試論水庫溢洪道地基防滲排水設(shè)計(jì)

袁獲秋

（陽江市水利水電勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東 陽江529500）

1 前言

溢洪道是為宣泄超過水庫調(diào)蓄能力的洪水或降低庫水位，保證水庫工程安全而設(shè)置的泄水建筑物。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)可知，加強(qiáng)對溢洪道地基滲透水流的控制，是保證溢洪道安全運(yùn)行的重要因素之一。因此，做好溢洪道地基防滲排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要。

2 工程概況

陽江市某水庫工程溢洪道軸線位于大壩軸線125 m處，由引渠段、控制段、泄槽段、挑流段和下游護(hù)坦段等5部分組成，總長131.1 m，直線布置，溢洪道基礎(chǔ)均坐落在新鮮基巖上。溢洪道相應(yīng)水庫設(shè)計(jì)洪水位（p＝1%）994.23 m，校核洪水位（p＝0.1%）986.11 m，正常蓄水位866.00 m，控制段采用寬頂堰。由于溢洪道坐落處基巖多為砂巖、泥巖，且在不同高程巖組中泥巖遇水泥化后承載力下降非常大，工程地質(zhì)情況不佳，為溢洪道的安全穩(wěn)定運(yùn)行考慮，必須做好地基的防滲排水工作。

3 水流滲入溢洪道地基的可能途徑

據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)可知，水流滲入溢洪道地基的可能途徑有以下4種：

（1）庫水經(jīng)堰體基底及岸邊（或壩肩）滲入。

（2）下泄水流經(jīng)建筑物分塊間的裂縫或接縫滲入。

（3）兩岸岸坡地下水或地面水經(jīng)巖石裂隙滲入。

（4）消能建筑物尾水滲入。

4 溢洪道防滲和排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

溢洪道地基的防滲排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“前堵后排”的原則，即閘室前部設(shè)防滲帷幕，防滲帷幕后設(shè)縱向、橫向的排水溝（管）形成排水系統(tǒng)，最后將水安全無害地排出。

4.1 溢洪道防滲和排水設(shè)施的布設(shè)

溢洪道防滲和排水設(shè)施的布設(shè)應(yīng)滿足下列要求：

（1）減少堰基的繞滲和滲漏。

（2）防止斷層破碎帶、軟弱夾層、巖體裂隙軟弱填充物以及其他抗?jié)B透變形能力差的地基中產(chǎn)生的滲透破壞。

（3）防滲帷幕不得設(shè)置在建筑物地面的拉應(yīng)力區(qū)。

（4）具有可靠的連續(xù)性和耐久性。

（5）降低建筑物的基底揚(yáng)壓力。

（6）在嚴(yán)寒地區(qū)，排水設(shè)施應(yīng)防止冰凍破壞。

4.2 溢洪道防滲設(shè)施

4.2.1 采用水泥灌漿帷幕時(shí)，其范圍與深度應(yīng)遵循下列規(guī)定

（1）當(dāng)?shù)鼗麓嬖谥黠@的相對隔水層時(shí)，帷幕均應(yīng)伸入該隔水層內(nèi)2～3 m處。

（2）當(dāng)?shù)鼗南鄬Ω羲畬臃植紵o規(guī)律或埋藏較深時(shí)，帷幕深度還應(yīng)考慮工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)及基礎(chǔ)排水措施，通過滲流計(jì)算，并結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)確定；但遇透水性強(qiáng)的破碎帶時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)增加帷幕的深度和厚度。

（3）防滲帷幕伸入岸坡的深度、范圍、走向等，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)確定，并應(yīng)延伸至正常蓄水位與相對隔水層范圍線（或與蓄水前地下水位線）相交處；遇到無相對隔水層或地下水位較深時(shí)，帷幕延伸范圍應(yīng)通過滲流計(jì)算，并類比已建工程經(jīng)驗(yàn)確定。

（4）遠(yuǎn)離壩肩的溢洪道，其防滲帷幕深度、伸入岸邊范圍可適當(dāng)降低要求；但靠近壩肩的溢洪道，其帷幕必須與大壩帷幕銜接形成整體防滲系統(tǒng)。

4.2.2 松塔水電站工程溢洪道的防滲設(shè)計(jì)

水庫溢洪道根據(jù)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，采用水泥灌漿帷幕的防滲措施，具體的灌漿帷幕設(shè)計(jì)為：溢洪道灌漿帷幕與大壩帷幕緊密銜接，使溢洪道右岸部分可能的滲流途徑遭到堵截；根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)合理的原則，溢洪道左岸部分灌漿帷幕伸入溢洪道左岸邊坡約20 m，可合理有效地解決左岸的滲漏問題；溢洪道帷幕灌漿采用單排灌漿孔，灌漿孔深32～40 m，灌漿孔距2 m，灌漿設(shè)計(jì)擴(kuò)散半徑1.45 m；灌漿水泥采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，水泥標(biāo)號不小于42.5；采用循環(huán)式自上而下分段灌漿法，分段長度5 m，最大不超過10 m；設(shè)計(jì)初始灌漿壓力0.3～0.5 MPa，每加深一段壓力增加0.2～0.4 MPa，最大灌漿壓力不超過 1.5 MPa；先導(dǎo)孔進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)時(shí)采用 5點(diǎn)法；巖體帷幕灌漿處理后的透水率不應(yīng)大于5 Lu。

4.3 排水系統(tǒng)

4.3.1 排水系統(tǒng)的布設(shè)要求

溢洪道地基的排水設(shè)施應(yīng)能有效地排泄通過岸坡、襯砌接縫及建筑物地基的滲水，充分降低滲透壓力。一般應(yīng)在堰基底設(shè)一排主排水孔，并將排水孔布設(shè)在防滲帷幕下游的集水溝（管）或廊道內(nèi)，且與帷幕灌漿孔的間距在基底面不宜小于2 m。必要的時(shí)候，還可增設(shè)輔助排水溝（管）或排水孔。

一般來說，泄槽底板下的排水應(yīng)根據(jù)以下條件布設(shè)：

（1）對泄槽底板下，宜設(shè)縱向和橫向排水溝（管），構(gòu)成相互貫通的溝（管）網(wǎng)系統(tǒng)。

（2）對底板下?lián)P壓力過大、軟弱基巖或不便設(shè)錨筋的地段，可設(shè)連續(xù)的排水墊層，或墊層與排水溝（管）相結(jié)合。

（3）縱橫排水溝（管）的間距要與底板縱橫縫相對應(yīng)，絕對不能騎縫布設(shè)。

（4）對規(guī)模較大的溢洪道應(yīng)優(yōu)先選用在泄槽底板下或邊墻地基設(shè)置一條或多條縱向集水廊道的形式。

排水管溝（管）和排水孔應(yīng)采取防止於塞的措施，有泥化夾層出露的部位、軟弱基巖失去光澤的墊層或墻后回填土中埋設(shè)的排水管，均應(yīng)設(shè)反濾保護(hù)，并應(yīng)注意滲漏水的化學(xué)沉淀影響排水效果。

4.3.2 水庫溢洪道的排水系統(tǒng)

（1）進(jìn)口控制段閘室的排水系統(tǒng)。進(jìn)口控制段閘室底板下在距離帷幕灌漿孔距離大于2 m處設(shè)置一主排水孔，深入基巖15 m；在主排水孔后閘基上尚有3排間距3.5 m，伸入基巖7 m的排水孔。閘室底板混凝土澆筑時(shí)在底板混凝土內(nèi)預(yù)埋縱橫兩向的DN150PVC排水管，在設(shè)計(jì)排水孔點(diǎn)處預(yù)先埋入預(yù)留木塞；待混凝土底板澆筑完畢、達(dá)到一定強(qiáng)度后，拔開設(shè)計(jì)排水孔處的預(yù)留木塞，進(jìn)行排水孔的鉆孔作業(yè)，鉆孔完成后封堵排水孔頂。在埋設(shè)縱橫向排水管時(shí)應(yīng)設(shè)置合理位置，避開閘室內(nèi)閘門門檻等二期混凝土，且在閘室底板布設(shè)鋼筋時(shí)應(yīng)注意排水孔處鋼筋位置，避免與排水孔位置沖突。在排水孔作業(yè)完成后，進(jìn)口控制段閘室底板處的排水管網(wǎng)就行成了。閘室底板內(nèi)的預(yù)埋縱向排水管與泄槽段排水管相連，將閘室底板下滲透水排至泄槽段。

4.3.3 泄槽段的排水系統(tǒng)

水庫溢洪道泄槽段寬50 m、長100 m，設(shè)置6條縱縫、11條橫縫?？p下開鑿寬400 mm、深300 mm的排水溝，溝內(nèi)埋設(shè)DN100 mmPVC花管（或塑料盲溝），花管外包無妨布反濾；排水溝內(nèi)回填碎石，碎石粒徑20～40 mm。泄槽段底板混凝土澆筑時(shí)，可在排水溝頂上鋪設(shè)油毛氈，防止泄槽底板內(nèi)混凝土漿液流入排水溝內(nèi)堵塞排水溝。泄槽底板下排水溝內(nèi)滲水及進(jìn)口控制段來水經(jīng)泄槽底板下排水管網(wǎng)排至挑流消能段。

4.3.4 挑流消能段的排水系統(tǒng)

在挑流消能段內(nèi)預(yù)埋縱向DN150 mmPVC排水管，排水管需做成一定坡度方便來水順利流出；在挑流消能段內(nèi)反弧段最低點(diǎn)處埋設(shè)豎向DN150 mmPVC排水管與縱向排水管連通，將反弧段內(nèi)積水排出。挑流消能段排水管將上游來水排入護(hù)坦段內(nèi)，需在排水管出口設(shè)置合理反濾措施，防止護(hù)坦段泥沙堵塞排水管，并做好后期管道疏通及清淤。

5 結(jié)束語

水庫溢洪道由于坐落處地質(zhì)情況不佳，故對溢洪道防滲排水的設(shè)計(jì)十分重視，事實(shí)上這種重視不僅僅體現(xiàn)在溢洪道地基的防滲排水設(shè)計(jì)中，從溢洪道左右兩岸的岸坡襯砌、截流溝、馬道排水溝的具體設(shè)置，到溢洪道兩岸邊墩、邊墻的設(shè)計(jì)均對防滲排水做了相應(yīng)考慮。事實(shí)證明，只有做好防滲排水設(shè)計(jì)，才能保證溢洪道更加安全持久地運(yùn)行。

1 謝宇、高飛、王東.磨盤山水庫溢洪道地基的防滲與排水設(shè)計(jì)［J］.黑龍江水利科技，2005（01）

2 成銀、樓明達(dá).石梁河水庫擴(kuò)大泄量工程溢洪道地基防滲與排水設(shè)計(jì)［J］.治淮，2002（03）