水利工程論文-平原地區(qū)土壩混凝土防滲墻的設(shè)計(jì)與施工.doc

水利工程論文-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THEDESIGNANDCONSTRUCTIONOFSEEPAGEPROOFWALLINPLAINAREAAbstractSeepageproofwallisthewidelyusedmethodforthereinforcementofdangerousreservoir.Thedesignandconstructionoftheseepageproofwallinplainareaareintroducedinthepresentpaperbasedontheempiricalworks.Itcanbeagoodreferenceforthesimilarengineering.Keywords:seepagewallroofdesignconstruction一、前言我國平原地區(qū)水庫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(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)問題，補(bǔ)救困難，同時(shí)，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(jìn)度，能有效地解決水庫上游壩坡質(zhì)量問題。缺點(diǎn)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(shí)工程量。故大壩除險(xiǎn)加固時(shí)，根據(jù)水庫各自的具體情況，選擇合適的防滲加固方案。對(duì)無法放空的水庫，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，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。由于國內(nèi)防滲墻設(shè)計(jì)無規(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()，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，由于河流水頭較低，Hmax一般在10m30m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)土壩混凝土防滲墻可以做得薄一些，受造孔機(jī)具限制，參考國內(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。，配合比見表1。表1塑性混凝土配合比(kg)水泥膨潤土水砂石外加劑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槽機(jī)連續(xù)槽孔法。液壓開槽機(jī)是由在同一軌道上行走的開槽機(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）。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(shí)，在防滲墻施工過程中，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，確保混凝土防滲墻“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)，是水庫大壩防滲加固較好的措施