水库坝基防渗处理研究

水库坝基防渗处理研究（精选7篇）

水库坝基防渗处理研究 篇1

水坝的坝基渗漏会使水库的经济效益大为降低, 且水坝底的压力持续增大, 同时可能造成坝基岩土体潜蚀, 使坝基可能出现失稳的现象, 缩短水坝的使用寿命。从实际情况出发, 针对可能出现的水坝坝基渗漏现象, 选用水平防渗和垂直防渗技术对其进行处理, 使水库大坝更好的服务于我们的日常生活和防洪需要。

1坝基渗漏的原理

由于大坝上下游存在水位差, 其压力作用使水坝中的水沿水坝坝基岩土中的裂隙、孔隙和溶洞等孔洞出现向下游渗漏的现象。水坝坝基的渗透量过大会造成水库水的流失, 同时还会产生渗透压力, 对坝基产生不良的作用。所以, 修建大坝时要充分考虑坝基渗漏作用带来的危害, 将其危害降到最低。

坝基渗漏的类型根据水坝岩土的透水性质不同分为三类, 即孔隙性渗漏, 裂隙性渗漏, 管道式渗漏。孔隙性渗漏通常为均匀流, 其渗漏量的大小与土的粒度和渗透系数有关;裂隙性渗漏根据裂隙的不同, 其流态可分为均匀流和脉状流;管道式渗漏的渗漏量与溶洞的尺寸和数量有关。这三种坝基渗漏类型根据坝基的地质结构和岩土分布不同, 可以单独存在, 也可以同时出现。

2坝基的防渗处理措施

2.1水平防渗方法

水坝坝基的水平防渗处理的典型方法是平铺。水平防渗处理法主要适用于分期导流, 围堰低的地形条件。其对地质的要求是开挖深度较小, 断面较宽, 土壤的渗透系数较大, 地下水位较高, 基坑内渗量较大的情况。在施工时水平防渗的施工方法较为简单, 施工材料可以就地取材, 施工的质量容易控制。但是施工工序较多, 临时的施工排水费用较大, 施工受季节影响较大, 可以利用的有效施工时间较短, 导致总工期较长。

2.2垂直防渗方法

水坝坝基的垂直防渗处理的典型方法是灌浆和防渗墙, 其由两部分组成, 即坝基下部的塑性防渗墙及坝基上部的现浇防渗墙两部分。坝基的垂直防渗处理法主要适用于地形平坦, 可全面施工的地形条件。其对地质的要求是坝基面开挖深度要小, 断面较小, 地层机构比较简单, 且地下水位限制较小的情况。在施工时垂直防渗的施工方法较为简单, 不需设临时围堰, 工程的临时花费较小, 施工基本不受季节的影响。

3水坝坝基防渗方法的选择原则

水坝坝基的防渗处理方法大体分为水平防渗法和垂直防渗法, 但是两种方法中又包括很多具体的方法, 这些方法各有优点和不足, 而选用方法是否合理将直接影响到水坝坝基的防渗处理效果。经过查阅相关资料和作者的实际工作经验, 作者认为土水坝坝基的防渗处理方案选择时主要需要从下面几点来考虑:

3.1根据实际的工程资金投入选择

水坝坝基防渗处理方法选择时, 实际资金的投入是一个必须考虑的重要因素。当资金较为充足时, 应选择防渗效果好且可以保证使用年限较长的处理方法, 如高压喷射灌浆、膨润土混凝土防渗墙。例如某水库大坝的坝基防渗采用高压喷射灌浆进行加固, 根据加固过程和完工后的实验结果表明, 该方法防渗效果较好。而在资金投入不足时, 部分防渗要求不高的水坝可以考虑采用粘土充填灌浆的方法进行水坝坝基的防渗处理。

3.2根据水坝坝基实际情况进行选择

不同的水坝坝基的防渗处理方案适用性不同, 其各有各的优点和缺点。在进行水坝坝基的防渗处理的设计和施工中, 应从实际情况出发, 选择合适的防渗处理方法, 使其优点得到充分的发挥。例如:对于土质较均匀的水坝坝基可以选择劈裂灌浆或者高喷灌浆的防渗处理方法对水坝坝基进行防渗加固处理;对于粗砂和卵砾石为主要构成的水坝坝基应采用帷幕灌浆或者高喷灌浆方法对水坝坝基进行防渗加固处理。

3.3根据技术条件进行选择

进行防渗处理方方法选择时应充分考虑所选技术的成熟程度。现在普遍使用的是劈裂灌浆和帷幕灌浆。成熟的水坝坝基防渗处理方法, 由于在以往的设计施工中已经积累了大量的经验, 所以对其施工中的技术难点和关键点都非常了解, 可以在设计和施工中做到有的放矢。

3.4根据施工条件进行选择

进行水库坝基防渗处理方法选择时应将是否施工便利及施工是否会影响水库正常运行这些因素考虑在内。现在常用的劈裂灌浆和帷幕灌浆进行水库坝基防渗处理很多优点。如:坝基防渗施工进行中, 不需要对水库进行放空, 施工不会对水库正常运行造成影响;一年之中除了汛期不能进行施工外, 其他时间均可以进行施工, 使施工的进度安排更加灵活方便;施工占用的场地较小, 征地范围较小。施工不会对外界造成影响, 对环境的危害也较小。

4结论

水库大坝的安全与防洪和人民群众的生命财产及社会的稳定息息相关, 而水坝坝基的防渗处理是水库大坝安全必须考虑的问题。根据相关的资料和作者的实际的工作经验, 作者认为水坝防渗处理时应做到:进行坝基防渗处理方案选择时应从实际情况出发, 综合考虑资金, 防渗效果、施工当地条件的等方面的影响, 选择合适的处理方法。在施工完成后, 要对水坝坝基进行验收检查, 并在使用中定期进行检查维护, 使水库更好的为我们的生产和生活服务。

摘要：水库在农业生产和防洪等方面的作用非常重要。因此水库的安全性一直是我们关注的问题。水库的坝基渗漏常会对水库的使用寿命和安全性造成负面的影响。现在常用的防渗方法主要有灌浆和防渗墙等为代表的垂直防渗和以铺盖等为代表的水平防渗, 通过介绍水平防渗和垂直防渗技术的相关内容及防渗方法选择的原则, 为以后的水库坝基防渗处理提供一定的理论依据。

关键词：水库,坝基,防渗

参考文献

[1]邵永强、高洪祥、赵玉莲.大黑松沟水库防渗设计[J].城市建设:下旬, 2010, (4) .

[2]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.SL62-94[M].北京:中国水利水电出版社, 1994.

[3]李兴军.沙葱滩水库防渗设计[J].甘肃水利水电技术, 2003, (4) .

水库坝基防渗处理研究 篇2

千山水库位于南陵县长江一级支流漳河上, 始建于1959年, 1960年建成蓄水, 是一座以防洪、灌溉为主, 同时兼顾城镇供水等综合利用的国家重点小 (二) 型水库。水库集水面积5.75km2, 死库容6.1万m3, 兴利库容31万m3, 总库容70万m3, 设计灌溉农田面积2800亩。京福高铁穿库区而过, 其下游有省道南 (陵) 铜 (陵) 公路、县道南丫公路等基础设施, 同时保护工山镇戴汇街道及其下游村庄0.52万人, 0.55万亩农田, 承担2500人的居民饮用水供水水源, 其地理位置十分重要。

水库初建是为了解决下游1500多人饮用水和2000亩农田灌溉用水而组织实施, 当时由于受资金限制, 设计标准低, 大坝清基不彻底, 后期4次加固也是“边勘测, 边设计、边施工”, 未采取有效的防渗措施, 坝后常年积水, 渗漏严重。

水库大坝坝顶高程124.0m, 坝长204m, 最大坝高16.6m, 为确保大坝稳定和减少渗漏水量, 通过历年加固, 坝顶宽达8~20m不等, 迎水坡比1:3.2, 背水坡比1:30~1:4.5。

2 坝基坝体渗漏原因

大坝基岩为三叠纪 (T) 石英质细砂岩, 节理发育, 方向紊乱无规则, 地质勘探揭示, 坝基建于残积卵砾石夹砂壤土上, 局部卵砾含量集中, 占20~30%左右, 厚3~4m, 卵砾直径多为2~5cm, 经压注水试验, 其渗透系数达K=2.0×10-4~7.2×10-4 (cm/s) , 属中等透水。

大坝坝体填筑以砂壤土夹砾石为主, 局部为重粉质壤土, 碎砾石含量不均, 下部呈稍密状, 上部呈松散状。渗透系数为K=3.9×10-4~8.2×10-4 (cm/s) , 也属中等透水。

3 坝基防渗加固

大坝防洪标准的洪水重现期采用设计洪水为20年一遇, 校核标准为200年一遇。渗流计算方法采用河海大学工程力学研究所开发的Auto BANK水工结构分析系统对坝体渗流进行分析, 成果如表1。

经安全复核, 坝体及坝基的渗流浸润线位置较高, 高程115.86m以下的渗透出段无疑将有遭受渗透破坏的危险, 且渗流量较大危及大坝安全。通过防渗加固方案比较, 最后拟定大坝上游坝基采用高压摆喷水泥防渗墙进行截渗, 坝体采用粘土斜墙加复合土工膜, 从而减少水库渗流量, 降低下游出逸点高程, 确保大坝抗渗稳定。

高喷心墙利用高压喷射流破坏原土层结构, 同时灌入水泥浆或混合浆液形成新凝结体, 借以达到加固地基佬防渗透目的。根据本工程坝高较小的特点, 采用摆喷较合适, 采用双喷嘴单墙直线连接, 此形式连接可靠, 结构稳定性好。

注:坝后地面高程108.0m。

设计参数:坝基防渗采用在上游坝脚防渗利用高压摆喷水泥防渗墙截渗, 孔间距为1.2m, 摆喷角度30°, 摆喷与轴线方向夹角15°, 搭接处有效厚度不小于0.2m, 防渗墙墙底深入坝基基岩弱风层内1.0m。

灌浆方法:高压摆喷灌浆方法按三重管法, 分两序施工, 每序孔间距均为2.4m。Ⅰ、Ⅱ序孔的喷射间隔时间不超过3d, 施工期间, 水库尽可能放空。

3.1 施工工艺及技术要求

(1) 钻孔。钻孔顺序应依据有利于高喷成墙和方便施工的原则安排, 开孔孔位偏差要求不大于2cm, 要求单孔孔斜率不大于0.3%, 相邻两孔的相对孔斜率综合值不大于0.6%, 钻孔的有效深度应超过设计墙底深度至少0.3m。施工时应选取部分Ⅰ序高喷孔作为先导孔, 采取芯样, 核对地层, 需要时可作动力触探试验。钻进暂停或终孔待喷时, 孔口应加盖保护, 若时间较长应采取泥浆固壁等措施防止塌孔。

(2) 泥浆固壁。钻孔固壁可采用膨润土或粘土泥浆, 其材料和浆液性能指标应满足下列要求: (1) 粘土料宜选择粘粒含量大于50%、塑性指数大于20、含砂量指数大于5%、二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3~4的粘土; (2) 膨润土品料的品质应符合SY5060-85的规定, 配制浆液的水质应符合JGJ63-89规定; (2) 新制膨润土泥浆或粘土泥浆性能指标, 应符合SL174-96相关规定。

(3) 灌浆材料及制浆技术要求。 (1) 水泥可采取32.5级硅酸盐水泥 (如有特殊要求时, 可在各种外加剂的掺量应符合DL/T5100-1999的有关规定, 其掺量应通过试验确定, 其中:掺合物膨润土质量标准符合SY/T5060-1992, 粘土塑性指数不宜小于14, 砂宜为质地坚硬的天然砂或人工砂, 最大粒径不宜大于2mm; (2) 高压喷射灌浆浆液的水灰比可为1:1~0.6:1 (密度约1.5~1.7g/cm3) ; (3) 浆液搅拌时间:如使用高速搅拌机, 应不小于30s, 使用普通搅拌机, 应不小于90s; (4) 浆液存放时间:水泥浆自制备至用完的时间不允许超过4h, 使用过程中, 应每隔15~30min定时检查浆液密度, 当浆液密度与规定值的误差超过0.1g/cm3时, 应立即停止高喷作业, 重新调整浆液的水灰比; (5) 当地下水流动性较大时, 为提高墙体的抗渗性能, 可在水泥浆液中加入2~4%水泥重量的氯化钙或水玻璃或三乙醇胺等速凝剂。

(4) 高压摆喷灌浆。 (1) 摆喷灌浆主要灌浆工艺参数:水压35~40MPa, 流量70~80l/min;气压0.7MPa, 风量1~1.5m3/s;浆压0.5~1MPa, 浆量80~85l/min;喷射管提升速度10cm/min;喷射管摆动速度14次/min;摆动角度30~40°;摆喷与轴线方向夹角15~20°;实际施工时采用的参数应通过试验确定。 (2) 灌浆:钻孔经验收合格后方可进行灌浆;灌浆应分序进行, 每序相邻孔灌浆间隔时间不宜小于24h;喷浆作业时, 通过试喷选定合适的高压喷嘴和检查供风、水和供浆系统及其管路工作是否畅通, 试喷后将喷射装置移到灌浆孔位, 将喷射管下放到设计深度, 调整好喷射方向, 先按规定参数送浆、气、水进行静喷, 待浆液返出井口, 情况正常后可按正常速度进行高压喷浆。开始或恢复喷射时, 先送浆、后送水、再送风, 停止喷射时先停水、后停浆、再停风。喷射喷浆应连续作业, 每当拆卸喷射管后重新进行高喷作业时, 应进行复喷。为保持上下连续性, 复喷搭接长度不小于0.5m。 (3) 施工中应如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常现象处理情况等。

3.2 质量检测和验收

高喷结束28d后, 采取钻芯法检查成墙质量。建成的高喷板墙应达到以下设计指标:摆喷墙搭接有效厚度不小于0.2m;坝基砂岩层渗透系数k≤i×10-5cm/s;抗压强度R28=2.5~10Ma。取芯钻孔均应灌注水泥浆回填。

本工程坝基截渗墙竣工质量检测委托安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所检测, 检测报告结果如下:

(1) 检测内容:大坝上游坝基截渗墙的连续性、有效深度、墙体的渗透系数。

(2) 检测方法:高密度电法连续性检查、钻孔抽芯试验、浅部开挖检测、注水试验。

(3) 检测结论

(1) 通过高密度电法检测坝基高压摆喷截渗墙, 千山水库截渗墙整体连续性及均匀性较好。

(2) 现场对千山水库截渗墙随机选取4处位置进行钻孔抽芯试验, 由于千山水库坝基土体为砾石夹粘土, 机械破碎严重, 致使芯样采取率极低, 但4个钻孔钻取的芯样均含量有水泥, 且钻孔注水试验表明截渗墙为微透水性, 综合判定钻孔处截渗墙连续性较好。

(3) 现场钻孔注水试验表明:4个钻孔 (桩号:0+040.9、0+068.9、0+083.9、0+151.5) 截渗墙各段墙体渗透系数为2.24×10-6~7.40×10-6cm/s, 均满足设计渗透系数k≤i×10-5cm/s的要求。

(4) 现场浅部开挖2处 (桩号为0+148、0+170) , 开挖处截渗墙搭接较好, 且搭接处有效厚度均大于0.2m。

4 坝体防渗加固

为彻底解决大坝渗透安全问题, 根据本工程实际情况和现阶段土坝防渗加固处理方法及施工手段, 通过对坝上游设置粘土斜墙、高喷心墙及混凝土截渗墙3种方案比较, 最后拟采用粘土斜墙加固方案。

4.1 具体设计参数及要求

(1) 粘土斜墙厚度1.2m, 压实度不小于0.95。

(2) 粘土斜墙和原坝基 (清理表层后) 铺设复合土工膜, 规格:800g/m2。

(3) 粘土斜墙表面铺设混凝土预制块进行护坡, 用以抗击冲刷, 规格:混凝土预制块厚12cm, 强度等级为C20, 外形六棱体。

4.2 施工关键点

(1) 做好斜墙和摆喷心墙的搭接, 本水库加固采用。

(2) 复合土工膜铺设: (1) 自身搭接采用焊接, 不能漏焊; (2) 施工中土工膜不要绷得太紧, 两端埋入土体部分呈波纹状, 避免和坚硬石块等物直接接触, 以免造成破损; (3) 和周边建筑物连接采用膨胀螺栓或钢板压条锚固, 连接部位涂刷乳化沥青。

5 结束语

本工程坝基和坝体加固于2012年度结束, 南陵县水务局委托安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所, 在高压摆喷截渗墙施工结束后, 利用高密度电法及浅部开挖、深部钻孔取芯, 同时对钻孔进行注水试验等, 对截渗墙的连续性、有效深度、渗透系数进行了检测, 均达到了设计要求。

竹银水库主坝坝基防渗方案设计 篇3

竹银水库坝址位于珠海市斗门区六乡镇, 水库主要建筑物包括一座主坝、两座副坝、一座溢洪道, 主坝位于库区北端马墩村的东北侧, 坝型为土石分区坝, 最大坝高66 m。

主坝坝基存在厚4.25~14.3 m的软土层, 其含水量高, 压缩性大, 抗剪强度低, 承载力低, 存在压缩变形、抗滑稳定及震陷等问题, 其下的游泥质粉细砂层亦存在震动液化问题。两岸及谷中的基岩风化层渗透性多为中透水, 局部需进行帷幕灌浆处理。

二、坝基防渗方案设计

1. 原防渗方案

坝基将淤泥质粘土层和含泥中细砂全部挖除, 利用全风化层或残坡积层作持力层, 坝基主要为砂岩, 局部强风化带和弱风化带透水性中等, 透水率较高, 坝基防渗采用截水槽与帷幕灌浆相结合。为防止齿槽与基岩接触面集中渗漏和接触冲刷, 保证齿槽地基的帷幕灌浆效果, 在齿槽底部地基表面浇筑1.5 m厚混凝土作为压浆板。

帷幕灌浆为单排, 孔距2 m, 帷幕上下游各设1排固结灌浆孔, 孔深5 m, 孔距3 m。帷幕深入相对隔水层 (q≤3~5 Lu) 以下5 m, 坝肩帷幕伸入两岸正常蓄水位与地下水位相交处或与相对不透水层在两岸的相交处。

2. 技术要求

(1) 基础灌浆按先固结后帷幕的顺序进行。

(2) 固结灌浆孔孔深 (压浆板底算, 垂直方向) 5.0 m, 灌浆采用孔内循环法, 全孔一次灌浆。按二序孔分序加密进行, 第一序先灌上游侧的单号和下游侧的双号孔, 第二序加密余下的孔。

(3) 帷幕灌浆孔采用自上而下分段灌浆的“孔口封闭灌浆法”进行施工。进行帷幕灌浆时混凝土与基岩接触段先行单独灌浆, 待凝后进行以下各段的钻孔灌浆工作。灌浆塞塞在已灌段段底以上0.5 m处, 以防漏灌;采用自上而下分段灌浆时, 孔口无涌水的孔段在灌浆结束后可不待凝;但是断层破碎带软弱夹层等地质条件复杂的地区则宜待凝。

(4) 帷幕灌浆采用孔内循环法灌浆。采用循环式灌浆时, 其射浆管距离孔底不宜大于50 cm。每一个灌浆段的长度除第一段采用1~2 m, 其余段长采用5 m。每一段允许误差不大于20 cm。

(5) 帷幕灌浆压力:第一段 (1~2 m) 采用0.4 MPa, 以后每增加一段5 m, 灌浆压力增加0.1 MPa。初始灌浆压力可根据现场地质条件予以适当调整。

(6) 灌浆压力表安装在孔口回浆管路上。压力读数以压力表指针摆动的为准。压力表指针摆动的范围应小于灌浆压力的20%。

(7) 帷幕灌浆按三序孔施工:一序孔灌0、4、8等4的倍数号孔;二序孔灌2、6、10等双号孔;三序灌单数号孔;在帷幕灌浆前序排的一序孔中布置先导孔, 先导孔孔号为0、8、16等8的倍数。

(8) 帷幕灌浆宜采用自上而下分段循环式灌浆法, 灌浆深度以相对不透水层线q≤3 Lu控制, 帷幕底部伸入3 Lu线以下。

3. 坝基防渗方案调整

本工程由于移民征地等原因工期延迟, 施工工序发生较大变化, 基坑填筑大多发生在雨季, 含粘粒较高的土料在雨季填筑质量难以控制, 工效较慢, 若在汛期坝基填筑不能尽快至地面, 将形成坝基积水坑, 填筑质量和工期均难以控制。为确保工程度汛安全, 本工程对坝基防渗方案及坝基填料分区做出了调整。坝基防渗调整方案为:取消河床部位截水槽、压浆板及固结灌浆。基坑开挖完成后即进行坝体防渗料填筑, 在主汛前防渗体填出地面, 以免基坑被淹。在主坝坝轴线上游坝体填筑至3.0 m高程时, 以此为灌浆平台进行帷幕灌浆, 灌浆布孔和帷幕底高程按原设计执行。坝基帷幕灌浆期间可同时进行两侧坝体填筑, 节省工期。

主坝坝基在没有混凝土盖重的条件下施工, 这种施工工艺常见于土坝除险加固工程坝基帷幕灌浆, 该工艺具有自身的特点, 在设计和施工中需加以注意。

(1) 特别加强土岩接触段2.0 m范围灌浆的工艺工序和相关参数的监控, 严格控制I序孔的开灌压力为0.2~0.25 MPa。

(2) 在3.0 m高程土层钻孔时采用套管保护, 管径φ110 mm, 入岩2.0~3.0 m。

(3) 在土岩接触段2.0~3.0 m层完成灌浆后, 镶铸孔口管, 待凝3天以上。

(4) 接触段施工完成后, 并进行压水试验, 确保形成2 m厚的压浆层。以下各段采用“自上而下, 孔口封闭灌浆”的施工工艺:采用孔口封闭, 自上而下分段灌浆;上段灌浆结束后不待凝, 立即进行下段钻灌, 浆液在孔内随着压力的增加反复循环灌注, 经复灌挤压, 密实后形成防渗幕体。

(5) 幕底高程一般不低于设计高程, 透水率控制不超过5.0 Lu范围。强风化岩和弱风化岩层为坝基帷幕灌浆的主要层位。

(6) 完成灌浆后套管分层注浆, 封孔分层上拔, 严格控制拔管工序, 确保了封孔质量。

(7) 河床基础帷幕灌浆左、右岸边界均向外扩1孔, 使其与左、右岸压浆板灌浆孔形成搭接。

4. 调整的防渗方案优缺点

基岩的灌浆效果及是否抬裂主要与岩石本身的工程地质条件和灌浆压力有关, 而与有无混凝土盖重关系不明显。混凝土盖重板阻止水力压裂和控制抬动是有限的, 并且发生抬动后处理是很困难的。混凝土盖重所起的主要作用都是嵌缝堵漏, 约束岩面表面裂隙张开。与混凝土盖重灌浆的原防渗方案比较, 调整后的无混凝土盖重灌浆防渗方案有如下优缺点。

主要优点:

(1) 解决了填筑与灌浆相互干扰的矛盾, 加快施工进度;

(2) 避免了有混凝土盖重灌浆盖板的抬动与处理困难;

(3) 避免了有混凝土盖重灌浆盖板混凝土层面长时间暴露而产生温度裂缝;

(4) 易于观察岩石表面的串、冒浆等问题, 便于及时处理;

(5) 不占用工程直线工期。

主要缺点:

(1) 由于岩石表面无盖重, 不能采用大的灌浆压力, 致使一部分需要较大压力才能灌浆的细小闭合裂隙, 没有得到很好的灌注;

(2) 在裂隙发育地段, 易产生冒浆、串浆尤其是周边孔段, 需采取一些封堵措施才能完成灌浆工作。

三、结语

竹银水库主坝坝基防渗处理采用混凝土盖重和无混凝土盖重进行灌浆, 两种灌浆方式均满足设计防渗要求, 而无混凝土盖重灌浆综合考虑优于有混凝土盖重灌浆, 因此大范围地进行无混凝土盖重固结灌浆在技术上是可行的。但还需要制定具体的施工技术要求。根据建基岩面的工程地质情况, 动态优化灌浆是一项省钱、省时又能获得良好灌浆效果的工作, 是十分必要的。

摘要：本文介绍珠海市竹银水库主坝坝基防渗方案设计, 为坝基防渗处理积累经验及提供借鉴。

关键词：竹银水库,坝基,防渗方案

参考文献

[1]曹国照, 卢肇钧.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1994.

[2]SL 62-94, 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

[3]SDL 218-84, 碾压式土石坝设计规范[S].

坝基防渗在柳沟水库中的应用 篇4

柳沟水库位于新疆兵团农七师柳沟灌区上游, 距奎屯市西北45公里, 是一座具有拦河性质的平原水库。

柳沟水库属II等大 (2) 型水库, 它以灌溉为主、兼顾防洪, 向下游125团、126团、127团和石桥乡供水灌溉, 并承担向奎屯水库调水任务, 可控制灌溉面积60万亩, 保护人口8万人。年调节水量2.5~3.0亿立方米。

2 坝基存在的隐患

柳沟水库坝体为碾压式均质土坝, 已运行四十多年, 坝基渗透严重, 功能出现老化现象, 根据对水库地勘调查分析, 主要问题表现在:坝基渗透不稳定, 坝后渗水, 积水严重, 80年代~90年代, 春季蓄水满库期, 曾出现过数次坝后发生流土现象, 给水库的安全蓄水带来严重威胁, 后经级配石压重处理, 勉强维持运行至今。发生地点位于坝线桩号0+750、1+450、3+100处。由此可以看出, 柳沟水库坝基存在渗透不稳定破坏的严重质量问题, 从而危害坝体的安全蓄水及水库的正常运行, 所以必须对坝基进行防渗处理, 增强坝基的渗透稳定性, 确保水库的安全。

3 坝基工程地质条件

根据实际勘探结果, 坝线0+000~5+000段坝基表层有厚1~3米的软弱层, 且浅地表植物根系发育, 多形成较集中的渗漏通道, 另外, 坝基以下3~6米分布有中细砂、粗砂夹砾砂, 强透水地层, 渗透系数为1.98×10-2~2.2×10-4厘米/秒。

4 坝基渗透稳定计算

通过计算, 高坝段0+000~4+900段坝基渗透出逸坡降超过允许值, 坝基渗透不安全, 必须对坝基进行防渗处理。

低坝段4+900~7+600段计算渗透坡降结果小于安全允许坡降, 说明该段坝体渗透基本稳定。

渗透稳定计算选取的5个断面, 分别是:0+300、2+000、2+950、4+900、5+800。各段面坝体渗透坡降计算值见下表1。

由表1坝体渗透计算结果, 表明坝体渗透稳定, 0+000~4+900段坝基渗透不稳定。故坝基0+000~5+000段做垂直防渗处理。

5 坝基防渗设计

5.1坝基防渗设计

根据坝基工程地质条件及渗透稳定计算分析, 为确保坝体安全, 设计坝基防渗范围:0+000~5+000, 长度5.0公里。

坝基防渗一般采取如下措施控制坝基渗流:上游水平防渗、垂直防渗等。上游水平防渗可以增加渗径、降低渗透坡降, 减少渗流量, 但不能完全截断渗流, 防渗效果不明显, 而垂直防渗能够可靠、有效的截断渗流, 在不完全封闭的情况下防渗效率也比水平防渗高, 因此本次设计采用垂直防渗。

经过对高喷截渗、混凝土防渗墙、垂直铺塑、多头小直径深层搅拌桩截渗等垂直防渗技术进行比较, 本设计坝基防渗采用多头小直径深层搅拌桩截渗技术。与同类技术比较, 多头小直径深层搅拌桩截渗技术有如下优点:充分利用原堤坝土体, 节省材料, 仅使用选购的普通水泥构成墙体;成墙质量可靠, 具有混凝土墙和高喷截渗墙的截渗效果和寿命;成墙造价低, 造价仅是混凝土墙的1/3, 施工不开槽, 避免了混凝土墙、垂直铺膜施工开槽引起的塌孔、与原堤坝结合不实、铺膜搭接不好等质量问题;工效高, 施工工效可达160平方米;设备简单, 便于操作。

本次设计防渗墙顶高程与坝上游坡阻滑墙底高程齐平, 截渗墙底高程以穿透坝基主要透水层, 伸入相对不透水层0.5~1.5米, 形成坝基与坝体的完整防渗系统。

防渗墙墙体厚度主要由防渗要求、抗渗耐久性、墙体应力和变形以及施工设备等因素确定。防渗墙在渗透作用下, 其耐久性取决于机械力侵蚀和化学溶蚀作用, 由于这两种侵蚀破坏作用都与水力梯度密切相关, 因此防渗墙设计中是根据防渗墙破坏时的水力梯度来确定防渗墙厚度δ的。即

Jp-防渗墙的允许比降;水泥浆渗透破坏比降大于200, 取允许破坏比降80, 水库运行最高水头15.2米, 则δ=H/Jp=15.2×1000/80=190毫米, 设计取防渗墙厚度为200毫米。

设计防渗墙采用多头小直径深层搅拌桩截渗技术, 技术指标:水泥渗入量 (占天然土重的百分比) ≥15%, 钻头直径≥275毫米, 最小成墙厚度200毫米, 单元搭接长度90毫米。成墙后其90天抗压强度大于1.0Mpa, 墙体渗透系数K

截渗墙位置:坝体上游坡坡脚处。设计深度14.5~7.0米, 墙厚0.2米。

6 防渗后坝基渗流稳定验算

对柳沟水库坝基0+000~5+000采取多头小直径深层搅拌桩截渗墙后, 进行渗流稳定验算。渗流计算参数表及计算结果见表2。

由表2计算结果可知, 坝基采取垂直防渗墙措施后, 计算的坝基最大渗流坡降均小于允许坡降值, 说明大坝渗流属稳定渗流, 大坝的渗透破坏隐患得以解决, 坝体是安全的。

大坝采取防渗措施后, 浸润线高度大大降低, 逸出高度为零, 在未采取防渗措施的情况下, 逸出点高度最大达1.8米, 说明, 大坝采取防渗措施后坝体的渗漏情况将会得到极大的改善。

7 结论

大坝在防渗前, 计算最大渗流单宽流量为14.315立方米/天, 平均单宽渗流量为3.89立方米/天, 水库日渗漏量3.27万立方米, 年渗漏量1192万立方米。

水库防渗后, 计算的最大渗漏单宽流量为3.85立方米/天, 平均单宽渗流量为1.46立方米/天, 水库日渗漏量1.23万立方米, 年渗漏量449万立方米, 比防渗前少渗漏量743万立方米, 水库减少渗漏损失62%。

摘要：根据新疆兵团农七师柳沟水库的地质勘察资料, 对坝体坝基进行渗透稳定分析计算, 并提出具体解决措施。

水库坝基防渗处理研究 篇5

1 工程概况

某水库在长期的使用过程中, 其坝基出现了严重的渗水现象, 就相关人员对渗流量的测量结果可知, 该水库坝基每天的渗流量达到了104.23 万立方米, 这样的渗漏情况已经超出了可控的范围, 对于下游居民的生活和生命安全都造成了极大的影响。 就相关的地质报告表明, 在该水库的河流流域河床坝基的上层覆盖的砂层均为中粗砂层, 而且厚度在2.4- 3.5m之间, 在坝基的下部覆盖的砂层则为黏质土粉细砂, 其厚度在4.3- 6.5m之间。 同时在河床的下游位置的坝基上, 也铺垫了一层黏质土细砂, 而在中间的位置处, 则分布的是中粗砂, 在下部位置处则又分布着黏质土细砂, 就相关的地质报告可以看出, 针对该渗漏坝基进行防渗施工的过程中, 可以采取的防渗施工技术最佳为高喷灌浆技术, 依据该技术来实现对坝基防渗加固的整体效果。

2 高喷灌浆技术施工工艺

在应用高喷灌浆技术进行施工的过程中, 需要先进行造孔处理, 然后才能够进行灌浆施工, 之所以要这样做, 就是为了能够有效的防止在进行喷浆作业的时候, 孔洞中出现异常串孔喷浆情况。 而在进行高喷灌浆作业的过程中, 需要严格的将整体的高喷作业步骤分为两步, 有效的按照相应的步骤顺序进行高喷灌浆施工, 而且前后两步间隔时间需要控制在24h以上。

3 高喷灌浆技术参数分析

就质量方面进行探究, 在具体的工程施工中, 需要选择适宜的施工区段, 最好是选择具有代表性的坝段, 并针对孔间距以及施工参数进行具体的分析, 在此基础上有效的实施试喷实验, 在试喷检验合格后, 就需要进行开挖工作, 并针对开挖进行系统化的检验, 同时做好相应的渗透实验, 在检验的过程中, 也需要针对设计参数进行适当的调整, 对孔间距、施工参数等进行有效的分析, 将取得的数据作为高喷灌浆施工的参考依据。

就相关的研究可知, 选取某一段坝体进行单喷实验, 同时对其进行围井实验, 围井要尽可能的设置为五边形, 并且在围井的五个边角上进行喷孔设置, 并将围井的一面作为坝基防渗墙。 在这样的条件下进行试验研究, 在试验7d后, 将芯管进行取出, 然后在针对喷孔进行检验, 同时实施注水检验, 在对实验的结果进行详尽的分析后, 总结得出具体的实验参数。 一般来说, 得出的试验参数均进行过调整, 而调整后的参数主要表现如下:首先, 钻孔。 所钻孔径变为125mm, 孔间距变为1450mm, 倾斜率在1%的范围内, 相较于设计孔洞来说, 喷孔的偏差相对较小。 其次, 材料。 施工材料选用更为适宜的普通硅酸盐水泥, 该水泥的等级定义为3.5 级。 水灰的配比设定为1.3:1, 搅拌的时候, 配置的浆液浓度控制为1.45g/cm2, 而在配比的材料中, 加入的水泥量控制在总加入材料量的20%以内。 再次, 喷浆。 喷浆所选用的浆压需要控制在32- 36MPa之间, 浆液的流量可以控制在65- 100L/min之间, 其中气压可以控制为0.8MPa, 而气流量则必须控制在0.7- 1.3L/min范围内。 然后, 提升速度。 需根据灌浆试验确定不同土层的提升速度。 本工程基岩层的提升速度为12cm/min, 砾砂层的提升速度为10cm/min, 壤土层的提升速度为14cm/min。 最后, 注浆水泥浆比重控制在1.5~1.7g/cm2, 回浆比重控制在≥1.3g/cm2。

4 施工方法、步骤

4.1 施工放样及布孔摆喷施工时, 要分段分序进行, 在摆喷施工区域首先根据施工图纸进行孔位放样和编号。 放样定位时, 孔位中心允许偏差不得大于5cm, 然后对先施工Ⅰ序孔拟定为单编号, 后施工Ⅱ序孔拟定为双编号。

4.2 钻孔

分两序钻孔即先施工完成单序孔, 然后再施工双序孔。 在钻进过程中, 为防止坍塌应采用泥浆护壁。 终孔待喷时间较长时, 应在孔口加盖进行保护, 以防杂物落入孔内。 钻机就位后垫平稳牢固, 采用水平尺测量机体水平、立轴垂直度, 钻孔孔位与设计孔位偏差不得大于50mm。倾斜率不应大于1%。 钻孔深度要求不小于设计底高程, 且喷射管喷嘴必须下放到超过设计孔深至少0.5m。 在钻孔过程中每钻进3m应用水平尺测量一次, 避免钻孔过程中造成的倾斜偏差。

4.3 配制浆液

在监理工程师的监督下确定相应水灰比的加水高度及加灰量, 并在搅拌机上做好标记。 配置过程中严格按照已标明的加水高度及加灰量进行控制, 充分拌和后, 用比重计对配制好的浆液密度进行测量控制浆液密度, 做到每罐一测, 并由专人记录所加水、灰和浆液密度等数据, 符合要求后方可进行送浆。

4.4 下管喷浆

高喷灌浆时应分两序进行, 相邻孔序高喷灌浆间隔时间不宜少于24h。 当钻孔至设计深度后即可下管, 下管时, 要轻、慢, 防止刮塌孔壁, 下放至设计深度后, 校正孔深。 为防止喷嘴堵塞, 可采用低压送水、气、浆的方法下管, 也可用胶布包扎喷嘴, 下管完成后靠高压水、气鼓开胶布后喷射提升。

4.5 喷浆提升

检查喷管下入至设计深度后, 应依次低压送水、送浆、送风, 而后再提高压力至设计值, 在孔底喷射1~3min后, 待孔口反浆正常后, 再按要求进行摆 (旋) 喷提升。 提升过程中应随时检查浆液的流量与性能、介质的喷射压力、提升速度等参数, 并做好记录。

4.6 回填灌浆

为解决凝结体顶部因浆液析水而出现的凹穴, 喷射结束后, 及时在喷射孔内进行静压回填灌浆, 直至孔口浆面不再下沉止, 所用浆液应稠些, 一般水灰比为0.5:1~0.7:1。 对于孔壁不稳地层, 应考虑下导浆管, 下置深度视易塌孔部位而定, 以防止塌落物堵塞孔口, 造成漏灌。

结束语

通过本文的分析可以充分的了解到, 由于各种因素的影响, 水库坝基很容易出现渗漏的问题, 而为了能够保障水库大坝可以正常的应用, 就需要合理的采取相关的技术来做好坝基防渗工作, 而高喷灌浆技术就是一个最佳的选择, 这一技术不仅有着施工方便和成本费用低的优势, 还具有防渗效果好的特点, 尤其是在地下隐蔽工程防渗中, 这一技术的应用更加具有效果, 但是在应用该技术的过程中, 也需要做好相应的控制工作, 只有这样才能够使得整体水库工程的施工质量得到保障。

参考文献

[1]王秀敏.水库坝基防渗施工中高喷灌浆技术应用探讨[J].建筑工程技术与设计, 2014 (4) .

[2]DL/T5200-2014, 水电水利工程高压喷射灌浆技术规范[S].

水库坝基防渗处理研究 篇6

1 工程概况

该水库是一座以防洪、灌溉为主, 结合养殖等综合利用的小Ⅰ型水库。担负着梅河口市小杨乡 (原姜家街乡政府所在地) 在内的6个村屯, 共9 000人, 2所学校的防洪和233.33 hm2水田灌溉任务。枢纽工程由土坝和泄洪洞 (兼灌溉) 组成。土坝为均质土坝, 坝顶高程449.5 m, 坝顶长310 m, 坝顶宽4.0 m, 最大坝高13.0 m, 上游坡比为1∶3;下游在高程446.5 m处, 设3.0 m宽马道, 马道以上坡比为1∶2, 马道以下坡比为1.0∶2.5;总库容196万m3。设计洪水为33年一遇, 洪水校核为100年一遇。

2 土坝存在的问题

一是防洪能力。坝体原坝顶高程449.0 m, 不能满足100年一遇洪水洪水位449.50 m要求。二是坝体填筑土渗透系数偏大, 渗透系数达40μm/s。三是坝基渗漏。在土坝下游坝脚常年渗流不断, 致使坝脚土体长期处于饱和状态。经实际检测渗透系数在5.1~140.0μm/s。由于坝体坝基、渗漏量大, 影响水库兴利功能的正常发挥, 应进行除险加固处理。

3 防渗加固处理方案

坝体防渗:采用两布一膜防渗, 其上采用机制模袋护坡;坝顶设1.0 m高钢筋混凝土防浪墙。坝基防渗处理:倒木沟水库坝基由粉质黏土混砂、粗砂、全风化花岗岩构成的特点, 采用高压摆喷灌浆形成防渗墙施工技术, 即采用浆、水、气三管喷射法, 利用高压水形成高速喷射流束, 冲击、切割、破碎底层土体, 并以水泥基质浆液充填、掺混其中, 形成柱状或板墙状的凝结体, 用以提高坝基防渗能力[1,2,3]。范围为土坝桩号0+028.8~0+310.0, 轴线距坝轴线20 m (上游) , 摆喷灌浆孔间距1.6 m, 防渗墙厚0.25~0.30 m, 上限至高程442.95 m, 下限深入混合花岗岩0.5 m, 最大孔深12.45 m。倒木沟水库坝基防渗处理工艺参数:水压力35~40 MPa, 水流量70~80 L/min, 水喷嘴数量2个, 水喷嘴直径1.7~1.9 mm;气压力0.6~0.8 MPa, 气流量0.8~1.2 m3/min, 气嘴数量2个, 气环状间隙1.0~1.5 mm;浆压力2.0~1.0 MPa, 浆流量60~80L/min, 浆密度>1.5 g/cm3, 浆嘴个数2个, 浆嘴直径6~12 mm, 回浆密度>1.2 g/cm3;提升速度8~15 cm/min, 转数0.8~1.0r/min, 摆动角度40°, 摆动速度8次/min。

4 施工技术

4.1 机具

一是喷射管具应具有足够的刚度, 喷射管、喷头及送液器密封可靠, 喷嘴定向准确;二是高压喷嘴出口直径应与设计压力和流量相适应, 能满足高速射流的要求;三是储浆桶的容积能满足连续供给摆喷灌浆浆液要求;四是灌浆泵和高压水泵的压力、流量应满足施工要求, 其额定压力不小于设计压力的1.2倍;五是空气压缩机的供气量和额定的压力应不小于设计值;六是高喷台车的旋转、提升和摆动机构的性能应满足设计要求[4]。

4.2 钻孔

采用回转钻机、泥浆护壁造孔;钻孔孔位与设计孔位偏差<50 mm;钻机安放平稳牢固, 钻杆的垂直度偏差不超过1%;终孔孔径110 mm;终孔深度深入基岩0.5 m;钻孔暂停或终孔待喷时, 孔口应加以保护, 采取措施防止塌孔;详细记录孔位、孔深、地层变化及漏浆、掉钻等特殊情况。

4.3 水泥浆液制备

采用Po42.5强度等级普通硅酸盐水泥, 水泥不得过期及有潮块;灌浆用水为水库水, 水灰比为 (0.8~1.2) ∶1.0;制浆材料的误差<5%;水泥浆搅拌时间, 使用高速搅拌机>30 s, 使用普通搅拌机>90 s, 水泥浆自制备至用完时间不超过4 h;浆液定时检测其密度;浆液温度保持在5~40℃。

4.4 施工要点

下喷射管前, 要进行地面试喷, 检查机械及管路运行情况, 并调准喷射方向及摆动角度;当喷头下至设计深度, 按规定参数进行原位喷射, 待浆液返出孔口, 情况正常后方可提升喷射;如喷射中途停止 (因拆卸喷射管) , 搭接段进行复喷, 复喷长度>50 cm;喷射过程中, 出现压力突降或骤降、孔口回浆量异常等情况时, 必须查明原因, 及时处理, 并向当班质检人员报告。高喷结束后, 应保证孔内浆面不下降。施工中要准确记录摆喷灌浆的参数、浆液用量, 出现异常情况及时采取处理措施[5,6]。

5 结语

该工程完工后, 采取在墙体上钻孔检查并进行注水试验。检查结果表明, 渗透系数均小于150μm/s, 工程质量满足设计要求, 取得了理想的防渗效果。在倒木沟水库除险加固工程中, 针对土坝坝基主要由粗砂、全风化花岗岩构成的特点, 采用高压摆喷灌浆施工技术构成防渗墙, 成功解决了坝基渗漏问题, 使水库兴利效益正常发挥, 为类似水库坝基防渗工程方案选择提供了成功经验[7]。

摘要：针对倒木沟水库存在的问题, 阐述了该水库坝基防渗工程设计方案与具体施工技术, 针对土坝坝基主要由粗砂、全风化花岗岩构成的特点, 采用高压摆喷灌浆施工技术构成防渗墙, 成功解决了坝基渗漏问题, 以期为类似水库坝基防渗工程方案选择提供参考。

关键词：坝基防渗,工程设计,施工,倒木沟水库

参考文献

[1]李永庆, 杨光.新立城水库坝基防渗高压摆喷灌浆参数试验[J].吉林水利, 2011 (3) :10-13.

[2]曾斌.高压喷射灌浆在土坝坝基防管工程中的应用[J].黑龙江水利科技, 2010 (4) :26-27.

[3]黄勇.希尼尔水库大坝坝基防渗设计方案比较[J].四川水利, 2010 (5) :26-28.

[4]陈剑锋.浅谈水库坝基防渗加固设计[J].科学之友:下旬, 2010 (8) :53-54.

[5]冯娟霞, 陈保泉.高压喷射灌浆防渗墙施工技术[J].水利建设与管理, 2011, 31 (2) :27-29.

[6]张静宇, 李维双.陡河水库坝基防渗处理探讨[J].河北水利, 2010 (6) :30.

水库坝基防渗处理研究 篇7

1 目前水库存在的问题

1.1 主坝存在的问题

丁家二沟水库建于1997年, 由于当初设计施工缺陷及多年来自然破坏, 坝体存在诸多问题:土坝施工由于缺乏有效的质量控制及监测手段, 施工质量较差, 坝体内存在较大的裂隙和孔洞, 坝体沉降变形较明显, 坝顶不平整, 坝轴各部位坝顶宽、窄不一, 前后坝坡受雨水的冲蚀严重;当时施工时, 坝基仅开挖了一道结合槽进行防渗处理, 对坝基处的砂砾石层未作彻底挖除及其它防渗处理, 导致坝基渗漏非常严重;现状坝高满足不了规范规定的防洪要求。

1.2 建筑物存在的问题

1.2.1 泄洪建筑物。

泄洪建筑物溢洪道位于右岸上游, 进口距大坝坝轴0.8 km, 为开敞式河岸溢洪道, 梯形断面土渠, 底宽19.3m, 边坡1:0.75, 溢洪道全断面为土渠, 没有任何砌护防护措施, 受水流冲刷破坏严重, 局部出现严重坍塌。陡坡出口没有抗冲消能设施。

1.2.2 放水建筑物。

卧管结构为钢筋混凝土整体现浇结构, 现卧管表观质量较好, 局部混凝土已剥落, 卧管顶放水孔大部分孔塞丢失;涵洞为钢筋砼方涵, 涵洞内淤积严重, 涵洞过水断面受水蚀破损严重;明渠及陡坡为梯形断面, 局部砌护砼板及浆砌石破坏脱落。

1.3 基础设施存在的问题

丁家二沟水库的勘测、设计资料几乎为空白, 从建库至今没有购置任何的观测及监测设备, 主坝没有渗流和沉陷、位移观测设施, 无法对主坝进行监测;缺乏必要的工情观测设施及水、雨情监测设施对该水库流域内的降水、洪量及泥沙等没有任何记录资料, 缺乏科学合理的管理运营制度导致库区淤积及输水渠道淤塞严重、水库经济效益低下。

2 坝基、坝体防渗墙的设计对策

根据地质钻探资料, 在土坝桩号范围0+080-0+680段, 坝体填土以下连续分布有第四系上更新统冲洪积层 (Q42apl) 角砾, 厚度6.7m-13.0m, 当初填筑土坝时未进行防渗处理, 是造成坝基渗漏的主要原因;土工试验资料表明, 原坝体碾压不均匀, 填土干容重偏小, 土料粘粒含量偏低, 坝体渗透系数2.7E-3~1.3E-4cm/s偏大, 均不符合规范要求, 现坝体质量差, 为保证加高土坝以后坝体的安全运行, 设计对现坝体上游坡采用铺设土工膜防渗, 同时结合坝基防渗沿现坝轴布设塑性混凝土防渗墙进行加固处理。

2.1 坝基防渗形式

根据《碾压式土石坝设计规范》 (SL-2001) 规定, 对砂砾石坝基渗流控制的形式中垂直防渗能可靠有效的截断渗透水流, 在技术条件可能而又经济合理时应优先采用, 故本工程采用垂直防渗。垂直防渗主要有三种措施, 分别是明挖回填截水槽、混凝土防渗墙和灌浆帷幕, 当砂砾石层深度在15m以内, 宜采用明挖回填粘土截水槽, 砂砾石层深度在80m以内, 可采用混凝土防渗墙, 砂砾石层很深时, 可采用灌浆帷幕。本工程砂砾石厚度加上淤泥厚度总厚度为25.7~32m, 宜选用混凝土防渗墙防渗。

2.2 防渗墙范围

根据地质资料, 在土坝桩号范围0+080-0+680段, 坝体填土以下连续分布有第四系上更新统冲洪积层 (Q42apl) 角砾, 厚度6.7m-13.0m, 坝轴地质钻孔在ZK07 (桩号0+128) ~ZK12 (桩号0+628) 段之间坝基明显分布有角砾层, 在钻孔ZK06及ZK13处未发现角砾层, 在ZK07~ZK07、ZK12~ZK13间没有加密钻探, 砂砾层尖灭点难以准确确定, 为确保防渗效果及防渗安全, 设计防渗墙范围为坝轴桩号0+030 (ZK06) 至0+730 (ZK13) 段, 长700m。

2.3 防渗墙设计

防渗墙厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力及变形的要求, 同时还应考虑到地质情况及施工设备等因素。

2.3.1 防渗墙厚度

根据防渗墙允许渗透比降确定墙体厚度, 参考有关资料, 防渗墙厚度按照下式计算:T=H/J

式中:T-防渗墙厚度 (m) ;H-防渗墙承受的水头 (m) ;J-渗透梯度。

根据已建成的混凝土防渗墙统计及参照《碾压式土石坝设计规范》 (SL274-2001) 规定, 混凝土防渗墙的一般允许渗透比降J=80~100, 而塑性混凝土防渗墙允许渗透比降要小一些, 从安全考虑, 设计选用允许渗透比降为80。

作用在防渗墙上的最大水头差主要是考虑截引后防渗墙前后的水位差, 由于校核洪水及设计洪水历时较短, 难于形式稳定渗流, 故墙前水头按设计淤泥面高程考虑为23.3m, 计算的墙后水头为1m, 防渗墙承受的水头为22.3m, 将各值带入上式求得防渗墙厚度为0.40m。

2.3.2 防渗墙布置

为了方便施工并结合坝体防渗, 防渗墙布置于现状坝顶轴线处, 根据地质钻探资料, 设计防渗墙范围为现状坝轴桩号0+030 (ZK07) 至0+730 (ZK13) , 防渗墙面积2.41万m2。

2.3.3 防渗墙材料

塑性混凝土墙实际就是降低了标号的粘性混凝土, 是由石子、砂子、水、水泥、膨润土和粘土等组成, 只不过水泥用量少, 粘土用量多而已。它的抗压强度2~5Mpa (28d) , 弹性模量500~1500Mpa。国外上世纪五六十年代就开始使用塑性混凝土防渗墙, 国内则进入八十年代开始使用, 国内许多的大中型水利工程防渗墙均使用了塑性混凝土防渗墙, 北京十三陵抽水蓄能电站使用了4万多平米的塑性混凝土, 在目前国内是最多的。

塑性混凝土具有弹性模量低, 适应变形能力强, 极限应变大, 抗渗性好, 以及具有良好的和易性和较长的终凝时间, 易于水下混凝土浇筑等优点。同时具有强度低, 变形能力大, 便于防渗墙槽孔接头施工和保证施工质量。

鉴于上述特点, 本工程设计采用塑性混凝土防渗墙, 使墙体和地基具有相同 (近) 的变形模量, 这样就能避免或大大降低两者之间的不均匀沉降, 使墙体承受的外荷载大大减小, 同时仍具有必要的强度和抗渗性。塑性混凝土防渗墙的设计指标为:28d弹性模量800~1000mpa, 抗压强度≥2.5mpa, 渗透系数< (1~9) ×10-8cm/s, 配合比为水泥:粘土:水:砂子:石子 (5~200mm) :木钙=160kg:80kg:260kg:848kg:848kg:0.66kg, 粘土的塑性指数大于14%, 有机物含量小于1%。鉴于地下水SO42-含量极高, 故材料中水泥采用高抗水泥。

2.3.4 防渗墙施工

槽孔开挖采用冲击钻配合液压抓斗机成槽施工, 按单个槽段长