劉葳

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐也得到不斷的加快，特別是水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。水庫作為水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)鍵部分，擔(dān)負(fù)著城鄉(xiāng)供水、防洪、灌溉和發(fā)電等重任，這也使得社會(huì)各界人士對(duì)于水庫的質(zhì)量安全提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】水庫工程； 大壩防滲； 防滲設(shè)計(jì)； 滲漏量； 滲漏治理； 方案比較

一、水庫大壩防滲設(shè)計(jì)要求及施工選擇

1.1 水庫大壩的防滲要求

根據(jù)水庫大壩的設(shè)計(jì)要求以及實(shí)際使用情況，要求其防滲設(shè)計(jì)需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而保障大壩的實(shí)際使用安全以及使用壽命。具體的與水庫的承載力的初始設(shè)計(jì)有關(guān)，本虛擬水庫大壩的設(shè)計(jì)選擇水庫容量為3000萬立方米，水庫的基本功能為灌溉與發(fā)電并存的功能性水庫大壩建設(shè)。施工的環(huán)境為紅壤粘土土質(zhì)局部具有巖石風(fēng)化成。對(duì)防滲的要求偏高。

1.2 水庫大壩的防滲施工選擇

水庫大壩的防滲施工選擇需要本著安全、有效、經(jīng)濟(jì)為基本原則。在保障了大壩主體的安全以及防滲效果的有效性的基礎(chǔ)之上通過對(duì)施工難度以及施工成本進(jìn)行綜合考慮，確定大壩防滲的施工方案以及施工設(shè)計(jì)。

根據(jù)目前主要采用的大壩防滲施工方式有：土壩、堆石壩混合壩體；粘土斜墻防滲技術(shù)兩個(gè)方面。具體的特點(diǎn)施工特點(diǎn)如下：土壩、堆石壩混合壩體：采用分段施工的方式進(jìn)行，對(duì)于壩底的施工方式采用堆石壩進(jìn)行防滲施工，中間采用粘土層與大壩進(jìn)行粘合，并在堆土墻之上至壩頂?shù)闹饕獫B透區(qū)域進(jìn)行土壩建設(shè)，土壩采用粘土土質(zhì)進(jìn)行填充，并以混凝土做防滲外墻的整體施工方式進(jìn)行。此種施工方式的主要特點(diǎn)是利用不同填充物之間的顆粒互補(bǔ)原則能夠起到較好的防滲效果，但是在施工過程中由于工藝復(fù)雜，分層明顯，對(duì)設(shè)計(jì)以及施工的要求較高。同時(shí)，由于分段的防滲壩體的施工工藝對(duì)于施工時(shí)間的要求較高。

二、防滲斜墻的總體設(shè)計(jì)

防滲斜墻的總體設(shè)計(jì)分為三部分進(jìn)行：內(nèi)墻的設(shè)計(jì)、外墻的設(shè)計(jì)以及地基的設(shè)計(jì)。對(duì)于內(nèi)墻的設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)其對(duì)防滲功能的要求進(jìn)而保障大壩主體的安全，而對(duì)于外墻的設(shè)計(jì)則要適當(dāng)較低防滲要求，避免夾層滲透水壓的平衡，進(jìn)而增加大壩的使用壽命與維修難度。而由于施工地質(zhì)的原因?qū)τ诘鼗O(shè)計(jì)則需要進(jìn)行一系列加強(qiáng)處理以增加地基的防滲效果。具體設(shè)計(jì)如下：

內(nèi)墻的設(shè)計(jì)：采用342cm內(nèi)墻底部厚度與52cm的內(nèi)墻頂端的黏土墻厚度設(shè)計(jì)，其中采用雙層混凝土灌注的方式對(duì)斜墻進(jìn)行施工，外側(cè)混凝土層的施工保障了整體斜墻的防滲透效果，內(nèi)側(cè)的混凝土層保障了防滲斜墻與大壩主體的契合。進(jìn)而保障了水平方向的非遵從滲透現(xiàn)象的出現(xiàn)。外墻的設(shè)計(jì)：采用傳統(tǒng)的0.8：1的設(shè)計(jì)原則對(duì)內(nèi)向進(jìn)行分度削減的原則，在保障了防滲效果的同時(shí)降低了施工的成本。大壩地基的原始層為沙石結(jié)構(gòu)，防滲效果低，容易造成水體對(duì)大壩的沖刷，進(jìn)而對(duì)于地基的防水層設(shè)置采用了粘土鋪設(shè)加強(qiáng)混凝土施工的方式進(jìn)行，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則的情況下增加地基混凝土層的厚度與寬度，進(jìn)而增加其水平與垂直方向的防滲透效果。具體設(shè)計(jì)采用3000cm的水平施工距離以及120cm的垂直施工距離對(duì)防滲效果進(jìn)行有效的保障。

三、大壩防滲加固設(shè)計(jì)

3.1防滲加固方案研究

根據(jù)大壩存在的問題，對(duì)大壩的防滲加固分別研究了混凝土防滲墻和高壓旋噴灌漿兩個(gè)方案。

3.1.1混凝土防滲墻加固方案

沿壩頂中心線增設(shè)混凝土防滲墻對(duì)壩體進(jìn)行防滲加固，防滲墻入巖0.5～1.0m，墻下基巖采用帷幕灌漿加固?；炷练罎B墻厚0.6m，并在墻中預(yù)埋灌漿鋼管，鋼管直徑110mm。防滲墻軸線長518m，頂高程31.40m，最大墻深24.7m。帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.6m，深度至透水率小于10Lu以下5m。灌漿段長度分為：第1段2m，第2段3m，以下各段5m。帷幕灌漿防滲線總長466.0m，最大孔深36.3m。

3.1.2高壓旋噴灌漿方案

沿壩頂中心線增加高壓旋噴灌漿對(duì)壩體和壩基覆蓋層進(jìn)行防滲加固，其下透水率大于10Lu的強(qiáng)風(fēng)化巖層采用帷幕灌漿與之相連接，帷幕灌漿底線至10Lu線以下5m。高壓旋噴灌漿防滲段總長518m，最大孔深23.7m。帷幕防滲段總長466.0m，最大孔深36.3m。帷幕灌漿與上部旋噴灌漿同孔，先進(jìn)行下部基巖帷幕灌漿施工，然后進(jìn)行上部旋噴灌漿施工。帷幕灌漿采用自上而下分段阻塞灌漿。旋噴灌漿單排孔距0.80m，最大深度23.7m?；鶐r灌漿為單排孔，孔距1.6m。帷幕灌漿防滲標(biāo)準(zhǔn)為10Lu。

3.1.3加固方案比選

混凝土防滲墻方案的優(yōu)點(diǎn)是，加固工程施工質(zhì)量容易控制，防滲可靠性較高；缺點(diǎn)是施工速度較慢，施工工期較長，費(fèi)用略高。高壓旋噴灌漿方案的優(yōu)點(diǎn)是，施工速度較快，工期較短，費(fèi)用略低；缺點(diǎn)是穿過不同介質(zhì)的復(fù)雜地層時(shí)，施工質(zhì)量較難控制，防滲可靠性受到影響。經(jīng)綜合比較，推薦混凝土防滲墻加固方案。

3.2防滲墻加固設(shè)計(jì)

混凝土防滲墻沿壩頂中心線布置，深度按入巖1m控制，在斷層及裂隙密集帶適當(dāng)加深。

（1）按經(jīng)驗(yàn)計(jì)算防滲墻厚度。根據(jù)計(jì)算，墻體厚度為17.8cm可滿足抗?jié)B要求，混凝土防滲墻采用鉆鑿法施工，墻厚取0.6m。

（2）防滲墻的使用年限分析?；炷练罎B墻耐久性主要受滲流溶蝕作用控制，使用年限根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算為103a。根據(jù)規(guī)范，水庫大壩采用0.6m厚的混凝土防滲墻可滿足50a設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的要求。

（3）防滲墻混凝土指標(biāo)。28d立方體抗壓強(qiáng)度不小于10.0MPa，彈性模量小于15000MPa，抗?jié)B標(biāo)號(hào)大于W6，允許滲透比降大于60。

3.3壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)

基巖帷幕灌漿采用自上而下的施工方法，防滲標(biāo)準(zhǔn)為透水率小于10Lu。灌漿材料采用普通硅酸鹽水泥漿液，水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)。漿液水灰比采用3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1（重量比）。灌漿分段及壓力擬定為：第一段長2m，壓力0.35MPa；第二段長3m，壓力0.5MPa；第三段長5m，壓力0.8MPa；第四段及以下長5m，壓力1.2MPa。

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