平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)與施工

1、平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)與施工摘要：防滲墻是目前病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中廣泛應(yīng)用的一種方法。本文根據(jù)作者多年的工程經(jīng)驗(yàn)，介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)與施工原則，旨在為類似工程提供借鑒。 關(guān)鍵詞：防滲墻 設(shè)計(jì) 施工 The design and construction of seepage proof wall in plain area Abstract Seepage proof wall is the widely used method for the reinforcement of dangerous reservoir. The design and construc

2、tion of the seepage proof wall in plain area are introduced in the present paper based on the empirical works. It can be a good reference for the similar engineering. Keywords: seepage wall roof design construction 一、前言我國(guó)平原地區(qū)水庫(kù)大多修建于二十世紀(jì)五、六十年代，一般為就地取材筑壩，壩型以均質(zhì)土壩居多，壩高較低。由于歷史原因，大壩填筑質(zhì)量普遍較差。有的壩基處理不徹底，甚至未清

3、基，直接在河床上填土筑壩。壩基存在深厚砂礫石層滲水通道。壩體裂縫、沉陷、壩基滲漏現(xiàn)象十分普遍。汛期高水位時(shí)，大壩下游地面極易產(chǎn)生滲水、管涌險(xiǎn)情，危及水庫(kù)安全運(yùn)行。隨著混凝土防滲墻施工工具和工藝技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，將混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用于土壩防滲加固，已成為平原區(qū)水庫(kù)大壩防滲加固的一項(xiàng)重要措施1-2。本文根據(jù)作者多年的工程經(jīng)驗(yàn)，介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)與施工原則，旨在為類似工程提供借鑒。二、混凝土防滲墻設(shè)計(jì)方案根據(jù)地質(zhì)勘探資料分析，平原區(qū)均質(zhì)土壩壩體普遍存在上壩土料選擇要求不嚴(yán)格、筑壩土料分區(qū)不明顯，碾壓不充分，填筑質(zhì)量差的問(wèn)題。抽樣檢查結(jié)果表明，干密度小于1.5t/m3的土樣占總

4、數(shù)的60%以上，同時(shí)壩基相對(duì)不透水層或透水系數(shù)較小的土層一般埋藏深度5m20m。據(jù)此，防滲墻布置設(shè)計(jì)方案一般有兩種：第1種方案是在壩頂布孔修筑混凝土防滲墻；第2種方案是在大壩上游壩坡坡腳設(shè)混凝土防滲墻，上游壩坡鋪設(shè)復(fù)合土工膜方案，兩種方案均可達(dá)到防滲要求。第1種方案在壩頂施工，具有施工人員少，不受汛期洪水干擾等優(yōu)點(diǎn)，但存在防滲墻墻體較深，施工時(shí)易塌孔等缺點(diǎn)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，補(bǔ)救困難，同時(shí)，上游壩坡裂縫、漏水、沉陷等問(wèn)題得不到解決。第2種方案避免了壩體塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，墻體較淺，施工方便，可以保證施工質(zhì)量及進(jìn)度，能有效地解決水庫(kù)上游壩坡質(zhì)量問(wèn)題。缺點(diǎn)是防滲墻在大壩上游坡腳施工，水庫(kù)需要放空，影響水庫(kù)

5、效益發(fā)揮，且施工易受汛期洪水干擾，渡汛困難，有的部位還需增加施工圍堰等臨時(shí)工程量。故大壩除險(xiǎn)加固時(shí)，根據(jù)水庫(kù)各自的具體情況，選擇合適的防滲加固方案。對(duì)無(wú)法放空的水庫(kù)，且上游壩坡防護(hù)質(zhì)量較好的大壩，一般采用第1種方案進(jìn)行防滲加固處理。對(duì)于具有放空條件的水庫(kù)，一般采用第2種方案進(jìn)行加固處理。三、混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)3.1混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)深度混凝土防滲墻底部原則上嵌入相對(duì)不透水層1m左右，頂部嵌入壩體防滲體中。目前，平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻深度大多在40m以內(nèi)。3.2混凝土防滲墻墻體厚度的確定防滲墻的厚度應(yīng)滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應(yīng)力和變形的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮到地質(zhì)情況及施工設(shè)備等因素。由于

6、國(guó)內(nèi)防滲墻設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)范，防滲墻的滲透計(jì)算和滲透穩(wěn)定分析以及強(qiáng)度、變形計(jì)算尚無(wú)規(guī)范的計(jì)算方法和理論。在設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)防滲墻破壞時(shí)的水力坡降確定墻體厚度(d)，計(jì)算公式如下： 式中： Hmax作用在防滲墻上的最大水頭差（m）；K抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取35。Jmax防滲墻滲透破壞坡降，取300；根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計(jì)，防滲墻允許承受的水力坡降Jp= Jmax/ K，可達(dá)到100，當(dāng)K=5時(shí)，Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。平原區(qū)水庫(kù)，由于河流水頭較低，Hmax一般在10 m30 m之間居多。計(jì)算得：=0.15m0.5m即可滿足要求。為節(jié)約材料，降低成本，平原地區(qū)土壩混凝土防

7、滲墻可以做得薄一些，受造孔機(jī)具限制，參考國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，平原區(qū)土壩混凝土防滲墻墻體厚度一般確定為0.20m0.8m之間。3.3墻體材料參考國(guó)內(nèi)外已建防滲墻的經(jīng)驗(yàn)，一般采用塑性混凝土作為墻體材料。這種材料有抗?jié)B性能好，變形模量低，極限應(yīng)變值大，適應(yīng)變形能力強(qiáng)等特點(diǎn)。塑性混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)指標(biāo)為：28d彈性模量8001000MPa，抗壓強(qiáng)度2.5MPa，滲透系數(shù)（19）×10-8cm/s。，配合比見(jiàn)表1。表1 塑性混凝土配合比(kg)水泥膨潤(rùn)土水砂石外加劑160802608488480.66 四、混凝土防滲墻的施工防滲墻是在壩體內(nèi)連續(xù)造孔成槽，以泥漿固壁，在泥漿下澆筑混凝土而建成的。對(duì)于小

8、型工程，一般采用沖擊式鉆機(jī)造孔或兩鉆一抓法。這兩種方法都先施工一期槽孔（主孔），后二期槽孔（副孔）。后一種方法工效高，目前被水利工程廣泛采用。但該法施工平臺(tái)要求大于18m，施工時(shí)難以布置。成墻厚度受開(kāi)槽機(jī)械限制，防滲墻一般較厚。目前，平原地區(qū)土壩防滲墻工程施工的另一種方法采用液壓開(kāi)槽機(jī)連續(xù)槽孔法。液壓開(kāi)槽機(jī)是由在同一軌道上行走的開(kāi)槽機(jī)、水下混凝土澆筑機(jī)、清槽砂石泵及混凝土攪拌機(jī)組成。液壓開(kāi)槽機(jī)沿墻體軸線連續(xù)成槽，槽孔完全連續(xù)。墻體厚度20cm左右，最大深度可達(dá)40m。該法適用于砂壤土、粉土、粘土等地質(zhì)條件。每臺(tái)班工效可達(dá)150m2，造價(jià)150元/m2（20m深22cm厚的墻體150元/m2）。

9、其工藝流程如圖1。 圖1 混凝土防滲墻施工工藝流程圖五、防滲墻施工中應(yīng)注意的問(wèn)題防滲墻施工過(guò)程中，造孔質(zhì)量是保證防滲墻質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。同時(shí)，在防滲墻施工過(guò)程中，造孔時(shí)間占總工期的2/3以上，是制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工中應(yīng)采取預(yù)防偏孔措施，有效地防止或減少偏孔，使孔斜控制在允許范圍內(nèi)。保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量和速度的關(guān)鍵在于開(kāi)槽的連續(xù)性，澆筑的及時(shí)性。并且要把泥漿固壁作為一個(gè)重要的施工環(huán)節(jié)去對(duì)待。否則，一旦出現(xiàn)塌孔，將導(dǎo)致施工中斷，而斷開(kāi)段的處理相當(dāng)困難。因此，各工序必須嚴(yán)格按規(guī)程進(jìn)行操作，控制進(jìn)度和質(zhì)量。同時(shí)加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)，保證完好率，確?；炷练罎B墻“連續(xù)作業(yè)”，達(dá)到保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量的目的。六、結(jié)語(yǔ)實(shí)踐表明，混凝土防滲墻技術(shù)應(yīng)用于平原地區(qū)大壩除險(xiǎn)加固工程，可有效解決壩體，壩基滲漏問(wèn)題，且具有施工速度快，工程造價(jià)低，防滲效果好，可靠性高等特點(diǎn)，是水庫(kù)大壩防滲加固較好的措施。隨著混凝土防滲墻技術(shù)的迅速發(fā)展，