土壩混凝土防滲墻設計管理論文

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一、前言

我國平原地區(qū)水庫大多修建于二十世紀五、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，大壩下游地面極易產(chǎn)生滲水、管涌險情，危及水庫安全運行。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)應用于土壩防滲加固，已成為平原區(qū)水庫大壩防滲加固的一項重要措施[1-2]。本文根據(jù)作者多年的工程經(jīng)驗，介紹了平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設計與施工原則，旨在為類似工程提供借鑒。

二、混凝土防滲墻設計方案

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格、筑壩土料分區(qū)不明顯，碾壓不充分，填筑質(zhì)量差的問題。抽樣檢查結(jié)果表明，干密度小于1.5t/m3的土樣占總數(shù)的60%以上，同時壩基相對不透水層或透水系數(shù)較小的土層一般埋藏深度5m～20m。據(jù)此，防滲墻布置設計方案一般有兩種：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混凝土防滲墻，上游壩坡鋪設復合土工膜方案，兩種方案均可達到防滲要求。

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，但存在防滲墻墻體較深，施工時易塌孔等缺點，一旦出現(xiàn)問題，補救困難，同時，上游壩坡裂縫、漏水、沉陷等問題得不到解決。

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)量及進度，能有效地解決水庫上游壩坡質(zhì)量問題。缺點是防滲墻在大壩上游坡腳施工，水庫需要放空，影響水庫效益發(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工程量。

故大壩除險加固時，根據(jù)水庫各自的具體情況，選擇合適的防滲加固方案。對無法放空的水庫，且上游壩坡防護質(zhì)量較好的大壩，一般采用第1種方案進行防滲加固處理。對于具有放空條件的水庫，一般采用第2種方案進行加固處理。

三、混凝土防滲墻的設計

3.1混凝土防滲墻的設計深度

混凝土防滲墻底部原則上嵌入相對不透水層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

防滲墻的厚度應滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應力和變形的要求，同時還應考慮到地質(zhì)情況及施工設備等因素。

由于國內(nèi)防滲墻設計無規(guī)范，防滲墻的滲透計算和滲透穩(wěn)定分析以及強度、變形計算尚無規(guī)范的計算方法和理論。在設計時，根據(jù)防滲墻破壞時的水力坡降確定墻體厚度(d)，計算公式如下：

式中：ΔHmax——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3～5。

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，防滲墻允許承受的水力坡降Jp=Jmax/K，可達到100，當K=5時，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，由于河流水頭較低，ΔHmax一般在10m～30m之間居多。計算得：δ=0.15m～0.5m即可滿足要求。

為節(jié)約材料，降低成本，平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻可以做得薄一些，受造孔機具限制，參考國內(nèi)工程經(jīng)驗，平原區(qū)土壩混凝土防滲墻墻體厚度一般確定為0.20m～0.8m之間。

3.3墻體材料

參考國內(nèi)外已建防滲墻的經(jīng)驗，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，極限應變值大，適應變形能力強等特點。

塑性混凝土防滲墻的設計指標為：28d彈性模量800～1000MPa，抗壓強度≥2.5MPa，滲透系數(shù)＜（1～9）×10-8cm/s。，配合比見表1。

表1塑性混凝土配合比(kg)

水泥

膨潤土

水

砂

石

外加劑

160

80

260

848

848

0.66

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。對于小型工程，一般采用沖擊式鉆機造孔或兩鉆一抓法。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。但該法施工平臺要求大于18m，施工時難以布置。成墻厚度受開槽機械限制，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槽機連續(xù)槽孔法。液壓開槽機是由在同一軌道上行走的開槽機、水下混凝土澆筑機、清槽砂石泵及混凝土攪拌機組成。液壓開槽機沿墻體軸線連續(xù)成槽，槽孔完全連續(xù)。墻體厚度20cm左右，最大深度可達40m。該法適用于砂壤土、粉土、粘土等地質(zhì)條件。每臺班工效可達150m2，造價150元/m2（20m深22cm厚的墻體150元/m2）。其工藝流程。

五、防滲墻施工中應注意的問題

防滲墻施工過程中，造孔質(zhì)量是保證防滲墻質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)。同時，在防滲墻施工過程中，造孔時間占總工期的2/3以上，是制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。施工中應采取預防偏孔措施，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)鍵在于開槽的連續(xù)性，澆筑的及時性。并且要把泥漿固壁作為一個重要的施工環(huán)節(jié)去對待。否則，一旦出現(xiàn)塌孔，將導致施工中斷，而斷開段的處理相當困難。因此，各工序必須嚴格按規(guī)程進行操作，控制進度和質(zhì)量。同時加強機械設備的維修養(yǎng)護，保證完好率，確保混凝土防滲墻“連續(xù)作業(yè)”，達到保證混凝土防滲墻施工質(zhì)量的目的。

六、結(jié)語

實踐表明，混凝土防滲墻技術(shù)應用于平原地區(qū)大壩除險加固工程，可有效解決壩體，壩基滲漏問題，且具有施工速度快，工程造價低，防滲效果好，可靠性高等特點，是水庫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，施工機具的不斷創(chuàng)新和完善，經(jīng)濟效益的不斷提高，其用途將日益廣泛。

參考文獻：

(1).水利水電工程混凝土防滲墻施工技術(shù)規(guī)范.SL174-96

(2).高鐘璞.大壩基礎防滲墻.北京：中國電力出版社2000.

(3).白永年等.中國堤壩防滲加固新技術(shù)2001.9。