多頭小直徑防滲墻在小型水庫防滲處理中的應用

劉心愿

(淮南市水利規劃設計院，安徽 淮南 232001)

0 引 言

毛郢水庫大壩興建于特殊年代，因無專業施工隊伍施工，也沒有施工質量控制手段，致使壩身填筑質量差，同時壩身與壩基結合面清理不徹底，導致大壩防滲能力較差，產生嚴重滲漏。

1 防滲加固方式比選

對3種方案比較如下：

(1)方案1-塑性混凝土防滲墻。塑性混凝土防滲墻是利用專用的造孔設備營造孔槽，采用泥漿護壁，用導管在注滿泥漿的槽孔中澆注混凝土并置換出泥漿，形成墻體。塑性混凝土防滲墻具有適用范圍廣、適用性強、施工條件要求低且安全、可靠的特點，但施工速度較慢。

(2)方案2-多頭小直徑防滲墻。多頭小直徑深層攪拌噴灌漿造墻技術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，同時鉆頭旋轉攪拌，使噴入土層的水泥漿液與原土充分拌和在一起，形成抗壓強度比天然土強度高得多，滲透系數較小，并具有整體性、水穩定性的樁柱體。將樁柱體互相搭接成一列，形成連續墻體起到截滲作用。

(3)方案3-沖抓套井粘土井柱防滲墻。沖抓套井粘土井柱是用沖抓錐造孔，把原壩身雜填土抓出，形成直井后回填粘土，孔與孔套接形成一道連續的粘土心墻。同時夯實對井孔壁周圍的土體有擠實作用，增加其密實度。

(4)方案比選結果。以上3種方案在技術上都是可行的，均能夠達到控制壩體和壩基滲流，降低壩體浸潤線的目的。3種方案技術經濟分析比較如下：①方案1的優點是塑性混凝土防滲墻對各種土層適應性強，墻體開槽澆筑，施工質量直觀明了，墻體連續性好，防滲性能可靠，墻體耐久性好，墻體為塑性，可適應壩體的變形與壩身土結合緊密。②方案2優點是多頭小直徑深層攪拌成墻造價低，取材方便，施工速度快，施工工序少，工效高，成墻耐久性好；本方案工程投資最少。③方案3的優點是上部采用粘土井柱墻防滲直觀可靠，施工速度快。此方案的缺點是井柱施工內粘性土回填質量不容易控制。

上述3種加固處理方案在技術上均可滿足壩體防滲要求，而方案2投資小，工程實施容易。因此，防滲加固設計推薦采用多頭小直徑防滲墻方案。

2 防滲加固設計

多頭小直徑防滲墻厚度可按式(1)計算：

T=ΔH/[J]

(1)

其中，T為墻厚，m；ΔH為最大上、下游水頭差，m，上游最高洪水位65.90m，下游壩腳處地面高程為62.20m；則ΔH=65.90-62.20=3.70m；[J]為多頭小直徑防滲墻允許水力坡降，按有關資料取為30。

則T=ΔH/[J]=3.70/30=0.123m，取T=0.15m。

考慮到施工可能帶來的垂直偏差，選用樁徑為40cm，樁距不大于30cm，理論成墻厚度不小于30cm，噴灰量不小于15%。

防滲墻的具體布置如下：在離大壩壩頂中心線靠迎水側1.0m處設置，墻頂高程66.10m，防滲墻伸入壩基以下1.5m～2.0m左右；布置范圍為大壩全壩段，即樁號K0+000～K0+410段，截滲墻平均深度5.0m。

3 大壩滲流安全復核

3.1 計算斷面及地層簡化

根據毛郢水庫工程地質報告，結合地形、壩高及歷年險情發生位置，選取大壩的典型剖面作為滲流復核計算斷面，斷面樁號0+306.4。

3.2 計算參數選取

本工程計算斷面各土層滲透系數依照地質報告，地質資料選取(采用建議值)，對地質報告中未提供滲透系數的土層，則按該土層的地質特性，根據工程類比選定。根據經驗、填土成分、施工方法等因素，壩體滲透系數為3.27E-04cm/s，為中等透水性，壩基滲透系數為9.83E-07cm/s，為弱透水性。

3.3 計算工況

根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL189-2013)的有關規定，滲流計算選擇工況分別為正常水位、設計水位、校核水位3種工況。

3.4 計算成果及分析

圖1穩定滲流期大壩滲流計算成果圖

滲流計算采用二維穩定滲流有限元法，計算分析軟件采用河海大學土木工程學院開發的“AutoBANK-水工結構有限元分析系統”。

(1) 計算成果。毛郢水庫壩身及壩坡下游表層土為粉質壤土，根據類似工程的滲透變形判定結果，確定出逸滲透破壞型式為流土型破壞；各相鄰土層之間均不會產生接觸沖刷和接角流失現象。防滲加固后各種水位組合下大壩滲流網圖如圖1所示。

(2)計算成果分析。由計算成果可知，大壩加固后橫剖面上的計算等勢線分布符合一般均質壩的滲流規律。根據滲流計算成果，計算斷面上壩體與壩基接觸面上的最大水平比降為0.062，小于黏土臨界比降0.3～0.4的下限，其滲透穩定滿足要求。

校核水位工況下游壩坡滲出段的最大出逸比降為0.14，小于黏土的允許出逸比降黏土最大值0.6～0.7的下限。因此，壩體下游坡腳滲出段沒有產生滲流破壞的可能。

4 結束語

根據滲流計算成果，大壩的垂直滲透坡降值在0.09～0.2，同時壩后出逸點高度較加固前有明顯降低，大壩的滲透穩定滿足規范要求，同時加固后大壩的滲漏量較加固前減少60%～80%，特別是在正常蓄水位情況下，降幅達到80%以上，因此多頭小直徑防滲墻方案對于提高毛郢水庫大壩的滲透穩定性是可靠，有效的。

[參考文獻]

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