深厚覆蓋層壩基防滲設(shè)計(jì)要點(diǎn)

【摘要】在深厚覆蓋層上建設(shè)水庫(kù)工程，首要解決的就是壩基防滲問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)地形、地質(zhì)條件結(jié)合實(shí)際情況，要經(jīng)過(guò)多種防滲形式和防滲方法的比選，選擇合理、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的防滲措施。

【關(guān)鍵詞】深厚覆蓋層；壩基防滲；防滲墻設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)水利工程開(kāi)發(fā)建設(shè)的進(jìn)程，土石壩深厚覆蓋層防滲技術(shù)已成為許多高、中壩建設(shè)中最為可行的方案，已經(jīng)取得的建設(shè)成果令世人瞻目。在工程設(shè)計(jì)中，如何因地制宜的選擇合理的防滲設(shè)計(jì)方案，對(duì)工程的安全運(yùn)行和防滲效果有著重大的影響。

一、防滲形式的選擇

國(guó)內(nèi)外的工程經(jīng)驗(yàn)表明，深厚覆蓋層的防滲處理一般采用水平鋪蓋和垂直防滲兩種形式，其優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，具體實(shí)施時(shí)綜合考慮的因素較多，都有成功應(yīng)用的工程實(shí)例。

1.水平鋪蓋防滲

水平鋪蓋防滲是壩基防滲設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的一種形式，通過(guò)增加滲徑將水力坡降和滲流量控制在允許范圍內(nèi)。

水平鋪蓋土料的允許水力坡降按下列條件選?。?/p>

（1）鋪蓋基礎(chǔ)為砂礫石不設(shè)反濾時(shí)，其允許滲流水力坡降：砂壤土取3，壤土取4，粘土取5。

（2）基礎(chǔ)為良好的天然墊層或人工砂墊層時(shí)，砂壤土取7～8，壤土取8～9，粘土取9～10。

采用鋪蓋防滲的工程大壩多為中低壩，鋪蓋長(zhǎng)度一般為4～8倍水頭，通常在100～200m左右。鋪蓋前端厚度一般采用1.0m，不小于0.5m；末端厚度采用（1/6～1/10）水頭。

2.垂直防滲

目前國(guó)內(nèi)壩基防滲中，垂直防滲視為一種行之有效的處理方式，是控制壩基滲流的有效措施。一般采用砼防滲墻、帷幕灌漿等工程措施。

（1）砼防滲墻

砼防滲墻結(jié)構(gòu)安全、可靠，防滲效果較好，其設(shè)計(jì)、施工水平目前已發(fā)展到相當(dāng)高的水平。例如黃河小浪底水利樞紐主壩砼防滲墻深81.9m，新疆下坂地水利樞紐主壩砼防滲墻深150m，墻頂厚0.6m，墻底厚1.2m，新疆哈密四道白楊溝水庫(kù)工程主壩砼防滲墻深32.2m，墻厚0.8m。

（2）帷幕灌漿

采用砂礫石基礎(chǔ)帷幕灌漿方案進(jìn)行滲流控制。如法國(guó)的謝爾龐桑壩，壩高122m，坐落在120m深厚的、夾有大礫石和細(xì)砂的砂礫石沖積層上，采用19排灌漿帷幕，厚度為15～35m。

（3）懸掛式砼防滲墻下接砂礫石帷幕灌漿（即“上墻下幕”形式）

就目前國(guó)內(nèi)施工水平來(lái)看，采取在一定深度的懸掛式砼防滲墻下接灌漿帷幕防滲方案是可行的。若懸掛式砼防滲墻不能滿(mǎn)足壩基滲透穩(wěn)定和控制滲流量的要求，防滲形式可采取在懸掛式砼防滲墻下接灌漿帷幕進(jìn)行全截?cái)唷?/p>

（4）懸掛式垂直防滲方案

懸掛式垂直防滲方案主要應(yīng)用于無(wú)限深透水地基上筑壩，懸掛式防滲體雖然不能明顯地控制滲流量，但是可以有效地延長(zhǎng)滲徑，并較好地消減壩后的滲透坡降，提高壩體的穩(wěn)定性。

二、壩基防滲設(shè)計(jì)

以新疆哈密市伊吾縣四道白楊溝水庫(kù)工程為例，簡(jiǎn)要分析砂礫石覆蓋層壩基防滲設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1.工程概況

水庫(kù)位于新疆哈密地區(qū)伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)境內(nèi)，工程總庫(kù)容為428.0萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐由大壩、導(dǎo)流、放水隧洞和溢洪洞等部分組成。

攔河壩為碾壓式瀝青砼心墻壩，最大壩高70.2m，壩長(zhǎng)215m。大壩上游壩坡1：2.25，下游壩坡1：1.8，下游壩坡綜合坡度為1：2.2。碾壓式瀝青砼心墻厚度：上部厚40cm，下部厚70cm。地面以下砂礫石覆蓋層采用厚度為80cm的槽孔砼防滲墻。

導(dǎo)流、放水隧洞布置在壩體的左岸山體內(nèi)。一洞多用兼有導(dǎo)流、放空作用，同時(shí)還作為泄洪的安全儲(chǔ)備。放水洞全長(zhǎng)404m，由進(jìn)口引渠段、進(jìn)口段、塔井段、有壓洞身段、豎井段、無(wú)壓洞身段、出口消能防沖段、出口引渠段組成。

左壩肩布置岸邊側(cè)槽溢洪洞，側(cè)堰采用開(kāi)敞式，溢洪洞采用城門(mén)洞型式，溢洪洞由側(cè)槽段、調(diào)整段、泄洪洞段、消能段、尾水渠組成，溢洪洞全長(zhǎng)380m，其中洞身段全長(zhǎng)265m。溢流堰采用實(shí)用堰形式，出口消能段采用挑流消能方式。

2.壩基防滲形式選擇

根據(jù)滲流計(jì)算，滿(mǎn)足壩基滲透穩(wěn)定要求的水平鋪蓋長(zhǎng)度必須大于862m，且當(dāng)?shù)厝狈λ戒伾w天然材料。結(jié)合本工程工業(yè)供水97%的保證率及河道來(lái)水量，嚴(yán)格控制滲流量，確定工程壩基防滲采用垂直防滲方案，且必須是全部截?cái)鄩位采w層滲流。

3.垂直防滲方案比選

根據(jù)河床內(nèi)主壩砂礫石覆蓋層最大厚度32.5m，覆蓋層的防滲處理采用大開(kāi)挖方案和槽孔砼防滲墻兩種方案進(jìn)行比較。

壩基采用大開(kāi)挖形式，相對(duì)于采用槽孔砼防滲墻形式對(duì)壩基了解更清楚、直觀，但河床內(nèi)壩基砂礫石覆蓋層最大厚度為32.5m，覆蓋層較深且壩基砂礫石土滲透系數(shù)較大，壩基處理采用大開(kāi)挖方案，基坑滲水量較大，排水困難，土方開(kāi)挖量和壩體填筑量較槽孔砼防滲墻方案大，投資較大。槽孔砼防滲墻施工作業(yè)面位于河床地面上，受施工期洪水影響較小。防滲墻可與導(dǎo)流、放水洞同時(shí)施工，施工工期較大開(kāi)挖方案短。綜合考慮，河床段基礎(chǔ)處理采用槽孔砼防滲墻方案。

3.垂直防滲設(shè)計(jì)

覆蓋層的處理采用槽孔砼防滲墻防滲，瀝青心墻基座下設(shè)置連續(xù)式槽孔砼防滲墻。槽孔砼防滲墻厚0.8m，底部嵌入基巖0.5m，槽孔砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為：C20F200W8。河床段帷幕灌漿孔為1排，孔距1m，灌漿深度深入巖體透水率為5Lu區(qū)域。岸坡段將表層強(qiáng)風(fēng)化基巖挖除，澆筑灌漿壓頂板，板厚2.5m、底寬6.6m，砼標(biāo)號(hào)為：C25F300W8，砼蓋板與瀝青砼心墻接縫處設(shè)紫銅片止水。對(duì)弱風(fēng)化基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。固結(jié)灌漿孔布置兩排，孔距2m、排距為3m，固結(jié)灌漿深度為10m。帷幕灌漿為2排，孔、排距均為2m，帷幕灌漿深度伸入小5LU區(qū)域，每段帷幕灌漿深度及帷幕灌漿向兩壩肩延伸長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)確定。

河床段防滲體由瀝青砼心墻、槽孔砼防滲墻、固結(jié)灌漿及帷幕灌漿處理后的穩(wěn)定基巖組成，封閉地面以下的滲流通道形成完整的防滲體系。兩岸坡固結(jié)灌漿為2排，排距為3m，孔距2m，固結(jié)灌漿深10m，兩岸坡帷幕灌漿為2排，孔、排距均為2m，帷幕灌漿深度伸入小于5lu區(qū)域，形成水庫(kù)樞紐整體防滲結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于深厚覆蓋層下壩基的防滲處理，采用垂直防滲方案是成功的。對(duì)于深厚覆蓋層特別是地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的類(lèi)似地區(qū)，采用何種防滲形式應(yīng)根據(jù)工程要求、地形地質(zhì)情況、施工技術(shù)設(shè)備等條件，經(jīng)過(guò)滲流計(jì)算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后綜合確定。