深厚覆蓋層壩基防滲設計要點

【摘要】在深厚覆蓋層上建設水庫工程，首要解決的就是壩基防滲問題，工程設計中，根據地形、地質條件結合實際情況，要經過多種防滲形式和防滲方法的比選，選擇合理、經濟、科學的防滲措施。

【關鍵詞】深厚覆蓋層；壩基防滲；防滲墻設計

隨著我國水利工程開發建設的進程，土石壩深厚覆蓋層防滲技術已成為許多高、中壩建設中最為可行的方案，已經取得的建設成果令世人瞻目。在工程設計中，如何因地制宜的選擇合理的防滲設計方案，對工程的安全運行和防滲效果有著重大的影響。

一、防滲形式的選擇

國內外的工程經驗表明，深厚覆蓋層的防滲處理一般采用水平鋪蓋和垂直防滲兩種形式，其優缺點各不相同，具體實施時綜合考慮的因素較多，都有成功應用的工程實例。

1.水平鋪蓋防滲

水平鋪蓋防滲是壩基防滲設計中常見的一種形式，通過增加滲徑將水力坡降和滲流量控制在允許范圍內。

水平鋪蓋土料的允許水力坡降按下列條件選?。?/p>

（1）鋪蓋基礎為砂礫石不設反濾時，其允許滲流水力坡降：砂壤土取3，壤土取4，粘土取5。

（2）基礎為良好的天然墊層或人工砂墊層時，砂壤土取7～8，壤土取8～9，粘土取9～10。

采用鋪蓋防滲的工程大壩多為中低壩，鋪蓋長度一般為4～8倍水頭，通常在100～200m左右。鋪蓋前端厚度一般采用1.0m，不小于0.5m；末端厚度采用（1/6～1/10）水頭。

2.垂直防滲

目前國內壩基防滲中，垂直防滲視為一種行之有效的處理方式，是控制壩基滲流的有效措施。一般采用砼防滲墻、帷幕灌漿等工程措施。

（1）砼防滲墻

砼防滲墻結構安全、可靠，防滲效果較好，其設計、施工水平目前已發展到相當高的水平。例如黃河小浪底水利樞紐主壩砼防滲墻深81.9m，新疆下坂地水利樞紐主壩砼防滲墻深150m，墻頂厚0.6m，墻底厚1.2m，新疆哈密四道白楊溝水庫工程主壩砼防滲墻深32.2m，墻厚0.8m。

（2）帷幕灌漿

采用砂礫石基礎帷幕灌漿方案進行滲流控制。如法國的謝爾龐桑壩，壩高122m，坐落在120m深厚的、夾有大礫石和細砂的砂礫石沖積層上，采用19排灌漿帷幕，厚度為15～35m。

（3）懸掛式砼防滲墻下接砂礫石帷幕灌漿（即“上墻下幕”形式）

就目前國內施工水平來看，采取在一定深度的懸掛式砼防滲墻下接灌漿帷幕防滲方案是可行的。若懸掛式砼防滲墻不能滿足壩基滲透穩定和控制滲流量的要求，防滲形式可采取在懸掛式砼防滲墻下接灌漿帷幕進行全截斷。

（4）懸掛式垂直防滲方案

懸掛式垂直防滲方案主要應用于無限深透水地基上筑壩，懸掛式防滲體雖然不能明顯地控制滲流量，但是可以有效地延長滲徑，并較好地消減壩后的滲透坡降，提高壩體的穩定性。

二、壩基防滲設計

以新疆哈密市伊吾縣四道白楊溝水庫工程為例，簡要分析砂礫石覆蓋層壩基防滲設計要點。

1.工程概況

水庫位于新疆哈密地區伊吾縣淖毛湖鎮境內，工程總庫容為428.0萬m3。水庫樞紐由大壩、導流、放水隧洞和溢洪洞等部分組成。

攔河壩為碾壓式瀝青砼心墻壩，最大壩高70.2m，壩長215m。大壩上游壩坡1：2.25，下游壩坡1：1.8，下游壩坡綜合坡度為1：2.2。碾壓式瀝青砼心墻厚度：上部厚40cm，下部厚70cm。地面以下砂礫石覆蓋層采用厚度為80cm的槽孔砼防滲墻。

導流、放水隧洞布置在壩體的左岸山體內。一洞多用兼有導流、放空作用，同時還作為泄洪的安全儲備。放水洞全長404m，由進口引渠段、進口段、塔井段、有壓洞身段、豎井段、無壓洞身段、出口消能防沖段、出口引渠段組成。

左壩肩布置岸邊側槽溢洪洞，側堰采用開敞式，溢洪洞采用城門洞型式，溢洪洞由側槽段、調整段、泄洪洞段、消能段、尾水渠組成，溢洪洞全長380m，其中洞身段全長265m。溢流堰采用實用堰形式，出口消能段采用挑流消能方式。

2.壩基防滲形式選擇

根據滲流計算，滿足壩基滲透穩定要求的水平鋪蓋長度必須大于862m，且當地缺乏水平鋪蓋天然材料。結合本工程工業供水97%的保證率及河道來水量，嚴格控制滲流量，確定工程壩基防滲采用垂直防滲方案，且必須是全部截斷壩基覆蓋層滲流。

3.垂直防滲方案比選

根據河床內主壩砂礫石覆蓋層最大厚度32.5m，覆蓋層的防滲處理采用大開挖方案和槽孔砼防滲墻兩種方案進行比較。

壩基采用大開挖形式，相對于采用槽孔砼防滲墻形式對壩基了解更清楚、直觀，但河床內壩基砂礫石覆蓋層最大厚度為32.5m，覆蓋層較深且壩基砂礫石土滲透系數較大，壩基處理采用大開挖方案，基坑滲水量較大，排水困難，土方開挖量和壩體填筑量較槽孔砼防滲墻方案大，投資較大。槽孔砼防滲墻施工作業面位于河床地面上，受施工期洪水影響較小。防滲墻可與導流、放水洞同時施工，施工工期較大開挖方案短。綜合考慮，河床段基礎處理采用槽孔砼防滲墻方案。

3.垂直防滲設計

覆蓋層的處理采用槽孔砼防滲墻防滲，瀝青心墻基座下設置連續式槽孔砼防滲墻。槽孔砼防滲墻厚0.8m，底部嵌入基巖0.5m，槽孔砼設計標號為：C20F200W8。河床段帷幕灌漿孔為1排，孔距1m，灌漿深度深入巖體透水率為5Lu區域。岸坡段將表層強風化基巖挖除，澆筑灌漿壓頂板，板厚2.5m、底寬6.6m，砼標號為：C25F300W8，砼蓋板與瀝青砼心墻接縫處設紫銅片止水。對弱風化基巖進行固結灌漿和帷幕灌漿。固結灌漿孔布置兩排，孔距2m、排距為3m，固結灌漿深度為10m。帷幕灌漿為2排，孔、排距均為2m，帷幕灌漿深度伸入小5LU區域，每段帷幕灌漿深度及帷幕灌漿向兩壩肩延伸長度根據現場先導孔壓水試驗確定。

河床段防滲體由瀝青砼心墻、槽孔砼防滲墻、固結灌漿及帷幕灌漿處理后的穩定基巖組成，封閉地面以下的滲流通道形成完整的防滲體系。兩岸坡固結灌漿為2排，排距為3m，孔距2m，固結灌漿深10m，兩岸坡帷幕灌漿為2排，孔、排距均為2m，帷幕灌漿深度伸入小于5lu區域，形成水庫樞紐整體防滲結構。

三、結束語

對于深厚覆蓋層下壩基的防滲處理，采用垂直防滲方案是成功的。對于深厚覆蓋層特別是地層結構較為復雜的類似地區，采用何種防滲形式應根據工程要求、地形地質情況、施工技術設備等條件，經過滲流計算和技術經濟比較后綜合確定。