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摘 要：碾压混凝土坝施工工艺简单、工期短、造价低、适应性强，在坝工界得到广泛应用。但碾压混凝土自身防渗较差，不能满足防渗要求，需要专门防渗结构。文章通过对碾压混凝土坝防渗分析，介绍了常用的几种防渗结构，分析了各自的特点，为碾压混凝土坝防渗设计提供参考。
关键词：碾压混凝土坝;防渗;方法
中图分类号：TV223.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）26-0156-02
1 碾压混凝土筑坝技术概况
碾压混凝土是一种干硬性贫水泥无坍落度的混凝土，施工时则采用和土石坝相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层压实而成的一种坝型。碾压混凝土坝以其造价低、施工简便、工期短等优点，引起全世界坝工界的高度关注。
从1980年日本建成的世界上第一座碾压混凝土重力坝—岛地川碾压混凝土重力坝到我国1986年建成的国内第一座碾压混凝土坝—福建坑口坝以来，在这三十几年的发展历程中，碾压混凝土筑坝技术日臻完善，碾压混凝土坝亦成为目前世界上各国争相选用的坝型。
2 碾压混凝土坝防渗分析
虽然碾压混凝土有诸多的优点，但是碾压混凝土施工时也需要注意很多问题。碾压混凝土中水及胶凝材料用量少，属超干硬性无坍落度混凝土，几乎没有流动性，施工时靠振动碾压机碾压而成，养护成型后比普通混凝土孔隙率更大，密实度更低。工程中摊铺碾压采用的厚度一般为30～50 mm，施工时需要等到下层混凝土达到一定的强度后才能摊铺上层混凝土，上下层混凝土有一定的时间间隔，层与层之间产生的层面，这种层面易形成水平施工缝，形成渗流通道，影响坝体的安全稳定
在我国北方寒冷地区还会由于冻融区层面积水损伤坝体表面，因此，控制碾压混凝土坝的防渗，提高坝体抗渗能力，在碾压混凝土坝施工中就显得尤为重要。
3 碾压混凝土防渗方法分析
3.1 “金包银”结构型式
“金”指的是常态混凝土，“银”指的是碾压混凝土，这种防渗处理是在碾压混凝土坝体与坝基之间浇筑一层常态混凝土垫层，同时在坝体挡水面和背水面包裹一层1.5～3 m厚的常态混凝土，施工时上下游常态混凝土和坝体碾压混凝土同步搭接浇筑上升，主要依靠常态混凝土来防渗。
金包银是碾压混凝土中最早采用的一种防渗形式，是日本广泛应用的一种防渗形式，我国在铜街了、岩滩等工程中也有应用，至今均未出现明显渗漏，防渗效果良好。但是由于常态混凝土和碾压混凝土施工工艺完全不同，整个坝体施工工艺复杂，复杂程度甚至超过了常态混凝土坝，难以充分发挥碾压混凝土坝大仓面通仓浇筑的优势，另外常态混凝土和碾压混凝土弹性模量、水化热、温度线膨胀系数等都不一样，就会导致二者结合不佳，易产生贯穿性裂缝，影响坝体的安全稳定。
3.2 常态混凝土薄层防渗
常态混凝土薄层防渗是欧美国家常采用的一种防渗型式，其防渗原理类似“金包银”防渗结构，只不过这种防渗只是在坝体上游面敷设，背水面不铺设，通常常态混凝土的浇筑厚度为0.3～1.0 m，在其后约1～3 m的地方铺设细骨料常态混凝土或者水泥砂浆作为垫层，实践表明。
这种防渗由于薄层混凝土抗裂性能较差，易出现贯穿性裂缝，压力水很容易渗漏到坝体内部，影响坝体的安全性，如铜川坝、中叉坝、盖尔斯威坝等在施工过程中都出现过不同程度的裂缝，防渗效果不是很理想。
3.3 碾压混凝土自身防渗
这种防渗型式主要依靠碾压混凝土自身防渗，不用再做专门防渗处理，便于施工，能充分发挥碾压混凝土坝的特点。
碾压混凝土自身防渗很差，施工时在坝体上游面一定范围内选择防渗性能较好的一级配或者二级配碾压混凝土，增加胶凝材料的用量，以提高其防渗性能，比如早期的柳溪坝，坝体内部胶凝材料用量为66 kg/m3，而防渗区胶凝材料用量提高到104 kg/m3，防渗效果仍不理想，后来在上静水坝中防渗区的胶凝材料用量增加到303 kg/m3，抗渗性提高了很多，但是温控不理想，形成了12条贯穿性裂缝，效果一般。
因此，现在工程上一般多采用以碾压混凝土自身防渗为基础的联合防渗结构形式，在坝体上游面再设变态混凝土或PVC、薄膜或沥青混合料等辅助防渗。
3.4 变态混凝土防渗
碾压混凝土坝上下游面由于在边缘，一般主要由小型振动碾碾压，难以碾压密实，坝面难以达到光洁效果，如果掺加常态混凝土，会干扰碾压混凝土的正常施工，而且异种混凝土之间的接触难以达到良好效果，加大施工难度，于是，介于常态混凝土与碾压混凝土之间的一种混凝土—变态混凝土问世了，并试点应用于江垭等几个碾压混凝土坝之中，获得较好的效果。
变态混凝土是一种在碾压混凝土中现场掺入水泥浆液，使之从干硬性变为亚流态性并具有一定的坍落度，采用插入式振捣器施工的混凝土。在摊铺好的碾压混凝土上浇筑灰浆，可将碾压混凝土改性，增加其流动性，再使用振捣器振捣，不仅能增加混凝土的密实度，提高表面的光滑程度，还能提高其强度和抗渗性，此法施工简单，基本不影响碾压混凝土的施工，实用性强。在江垭大坝上游面和下游面及浇筑块侧部，采用变态混凝土，变态混凝土处理宽度为距模板边界30～50 mm，取芯样表明，变态混凝土表面非常光滑，几乎没有蜂窝、麻面等缺陷，几乎很难看出层面结合处，其耐久性和抗渗性均很好，质量优良。
随着变态混凝土的问世，其施工的方便性和良好的防渗效果立刻引起坝工界的高度重视，试验表明，变态混凝土的防渗性能几乎达到了常态混凝土的水平，越来越多的碾压混凝土坝采用变态混凝土防渗，其在碾压混凝土坝中的应用前景将非常广阔。 3.5 沥青混凝土防渗
沥青属有机材料类，具备有机材料的共性，能溶解于多种有机溶剂之中，不溶于水，憎水性强，本身具有胶凝性，可用作防水材料，拌制的沥青混合料具有粘、弹、塑等特性，具有适应坝体变形和裂缝自愈能力，已广泛应用于土石坝防渗心墙中。
在碾压混凝土坝中也可作为防渗材料，例如在我国福建坑口碾压混凝土重力坝中，就采用了在钢筋混凝土面板后加6 cm厚的沥青砂浆，自1986年7月蓄水以来，最大渗流量为4.27 L/s，正常运行情况下的渗流量为1.5 L/s，完全满足设计要求，而且渗流呈现逐年减少的趋势，通过检查发现渗流主要发生在坝体内部的结合处和绕坝渗流，沥青砂浆防渗层基本没有水渗透，防渗情况良好。
从工程应用及施工方面综合来看，沥青混凝土防渗效果很好，施工中对主坝体影响不大。但是沥青混合料的亲水性差，影响到边坡与坝基的结合，还有防渗体自身施工工序复杂，热拌热铺，需要专门的拌和施工机械，机械化程度要求较高，另外沥青混合料的老化问题尚未得到充分的论证，对其防渗结构的耐久性还需要进一步论证。
3.6 薄膜防渗
薄膜防渗就是在坝体上游面贴防渗薄膜。常用的防渗材料有聚氯乙烯、人工无纺布、土工织物等，也有现场制备的合成材料橡胶模，或者由几种材料贴合而成的合成防渗薄膜等，按照施工方法分为内贴和外贴两种，内贴防渗薄膜贴于外层预制混凝土面板和坝体之间，外贴防渗薄膜则是将防渗薄膜用金属肋和锚筋等直接固定于大坝表面或通过喷涂、刷涂、刮涂等方式将合成树脂或合成橡胶等涂敷于坝体上游面，固化后形成防渗层。
实践表明新鲜薄膜的防渗效果是比较好的，其有良好的拉伸性能，能适应坝体的变形，内贴薄膜防渗在外层面板的保护下不易破坏，耐久性好，但预制面板的造价较高。
整体来看薄膜防渗效果很好，但是薄膜的耐久性尚待进一步研究，而且薄膜与岸坡和坝基之间的连接也是施工的难点，这就限制了这种防渗结构在大坝中作为主防渗结构的应用。
4 结 语
碾压混凝土作为筑坝材料以其巨大的优势引起坝工界的高度重视，从最开始在围堰的应用到碾压混凝土重力坝，再到现今大量采用的碾压混凝土拱坝，都说明碾压混凝土坝是现今乃至未来大力发展的坝型。
但是碾压混凝土坝的防渗和温控一直是其施工中要解决的重点和难点问题。笔者总结分析了工程中几种常见的防渗方法，包括“金包银”处理、常态混凝土防渗、碾压混凝土自身防渗、掺加变态混凝土、沥青及薄膜防渗等处理方法，指出其各自的优缺点，为碾压混凝土坝防渗方法的选择提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
[1] 芦琴.碾压混凝土坝施工技术发展概况[J].杨凌职业技术学院学报，
2012.03.21-23.
[2] 朱岳明，储小钊.碾压混凝土坝防渗结构形式的工程实践[J].河海大学
学报，2003.01.16-20.
[3] 余梁蜀，王文进，张应波，等.碾压混凝土坝的沥青混凝土防渗结构研究
[A].第五届碾压混凝土坝国际研讨会[C].2007.
[4] 杜旭斌，朱宝荣.碾压混凝坝温控方法综述[J].杨凌职业技术学院学报，
2013.4.1-2，6.
[5] 袁翠平，党媛媛.碾压混凝土坝上游面防渗结构形式分析[J].城市道桥 与防洪，2014.12.109-110，120.
关键词：碾压混凝土坝;防渗;方法
中图分类号：TV223.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）26-0156-02
1 碾压混凝土筑坝技术概况
碾压混凝土是一种干硬性贫水泥无坍落度的混凝土，施工时则采用和土石坝相同的运输及铺筑设备，用振动碾分层压实而成的一种坝型。碾压混凝土坝以其造价低、施工简便、工期短等优点，引起全世界坝工界的高度关注。
从1980年日本建成的世界上第一座碾压混凝土重力坝—岛地川碾压混凝土重力坝到我国1986年建成的国内第一座碾压混凝土坝—福建坑口坝以来，在这三十几年的发展历程中，碾压混凝土筑坝技术日臻完善，碾压混凝土坝亦成为目前世界上各国争相选用的坝型。
2 碾压混凝土坝防渗分析
虽然碾压混凝土有诸多的优点，但是碾压混凝土施工时也需要注意很多问题。碾压混凝土中水及胶凝材料用量少，属超干硬性无坍落度混凝土，几乎没有流动性，施工时靠振动碾压机碾压而成，养护成型后比普通混凝土孔隙率更大，密实度更低。工程中摊铺碾压采用的厚度一般为30～50 mm，施工时需要等到下层混凝土达到一定的强度后才能摊铺上层混凝土，上下层混凝土有一定的时间间隔，层与层之间产生的层面，这种层面易形成水平施工缝，形成渗流通道，影响坝体的安全稳定
在我国北方寒冷地区还会由于冻融区层面积水损伤坝体表面，因此，控制碾压混凝土坝的防渗，提高坝体抗渗能力，在碾压混凝土坝施工中就显得尤为重要。
3 碾压混凝土防渗方法分析
3.1 “金包银”结构型式
“金”指的是常态混凝土，“银”指的是碾压混凝土，这种防渗处理是在碾压混凝土坝体与坝基之间浇筑一层常态混凝土垫层，同时在坝体挡水面和背水面包裹一层1.5～3 m厚的常态混凝土，施工时上下游常态混凝土和坝体碾压混凝土同步搭接浇筑上升，主要依靠常态混凝土来防渗。
金包银是碾压混凝土中最早采用的一种防渗形式，是日本广泛应用的一种防渗形式，我国在铜街了、岩滩等工程中也有应用，至今均未出现明显渗漏，防渗效果良好。但是由于常态混凝土和碾压混凝土施工工艺完全不同，整个坝体施工工艺复杂，复杂程度甚至超过了常态混凝土坝，难以充分发挥碾压混凝土坝大仓面通仓浇筑的优势，另外常态混凝土和碾压混凝土弹性模量、水化热、温度线膨胀系数等都不一样，就会导致二者结合不佳，易产生贯穿性裂缝，影响坝体的安全稳定。
3.2 常态混凝土薄层防渗
常态混凝土薄层防渗是欧美国家常采用的一种防渗型式，其防渗原理类似“金包银”防渗结构，只不过这种防渗只是在坝体上游面敷设，背水面不铺设，通常常态混凝土的浇筑厚度为0.3～1.0 m，在其后约1～3 m的地方铺设细骨料常态混凝土或者水泥砂浆作为垫层，实践表明。
这种防渗由于薄层混凝土抗裂性能较差，易出现贯穿性裂缝，压力水很容易渗漏到坝体内部，影响坝体的安全性，如铜川坝、中叉坝、盖尔斯威坝等在施工过程中都出现过不同程度的裂缝，防渗效果不是很理想。
3.3 碾压混凝土自身防渗
这种防渗型式主要依靠碾压混凝土自身防渗，不用再做专门防渗处理，便于施工，能充分发挥碾压混凝土坝的特点。
碾压混凝土自身防渗很差，施工时在坝体上游面一定范围内选择防渗性能较好的一级配或者二级配碾压混凝土，增加胶凝材料的用量，以提高其防渗性能，比如早期的柳溪坝，坝体内部胶凝材料用量为66 kg/m3，而防渗区胶凝材料用量提高到104 kg/m3，防渗效果仍不理想，后来在上静水坝中防渗区的胶凝材料用量增加到303 kg/m3，抗渗性提高了很多，但是温控不理想，形成了12条贯穿性裂缝，效果一般。
因此，现在工程上一般多采用以碾压混凝土自身防渗为基础的联合防渗结构形式，在坝体上游面再设变态混凝土或PVC、薄膜或沥青混合料等辅助防渗。
3.4 变态混凝土防渗
碾压混凝土坝上下游面由于在边缘，一般主要由小型振动碾碾压，难以碾压密实，坝面难以达到光洁效果，如果掺加常态混凝土，会干扰碾压混凝土的正常施工，而且异种混凝土之间的接触难以达到良好效果，加大施工难度，于是，介于常态混凝土与碾压混凝土之间的一种混凝土—变态混凝土问世了，并试点应用于江垭等几个碾压混凝土坝之中，获得较好的效果。
变态混凝土是一种在碾压混凝土中现场掺入水泥浆液，使之从干硬性变为亚流态性并具有一定的坍落度，采用插入式振捣器施工的混凝土。在摊铺好的碾压混凝土上浇筑灰浆，可将碾压混凝土改性，增加其流动性，再使用振捣器振捣，不仅能增加混凝土的密实度，提高表面的光滑程度，还能提高其强度和抗渗性，此法施工简单，基本不影响碾压混凝土的施工，实用性强。在江垭大坝上游面和下游面及浇筑块侧部，采用变态混凝土，变态混凝土处理宽度为距模板边界30～50 mm，取芯样表明，变态混凝土表面非常光滑，几乎没有蜂窝、麻面等缺陷，几乎很难看出层面结合处，其耐久性和抗渗性均很好，质量优良。
随着变态混凝土的问世，其施工的方便性和良好的防渗效果立刻引起坝工界的高度重视，试验表明，变态混凝土的防渗性能几乎达到了常态混凝土的水平，越来越多的碾压混凝土坝采用变态混凝土防渗，其在碾压混凝土坝中的应用前景将非常广阔。 3.5 沥青混凝土防渗
沥青属有机材料类，具备有机材料的共性，能溶解于多种有机溶剂之中，不溶于水，憎水性强，本身具有胶凝性，可用作防水材料，拌制的沥青混合料具有粘、弹、塑等特性，具有适应坝体变形和裂缝自愈能力，已广泛应用于土石坝防渗心墙中。
在碾压混凝土坝中也可作为防渗材料，例如在我国福建坑口碾压混凝土重力坝中，就采用了在钢筋混凝土面板后加6 cm厚的沥青砂浆，自1986年7月蓄水以来，最大渗流量为4.27 L/s，正常运行情况下的渗流量为1.5 L/s，完全满足设计要求，而且渗流呈现逐年减少的趋势，通过检查发现渗流主要发生在坝体内部的结合处和绕坝渗流，沥青砂浆防渗层基本没有水渗透，防渗情况良好。
从工程应用及施工方面综合来看，沥青混凝土防渗效果很好，施工中对主坝体影响不大。但是沥青混合料的亲水性差，影响到边坡与坝基的结合，还有防渗体自身施工工序复杂，热拌热铺，需要专门的拌和施工机械，机械化程度要求较高，另外沥青混合料的老化问题尚未得到充分的论证，对其防渗结构的耐久性还需要进一步论证。
3.6 薄膜防渗
薄膜防渗就是在坝体上游面贴防渗薄膜。常用的防渗材料有聚氯乙烯、人工无纺布、土工织物等，也有现场制备的合成材料橡胶模，或者由几种材料贴合而成的合成防渗薄膜等，按照施工方法分为内贴和外贴两种，内贴防渗薄膜贴于外层预制混凝土面板和坝体之间，外贴防渗薄膜则是将防渗薄膜用金属肋和锚筋等直接固定于大坝表面或通过喷涂、刷涂、刮涂等方式将合成树脂或合成橡胶等涂敷于坝体上游面，固化后形成防渗层。
实践表明新鲜薄膜的防渗效果是比较好的，其有良好的拉伸性能，能适应坝体的变形，内贴薄膜防渗在外层面板的保护下不易破坏，耐久性好，但预制面板的造价较高。
整体来看薄膜防渗效果很好，但是薄膜的耐久性尚待进一步研究，而且薄膜与岸坡和坝基之间的连接也是施工的难点，这就限制了这种防渗结构在大坝中作为主防渗结构的应用。
4 结 语
碾压混凝土作为筑坝材料以其巨大的优势引起坝工界的高度重视，从最开始在围堰的应用到碾压混凝土重力坝，再到现今大量采用的碾压混凝土拱坝，都说明碾压混凝土坝是现今乃至未来大力发展的坝型。
但是碾压混凝土坝的防渗和温控一直是其施工中要解决的重点和难点问题。笔者总结分析了工程中几种常见的防渗方法，包括“金包银”处理、常态混凝土防渗、碾压混凝土自身防渗、掺加变态混凝土、沥青及薄膜防渗等处理方法，指出其各自的优缺点，为碾压混凝土坝防渗方法的选择提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
[1] 芦琴.碾压混凝土坝施工技术发展概况[J].杨凌职业技术学院学报，
2012.03.21-23.
[2] 朱岳明，储小钊.碾压混凝土坝防渗结构形式的工程实践[J].河海大学
学报，2003.01.16-20.
[3] 余梁蜀，王文进，张应波，等.碾压混凝土坝的沥青混凝土防渗结构研究
[A].第五届碾压混凝土坝国际研讨会[C].2007.
[4] 杜旭斌，朱宝荣.碾压混凝坝温控方法综述[J].杨凌职业技术学院学报，
2013.4.1-2，6.
[5] 袁翠平，党媛媛.碾压混凝土坝上游面防渗结构形式分析[J].城市道桥 与防洪，2014.12.109-110，120.