粘土斜墻防滲在小型水庫加固中的應(yīng)用

朱葳

摘 要：本文對騎龍水庫壩體工程地質(zhì)條件分析評價(jià)，優(yōu)先選用粘土斜墻防滲設(shè)計(jì)，結(jié)合防滲墻滲透性、壓實(shí)度檢測參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行效果，施工簡便，表明粘土斜墻在小型水庫加固中的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)條件；粘土斜墻防滲設(shè)計(jì)；防滲墻檢測；經(jīng)濟(jì)性和適用性

中圖分類號：TV698 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）07-0103-01

騎龍水庫位于全椒縣大墅鎮(zhèn)境內(nèi)，屬于長江流域滁河水系，集水面積1.65km2，正常蓄水位46.15m，洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇設(shè)計(jì)，50年一遇校核，設(shè)計(jì)洪水位46.97m，校核洪水位47.55m，總庫容22萬m3，是一座集防洪、灌溉兼養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫。水庫于1960年完工，大壩為均質(zhì)土壩，壩長280m，壩頂高程47.47～48.44m，最大壩高4.8m，壩頂寬度3.86～6.38m。下游為草皮護(hù)坡，迎水坡坡比1：1.6～1：2.6，背水坡坡比1：1.75～1：2.85。溢洪道位于大壩左壩頭處，為寬頂堰結(jié)構(gòu)，高程為46.15m，溢洪道通過下游渠道直接將洪水泄流至馬廠干渠。放水涵洞位于大壩樁號0+070和0+235處，涵底高程41.89和41.98m，洞身為Φ0.40m臥涵。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 壩體地質(zhì)條件

1.1.1 壩體地層簡述[1]

壩體①層素填土（Q4ml），棕褐色，軟塑～可塑，濕，質(zhì)地以粉質(zhì)粘土為主；層厚1.00～4.80m，層底分布高程42.75～47.71m。壩體填土與壩基結(jié)合部含有植物根莖等腐殖物，可見大壩施工時(shí)清基不徹底。

1.1.2 壩體工程地質(zhì)評價(jià)

壩體填土主要為①層素填土，質(zhì)地以粉質(zhì)粘土為主。含水量范圍值26.4～30.6%，干密度范圍值1.44～1.55g/cm3，均值1.50g/cm3；液性指數(shù)均值0.63，塑性指數(shù)均值15.7；壓實(shí)度范圍值為0.87～0.93、均值0.90，根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]（S189-2013）第5.2.2條強(qiáng)制條文要求，填土質(zhì)量不滿足規(guī)范要求。在壩頂5#、7#鉆孔現(xiàn)場做注水試驗(yàn)[3]，成果表明滲透系數(shù)均值4.85×10-4cm/s，屬中等透水性，說明該大壩碾壓不密實(shí)，防滲性能較差。壩體填土與壩基結(jié)合部沒有處理好，其接觸面亦成為滲漏通道；壩體填筑質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，致使下游壩腳多處出現(xiàn)散浸、滲漏出逸點(diǎn)和局部沼澤化現(xiàn)象。

1.2 壩基地質(zhì)條件[1]

①層粉質(zhì)粘土（Q4al），灰褐色，可塑，濕；層厚0.60～3.90m，層頂分布高程42.75～43.63m，層底分布高程38.99～42.57m。河槽段壩體直接覆蓋在本層之上；該層為中等強(qiáng)度地層，中壓縮性，工程地質(zhì)條件一般；含水量范圍值26.6～29.6%、均值27.9%；液性指數(shù)均值0.59；塑性指數(shù)均值15.9；壓縮模量5.90MPa；滲透系數(shù)4.67×10-5cm/s，屬弱透水性；承載力特征值fak=130～150kPa。③層粘土（Q3al），黃褐夾灰色，可塑～硬塑，濕，含有鐵錳結(jié)核；層厚0.30～6.20m，層頂分布高程38.99～47.71m，層底分布高程38.15～39.19m；左、右岸坡壩體直接覆蓋在本層之上；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性；工程地質(zhì)條件較好；含水量范圍值22.5～23.6%、均值23.0%；液性指數(shù)均值0.15；塑性指數(shù)均值18.4；壓縮模量11.34MPa；滲透系數(shù)4.00×10-6cm/s，滲透性分級屬微透水性，承載力特征值fak=260kPa。④層泥質(zhì)砂巖，棕紅色，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，稍濕，該層僅探及層頂，探及層厚0.10～0.80m，層頂高程38.15～39.19m，探及層底分布高程37.89～38.99m；強(qiáng)度較高，埋藏較深，承載力特征值fak=300kPa。表層風(fēng)化破碎帶漏水，其下可視為弱透水層；遇水后強(qiáng)度有下降。

2 大壩防滲加固設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘探資料、現(xiàn)場檢查結(jié)合水庫歷年運(yùn)行情況，大壩防滲范圍確定為樁號0+050～0+250，總長200m。防滲墻最大防滲水頭4.55m（上游47.55m，下游43.0m），根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]的有關(guān)規(guī)定，防滲墻頂高程按不低于校核洪水位的要求并結(jié)合施工工藝確定。

針對大壩填筑質(zhì)量差，滲漏嚴(yán)重的情況，根據(jù)目前常用的防滲工藝和方法，并結(jié)合水庫大壩的具體特征，選擇的防滲處理技術(shù)主要有：粘土斜墻防滲、多頭小直徑防滲墻、沖抓套井粘土井柱防滲墻等。壩體防滲加固處理設(shè)計(jì)對三種方案進(jìn)行綜合比較，本著高效可行、經(jīng)濟(jì)耐用的原則，大壩防滲設(shè)計(jì)采用粘土斜墻防滲方案。

大壩防滲結(jié)合壩體加高培厚，根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，土壩防滲墻自上而下逐漸加厚，頂部寬度不小于1.5m，底部寬度不小于3.0m，本工程設(shè)計(jì)將上游坡表層土清除不小于300mm厚，再至下而上填筑粘土斜墻，為保證墻厚度，斜墻內(nèi)邊坡為現(xiàn)狀坡清表后的坡比1：2.0，外邊坡為1：2.5，防滲墻頂部高程至壩頂?shù)缆穳|層，能滿足防滲墻在所需墻頂處頂寬不小于1.5m，底部寬度不小于3.0m的規(guī)范要求。斜墻底部和壩基結(jié)合處做截水槽，深入壩基1.0m，截水槽開挖邊坡上、下游均為1：1.0，土料選用粘性土，壓實(shí)后滲透系數(shù)不大于i×10-6cm/s （1

粘土防滲斜墻的優(yōu)點(diǎn)是施工機(jī)械進(jìn)場方便，工藝簡單，便于施工，庫區(qū)周邊土料儲量大，造價(jià)低，質(zhì)量容易控制。缺點(diǎn)是施工時(shí)需要層層碾壓，若碾壓不實(shí)，容易出現(xiàn)防滲不良的后果，施工時(shí)受天氣影響較大。

3 防滲墻檢測

粘土斜墻設(shè)計(jì)要求回填土的壓實(shí)度為0.96?，F(xiàn)場采用環(huán)刀分層取土樣，室內(nèi)進(jìn)行干密度（環(huán)刀、天平、烘箱）檢測，計(jì)算壓實(shí)度。在現(xiàn)場人工鉆孔進(jìn)行常水頭注水試驗(yàn)，測定粘土斜墻滲透系數(shù)。

在大壩樁號0+080、0+110、0+150、0+180、0+210段粘土斜墻回填土壓實(shí)度抽檢18個土樣，合格率為94.4%；最小壓實(shí)度0.947不低于設(shè)計(jì)壓實(shí)度的98%；滲透系數(shù)為（1.3～4.5）×10-6cm/s，滲透性分級為微透水性；滿足設(shè)計(jì)及《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)—土石方工程》[4]（SL631-2012）規(guī)范的要求。

4 運(yùn)行效果

大壩防滲加固后，防滲墻后壩體浸潤線降低很多，滲透出逸比降降低，有利于壩體穩(wěn)定；上游壩坡平整未出現(xiàn)凹陷、坍塌現(xiàn)象。經(jīng)四年的運(yùn)行效果壩體和壩腳未見滲漏現(xiàn)象。

5 結(jié)語

粘土斜墻防滲施工操作簡單、工期較短，土料能夠就近利用，經(jīng)濟(jì)具有可比性，質(zhì)量可靠，適用性廣，在小型水庫大壩防滲加固中得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]SL55-2005《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》[M].北京：中國水利水電出版社，155084.197：38-45.

[2]SL189-2013《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》[M].北京：中國水利水電出版社，155170.115：10-12.

[3]SL345-2007《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)范》[M].北京：中國水利水電出版社，155084.574：9-10.

[4]SL631-2012《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)—土石方工程》[M].北京：中國水利水電出版社，155170.19：18-20.