趙 丹

(北大荒集團黑龍江八五八農(nóng)場有限公司，虎林 158419)

1 工程概況

東邊水庫位于黑龍江省海倫市東林鄉(xiāng)鎮(zhèn)東村南，克音河支流雙岔河右支岔上，壩址位于E127°20′,N47°30′。水庫集雨面積214km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚等綜合利用的中型水庫。

東邊水庫總庫容6371×104m3，水庫屬于中型山區(qū)水庫，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級，按50a一遇洪水設(shè)計，按300a一遇洪水校核。

2 土壩地質(zhì)條件

壩體巖性基本為高液限黏土構(gòu)成，總體呈可塑-硬塑狀態(tài)，具微弱透水性，滿足防滲設(shè)計要求；抗滑穩(wěn)定性好。

壩基第四系松散層為上細(xì)下粗的雙層結(jié)構(gòu)地基。該淤泥層厚度為0.20m-0.50m，頂面埋深為(原始地面算起)2.7m-3.0m，底面高程為203.44m-203.69m，累計長度為350m，壓縮系數(shù)(α1-2)為0.610MPa-1，屬中等壓縮性土，固結(jié)沉降已趨于穩(wěn)定，抗滑穩(wěn)定性較好。

壩基上部有厚度2.00m-4.20m的微弱透水黏性土，抗?jié)B透能力強。下部粉土質(zhì)細(xì)砂和級配不良細(xì)礫為中等-強透水層，經(jīng)計算壩基年滲漏量很小，可不予考慮。在高水頭的作用下，砂性土易發(fā)生滲透破壞，破壞形式分別為流土、管涌類型。粉土質(zhì)細(xì)砂的允許滲透水力比降建議值〔J〕允許=0.25；級配不良細(xì)礫的允許滲透水力比降建議值〔J〕允許=0.15。

基底為相對不透水的泥巖，無滲漏和滲透穩(wěn)定問題。

3 土壩防滲復(fù)核

復(fù)核計算的目的是要確定壩體浸潤線的位置及壩下游壩坡和壩基的出逸比降，校核土壩壩坡和壩基的滲透穩(wěn)定，采取相應(yīng)的防滲措施。

3.1 壩基滲流安全復(fù)核

壩基滲流安全復(fù)核按均質(zhì)壩在有限深雙層地基上的計算方法。

壩基滲流安全復(fù)核按均質(zhì)壩在有限深雙層地基上的計算方法。計算公式如下：

(1)

式中：A為越流系數(shù)；L為臨水側(cè)弱透水層長度，150m;h為CD段弱透水層底板承壓水頭，m;H為壩前水深，m；k0為強透水壩基滲透系數(shù)，7.05×10-3cm/s;k1為弱透水壩基滲透系數(shù)，2.5×10-6cm/s;T0為透水堤基層厚度，m;T1為弱透水堤基層厚度，m。

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001，當(dāng)下游滲透出逸比降Jc-x>允許出逸比降J允時，滲流不穩(wěn)定。應(yīng)設(shè)置排水蓋重層。

Jc-x=h/T1J允=(Gs-1)(1-n1)/K

(2)

排水蓋重層的厚度t可按下式計算：

(3)

式中：J允為表層土在壩下游坡腳點c至c以下范圍x點的滲透比降；GS為表層土的土粒比重；n1為表層土的孔隙率；K為安全系數(shù)，取1.5。

計算結(jié)果見表1。

表1 壩基滲流計算表

經(jīng)計算，三種設(shè)計工況下，表層土在壩下游坡腳點的滲透比降均>允許滲透比降0.64。所以，壩基滲流不穩(wěn)定，需要進行壩基防滲處理。

4 土壩防滲措施

滲流計算結(jié)果，壩基滲流不穩(wěn)定。從計算過程可以看出，壩基滲流不穩(wěn)定的主要原因是壩基黏土覆蓋層較薄，而覆蓋層之下的砂的透水性比較強，滲透系數(shù)為7.05×10-3cm/s。

從計算結(jié)果可以看出，如果采用排水蓋重的措施，則工程量會很大，占地面積也大，所以不適合這種方式。設(shè)計針對0+700-1+150已經(jīng)有滲漏險情的壩段，采用垂直防滲的措施；對0+300-0+750及1+100-1+350采用排水減壓井。

4.1 多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻

對0+700-1+150已經(jīng)有滲漏險情的壩段，采用垂直防滲的措施，徹底根治大壩滲漏的險情。同時，采用垂直防滲可以降低壩體浸潤線，對下游壩坡穩(wěn)定起到較好作用。

比較三種垂直防滲措施：

1)高壓擺噴混凝土防滲墻方案

2)垂直鋪塑防滲帷幕方案

3)多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻方案

三種垂直防滲措施造價比較見表2。

表2 垂直防滲造價比較成果表

從造價上比較：多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻是最優(yōu)的，其次是垂直鋪塑防滲帷幕，而高壓擺噴混凝土防滲墻造價最高。

三種垂直防滲措施都具有施工速度快、防滲效果好的優(yōu)點，能夠徹底解決水庫滲漏及滲透變形問題。

從施工工藝及效果比較：高壓擺噴混凝土防滲墻方案要求施工場地大，現(xiàn)壩頂寬度僅為5m，影響施工機械的布置及交通。垂直鋪塑防滲帷幕方案施工做不到基巖面以下，而且防滲膜易損壞，從長期防滲效果看并不理想。多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻方案施工簡單，防滲效果持久。

所以采用多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻方案。多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻技術(shù)是運用特制的多頭小直徑深層攪拌樁機，把水泥漿噴入土體并攪拌形成水泥土墻，用水泥土墻作為防滲墻達到截滲的目的。多頭小直徑水泥土深層攪拌樁截滲墻既經(jīng)濟、施工方法又簡單。

防滲墻厚度20cm，頂高程在壩頂以下1m，即216.97m，底高程在弱風(fēng)化泥巖面下1m。樁號0+700-1+150，長450m。

4.2 排水減壓井

對于0+300-0+750及1+100-1+350壩段，計算壩基滲流不穩(wěn)定。為了減小背水坡腳附近的滲流壓力，防止發(fā)生滲流破壞，在下游設(shè)置排水減壓井。將排水減壓井設(shè)置在排水溝底的中央，井口水位應(yīng)高于溝水位0.1m。

整個減壓井由設(shè)在井孔中的井管(包括沉淀管、濾管、升水管等)、反濾層、井口結(jié)構(gòu)等幾部分組成。井管直徑為0.2m，井管進入透水層深度為2.5 m。

井間壓力水頭：

(4)

式中：a為井距，m；s為上游滲流進口到井列線的距離，m；H為上游水深，m；F為函數(shù)。

(5)

式中：T為地基強透水層厚度，m；W為井伸入強透水層的貫入深度，2.5m；r0為井的半徑，0.1m。

校核水位條件下，計算結(jié)果見表3。

表3 排水減壓井井間距計算成果

根據(jù)計算成果，設(shè)計在以下斷面設(shè)置排水減壓井：0+300、0+380、0+450、0+520、0+580、0+630、0+675、0+715、0+750、1+150、1+180、1+215、1+260、1+305、1+350?？傆?5處。

5 結(jié) 論

東邊水庫已經(jīng)施工完成，目前土壩防滲控制運行良好，無不利滲流跡象。