水庫(kù)大壩壩基的處理設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

摘要：文章針對(duì)水庫(kù)大壩壩基處理設(shè)計(jì)，結(jié)合水庫(kù)工程實(shí)例，對(duì)壩基清基、防滲以及防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，得出主、副壩清基深度、防滲深度、滲流計(jì)算方法與結(jié)果、各壩段對(duì)應(yīng)防滲結(jié)構(gòu)等結(jié)論，并提出一種全新的水平鋪蓋與垂直防滲相結(jié)合的壩基防滲形式，旨在為類似水庫(kù)工程提供可靠的參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)大壩；壩基處理設(shè)計(jì)；清基設(shè)計(jì)；防滲設(shè)計(jì)；防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV698 文章編號(hào)：1009-2374（2016）23-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.056

對(duì)于水庫(kù)工程建設(shè)而言，壩基處理設(shè)計(jì)是十分重要的環(huán)節(jié)，牽扯到工程的整體質(zhì)量，在實(shí)際工作中必須予以足夠的重視。由于壩基地層、地質(zhì)、水文等存在明顯的差異，設(shè)計(jì)前期應(yīng)做好勘察工作，掌握詳細(xì)的資料，以此為日后的設(shè)計(jì)工作提供可靠依據(jù)；設(shè)計(jì)中應(yīng)充分利用勘察資料，根據(jù)地質(zhì)條件等因素制定針對(duì)性設(shè)計(jì)方案，明確清基深度與防滲結(jié)構(gòu)等，并在實(shí)踐中不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到最大化提升工程質(zhì)量的目的。現(xiàn)結(jié)合某水庫(kù)工程實(shí)例，圍繞大壩壩基處理，對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行深入探討，具體內(nèi)容如下：

1 工程概況

本次研究將某水庫(kù)工程作為研究對(duì)象，該工程主要包含主壩、副壩、引水閘、引水渠、放水閘、分水閘、防水渠與各類腐蝕設(shè)施。水庫(kù)壩體選擇土工膜斜墻防滲碾壓土石壩，壩頂寬度為6.0m，壩體長(zhǎng)約7.7km，上游壩坡相對(duì)較大，為1∶2.5，下游為1∶2；壩體的防滲措施選用復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，采用斜鋪的方式，復(fù)合膜厚度為0.75mm，無(wú)紡布規(guī)格為200g/m2；壩體護(hù)坡結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆混凝土板，厚度為15～22m。壩基防滲為本次研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一，工程根據(jù)實(shí)際情況，采用三種防滲措施，分別為PE塑模防滲、塑性混凝土墻以及水泥攪拌樁。

2 壩基清基設(shè)計(jì)

2.1 主壩清基設(shè)計(jì)

清基為壩基處理的首要環(huán)節(jié)，清基深度的確定是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)質(zhì)量與水平會(huì)對(duì)后續(xù)施工造成直接的影響。水庫(kù)主壩第三系壩段泥巖出露，表層為沙巖和泥巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，存在較大孔隙率，與水接觸后容易軟化，若將其當(dāng)作壩基，則很難進(jìn)行壓實(shí)處理，而且還容易產(chǎn)生軟弱面，所以設(shè)計(jì)決定對(duì)泥巖進(jìn)行完全的清除，開挖厚度為1～2m。水庫(kù)主壩第四系壩段表面為沉積物，下層存在泥巖與砂巖。該沉積物主要是沖洪積亞砂土夾亞黏土，其干容重相對(duì)較低，孔隙比最大可以達(dá)到1.67，屬于典型的高壓縮性土體，且含鹽量偏高。但此處壩段的地下水位卻偏高，為清基工作帶來(lái)了很大的不便。對(duì)此，設(shè)計(jì)決定清除地層以下3m所有土體，剩余部分作為壩基進(jìn)行清基作業(yè)。

2.2 副壩清基設(shè)計(jì)

西側(cè)副壩由第三系臺(tái)地組成，而表層主要為第四系礫石，厚度分布不均，大致為0.5～2.0m。此外，部分壩段的泥巖出露較為明顯，因此清基設(shè)計(jì)深度為1～2m，被礫石覆蓋的地層清基1m。東側(cè)副壩位于第三系平臺(tái)之上，表層與西側(cè)副壩完全相同，但厚度相對(duì)較小，僅有0.4m左右，其下方全部為泥巖，故清基設(shè)計(jì)深度為0.4m，將清基后出露的第三系平臺(tái)作為副壩壩基。

3 壩基防滲設(shè)計(jì)

3.1 深度設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)地質(zhì)報(bào)告的分析可知，強(qiáng)風(fēng)化巖層在全壩段的實(shí)際分布厚度大致為4～8m，采取垂直防滲的方式對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖層進(jìn)行阻斷，其防滲深度確定為6m，若存在泥巖，且其厚度在2m以上，埋深不超過(guò)6m的情況下，可將此層作為防滲體基面。為確保壩基滲透的穩(wěn)定性，防止?jié)B漏的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)決定將水平鋪蓋和垂直防滲連接成一體，根據(jù)對(duì)應(yīng)的實(shí)際情況，對(duì)鋪蓋的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，隨機(jī)選取三個(gè)壩段，其水平鋪蓋長(zhǎng)度如表1所示。

3.2 滲流計(jì)算

設(shè)計(jì)方案提出的滲流計(jì)算形式為：將垂直防滲換算成水平鋪蓋，其中包含水平鋪蓋，按照鋪蓋與壩體防滲的實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算的具體過(guò)程為：通過(guò)對(duì)垂直防滲的換算得出水平鋪蓋的實(shí)際長(zhǎng)度，在完全等效的條件下，使用聯(lián)合防滲方法對(duì)滲流進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)計(jì)算結(jié)果如表1所示。

4 壩基防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)方案

4.1.1 0+000～0+800壩段的防滲深度相對(duì)較小，以砂層防滲為主，防滲形式為塑膜；0+800～2+436壩段的防滲深度較大，為主要的防滲區(qū)域，設(shè)計(jì)選用的防滲形式為灌注防滲墻。

4.1.2 2+436～2+850壩段的防滲深度大約為10～11.5m，以深入首層泥巖為準(zhǔn)，防滲形式為灌注防滲墻。防滲墻在砂層當(dāng)中較易成槽，泥巖層的厚度不大，施工相對(duì)便利，而且還可以和西側(cè)副壩的防滲結(jié)構(gòu)連接成一體。

4.1.3 2+850～5+050壩段的防滲深度波動(dòng)較大，大致為3.5～11.5m，平均深度為7.0m，由于開槽難度較小，故采用垂直防滲。對(duì)于含有泥巖的部分壩段，為保證防滲效果，需運(yùn)用特定的手段進(jìn)行開槽，以此提升垂直防滲結(jié)構(gòu)的性能。

4.1.4 5+050～6+025壩段的防滲深度較大，最深處可達(dá)15.5m，且不存在泥巖，很難使用垂直防滲，若使用鋪膜防滲，則難以控制質(zhì)量。為此此壩段需采用關(guān)注防滲墻，實(shí)踐表明，由于存在大面積砂巖，所以成墻質(zhì)量有所保證。

4.1.5 6+025～7+100壩段防滲深度大多為6.0m，僅有少數(shù)壩段超過(guò)10m。此處壩段的防滲層當(dāng)中幾乎不存在泥巖，且地質(zhì)條件良好，可運(yùn)用垂直防滲。

4.2 方案優(yōu)化

主要針對(duì)垂直防滲，且深度在6m左右，建議采用水平鋪蓋與垂直防滲相結(jié)合的方法。其中，垂直防滲方法為：在壩基表層開槽，鋪設(shè)一定厚度的PE膜，完成后進(jìn)行回填。PE膜的厚度約為0.5mm，在下游鋪設(shè)，為提升槽面的平整度，避免損壞PE膜，需要在槽的外壁上預(yù)先攤鋪無(wú)紡布，再鋪設(shè)PE膜；水平鋪蓋方法為：對(duì)于第三系壩段，需整平地面，清理地面上的雜物和垃圾；對(duì)于第四系壩段，需對(duì)各種植物根系與覆蓋物進(jìn)行清理，清理后實(shí)施整平。地面檢驗(yàn)合格后鋪設(shè)一定厚度的復(fù)合膜，復(fù)合膜即為PE膜與無(wú)紡布的結(jié)合體，其連接和壩體的防滲體連接完全一致，并與垂直防滲等形成一個(gè)完整、密封的整體，鋪設(shè)與連接完成后在其上方回填砂土以起到保護(hù)作用，但要注意回填的深度不宜過(guò)大，否則會(huì)對(duì)復(fù)合膜造成破壞，一般控制在1.5m即可。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，水庫(kù)大壩的壩基處理設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及到相關(guān)的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，還要對(duì)地質(zhì)、水文等實(shí)際條件實(shí)施充分的考慮和分析，工作中存在很大的難度，如果設(shè)計(jì)中考慮得不夠全面，將造成壩體變形、滲漏等問(wèn)題，對(duì)水庫(kù)安全造成威脅。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，明確各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，根據(jù)不同壩段的實(shí)際情況，采用最佳的防滲結(jié)構(gòu)，確定合理的清基深度，從而在切實(shí)保證大壩安全與防滲性能的基礎(chǔ)上，為施工提供便利。

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作者簡(jiǎn)介：呂曉輝，陜西千陽(yáng)人，供職于西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，研究方向：農(nóng)田水利工程。

（責(zé)任編輯：小 燕）