淺析紅石峁水庫大壩截滲墻設計

雷 慶

（陜西水環境工程勘測設計研究院 陜西 西安 710018）

大壩壩頂總長度386m，最大壩高46m，頂寬5m，在壩頂設置防浪墻，墻頂高程為1124.0m，壩體上游邊坡均為1∶3；下游壩坡坡比均為1∶2.75，壩體采用排水棱體排水。

根據地質報告，右壩肩為一單薄山梁，沿壩軸線正常高水位1118.41m處的山梁寬度為200m，且地下水位低于水庫正常蓄水位11.41m。壩肩砂頁巖產狀近于水平，且層理極發育。另外，基巖頂部分布有Q2al砂礫石層，礫石層厚度3m～7m，K=20m/d，屬強透水層，且分布基本連續，為集中滲漏通道，故存在近壩段鄰谷滲漏的地形及地質條件。

1 截滲方式選擇

目前，對于深層砂礫石層基礎防滲處理的方式主要有垂直鋪塑、灌漿和截滲墻等方式。由于右岸單薄山梁地形陡峭且有2#滑坡體位于其前緣，垂直鋪塑僅可適用于上部砂礫石層但對于下部基巖無法進行處理；對于灌漿，主要適用于深層砂礫石層的為高噴灌漿，由于處理軸線位于2#滑坡體范圍，工程完成后會有一部分變形，因此要求材料需要有一定的適應變形能力要求。本次設計截滲墻采用塑性混凝土，且墻體內布設鋼筋籠。

2 截滲墻穩定計算

截滲墻計算模型如圖1示。

計算邊界的約束條件為：模型的左右側邊界施加法向約束，底部邊界施加全約束。計算方法采用有限元法，計算軟件為ANSYS軟件。

2.1 計算假定條件

（1）假定材料為均質彈性、各向同性的連續體，不考慮鋼筋和混凝土的應力重分布。

（2）荷載主要考慮結構自重。

（3）假定問題為平面應變問題，分析時取出某一截面進行分析。

2.2 荷載主要考慮自重和水壓力

計算參數詳見表1。

應力計算結果詳見圖2、圖3。

從圖中可以看出，拉應力最大位置出現在防滲墻下部背水側，為1.33MPa，主要由于土體擠壓產生，最大拉應力區出現在底部X正向；壓應力最大位置出現在截滲墻下部迎水側，為1.33MPa。

2.3 變位計算結果（見圖 4、5、6）

從圖中可以看出防滲墻整體位移max=0.11m，min=0.009m此位移也是因為周圍土體不均勻沉降產生。

從圖中可以看出防滲墻X向位移max=0.109m，min=0.0051m此位移也是因為周圍土體不均勻沉降產生。

從圖中可以看出防滲墻Y向位移max=0.0054m，min=0.0142m此位移也是因為周圍土體不均勻沉降產生。

3 截滲墻設計

本次工程設計采用防滲墻與帷幕灌漿結合處理。防滲墻頂部高程1120m，底部以基巖頂板控制，高程為1100m～1105m，防滲墻高15m～20m。基巖以下進行帷幕灌漿，灌漿底部以防滲底線控制，灌漿孔為單排，孔距為1.5m，灌漿深度30m～35m。為了防止與壩軸線夾角處出現拉裂現象，在該處對截滲墻進行加固，加固范圍為結合點至周圍5m的距離，具體加固措施為對結合部位增加0.5m厚度。

表1 截滲墻穩定計算采用的物理力學指標

防滲墻采用兩條軸線進行比較。方案一：防滲墻長266m，防滲墻由壩軸線上游230m處開始，于B0+375處與大壩銜接，夾角100°，與壩軸線重合部分長度為35m。為了防止集中荷載變形影響截滲墻防滲效果，本次設計在與大壩銜接的丁字位置5m范圍內進行加強，該處墻厚1.2m。由于該軸線1120平臺已經形成，不需在進行大開挖。方案二：防滲墻長259m，開挖量大并且施工完成后還需進行回填。經綜合分析比較，本次采用方案一。陜西水利