多頭小直徑防滲墻在小型水庫防滲處理中的應(yīng)用

劉心愿

(淮南市水利規(guī)劃設(shè)計院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

毛郢水庫大壩興建于特殊年代，因無專業(yè)施工隊伍施工，也沒有施工質(zhì)量控制手段，致使壩身填筑質(zhì)量差，同時壩身與壩基結(jié)合面清理不徹底，導(dǎo)致大壩防滲能力較差，產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏。

1 防滲加固方式比選

對3種方案比較如下：

(1)方案1-塑性混凝土防滲墻。塑性混凝土防滲墻是利用專用的造孔設(shè)備營造孔槽，采用泥漿護壁，用導(dǎo)管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，形成墻體。塑性混凝土防滲墻具有適用范圍廣、適用性強、施工條件要求低且安全、可靠的特點，但施工速度較慢。

(2)方案2-多頭小直徑防滲墻。多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻技術(shù)是運用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機把水泥漿噴入土體，同時鉆頭旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入土層的水泥漿液與原土充分拌和在一起，形成抗壓強度比天然土強度高得多，滲透系數(shù)較小，并具有整體性、水穩(wěn)定性的樁柱體。將樁柱體互相搭接成一列，形成連續(xù)墻體起到截滲作用。

(3)方案3-沖抓套井粘土井柱防滲墻。沖抓套井粘土井柱是用沖抓錐造孔，把原壩身雜填土抓出，形成直井后回填粘土，孔與孔套接形成一道連續(xù)的粘土心墻。同時夯實對井孔壁周圍的土體有擠實作用，增加其密實度。

(4)方案比選結(jié)果。以上3種方案在技術(shù)上都是可行的，均能夠達到控制壩體和壩基滲流，降低壩體浸潤線的目的。3種方案技術(shù)經(jīng)濟分析比較如下：①方案1的優(yōu)點是塑性混凝土防滲墻對各種土層適應(yīng)性強，墻體開槽澆筑，施工質(zhì)量直觀明了，墻體連續(xù)性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，墻體為塑性，可適應(yīng)壩體的變形與壩身土結(jié)合緊密。②方案2優(yōu)點是多頭小直徑深層攪拌成墻造價低，取材方便，施工速度快，施工工序少，工效高，成墻耐久性好；本方案工程投資最少。③方案3的優(yōu)點是上部采用粘土井柱墻防滲直觀可靠，施工速度快。此方案的缺點是井柱施工內(nèi)粘性土回填質(zhì)量不容易控制。

上述3種加固處理方案在技術(shù)上均可滿足壩體防滲要求，而方案2投資小，工程實施容易。因此，防滲加固設(shè)計推薦采用多頭小直徑防滲墻方案。

2 防滲加固設(shè)計

多頭小直徑防滲墻厚度可按式(1)計算：

T=ΔH/[J]

(1)

其中，T為墻厚，m；ΔH為最大上、下游水頭差，m，上游最高洪水位65.90m，下游壩腳處地面高程為62.20m；則ΔH=65.90-62.20=3.70m；[J]為多頭小直徑防滲墻允許水力坡降，按有關(guān)資料取為30。

則T=ΔH/[J]=3.70/30=0.123m，取T=0.15m。

考慮到施工可能帶來的垂直偏差，選用樁徑為40cm，樁距不大于30cm，理論成墻厚度不小于30cm，噴灰量不小于15%。

防滲墻的具體布置如下：在離大壩壩頂中心線靠迎水側(cè)1.0m處設(shè)置，墻頂高程66.10m，防滲墻伸入壩基以下1.5m～2.0m左右；布置范圍為大壩全壩段，即樁號K0+000～K0+410段，截滲墻平均深度5.0m。

3 大壩滲流安全復(fù)核

3.1 計算斷面及地層簡化

根據(jù)毛郢水庫工程地質(zhì)報告，結(jié)合地形、壩高及歷年險情發(fā)生位置，選取大壩的典型剖面作為滲流復(fù)核計算斷面，斷面樁號0+306.4。

3.2 計算參數(shù)選取

本工程計算斷面各土層滲透系數(shù)依照地質(zhì)報告，地質(zhì)資料選取(采用建議值)，對地質(zhì)報告中未提供滲透系數(shù)的土層，則按該土層的地質(zhì)特性，根據(jù)工程類比選定。根據(jù)經(jīng)驗、填土成分、施工方法等因素，壩體滲透系數(shù)為3.27E-04cm/s，為中等透水性，壩基滲透系數(shù)為9.83E-07cm/s，為弱透水性。

3.3 計算工況

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL189-2013)的有關(guān)規(guī)定，滲流計算選擇工況分別為正常水位、設(shè)計水位、校核水位3種工況。

3.4 計算成果及分析

圖1穩(wěn)定滲流期大壩滲流計算成果圖

滲流計算采用二維穩(wěn)定滲流有限元法，計算分析軟件采用河海大學(xué)土木工程學(xué)院開發(fā)的“AutoBANK-水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)”。

(1) 計算成果。毛郢水庫壩身及壩坡下游表層土為粉質(zhì)壤土，根據(jù)類似工程的滲透變形判定結(jié)果，確定出逸滲透破壞型式為流土型破壞；各相鄰?fù)翆又g均不會產(chǎn)生接觸沖刷和接角流失現(xiàn)象。防滲加固后各種水位組合下大壩滲流網(wǎng)圖如圖1所示。

(2)計算成果分析。由計算成果可知，大壩加固后橫剖面上的計算等勢線分布符合一般均質(zhì)壩的滲流規(guī)律。根據(jù)滲流計算成果，計算斷面上壩體與壩基接觸面上的最大水平比降為0.062，小于黏土臨界比降0.3～0.4的下限，其滲透穩(wěn)定滿足要求。

校核水位工況下游壩坡滲出段的最大出逸比降為0.14，小于黏土的允許出逸比降黏土最大值0.6～0.7的下限。因此，壩體下游坡腳滲出段沒有產(chǎn)生滲流破壞的可能。

4 結(jié)束語

根據(jù)滲流計算成果，大壩的垂直滲透坡降值在0.09～0.2，同時壩后出逸點高度較加固前有明顯降低，大壩的滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，同時加固后大壩的滲漏量較加固前減少60%～80%，特別是在正常蓄水位情況下，降幅達到80%以上，因此多頭小直徑防滲墻方案對于提高毛郢水庫大壩的滲透穩(wěn)定性是可靠，有效的。

[參考文獻]

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