水庫大壩防滲加固設(shè)計(jì)的分析

薛文春 林亮亮

【摘要】本文筆者根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，從某水庫水壩的滲漏情況及其原因分析出發(fā)，提出了庫大壩防滲加固設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，通過對(duì)比，最后確定最佳方案。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩；防滲設(shè)計(jì)；方案選擇

一、工程基本情況

某水庫大壩壩址以上集雨面積為24.8 km2，主河長(zhǎng)為15. 2km，流域呈不對(duì)稱的扇形，左岸偏陡，右岸地勢(shì)稍微平坦，河窄坡陡，水流較湍急，河道的加權(quán)平均坡降是1. 95 %流域內(nèi)的森林及草木覆蓋率達(dá)90%以上，屬山區(qū)河流，洪水大部分是由暴雨形成，流域內(nèi)水滅頻繁，滅情較為嚴(yán)重。

二、滲漏情況和原因分析

1. 壩體填筑不符合質(zhì)量要求

大壩是一個(gè)勤土均質(zhì)壩，以低液限勤土為主，局部是高液限勤土，填筑土 是坡積層勤土，由于土質(zhì)均勻性較差，因此，易造成填土密實(shí)性達(dá)不到預(yù)期效果，且干容重差，以及造成孔隙比和液性指數(shù)偏大。

2. 排水棱體失去作用

經(jīng)白云巖塊石堆積，形成排水棱體，由碎石和砂組成其過濾層，由于排水棱體較小，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，會(huì)出現(xiàn)棱體排水阻塞，浸潤(rùn)線升高等現(xiàn)象，以致有水滲出壩坡。

3. 壩基、壩肩問題

1）壩基處巖石抗風(fēng)化能力較弱：壩址區(qū)經(jīng)地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn)有6個(gè)較大規(guī)模洞穴，其主要位于壩軸線下游，露頭的基巖上有較多蜂窩狀空洞；壩基性為淺灰色厚、巨厚層狀的粗晶、中晶的白云巖，巖層風(fēng)化破碎，強(qiáng)中風(fēng)化層的下限約5—10 m，經(jīng)壓水試驗(yàn)結(jié)果分析，壩基、基巖表層巖石風(fēng)化破碎且透水性強(qiáng)，其下部巖石基本完整，為弱透水巖層。

2）泥巖夾層處呈薄餅狀：長(zhǎng)石砂巖中夾薄層泥巖，主要是沿地層層而出，且在兩岸處均有發(fā)現(xiàn)，這就形成了巖體中的軟弱夾層帶。

3）壩肩鈣化黃土狀壤土與半膠結(jié)細(xì)砂存在滲漏破壞的可能，不宜直接用作壩肩基礎(chǔ)。

4. 壩體填土

大壩填筑土主要有含砂、低液限勤土、含砂、低液限粉土以及粉土質(zhì)砂，各類土質(zhì)混雜式的填筑，就導(dǎo)致土質(zhì)均一性較差。其滲透系數(shù)偏大，沒有滿足規(guī)范的要求。

三、防滲加固設(shè)計(jì)

1. 選擇防滲方案

對(duì)比以下2種壩體防滲加固處理設(shè)計(jì)方案。

1.1 方案1：在大壩上游側(cè)設(shè)置勤土斜墻

方案簡(jiǎn)介： 在大壩的上游側(cè)設(shè)置寬24. 5m、底部厚7m、頂寬6m的勤土斜墻；在大壩的下游坡292. 5m位置將坡度放緩至1：2.5；為降低壩基覆蓋層滲漏情況，在砂卵石壩基設(shè)置截水槽。

1.2 方案2：沿壩軸線設(shè)混凝土防滲心墻方案

方案概況：同上方案將下游壩坡培坡放緩至1：2.5，在高程的295 m高程處設(shè)一馬道，寬為1. 5 m，為上游壩坡整平、護(hù)坡。自大壩壩頂順壩軸線的方向設(shè)置混凝土防滲墻，防滲墻

要貫穿壩基砂卵石層且要深入基巖lm，以截?cái)鄩位采w層的滲漏的途徑。

勤土斜墻式的方案，工程造價(jià)高、施工難度大，而且水庫必須放空，因此，初于庫區(qū)多年蓄水的考慮，這次選擇混凝土防滲墻方案，來加固處理大壩壩體防滲，該方案施工簡(jiǎn)單、而且安全可靠，直觀性強(qiáng)，已被廣泛應(yīng)用。

2. 設(shè)計(jì)防滲加固

2.1 墻體材料及防滲墻厚度

防滲墻體的材料為混凝土，基本要求是：k不小于1 x10-6cm/s；J允許小于60。

根據(jù)水源頭、水庫地質(zhì)條件以及已建的工程情況，設(shè)計(jì)墻厚為50 cm，其防滲墻的最大滲透坡降J= 53. 476 <[J]=60，滿足其設(shè)計(jì)基本要求。

墻頂高程設(shè)計(jì)為309. 5m，以滿足規(guī)范中防滲墻墻頂高程大于等于校核的洪水位的要求，另外，防滲墻伸入基巖到1m，其最大墻高設(shè)計(jì)為39m，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 合理選擇防滲墻施工工藝

我們要結(jié)和適用條件、經(jīng)濟(jì)性原則、質(zhì)量要求、成墻技術(shù)原理等各方面的因素，合理選擇防滲墻施工工藝。大壩混凝土墻墻體厚度50cm，最大墻深是39m，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)在的成墻工藝，同時(shí)結(jié)合其它工程的 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上對(duì)比分析了3種可行的混凝土防滲墻的施工工藝，如表1所示，3種方案的主要技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

從表1可以看出，液壓抓斗一方案的造混凝土防滲墻造價(jià)較為適中，成墻質(zhì)量也可靠，檢測(cè)也方便，易于對(duì)工程進(jìn)行控制。因此，從安全、可靠以及經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，再根據(jù)本工程的地質(zhì)狀況，借鑒一些類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本階段的設(shè)計(jì)較適宜采用液壓抓斗一造混凝土防滲墻方案。

四、結(jié)語

該水庫大壩防滲加固設(shè)計(jì)要結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展實(shí)際，并充分考慮國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門近期和遠(yuǎn)景計(jì)劃對(duì)本工程的要求。防滲加固設(shè)計(jì)在充分滿足工程安全、經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)先進(jìn)的前提下，統(tǒng)籌考慮工程施工、工程維護(hù)、管理方便、與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)等各方面的因素，力爭(zhēng)做到安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、節(jié)能、環(huán)保。