蛟河市大关门水库土坝防渗墙设计

蛟河市大关门水库土坝防渗墙设计
王铖，陈焕起，董士正
摘要：简要介绍蛟河市大关门水库概况，结合典该库实际存在的渗漏问题，采取方案比较的方法，确定搅拌桩水泥土防渗墙设计为才采用方案，并阐述相关技术要点。
关键词：大关门水库除险加固防渗墙设计

1、防渗方案的确定

1.1工程简介：大关门水库位于新农街大关门村，坝址座落在二松水系大关门河。水库集雨面积41km2,大坝地理坐标为东京127。20＇45〃，北纬43。36＇32〃.
水库始建于1956年，1962年对水库进行了扩建。本次水库设计标准为20年一遇洪水，校核标准为100年一遇洪水，总库容328.5万m3，是一座防洪、灌溉为主结合养鱼等综合利用的小（Ⅰ）型水库。
大关门水库枢纽主要由大坝、溢洪道、输水洞组成。
土坝：大坝为搅拌桩水泥土防渗墙坝，设计最大坝高11.51m，土坝长693.5m，坝顶宽3.6m，坝顶高程61.41m。坝前坡坡比为1：3，坝后坡为1:2.5.
1.2工程地质概况
坝体由粘性土防渗体及两侧风化砂坝壳料组成，防渗墙未截断冲积层。防渗体与砂砾层无过渡层，与周围土层无过渡层。防渗体：粘性土防渗体齿槽坐于粘性土及砂砾石层上。坝体在后坝脚做过块石压渗处理。粉土质砂：据5组原状样实验成果统计，干密度平均值ρd=1.53g/cm3,含水量平均值W=23.2%，据4组渗透成果统计，K平均值=1×10-3cm/s，不满足防渗体标准。桩号0+000到0+480m处，坝体防渗体为含砂粘土填筑，桩号0+480到0+600m坝体填筑主要为粉土质沙，防渗体于坝右侧钻探可见分布不连续。由于施工于50年代大跃进时期，粘土材料就近取材，质量不好，钻探可见粘土防渗体不连续，坝体存在渗漏问题。当库水位达到正常高时，坝后坡渗水严重，坝后渗流常年不断，说明坝体存在渗漏问题及渗透稳定的隐患，必须采取正确处理措施。
1.3防渗方案的确定
大关门水库坝体防渗体为含砂粘土填筑，分布不连续，质量不好，渗透性大，存在渗漏及渗漏隐患。坝基砂砾石层及含土砂砾石层较深厚，均为透水层，由于修建水库时坝基砂砾石层含土砂砾石层未做处理，故坝基存在渗漏问题。通过复核计算坝后出逸比降，坝基存在渗透破坏问题。另经分析，坝后坡局段存在抗滑不稳定问题。本次除险加固设计选用两种方案进行比较。
方案一：沉模砼防渗墙方案。在土坝坝轴线桩号0+087.7-0+636段布置塑性混凝土防渗墙，防渗墙轴线位于坝轴线上游，与坝轴线平行，距轴线1.0m，防渗墙顶高程为60.4m（同校核洪水位），防渗墙底高程嵌入全风化花岗岩以下0.1m，防渗墙厚度为0.12m。
方案二：坝前土工膜防渗，土工膜与原坝脚粘土斜墙相接，伸入坝脚2-4m，折向固定，向库区铺设长40m。土工膜上、下设砂砾层厚20cm。
方案三：搅拌桩水泥土防渗墙方案。在土坝坝轴线桩号0+000-0+069、0+090-0+636段布置水泥土截渗墙，截渗墙轴线为坝轴线，截渗墙顶高程60.40m(砼校核洪水位，高于正常高水位0.65m)。截渗墙底高程嵌入相对不透水层全风化花岗岩以下0.1m，防渗墙厚为0.30m.
详见方案比较表

经比较，方案二放空水库，投资高，导流围堰难度大，并工期要求严格。方案一基础沉模可靠性差，本次设计采用方案三为本工程选定方案。
最大断面及孔位布置图

2、搅拌桩水泥土防渗墙设计
本次设计防渗墙，采用多头小直径搅拌桩构筑水泥土截渗墙。水泥土截渗墙以水泥作为固化剂，通过桩机在坝体和坝基处将土体和固化剂强制拌合，使土体固结成具有良好整体性、不透水性和一定强度的水泥土截渗墙。
2.1 防渗墙布置
防渗墙总长636m，起点为大坝桩号0+000，终点为桩号0+636，轴线位于坝轴线，施工平面顶高程61.41m，宽3.60m。防渗墙顶高程60.25m（同校核洪水位，高于正常高水位0.50m），防渗墙底深入坝基至相对隔水层全风化花岗岩下0.10m。防渗墙设计厚度经计算取0.30m，累计防渗墙面积8856m2.
2.2 防渗墙技术参数
固化剂材料采用普通硅酸盐水泥，借鉴外地区已建同类工程，结合本地工程地质条件，水泥掺量：坝基部位取15%，坝体部位取12%，水灰比按灌浆试验确定，浆液由稀到浓逐级变换，取值控制在5:1—0.5:1，一般在1.0-1.5之间。
2.3 灌浆方法和压力
灌浆自上而下分段灌注，按分不加密的原则进行。
在工程采取三序孔组成帷幕，按先Ⅰ序，再Ⅱ序，最后Ⅲ序的原则分序施工。帷幕灌浆段长度采用3 – 5m。
灌浆压力和孔距布置，设计灌浆单元为1.35m，孔距由多头小直径机械特性确定孔距0.15m，灌浆压力为0.3Mpa.
2.4技术要求
防渗墙抗压强度不小于0.3Mpa，渗透系数 k＜1×10-6 cm/s，允许抗渗比降J ＞50. 有关施工方法技术、措施参照《多头小直径深层搅拌桩截渗墙技术标准》（水利部淮委基础工程有限责任公司1999）执行。