王保申，孟凡會(huì)

(1.山東省臨沂水文水資源勘測(cè)局，山東 臨沂276002;2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南250013)

混凝土防滲墻在小仕陽(yáng)水庫(kù)中的應(yīng)用

王保申1，孟凡會(huì)2

(1.山東省臨沂水文水資源勘測(cè)局，山東 臨沂276002;2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南250013)

混凝土防滲墻是近年來(lái)應(yīng)用廣泛的一種地下連續(xù)式防滲措施，以山東省莒縣小仕陽(yáng)水庫(kù)為實(shí)例，對(duì)混凝土防滲墻在水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析討論。通過(guò)對(duì)壩基除險(xiǎn)加固前的滲漏情況和采用混凝土防滲墻成墻后的滲透系數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并采用高密度電法對(duì)成墻的連續(xù)性進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)滲透系數(shù)對(duì)比和高密度電法電阻率色譜圖分析得出，混凝土防滲墻的使用能有效的解決水庫(kù)壩基的滲漏問(wèn)題。同時(shí)對(duì)混凝土防滲墻的更好應(yīng)用進(jìn)行了展望。

防滲墻;滲透系數(shù);連續(xù)性;高密度電法

小仕陽(yáng)水庫(kù)位于莒縣東北方向28 km處，沭河支流袁公河上，始建于1958年10月，1959年6月主體工程竣工。控制流域面積281 km2，“三查三定”水庫(kù)總庫(kù)容1.246億 m3，加固后水庫(kù)總庫(kù)容1.364億 m3，興利庫(kù)容0.686 3億 m3。小仕陽(yáng)水庫(kù)是一座以防洪和農(nóng)業(yè)灌溉為主，結(jié)合發(fā)電和水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的大(2)型水庫(kù)。樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道(閘)、副溢洪道、放水洞、水電站六部分組成。

1 原壩體滲漏情況

主壩壩型為均質(zhì)壩和分區(qū)壩，樁號(hào)0+464～0+568段、0+560～0+970段為均質(zhì)壩，0+180～0+560段為粘土心墻分區(qū)壩，心墻填筑主要為粘土，褐黃色、灰褐色，灰色，硬塑，土質(zhì)巖性不均，局部夾有風(fēng)化巖碎屑，無(wú)規(guī)律的摻雜淺灰色壤土。其標(biāo)貫擊數(shù)4～16擊，平均8.7擊，干密度1.48～1.69 g/cm3，平均 1.60 g/cm3。一般滲透系數(shù) 1.1 × 10－6～4.4 ×10－4cm/s，平均值 1.5 ×10－4cm/s，大值平均值 4.3 ×10－4cm/s。墻體滲水較嚴(yán)重，若隨著滲水量的增大，水與壩體細(xì)顆粒一起帶出壩體，空隙逐漸擴(kuò)大，形成滲水通道，在水壓力作用下，當(dāng)空隙發(fā)展到一定的階段后，壩體就會(huì)隨著失穩(wěn)，給下游的招賢鎮(zhèn)及莒縣縣城沿河兩岸24.5萬(wàn)畝耕地和30萬(wàn)人口的安全帶來(lái)危害。

2 加固處理措施

本文以0+464～0+568段主壩壩體為研究對(duì)象，分析加固后的壩體防滲效果。確定壩體采用混凝土防滲墻進(jìn)行加固，混凝土防滲墻是在軟基中用機(jī)械造孔或挖槽，灌注混凝土建成的地下連續(xù)式防滲隔墻。

混凝土防滲墻的厚度應(yīng)滿(mǎn)足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿(mǎn)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。根據(jù)已建成的混凝土防滲墻統(tǒng)計(jì)及《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274－2001)統(tǒng)計(jì)分析，確定混凝土防滲墻墻體厚度為0.6 m，考慮防滲墻的入巖情況及適應(yīng)變形能力根據(jù)高程的不同選用兩種不同的墻體材料，下部4.0 m為C10砼，以上采用塑性砼，其抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大于5.0 MPa，28 d彈性模量控制在1.5～2×104MPa，滲透系數(shù)不大于10～7 cm/s。砼防滲墻軸線(xiàn)布置在壩軸線(xiàn)上游1.65 m處，頂高程為158.50 m，采用液壓抓斗和沖擊鉆施工，入中風(fēng)化巖1.0 mm。

表1 0+464～0+568段塑性防滲墻混凝土配合比kg

3 防滲墻質(zhì)量檢測(cè)

防滲墻質(zhì)量的檢測(cè)包括墻體連續(xù)性檢測(cè)和墻體物理性質(zhì)檢測(cè)。

3.1 墻體連續(xù)性

對(duì)加固后的0+464～0+568段混凝土防滲墻墻體采用高密度電阻率測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)。高密度電法是將直流電通過(guò)接地電極供入地下，建立穩(wěn)定的人工電場(chǎng)，在地表觀(guān)測(cè)某點(diǎn)的垂直方向(電測(cè)深)或某剖面的水平方向的電阻率變化，從而了解巖層的分布或地質(zhì)構(gòu)特點(diǎn)。防滲墻在澆注時(shí)，由于墻體材料基本相同，其電阻率可視為基本一致;在澆注過(guò)程中，若存在漏澆、欠澆或各槽段連接不好，防滲墻出現(xiàn)空洞等質(zhì)量隱患時(shí)，隱患處的電阻率與其他完整防滲墻的電阻率有一定的差異，這為檢測(cè)提供了前提條件。

高密度電法屬于電阻率法，與常規(guī)的電阻率法不同的是一次設(shè)置較多的測(cè)試電極，一次勘探過(guò)程完成縱橫2維的勘探測(cè)試。該方法觀(guān)測(cè)精度較高，提供的信息數(shù)據(jù)量較大，適用于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探與環(huán)境調(diào)查，進(jìn)行地下埋藏物探測(cè)，堤防隱患探測(cè)。高密度電阻率法是一種剖面法和電測(cè)深法的組合式剖面裝置，對(duì)地電結(jié)構(gòu)具有一定的成像功能。因此，墻體裂縫、空洞、不均勻體、軟弱層、透水體等在探測(cè)成果圖上均有所反映。將高密度電法測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)拼接、進(jìn)行必要的校正、對(duì)非值排除修正，外輪廓線(xiàn)數(shù)據(jù)輸入;通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件包處理計(jì)算，最后打印出視電阻率剖面;通過(guò)不同巖體、土層不同的電阻率差異，對(duì)物探電阻率剖面分析解釋?zhuān)Y(jié)合原有地質(zhì)資料，對(duì)物探資料進(jìn)行綜合分析。

本文對(duì)莒縣小仕陽(yáng)水庫(kù)主壩防滲墻樁號(hào)0+464～0+568段防滲墻進(jìn)行高密度電法進(jìn)行物探測(cè)試，高密度電法電阻率色譜圖分析解釋如下:高阻區(qū)域貫穿整條測(cè)線(xiàn)，視電阻率比較均勻，無(wú)明顯異常反映。

圖1 0+464～0+568段混凝土防滲墻物探圖

3.2 墻體滲透系數(shù)

墻體滲透系數(shù)的檢測(cè)分別采用了注水試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)兩種方法。采用注水試驗(yàn)檢測(cè)大壩混凝土防滲墻抗?jié)B等級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表2。抽檢主壩混凝土防滲墻工程滲透試塊1組，抽檢位置為樁號(hào)0+475，滲透系數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 防滲墻注水試驗(yàn)結(jié)果表

表3 防滲墻滲透系數(shù)檢測(cè)結(jié)果表

由表2及表3可見(jiàn)，注水試驗(yàn)測(cè)得大壩樁號(hào)混凝土防滲墻墻體滲透系數(shù)8.56×10－8cm/s，樁號(hào)0+475處混凝土試塊滲透系數(shù)為3.4×10－8cm/s，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)混凝土防滲墻體滲透系數(shù)不大于10－7cm/s要求。

4 總結(jié)

通過(guò)小仕陽(yáng)水庫(kù)的實(shí)例可以看到，混凝土防滲墻的使用，有效的減少了通過(guò)壩體的滲流量?；炷练罎B效果顯著，可靠度高，且防滲體結(jié)構(gòu)連續(xù)，整體性好。從使用角度看，混凝土防滲墻適用性強(qiáng)，不受心墻土質(zhì)情況影響。因此，混凝土防滲墻可徹底解決心墻滲透系數(shù)不滿(mǎn)足要求的問(wèn)題，還可以解決心墻齒墻與基巖接合處清基不徹底、接觸沖刷等問(wèn)題。

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)水資源的利用也將得到進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)，對(duì)水利水電工程中的混凝土防滲墻工程，會(huì)不斷提出更高更新的要求。我們應(yīng)針對(duì)水利水電工程地基的關(guān)鍵技術(shù)，如新裝備、新工藝、新材料，自動(dòng)控制等展開(kāi)協(xié)同攻關(guān)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找出規(guī)律，加強(qiáng)理論研究，以促進(jìn)防滲墻技術(shù)的不斷全面發(fā)展，迎接我國(guó)21世紀(jì)水利水電建設(shè)的新高潮。

［1］張家發(fā)，吳昌瑜，李勝常.堤防加固工程中防滲墻的防滲效果及應(yīng)用條件研究［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào).2001.05.

［2］李培基.岳城水庫(kù)大副壩防滲墻設(shè)計(jì)［J］.水利水電工程設(shè)計(jì).2001(02).

［3］郭亞潔，劉建成，孫西歡.張峰水庫(kù)塑性混凝土試驗(yàn)研究［J］.水利建設(shè)與管理.2007(05).

［4］孫殿文，劉春洋，劉福春.混凝土防滲墻在大清溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中的應(yīng)用［J］.東北水利水電.2011(01).

［5］魏忠和.冷竹關(guān)水電站閘壩混凝土防滲墻的施工［J］.水電站設(shè)計(jì).2001(02).

［6］蔣振中，高鐘璞，張良秀.混凝土防滲墻施工及檢測(cè)技術(shù)研究［J］.水利發(fā)電.1998.(03).

［7］高鐘璞等編著.大壩基礎(chǔ)防滲墻［M］.中國(guó)電力出版社.2000.

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1004－1184(2012)03－0177－02

2012－02－15

王保申(1971－)，男，山東郯城人，工程師，主要從事水文水資源管理工作。