水利工程師職稱論文范文：水庫壩基防滲墻設(shè)計

　　摘要：某水庫庫岸及壩基存在嚴重滲漏的問題，結(jié)合工程實例本文簡述了某水庫通過修建防滲墻后，古河道下游沼澤化地帶原出溢點絕大多數(shù)消失，未出現(xiàn)冒砂現(xiàn)象，古河床滲漏量已大大減少，混凝土防滲墻已起到了很好的防滲漏作用，消除了安全隱患，保證了副壩區(qū)的滲流穩(wěn)定和大壩的安全。

　　關(guān)鍵詞：水庫副壩區(qū),防滲漏,設(shè)計施工

　　一、副壩區(qū)地質(zhì)情況及滲漏問題

　　1.1副壩區(qū)地質(zhì)

　　副壩區(qū)古河床左岸山體巖性為花崗巖，屬非可溶巖類，且山體較為高大寬厚、無單薄分水嶺及斷層分布，視為相對隔水層;右岸為黃土狀土坡體，屬微透水、弱透水層。副壩區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為上覆蓋層、下基巖的雙層結(jié)構(gòu)。上部壤土覆蓋層，屬微透水、弱透水層。其下分布卵石層，范圍廣、厚度大，總寬度約830m，層厚9.5～68.5m，多呈密實狀態(tài)，平均粒徑d50為11.5～60mm。根據(jù)不同時間勘察卵石層注水試驗成果分析，卵石層普遍屬于中等透水層，但層中存在集中滲漏帶。在鉆探過程中，發(fā)現(xiàn)滲流帶有漏漿現(xiàn)象，漏漿層在高程1005～1019.1m段，樁號0+050～0+550，說明此層段通透性較強，已經(jīng)形成了較強的滲漏帶，是水庫滲漏的主要渠道。下伏基巖為花崗巖及片麻巖，巖體完整性較好，為弱透水層，透水率較小。

　　1.2副壩區(qū)滲漏

　　現(xiàn)副壩區(qū)下游河床局部已形成3000m2的小范圍沼澤化地帶。河床卵石層中細顆粒含量較大，在水頭作用下不斷沿滲漏通道流失，逐漸增大卵石層的透水性，并在下游河床地形較低、通透性較好的部位出溢，副壩下游860m處常年溢水，并伴有冒砂現(xiàn)象。雖然滲流出溢點距副壩較遠，但長時間的滲漏會破壞卵石層的穩(wěn)定性，致使?jié)B漏范圍進一步擴大，特別是水庫高水位運行時，局部發(fā)生的管涌有可能形成大的滲漏通道，危及大壩安全。

　　二、副壩區(qū)防滲工程設(shè)計與施工

　　2.1垂直防滲方案

　　為解決副壩區(qū)滲漏問題，消除滲流穩(wěn)定安全隱患，副壩區(qū)庫岸必須進行防滲處理。對于砂卵石基礎(chǔ)滲漏采取垂直防滲和水平防滲兩種方案處理措施。經(jīng)比較，兩方案均可解決副壩區(qū)古河道的滲漏問題，但各有優(yōu)缺點。根據(jù)某水庫副壩區(qū)的實際情況，從施工期蓄水和汛期防洪，工程管理運用，防滲材料的耐久性、可靠性和工程投資等方面綜合分析考慮，采用垂直防滲方案對副壩區(qū)古河道滲漏進行處理更為合理。

　　為確定合理的防滲軸線，在副壩軸線及軸線上游50m、下游50m共3條線路進行了比選。壩軸線至其上游50m范圍內(nèi)基巖面高程變化較小，起伏差一般為1～2m，且變化無規(guī)律性;壩軸線下游50m布線基巖面高程局部地段較同樁號軸線處有所抬高，但總體并無明顯升高趨勢。由于3條防滲軸線工程地質(zhì)條件相似，確定采用副壩原壩軸線作為防滲軸線。

　　副壩區(qū)庫岸滲漏加固處理的主要目的是盡量減少庫岸滲漏量、避免副壩區(qū)出現(xiàn)滲流破壞的可能。根據(jù)副壩區(qū)地質(zhì)情況，對副壩區(qū)古河床中的強集中滲漏帶進行防滲加固處理。

　　考慮混凝土防滲墻和帷幕灌漿兩種防滲方案的實施長度分為全部隔斷滲流通道(全封閉)和僅隔斷強滲漏通道(半封閉)。

　　由于副壩兩岸地形變化較大，進行防滲墻施工時其施工平臺可隨地形做成臺階狀(高平臺)或以壩頂高程為準經(jīng)大開挖后形成同一平臺(低平臺)，各方案技術(shù)經(jīng)濟指標見表1。

　　表1中9個方案采用的防滲頂高程均按強集中滲漏帶上限確定。在防滲范圍方面，全部封閉或半封閉都是對設(shè)計防滲頂高程以下的卵石層而言，均屬于局部防滲，只是防滲長度不同。由于古河床下伏基巖和強滲漏帶以外的覆蓋層段滲透性較差，故兩者均可滿足設(shè)計的防滲要求。

　　綜合分析9個方案實施后的防滲效果，施工對機具、場地平臺的要求，開挖回填對環(huán)境的影響，工程投資及工程實施對下游環(huán)境和居民生活的影響，采用了方案5的混凝土防滲墻(低平臺半封閉方案)對副壩區(qū)庫岸進行防滲處理。

　　2.2防滲墻設(shè)計

　　2.2.1確定防滲墻長度

　　考慮工程實施對下游環(huán)境和居民生活的影響，不宜將滲流全部截斷，故加固設(shè)計原則上只截斷強集中滲漏層段。以封堵住強集中滲漏帶為原則，在此基礎(chǔ)上墻體向兩側(cè)適當延伸。按確定的防滲墻軸線經(jīng)布置后防滲墻頂長600m。

　　2.2.2確定防滲墻頂、墻底高程

　　為指向施工，進一步查明基巖埋深情況，防滲墻施工前在其中心線上加密進行了23個先導(dǎo)孔的鉆探工作，總進尺1140.1m，基巖面呈現(xiàn)出兩側(cè)略高、中間低的特點。

　　混凝土防滲墻體頂高程取強滲漏帶上限1020m，墻體底部深入強風(fēng)化基巖1m，防滲墻造孔深度36.5～52.4m，相應(yīng)底高程988.3～1004.2m，造孔終孔時每個槽段槽底形成臺階狀。

　　2.2.3確定防滲墻厚度

　　本工程混凝土防滲墻最大作用水頭34m，綜合各種因素和參數(shù)相關(guān)資料：取混凝土防滲墻允許水力坡降80，計算混凝土防滲墻最小厚度43cm;由于河床為卵石層，造孔深度多在40～50m，參照工程類似條件和已建工程施工設(shè)備及施工水平，取防滲墻厚度60cm;混凝土防滲墻抗蝕年限120a。取墻高最大斷面對墻體強度進行驗算，經(jīng)計算墻體沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，最大壓應(yīng)力0.9MPa，遠小于墻體混凝土的允許抗壓強度。

　　2.2.4防滲墻頂平臺布置

　　由于原副壩區(qū)地形高低不平，為便于施工，結(jié)合副壩加固，防滲墻統(tǒng)一采用1040.7m高程平臺施工，平臺總長610m寬16m布置鉆機工作平臺、倒?jié){平臺和施工道路。

　　2.2.5防滲墻體材料

　　1020m高程以下防滲墻采用C10W8F50混凝土，混凝土墻頂以上(1020～1040.7m)回填固化灰漿。在防滲墻施工中，考慮下部混凝土防滲墻和上部固化灰漿的連接及槽孔內(nèi)墻體澆筑方便，在不改變防滲功能的前提下，將混凝土防滲墻頂以上墻體由固化灰漿調(diào)整為塑性混凝土，其他設(shè)計指標不變。其塑性混凝土抗壓強度不小于3MPa，彈性模量300～1000MPa。

　　2.2.6監(jiān)測儀器布置

　　樁號0+020、0+022、0+120、0+122和0+470、0+472的防滲墻軸線上下游1.8m處各布設(shè)1個滲壓計。滲壓計埋設(shè)在基巖面以上1.5m高程處。樁號0+020、0+120和0+470處的防滲墻體內(nèi)布設(shè)3個觀測斷面。每個斷面布設(shè)4支土壓力計、4支應(yīng)變計、2支無應(yīng)力計。根據(jù)實際地形情況，在防滲墻外軸線兩側(cè)分別布設(shè)2個測壓管。

　　2.3防滲墻施工

　　2.3.1施工布置

　　防滲墻施工前經(jīng)土方開挖和回填，形成寬16m的施工平臺。鉆機工作平臺總寬度5m，其中鋼筋混凝土導(dǎo)墻寬2m，導(dǎo)墻下游布置倒?jié){平臺、排漿溝和施工道路。根據(jù)現(xiàn)場地形條件和周邊環(huán)境情況布設(shè)膨潤土倉庫、泥漿攪拌站、儲漿池和混凝土拌和站等生產(chǎn)設(shè)施。

　　2.3.2施工方法及工藝要求

　　防滲墻成槽采用CZ-22型沖擊鉆機鉆劈法施工成槽，造孔采用膨潤土拌制泥漿護壁，抽筒法進行孔內(nèi)排渣及清孔換漿。槽孔施工分兩期，共100個槽孔，單個槽孔長度5.3～7.0m。相鄰槽孔采用“鉆鑿法”連接(套打一鉆)，即在2期槽孔端頭與1期槽孔套打一鉆，接頭孔采用鋼絲刷分段刷洗。

　　防滲墻混凝土澆筑采用水下直升導(dǎo)管法澆筑，每個槽孔布置2～3套內(nèi)徑為250mm的導(dǎo)管，導(dǎo)管底距孔底25cm，內(nèi)用球膽隔離混凝土與泥漿。將拌制好的混凝土用混凝土泵送至槽孔孔口分料盤，通過直徑250mm的導(dǎo)管灌入槽底，邊澆筑邊上提導(dǎo)管，在澆筑至距槽孔口20.7m位置后，用塑性混凝土澆筑至設(shè)計高程。

　　防滲墻混凝土澆筑時，埋管深2～4m，每30min量測1次混凝土面深度，每2h量測1次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面深度，控制各側(cè)點高差不大于50cm。施工中繪制澆筑指示圖，作好各項記錄，隨時掌握澆筑高度，當混凝土澆筑接近頂部導(dǎo)管時，放慢澆筑速度，注意導(dǎo)管埋深，掌握下料方量，使混凝土面均勻上升，最終使混凝土澆筑達到設(shè)計高程。

　　2.3.3質(zhì)量檢查

　　防滲墻施工完成后，鑿除樁頭后經(jīng)直觀檢查，墻體連接性良好，墻體厚度符合設(shè)計要求。在墻體共布設(shè)了6個孔的取芯檢查，鉆孔總進尺286.4m。檢查孔均進行了注水試驗，混凝土芯樣分別進行了抗壓、彈模、抗?jié)B等試驗，均滿足設(shè)計要求。

　　三、結(jié)語

　　綜上所述;本文結(jié)合工程實際分析了某水庫存在的問題，主壩、副壩壩坡穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，副壩區(qū)及庫岸滲漏嚴重、滲流穩(wěn)定;泄洪洞淤積嚴重;閘門、啟閉機設(shè)備老化;大壩安全監(jiān)測與管理設(shè)施不完善等。為保證水庫的正常運用，消除水庫自身的嚴重威脅及其對下游地區(qū)的防洪安全，水庫亟需進行除險加固防護。

　　參考文獻：

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