蛟河市大關(guān)門水庫(kù)土壩防滲墻設(shè)計(jì)

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蛟河市大關(guān)門水庫(kù)土壩防滲墻設(shè)計(jì)
王鋮，陳煥起，董士正
摘要：簡(jiǎn)要介紹蛟河市大關(guān)門水庫(kù)概況，結(jié)合典該庫(kù)實(shí)際存在的滲漏問(wèn)題，采取方案比較的方法，確定攪拌樁水泥土防滲墻設(shè)計(jì)為才采用方案，并闡述相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：大關(guān)門水庫(kù) 除險(xiǎn)加固防滲墻設(shè)計(jì)

1、防滲方案的確定

1.1工程簡(jiǎn)介：大關(guān)門水庫(kù)位于新農(nóng)街大關(guān)門村，壩址座落在二松水系大關(guān)門河。水庫(kù)集雨面積41km2,大壩地理坐標(biāo)為東京127。20＇45〃，北緯43。36＇32〃.
水庫(kù)始建于1956年，1962年對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了擴(kuò)建。本次水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，校核標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇洪水，總庫(kù)容328.5萬(wàn)m3，是一座防洪、灌溉為主結(jié)合養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的�。á瘢┬退畮�(kù)。
大關(guān)門水庫(kù)樞紐主要由大壩、溢洪道、輸水洞組成。
土壩：大壩為攪拌樁水泥土防滲墻壩，設(shè)計(jì)最大壩高11.51m，土壩長(zhǎng)693.5m，壩頂寬3.6m，壩頂高程61.41m。壩前坡坡比為1：3，壩后坡為1:2.5.
1.2工程地質(zhì)概況
壩體由粘性土防滲體及兩側(cè)風(fēng)化砂壩殼料組成，防滲墻未截?cái)鄾_積層。防滲體與砂礫層無(wú)過(guò)渡層，與周圍土層無(wú)過(guò)渡層。防滲體：粘性土防滲體齒槽坐于粘性土及砂礫石層上。壩體在后壩腳做過(guò)塊石壓滲處理。粉土質(zhì)砂：據(jù)5組原狀樣實(shí)驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)，干密度平均值ρd=1.53g/cm3,含水量平均值W=23.2%，據(jù)4組滲透成果統(tǒng)計(jì)，K平均值=1×10-3cm/s，不滿足防滲體標(biāo)準(zhǔn)。樁號(hào)0+000到0+480m處，壩體防滲體為含砂粘土填筑，樁號(hào)0+480到0+600m壩體填筑主要為粉土質(zhì)沙，防滲體于壩右側(cè)鉆探可見(jiàn)分布不連續(xù)。由于施工于50年代大躍進(jìn)時(shí)期，粘土材料就近取材，質(zhì)量不好，鉆探可見(jiàn)粘土防滲體不連續(xù)，壩體存在滲漏問(wèn)題。當(dāng)庫(kù)水位達(dá)到正常高時(shí)，壩后坡滲水嚴(yán)重，壩后滲流常年不斷，說(shuō)明壩體存在滲漏問(wèn)題及滲透穩(wěn)定的隱患，必須采取正確處理措施。
1.3防滲方案的確定
大關(guān)門水庫(kù)壩體防滲體為含砂粘土填筑，分布不連續(xù)，質(zhì)量不好，滲透性大，存在滲漏及滲漏隱患。壩基砂礫石層及含土砂礫石層較深厚，均為透水層，由于修建水庫(kù)時(shí)壩基砂礫石層含土砂礫石層未做處理，故壩基存在滲漏問(wèn)題。通過(guò)復(fù)核計(jì)算壩后出逸比降，壩基存在滲透破壞問(wèn)題。另經(jīng)分析，壩后坡局段存在抗滑不穩(wěn)定問(wèn)題。本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)選用兩種方案進(jìn)行比較。
方案一：沉模砼防滲墻方案。在土壩壩軸線樁號(hào)0+087.7-0+636段布置塑性混凝土防滲墻，防滲墻軸線位于壩軸線上游，與壩軸線平行，距軸線1.0m，防滲墻頂高程為60.4m（同校核洪水位），防滲墻底高程嵌入全風(fēng)化花崗巖以下0.1m，防滲墻厚度為0.12m。
方案二：壩前土工膜防滲，土工膜與原壩腳粘土斜墻相接，伸入壩腳2-4m，折向固定，向庫(kù)區(qū)鋪設(shè)長(zhǎng)40m。土工膜上、下設(shè)砂礫層厚20cm。
方案三：攪拌樁水泥土防滲墻方案。在土壩壩軸線樁號(hào)0+000-0+069、0+090-0+636段布置水泥土截滲墻，截滲墻軸線為壩軸線，截滲墻頂高程60.40m(砼校核洪水位，高于正常高水位0.65m)。截滲墻底高程嵌入相對(duì)不透水層全風(fēng)化花崗巖以下0.1m，防滲墻厚為0.30m.
詳見(jiàn)方案比較表

經(jīng)比較，方案二放空水庫(kù)，投資高，導(dǎo)流圍堰難度大，并工期要求嚴(yán)格。方案一基礎(chǔ)沉�？煽啃圆睿敬卧O(shè)計(jì)采用方案三為本工程選定方案。
最大斷面及孔位布置圖

2、攪拌樁水泥土防滲墻設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)防滲墻，采用多頭小直徑攪拌樁構(gòu)筑水泥土截滲墻。水泥土截滲墻以水泥作為固化劑，通過(guò)樁機(jī)在壩體和壩基處將土體和固化劑強(qiáng)制拌合，使土體固結(jié)成具有良好整體性、不透水性和一定強(qiáng)度的水泥土截滲墻。
2.1 防滲墻布置
防滲墻總長(zhǎng)636m，起點(diǎn)為大壩樁號(hào)0+000，終點(diǎn)為樁號(hào)0+636，軸線位于壩軸線，施工平面頂高程61.41m，寬3.60m。防滲墻頂高程60.25m（同校核洪水位，高于正常高水位0.50m），防滲墻底深入壩基至相對(duì)隔水層全風(fēng)化花崗巖下0.10m。防滲墻設(shè)計(jì)厚度經(jīng)計(jì)算取0.30m，累計(jì)防滲墻面積8856m2.
2.2 防滲墻技術(shù)參數(shù)
固化劑材料采用普通硅酸鹽水泥，借鑒外地區(qū)已建同類工程，結(jié)合本地工程地質(zhì)條件，水泥摻量：壩基部位取15%，壩體部位取12%，水灰比按灌漿試驗(yàn)確定，漿液由稀到濃逐級(jí)變換，取值控制在5:1—0.5:1，一般在1.0-1.5之間。
2.3 灌漿方法和壓力
灌漿自上而下分段灌注，按分不加密的原則進(jìn)行。
在工程采取三序孔組成帷幕，按先Ⅰ序，再Ⅱ序，最后Ⅲ序的原則分序施工。帷幕灌漿段長(zhǎng)度采用3 – 5m。
灌漿壓力和孔距布置，設(shè)計(jì)灌漿單元為1.35m，孔距由多頭小直徑機(jī)械特性確定孔距0.15m，灌漿壓力為0.3Mpa.
2.4技術(shù)要求
防滲墻抗壓強(qiáng)度不小于0.3Mpa，滲透系數(shù) k＜1×10-6 cm/s，允許抗?jié)B比降J ＞50. 有關(guān)施工方法技術(shù)、措施參照《多頭小直徑深層攪拌樁截滲墻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（水利部淮委基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司1999）執(zhí)行。