溢流堰基坑側(cè)滲加固措施探討

白麗娟,謝 宇

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

溢流堰基坑側(cè)滲加固措施探討

白麗娟,謝 宇

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆某水電站在進行溢流堰施工過程中，相鄰泄洪閘下游漿砌石扭面出現(xiàn)沉降及裂縫，且二期圍堰基坑內(nèi)滲水嚴(yán)重。采用高壓旋噴防滲墻及墻頂鋪設(shè)防滲膜進行滲水通道的截滲，并對漿砌石扭面背水面進行填土蓋重，防止裂縫進一步擴大，經(jīng)過底部防滲及頂部蓋重等措施，滲水問題基本解決，不影響主體工程施工。

圍堰；防滲膜；管涌；高壓旋噴；滲水

1 項目背景

新疆某水電站工程為Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物為4級，次要建筑為4級，臨時建筑物為5級。樞紐建筑物設(shè)計洪水頻率P=2%，重現(xiàn)期為50 a一遇，洪峰流量Q=1277.5 m3/s；校核洪水頻率P=0.5%，重現(xiàn)期為200 a一遇，洪峰流量Q=1661.4 m3/s。主要建筑物由首部樞紐、引水建筑物 (引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道等)、防洪建筑物、電站廠房等建筑物組成。

首部樞紐為攔河樞紐，從左往右依次為溢流堰、泄洪沖沙閘和發(fā)電洞進水口，發(fā)電洞進口與泄洪沖沙閘呈75°。

泄洪沖沙閘位于河道右岸主河槽處，共4孔，單孔凈寬10 m，閘段總寬度48.4 m，每孔設(shè)有一道弧形工作閘門和一道平板檢修閘門。閘底板靠近上游處采用高壓旋噴防滲墻進行閘基防滲，并與溢流堰底部防滲墻形成一攔河整體防滲結(jié)構(gòu)，防滲墻深入基巖0.5 m。閘室上游設(shè)15 m長素混凝土護坦，下游接15 m長反坡護坦，末端做深6 m 齒墻，后接28 m長鋼筋石籠。

溢流堰位于河道左岸河槽內(nèi)，溢流堰全長62 m，堰頂高程為1351.3 m，堰型為“WES”實用堰，溢流堰采用內(nèi)部C15混凝土，外包0.5 m厚C30鋼筋混凝土面板結(jié)構(gòu)，溢流堰每10 m設(shè)一閘墩，堰后接25 m長護坦，護坦末端設(shè)28 m長鋼筋石籠，其后與下游河道整治段順接。

發(fā)電進水口位于河道右側(cè)，泄洪沖沙閘上游處，順?biāo)鞑贾?，進水口共5孔，單孔凈寬6 m，閘段總寬度46 m，閘前設(shè)攔沙坎，高出右側(cè)泄洪沖沙閘底板1.5 m，引水流量227 m3/s。

2 樞紐地質(zhì)情況

庫區(qū)兩岸為基巖山體，山體坡度較陡，兩岸基巖山體巖性為厚層狀灰?guī)r，節(jié)理裂隙不發(fā)育，無不利于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面，巖體完整性較好，山體頂部分布第四系覆蓋層。近攔河樞紐段發(fā)育Ⅳ級基座階地，階面寬闊平坦，高程1384～1390 m。

首部樞紐處河床寬約110 m，河道中心發(fā)育一較大河心灘，將水流分為兩部分，主流偏左岸，水深2.0～3.0 m，河谷形態(tài)呈梯形，河道縱坡5‰左右，左岸為基巖山體，右岸為Ⅳ～Ⅴ基座階地。河床漂石分布連續(xù)，厚度15.5～19.0 m，中等密實，根據(jù)試驗成果，天然狀態(tài)濕密度2.34 g/cm3，干密度2.31 g/cm3，最大干密度2.40 g/cm3，最小干密度2.0 g/cm3，含水率1.5%，比重2.72，相對密度0.81，自然休止角35.1°，滲透系數(shù)1.07×10-2cm/s。下伏基巖巖性為中泥盆統(tǒng)薩阿爾明組下亞組灰?guī)r，灰～灰白色，厚層狀，弱風(fēng)化帶厚4.5～5.0 m，縱波速度Vp=3500～4200 m/s；微～新鮮基巖Vp=5850 m/s。

本區(qū)地下水類型主要有基巖裂隙潛水，第四紀(jì)孔隙潛水及第三紀(jì)承壓水。河流沖積層砂卵礫石以粗顆粒為主，透水性強，根據(jù)抽水試驗，K值為60 m/d。

工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。

3 樞紐導(dǎo)流方案

3.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

本工程導(dǎo)流建筑物為5級，按10 a一遇洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。

本工程導(dǎo)流分兩期實施，閘址段河道左、右岸岸坡陡立，河床約寬110 m。一期圍堰從河道右岸至河道中間漫灘進行擋水，水流由束窄河床的左岸明渠通過，明渠底寬40 m，縱坡i=0.003，明渠段全長100 m，明渠設(shè)計水深4.09 m。一期圍堰總長約478 m，使用期一年(第一年9月至第二年9月)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用P=10%全年洪水，相應(yīng)過洪流量861 m3/s。

二期導(dǎo)流從河道左岸至河道中間漫灘進行擋水，由泄洪閘過水，使用期一年(第二年10月至第三年10月)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用P=10%全年洪水，相應(yīng)過洪流量861 m3/s，二期圍堰總長約231 m。圍堰平面布置圖見圖1。

圖1 首部樞紐一期、二期圍堰平面布置圖

3.2 圍堰結(jié)構(gòu)

3.2.1 一期圍堰結(jié)構(gòu)型式

一期圍堰堰體選用砂礫料填筑[1]，堰前上游水位1353.09 m，相應(yīng)堰頂高程為1354.00 m，堰頂寬6.0 m，最大堰高10.5 m，迎水面邊坡均取1∶1.5，背水面邊坡為1∶1.0。堰體底部做一道高壓旋噴防滲墻，防滲墻孔距1.0 m，孔深18～22 m[2]，防滲墻深入基巖0.5 m。圍堰迎水面鋪筑垂直寬度0.6 m塊石護坡層，束窄河床導(dǎo)流段迎水面設(shè)置1.5 m厚鉛絲石籠防護。

3.2.2 二期圍堰結(jié)構(gòu)型式

二期圍堰堰體選用砂礫料填筑，上游圍堰采用黏土心墻防滲方式，下游圍堰采用黏土斜墻防滲方式，堰頂心墻兩側(cè)鋪筑0.8 m厚，1.5 m深砂卵石編織袋。二期上游圍堰前上游水位1352.07 m，相應(yīng)堰頂高程為1352.50 m，堰頂寬6.0 m，最大堰高10.5 m，迎水面邊坡均取1∶1.5，背水面邊坡為1∶1.0。圍堰迎水面鋪筑垂直寬度0.6 m塊石護坡層，束窄河床導(dǎo)流段迎水面設(shè)置1.5 m厚鉛絲石籠防護。

4 處理方案

4.1 產(chǎn)生問題

因春訊來臨，洪水量增大，二期圍堰施工完成后，在進行溢流堰施工時，河道右岸泄洪閘過水一側(cè)水位上升，造成左、右岸水位差增加，基坑開挖過程中有大量涌水出現(xiàn)。在圍堰內(nèi)側(cè)預(yù)開挖深1.5 m，寬1.0 m截水槽，將水流集中在槽內(nèi)采用2臺功率3.0 kW的抽水泵將積水抽向下游。但在開挖過程中，涌水量持續(xù)增大，水流無法溢出截水槽，基坑里仍有大量積水，且受左、右岸水位差的影響，泄洪沖沙閘已施工完成的下游漿砌石扭面出現(xiàn)局部沉降，同時引水面一側(cè)出現(xiàn)一條縱向裂縫，漿砌石扭面有向下游移動的趨勢。

為了避免漿砌石底部涌水通道受水壓影響持續(xù)擴大，影響上部漿砌石扭面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，同時為后續(xù)防滲設(shè)備提供操作平臺與基礎(chǔ)施工質(zhì)量保證條件，須對滲水處進行防滲處理。

4.2 加固措施

為了不影響施工進度，將防滲處理措施分兩步進行施工，主體工程與加固工程同步進行，加固防滲平面布置圖見圖2。

圖2 加固防滲設(shè)施平面布置圖

4.2.1 新增高壓旋噴墻

在泄洪閘閘室末端外側(cè)做一道橫向高壓旋噴墻，防滲墻長22.2 m，深入基巖0.5 m，頂部與一期圍堰防滲墻同高。施工時采用柱板式施工布置形式，孔距1.0 m，鉆孔分兩序施工，采用地質(zhì)鉆機跟管鉆入，高壓旋噴成墻。墻體成型后與原一期圍堰防滲墻相接，阻斷扭面涌水向上游滲透[3]，這樣可以保證溢流堰堰體的正常施工，爭取在汛期來臨前將堰體完工，加強工程的整體抗洪能力。

4.2.2 新增土工膜防滲斜墻

在堰體正常施工過程中，同時對漿砌石扭面背面進行蓋重，采用沙袋堆砌，防止裂縫寬度繼續(xù)增大，并在一期高壓旋噴墻頂部鋪設(shè)防滲膜，為下游護坦的順利施工做好防滲準(zhǔn)備。

在橫向高壓旋噴墻與一期高壓旋噴墻頂部采用砂漿找平，砌筑高0.5 m，寬0.5 m的C15混凝土砌塊將兩布一膜土工布包裹在里面[4]。上部以1∶1.5的斜坡鋪設(shè)至圍堰同高，土工布兩側(cè)分別鋪設(shè)0.5 m厚黏土，上游鋪設(shè)2.5 m厚砂礫石進行壓重；下游回填砂礫石至扭面，底部鋪設(shè)1.0 m厚黏土將底部涌水封住[5]，為保證后期防滲設(shè)備具備施工場地，防滲填筑上下游方向應(yīng)抵緊現(xiàn)上下游二期圍堰。具體見圖3、圖4。

圖3 土工膜斜墻形式一

圖4 土工膜斜墻形式二

4.2.3 加固高壓旋噴墻

沿二期圍堰下游部分坡角處新做一組高壓旋噴墻，與右側(cè)一期圍堰防滲墻相接，形成一個相對封閉的施工場地，再將基坑內(nèi)積水排出，即可保障一個好的施工場地及環(huán)境。

5 結(jié) 論

(1)橫向高壓旋噴墻做好后，阻斷了涌水通道，上游涌水量明顯減少，保證了溢流堰的正常施工。

(2)在主體工程溢流堰施工的同時，對二期圍堰內(nèi)側(cè)進行防滲膜的施工，以及下游防滲墻的施工，溢流堰基坑內(nèi)側(cè)向滲水明顯減少，采用一臺泵就能保證施工的正常進行，滿足施工的要求，同時漿砌石扭面上覆有蓋重，增加了扭面的穩(wěn)定性，不影響樞紐的整體安全性。

[1] 關(guān)志誠.水工設(shè)計手冊(第六卷 土石壩)[M].第二版.北京：中國水利水電出版社，2014.

[2] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范：DL/T 5200-2004[S].北京：中國電力出版社，2005.

[3] 顧慰慈. 滲流計算原理及應(yīng)用[M]. 北京：中國建材工業(yè)出版社，2000.

[4] 中華人民共和國水利部.聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范：SL/T 231-1998[S].北京：中國水利水電出版社，1999.

[5] 毛昶熙. 滲流計算分析與控制[M]. 北京：中國水利水電出版社，2003.

Discussion on the reinforcement measures of the overflow of dam foundation pit

BAI Lijuan,XIE Yu

(XinjiangWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Urumqi830000,China)

In the construction process of overflow weir of a Xinjiang hydropower station,the sluice downstream adjacent masonries were found the cracks and torsional surface settlement, and the serious seepage of the two stage cofferdam foundation pit. We used the high pressure jet grouting cutoff wall and the top wall of the building to prevent seepage，and fill the back surface of the grouted stone surface to prevent further crack expansion.Through the bottom seepage control and top cover weight and other measures，we could solve the problem of water seepage, and do not to affect the main project construction.

cofferdam; geomembrane; seepage piping; high pressure jet; water seepage

白麗娟(1983-)，女，新疆烏魯木齊人，工程師，主要從事水工設(shè)計研究。E-mail:181105419@qq.com。

TV543

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2096-0506(2017)03-0062-04