平原地区土坝混凝土防渗墙的设计与施工(1)
2016-03-17 01:00
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摘要：防渗墙是目前病险水库除险加固工程中广泛应用的一种方
摘要：防渗墙是目前病险水库除险加固工程中广泛应用的一种方法。本文根据作者多年的工程经验，介绍了平原地区土坝混凝土防渗墙的设计与施工原则，旨在为类似工程提供借鉴。
关键词：防渗墙 设计 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 construction 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、前言我国平原地区水库大多修建于二十世纪五、六十年代，一般为就地取材筑坝，坝型以均质土坝居多，坝高较低。由于历史原因，大坝填筑质量普遍较差。有的坝基处理不彻底，甚至未清基，直接在河床上填土筑坝。坝基存在深厚砂砾石层渗水通道。坝体裂缝、沉陷、坝基渗漏现象十分普遍。汛期高水位时，大坝下游地面极易产生渗水、管涌险情，危及水库安全运行。随着混凝土防渗墙施工工具和工艺技术的不断发展和完善，将混凝土防渗墙技术应用于土坝防渗加固，已成为平原区水库大坝防渗加固的一项重要措施[1-2]。本文根据作者多年的工程经验，介绍了平原地区土坝混凝土防渗墙的设计与施工原则，旨在为类似工程提供借鉴。二、混凝土防渗墙设计方案根据地质勘探资料分析，平原区均质土坝坝体普遍存在上坝土料选择要求不严格、筑坝土料分区不明显，碾压不充分，填筑质量差的问题。抽样检查结果表明，干密度小于1.5t/m3的土样占总数的60%以上，同时坝基相对不透水层或透水系数较小的土层一般埋藏深度5m～20m。据此，防渗墙布置设计方案一般有两种：第1种方案是在坝顶布孔修筑混凝土防渗墙；第2种方案是在大坝上游坝坡坡脚设混凝土防渗墙，上游坝坡铺设复合土工膜方案，两种方案均可达到防渗要求。第1种方案在坝顶施工，具有施工人员少，不受汛期洪水干扰等优点，但存在防渗墙墙体较深，施工时易塌孔等缺点，一旦出现问题，补救困难，同时，上游坝坡裂缝、漏水、沉陷等问题得不到解决。第2种方案避免了坝体塌孔现象的发生，墙体较浅，施工方便，可以保证施工质量及进度，能有效地解决水库上游坝坡质量问题。缺点是防渗墙在大坝上游坡脚施工，水库需要放空，影响水库效益发挥，且施工易受汛期洪水干扰，渡汛困难，有的部位还需增加施工围堰等临时工程量。故大坝除险加固时，根据水库各自的具体情况，选择合适的防渗加固方案。对无法放空的水库，且上游坝坡防护质量较好的大坝，一般采用第1种方案进行防渗加固处理。对于具有放空条件的水库，一般采用第2种方案进行加固处理。三、混凝土防渗墙的设计3.1混凝土防渗墙的设计深度混凝土防渗墙底部原则上嵌入相对不透水层1m左右，顶部嵌入坝体防渗体中。目前，平原地区土坝混凝土防渗墙深度大多在40m以内。3.2混凝土防渗墙墙体厚度的确定防渗墙的厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求，同时还应考虑到地质情况及施工设备等因素。由于国内防渗墙设计无规范，防渗墙的渗透计算和渗透稳定分析以及强度、变形计算尚无规范的计算方法和理论。在设计时，根据防渗墙破坏时的水力坡降确定墙体厚度(d)，计算公式如下：
式中： δhmax——作用在防渗墙上的最大水头差（m）；k——抗渗坡降安全系数，一般取3～5。jmax——防渗墙渗透破坏坡降，取300；根据已建成的混凝土防渗墙统计，防渗墙允许承受的水力坡降jp= jmax/ k，可达到100，当k=5时，jp为60，假定防渗墙承受的最大水头差与坝前水深相同。平原区水库，由于河流水头较低，δhmax一般在10 m～30 m之间居多。计算得：δ=0.15m～0.5m即可满足要求。为节约材料，降低成本，平原地区土坝混凝土防渗墙可以做得薄一些，受造孔机具限制，参考国内工程经验，平原区土坝混凝土防渗墙墙体厚度一般确定为0.20m～0.8m之间。3.3墙体材料参考国内外已建防渗墙的经验，一般采用塑性混凝土作为墙体材料。这种材料有抗渗性能好，变形模量低，极限应变值大，适应变形能力强等特点。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。，配合比见表1。表1 塑性混凝土配合比(kg)
