混凝土防滲墻在小仕陽水庫中的應(yīng)用

王保申，孟凡會

(1.山東省臨沂水文水資源勘測局，山東 臨沂276002;2.山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南250013)

混凝土防滲墻在小仕陽水庫中的應(yīng)用

王保申1，孟凡會2

(1.山東省臨沂水文水資源勘測局，山東 臨沂276002;2.山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟南250013)

混凝土防滲墻是近年來應(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水庫為實例，對混凝土防滲墻在水庫除險加固工程中的應(yīng)用進行分析討論。通過對壩基除險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)進行對比，并采用高密度電法對成墻的連續(xù)性進行無損檢測，通過滲透系數(shù)對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壩基的滲漏問題。同時對混凝土防滲墻的更好應(yīng)用進行了展望。

防滲墻;滲透系數(shù);連續(xù)性;高密度電法

小仕陽水庫位于莒縣東北方向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”水庫總庫容1.246億 m3，加固后水庫總庫容1.364億 m3，興利庫容0.686 3億 m3。小仕陽水庫是一座以防洪和農(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。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24.5萬畝耕地和30萬人口的安全帶來危害。

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行加固，混凝土防滲墻是在軟基中用機械造孔或挖槽，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)滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應(yīng)力和變形的要求，同時還應(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)計及《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274－2001)統(tǒng)計分析，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，其抗壓強度設(shè)計值大于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。砼防滲墻軸線布置在壩軸線上游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

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

3.1 墻體連續(xù)性

對加固后的0+464～0+568段混凝土防滲墻墻體采用高密度電阻率測試方法進行檢測。高密度電法是將直流電通過接地電極供入地下，建立穩(wěn)定的人工電場，在地表觀測某點的垂直方向(電測深)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。防滲墻在澆注時，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，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)置較多的測試電極，一次勘探過程完成縱橫2維的勘探測試。該方法觀測精度較高，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，進行地下埋藏物探測，堤防隱患探測。高密度電阻率法是一種剖面法和電測深法的組合式剖面裝置，對地電結(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、透水體等在探測成果圖上均有所反映。將高密度電法測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)拼接、進行必要的校正、對非值排除修正，外輪廓線數(shù)據(jù)輸入;通過數(shù)據(jù)處理軟件包處理計算，最后打印出視電阻率剖面;通過不同巖體、土層不同的電阻率差異，對物探電阻率剖面分析解釋，結(jié)合原有地質(zhì)資料，對物探資料進行綜合分析。

本文對莒縣小仕陽水庫主壩防滲墻樁號0+464～0+568段防滲墻進行高密度電法進行物探測試，高密度電法電阻率色譜圖分析解釋如下:高阻區(qū)域貫穿整條測線，視電阻率比較均勻，無明顯異常反映。

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)的檢測分別采用了注水試驗和室內(nèi)試驗兩種方法。采用注水試驗檢測大壩混凝土防滲墻抗?jié)B等級，結(jié)果見表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0+475，滲透系數(shù)檢測結(jié)果見表3。

表2 防滲墻注水試驗結(jié)果表

表3 防滲墻滲透系數(shù)檢測結(jié)果表

由表2及表3可見，注水試驗測得大壩樁號混凝土防滲墻墻體滲透系數(shù)8.56×10－8cm/s，樁號0+475處混凝土試塊滲透系數(shù)為3.4×10－8cm/s，滿足設(shè)計混凝土防滲墻體滲透系數(shù)不大于10－7cm/s要求。

4 總結(jié)

通過小仕陽水庫的實例可以看到，混凝土防滲墻的使用，有效的減少了通過壩體的滲流量。混凝土防滲效果顯著，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，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)不滿足要求的問題，還可以解決心墻齒墻與基巖接合處清基不徹底、接觸沖刷等問題。

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國水資源的利用也將得到進一步的開發(fā)，對水利水電工程中的混凝土防滲墻工程，會不斷提出更高更新的要求。我們應(yīng)針對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，自動控制等展開協(xié)同攻關(guān)，總結(jié)經(jīng)驗，找出規(guī)律，加強理論研究，以促進防滲墻技術(shù)的不斷全面發(fā)展，迎接我國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］.長江科學(xué)院院報.2001.05.

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TV640.31

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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。