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浅淡高勒罕水库土坝基础防渗处理

日期：2016-2-23 13:44:51　来源：转载　浏览数：
　

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    1· 工程概况
    高勒罕水库工程位于内蒙古自治区西乌珠穆沁旗高勒罕河干流中游地段。水库大坝为壤土均质坝，防浪墙墙顶高程为1 005． 80 m，坝顶全长1 047． 4 m，坝顶宽度5． 0 m，最大坝高22． 80 m。坝基谷底段宽860m，以漫滩为主，右岸分布一级阶地，地面高程984． 60～ 987． 80 m。全新统堆积物之下埋藏古高勒罕河谷。
    ( 1) 坝基渗漏。组成坝基地层岩性主要以第四系上更新统、中更新统砂、砂卵砾石层，为中～强透水岩层，坝基存在渗漏。在中更新统底部分布砾质壤土、壤土层，为微透水岩层，该层做为相对隔水层。
    ( 2) 坝基渗透稳定性。在坝基分布上更新统及中更新统砂及砂卵砾石层，根据颗粒组成分析，在渗流的作用下，可能存在以管涌为主的渗透破坏。
    2· 土坝基础防渗处理
    2． 1 土坝基础防渗方案确定
    ( 1) 凝土地下连续墙。混凝土地下连续墙是利用专用的造槽机械设备营造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，以防孔壁坍塌，最后用导管在注满泥浆的槽孔中浇注混凝土并置换出泥浆，筑成墙体。其主要特点是实用性强，施工条件要求较宽，安全可靠。存在问题是槽孔之间的接头和墙体下部开叉问题难以彻底解决，相对来讲，施工速度较慢，成本较高。
    ( 2) 高喷灌浆。高喷灌浆是利用射流作用切割掺搅地层，改变原地层的结构和组成，同时灌入水泥浆或混合浆形成凝结体，借以达到加固地基和防渗的目的。其主要特点是可灌性好，连接可靠，机动灵活，对施工场地要求不高。存在的问题是缺少快速可靠的检查方法，水泥浪费严重。
    ( 3) 防渗方案比较。针对上述2 种处理措施，从防渗效果、施工难易、工程造价、工程进度等方面进行综合比较: ①从坝基地层情况看，主要为砂卵砾石层，一般砾石直径为5 cm，漂石直径为15 cm，地层组成较复杂，不适宜高喷灌浆。②从防渗效果看，高喷灌浆是在地下直接成墙，成墙质量难以控制。根据《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》DL /T5200 － 2004 第502 条，在卵( 碎) 砾石地层中，当深度大于30 m 时，宜采用2 排或3 排旋喷套接形式或其他形式。而地下防渗墙是先成槽后浇筑，质量易控制，连续性、整体性、防渗效果均好于高喷。③从工程造价看，常规情况下高喷灌浆比地下连续墙的工程造价低，但对于重要工程，高喷墙需设2 排或3 排，此优势也就不存在了，另外，随着成墙工艺的改进，地下连续墙的造价也随之降低。④从施工难易看，高喷灌浆所用的设备少一些，施工较为简单，但从进度而言，二者无实质性区别。综上所述，为保证高勒罕水库坝基的防渗效果，本次设计采用混凝土地下连续墙防渗方案。   2． 2 混凝土地下连续墙的设计
    2． 2． 1 墙厚的确定
    ( 1) 按墙体所承受的水力梯度计算:

    式中H －混凝土防渗墙承受的水头，取20． 10 mJ允－墙体允许的水力梯度。粘土混凝土防渗墙80 ～ 100，塑性混凝土防渗墙50 ～ 60。
    采用粘土混凝土防渗墙B = 0． 251 m，塑性混凝土防渗墙B = 0． 402 m。
    ( 2) 按使用年限计算: 考虑混凝土渗水使石灰淋蚀而丧失强度50%，所需要的时间T( 年) 来控制，一般不少于50 年，安全系数取2． 5，则按125 年计算。

    式中T －使用年限，年;
    V －防渗墙受水压面每平米混凝土体积，m3 ;
    α －混凝土中水泥氧化钙总含量，一般为60%;
    C －每立方混凝土中水泥用量，取250 kg /m3 ;
    M －在极限比降时渗出液中氧化钙浓度，取0． 1kg /m3 ;
    M0—环境水中氧化钙浓度，一般为0;
    Q—混凝土单位渗透面积1 年内的渗水量，m3 /a。
    Q = K·t·A·J
    式中K －防渗墙渗透系数，m/a;
    K = 1 × 10 － 7cm /s = 3． 15 × 10 － 2m/a;t －时间，t = 1 a;
    A －防渗墙面积，A = 1 m2 ;
    J －水力坡降，J = 50。
    将上述各值代入公式，得Q = 1． 575 m3 / a。当墙厚B = 0． 3、0． 4、0． 5、0． 6 m 时求T 值，结果见表1。

由上述计算结果可知，墙厚为0． 6 m 时使用年限与设计年限相近，但考虑到处理深度较大，为防止墙底开叉影响防渗质量，参考国内外已建工程相同深度防渗墙的墙体厚度，本次设计推荐C25 刚性混凝土防渗墙，弹性模量为1． 5 × 104 ～ 3． 0 × 104，抗渗标号小于W8，渗透系数小于10 － 8cm /s，墙体厚度0． 8 m，最大处理深度为65． 7 m。