，首先是水泥、砂石、水等原材料之间的比例问题，按照科学的配比进行混合是最佳的的方式，但是由于混凝土的制作过程一般在室外进行，所以搅拌的过程会受到天气等因素的影响，比如在下雨天进行配置混凝土，就需要注意混凝土中水分的含量，并且需要多次进行测量水分的含量，确保在各个原材料的比例方面能够均衡。在碾压混凝土重力坝防渗措施中，首先是混凝土防渗层施工，如下图3所示。
在碾压混凝土重力坝的施工中，坝面防渗会使用厚常态混凝土，其经常作为地基的形式进行施工操作，其防渗层的厚度一般需要达到2~3米，混凝土的厚度应该控制在10厘米左右，这样的结构施工，能够使坝体具有良好的横缝，在防水方面，也能够达到最佳的效果。在碾压混凝土施工的过程中，具有成本比较低，施工比较简单、快捷的特点，但是由于防渗层的施工，会使大坝的施工成本增加，施工的难度也会有所增加，因此会使碾压混凝土重力大坝原本的优势有所下降，但是只有这样，才能够保障大坝的质量，有效的做到防渗效果。
图3 混凝土防渗层施工
在这种常态混凝土防渗的施工过程中，是将碾压混凝土用于坝体内部，而在坝体的上、下游面和坝顶以及靠近基岩面浇筑三米左右的常态混凝土作为防渗层、保护层和垫层，形成所谓“金包银”式。在坝体会有横缝的设计，横缝迎水面的止水和坝体排水管均设在常态混凝土内，碾压混凝土部分的横缝，在碾压前或碾压后凝固前用振动切缝机造成，日本的岛地川坝、美国的柳溪（Willow Creek）坝等都是采用这种防渗的方式。
（二）混凝土垫层施工
在碾压混凝土垫层的施工中，利用常态混凝土预制模板兼作坝面保护层或用滑动模板在内侧浇筑薄常态混凝土以辅助防渗。由于该层的设计比较薄，一般会在0.3米~1米之间，也是因为垫层比较薄，所以成本比较低，但是也由于其比较薄，容易出现裂缝等问题，因此在处理该层施工时，应该比较小心。
（三）混凝土勾缝防渗
混凝土勾缝防渗主要是使用碾压混凝土重力坝土块、胶质物体等与水泥砂浆进行混合，形成一层新的防渗层，该防渗层施工过程中浇筑比较快，预制混凝土块需要切成比较小的体积块，这样可以改善干缩问题，施工的速度比较快，有效的改善了温差问题。
（四）沥青砂浆层防渗
在沥青砂浆防渗透层中，一般会采用4~8厘米的砂浆，在混凝土中，能够有效的抑制漏水的现象，碾压混凝土在施工后，会出现干缩等现象，当其发生干缩现象时，进行沥青砂浆的浇筑，这可以在干缩的碾压混凝土大坝的外部形成一层防渗层，并且起到良好的防渗效果。
（五）层间处理防渗
坝体有上游坝体、下游坝体以及坝体的间层，这就需要做层间处理防渗工作，层间防渗的处理能够提高碾压混凝土重力坝的防渗性，并且提高大坝的使用年限。在坝体施工的过程中，需要逐层进行施工，碾压混凝土时，需要注意下层的混凝土所碾压的材料要比上层施工使用材料多。混凝土施工的过程中，应该尽量延长混凝土的凝结时间，在凝结的过程中，进行外表面的浇筑，提高坝体的防渗性。碾压混凝土坝体的外部浇筑主要是为了提高其防渗性，对于裸露式碾压混凝土坝适当提高总胶凝材料用量，就能够有效的提高混凝土的密实性，有助于改善混凝土凝结时表面出现蜂窝状现象，使坝体能够更加平滑、结实。
（六）二级配碾压混凝土防渗层
混凝土施工的全过程是包括前期的准备工作、运输阶段、使用阶段以及最后的养护步骤，在这一过程中，混凝土只有在良好的环境下、正确的技术使用下进行施工，才能够起到最佳的效果，质量也能够达到最佳。混凝土在大坝施工的过程中，能够应用于多个环节，要想使大坝的防渗性能够达到国家的标准，就需要在每一个环节中都细心的对待，严格按照施工的流程与技术技巧规范进行施工，才能够确保建筑质量。
二级配碾压混凝土防渗层主要是指使用1～1.5cm水泥粉煤灰砂浆，这样能够使该防渗层表面形成凝胶层，使其具有良好的防水性。这一步骤的施工需要与碾压混凝土重力坝的高度进行分析，当坝体的高度高于1.5米时，需要进行此步骤的施工，但是当坝体的高度低于1.5米的时候，该步骤可以省略。
（七）混凝土重力大坝监测
在以往的大坝安全监测工作中，各项设备实施等都需要人为的操作与控制，大坝的工作中，需要有很多工作人员的参加，这对人力资源来讲是一种浪费。当前大坝的监测的工作与自动化技术相结合，监测相关的工作负担减少，工作人员的需求与之前相比，也明显降低了。大坝的自动化监测项目能够对大坝的周边环境、大坝形状变化、水流的渗出、对原材料的应力感应、大坝主体等进行有效的监测，这些监测项目都有可能成为大坝的安全隐患，因此在监测时，要做到全面监测。混凝土重力坝的防渗过程中，通过自动化监测技术能够第一时间发现大坝的变化以及渗水情况，能够及时的进行修复，因此大坝监测技术，属于重要的外部防渗措施之一。
（八）构建完善的混凝土重力坝管理机制
在混凝土重力坝的抗渗性能以及防渗对策的研究中，对于水库的大坝防渗措施，除了在技术上使用新技术、提高施工人员技术水平之外，还需要构建完善的大坝管理机制。在我国大坝管理中，存在责任划分不明确问题，这样问题就会导致当大坝出现渗水隐患，或者其他险情时，找不到责任人，因此在大坝的防渗措施中，需要重视完善管理机制。我们应该在管理机制中，明确管理人的责任划分，规定水库大坝的监测原则，制定巡查人员进行巡查并且做好记录，转换班使，需要做好记录交接。对于故意损坏水库者，应该予以相应的惩罚。明确的制度规定能够提高人们对水库的保护措施，促使混凝土重力坝能够长效、稳定发展。
（九）培养工程质量监督意识
要想做好混凝土重力坝防渗的工作，还需要在施工方面做好质量监督工作，在质量监督过程中，首先需要提高大坝工程质量监督管理人员的质量监督意识，只有管理人员意识到大坝质量监督工作的重要性，才能够做好防渗工作。其次是施工材料质量问题，在各个地区都涉及到混凝土重力坝的施工，包括水库、小水坝等等，在施工过程中，施工材料、施工技术等都需要严格的质量监控与监督，这样建设的混凝土重力坝才是合格的工程，才能够服务于民，混凝土重力坝的主要材料是混凝土，其构成是水泥、砂石等，这些材料的质量能够对大坝的质量产生直接的影响，因此材料质量的保障是防渗工作的基础。第三是按照国家标准进行施工，国家对混凝土重力坝的施工有明确的要求，比如大坝安全监测技术规范（DL/T5211-2005）、混凝土大坝安全监测技术规范（DL/T5178-2003）、混凝土坝安全监测资料整编规程（DL/TS5029-2005）、土石坝安全监测技术规范（SL60-94）等，只有达到要求的工程才可以投入到使用中去，因此在大坝防渗措施中，管理人员应该重视对质量的监管，使大坝施工项目能够在高标准、高质量的背景下完成。
总结：总而言之，在碾压混凝土重力坝的抗渗性能以及防渗对策的研究过程中，技术的使用是为了提高工程质量以及提高水利工程的安全性。但是除了技术之外，我们在理论方面也要制定相关的制度，通过制度加强对水库监测与管理。通过本文分析能够看出大坝防渗施工技术与日常管理的重要性，因此我们在以后的大坝防渗管理中，也需要认真对待。混凝土作为建筑的基础施工材料，在其施工过程中，需要做好防渗措施，才能够确保大坝的安全性，水利工程的安全性能够抵御洪涝灾害，促进社会的不断进步。
参考文献：
[1]李树芳.浅析碾压混凝土重力坝的抗渗性能和防渗措施[J].科研，2016（10）：00155-00155.
[2]苏艳华，王鹏.论述碾压混凝土重力坝的抗渗性能和防渗措施[J].科学与财富，2014（7）：395-395.
论文作者:赵景飞
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第13期
论文发表时间:2019/1/21
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