粘土心墙土石坝坝基防渗处理.docx

          粘土心墙土石坝坝基防渗处理                    姜新文中国水电建设集团十五工程局有限公司陕西西安710019摘要：本文以水库工程为例对碾压式土石坝两种不同的塑性混凝土防渗墙设计方案进行对比，分析研究如何对碾压式土石坝工程中的塑性混凝土防渗墙设计方案进行优化，不但确保工程质量，同时又便于施工，减少投资在碾压式土石坝施工中,制定和执行压实标准是工程质量的关键由于现场检测控制的不规范,不灵活,可能导致评价结果的不准确在土石坝施工中，正确掌握压实度控制方法对工程质量具有十分重要的意义关键词：碾压式土石坝；塑性混凝土防渗墙；设计方案优化1前言土石坝是一种既古老而又富有生命力的坝型，以其就地取材经济性好、散粒结构适应变形能力强、结构简便机械化作业施工效率高、碳足迹少节能环保等优势，成为河谷陡峻、覆盖层深厚、地震多发且土石料丰富的水能资源富集区水电开发的首选坝型随着施工技术的逐步发展，当前设计的碾压式土石坝大多都采用塑性混凝土防渗墙解决砂砾石坝基渗漏问题塑性混凝土防渗墙的主要优点在于其对地质条件的适应性较强，施工效率较高，防渗效果好根据设计规范要求，塑性混凝土防渗墙伸入粘土心墙的深度应≥2m，且墙顶应做成光滑的楔形。

鉴于此，在以往的工程设计中，防渗墙伸入粘土心墙部分大多都设计成刚性混凝土，要求与坝基内部分分开施工即先施工建基面以下部分，然后施工建基面以上部分但本文以为，为了保证防渗墙的防渗效果，确保土石坝施工质量和安全，应考虑将防渗墙伸入粘土心墙部分设计成塑性混凝土，这样既便于施工，又能保证施工质量2工程概述2.1坝基渗漏及渗透变形问题坝基下部存在Q3、Q4的级配不良砂及级配良好砾，蓄水后在水头差压力作用下，库水将通过坝基向坝下游渗漏，超过允许比降则造成渗透变形破坏，危及坝基安全因此存在堤基渗漏及渗透稳定问题根据颗粒分析资料综合工程经验，提出级配不良砂允许渗透比降J允许=0.25，提出级配良好砾允许渗透比降J允许=0.20图1土石坝坝基覆盖层地质剖面图坝基渗漏及渗透变形问题必须进行防渗处理，其方式有二：一是垂直防渗：沿坝轴线做防渗帷幕，截断主要透水层，进入下伏相对隔水层（基岩），处理范围为Ⅰ、Ⅱ级阶地段，彻底截断地下水的渗透途径，效果好二是利用阶地上部的低液限粘土做为天然铺盖，增加地下水的渗径，达到防渗目的，这层低液限粘土，厚2～17m，但其厚度变化大，薄处仅2m，而且阶地上坑塘较多，作为天然铺盖，就存在一部分铺盖厚度不够的问题。

此外，还要解决好混凝土坝段与土坝段的接头防渗问题采用水平铺盖防渗，增加渗径、减少坝基渗漏量和降低坝后水头，但还是有水从坝基渗出，使坝后地下水位增高，带来浸没等问题综上所述，建议采用垂直防渗，以天然水平铺盖作为安全储备，防渗体深度应进入下部相对隔水层（基岩），处理范围为Ⅰ、Ⅱ级阶地段，以天然水平铺盖作为安全储备2.2原设计方案由于坝基存在约10m厚的砂砾石层，为了解决坝基渗漏问题，出山店水库工程土坝段坝轴线上游5m处设混凝土防渗墙，墙厚0.40m建基面以下防渗墙采用塑性混凝土浇筑，下部深入基岩1m；建基面以上防渗墙原设计采用C15现浇混凝土，伸入粘土心墙内2.60m，顶部0.50m浇筑成楔形墙帽现浇混凝土墙与塑性混凝土墙之间采用插筋连接3可能存在的问题第一，由于建基面以上C15混凝土防渗墙高度达2.00m，上部还有楔形墙帽，为了保证混凝土浇筑质量，必须分两次浇筑，这样又人为增加了一道施工缝，对防渗不利第二，由于塑性混凝土防渗墙强度较低，仅为1.50～5.00MPa，在其上部连接2.60m高的C15混凝土防渗墙将造成墙体根基不牢，容易出现安全隐患第三，为了保证建基面以上防渗墙在黏土心墙填筑过程中不被碰撞，填筑施工用的大型机械在行进时必须与防渗墙墙体留出一定的安全距离，如此一来，靠近墙体两侧的粘土心墙还需由人工或采用小型机械夯实，这部分土体的压实度难以保证。

第四，根据设计要求，塑性混凝土防渗墙施工完成一个月后需进行钻芯取样，检查其渗透性能及均匀性，检查合格后方可进行上部C15现浇混凝土防渗墙的施工，这样将大大延长防渗墙的施工周期另外，由于上部现浇墙体为薄板结构，在强度不足情况下受两侧土压力作用可能会发生弯折破坏，故必须待现浇墙体抗压强度达到设计要求后方可进行其两侧土体的填筑，这样将造成粘土心墙填筑施工进度受到较大影响第五，由于防渗墙与坝轴线平行布置，且距离很近，上部墙体施工完成后将对大坝上下游的交通造成较大影响4解决问题的措施鉴于上述分析，为了有效解决上述问题，设计单位经充分论证后将建基面以上现浇防渗墙体变更为塑性混凝土墙体，这样就可以采用在粘土心墙填筑到防渗墙顶设计高程时一次性开槽浇筑的施工工艺根据这一方案，施工单位河南省水利第二工程局将原定施工方案相应做出调整调整后的施工方案为：在塑性混凝土防渗墙施工前，首先将坝体粘土心墙填筑至建基面以上3.30m高，作为塑性混凝土防渗墙的施工平台混凝土搅拌运输车行驶于心墙上游侧，液压抓斗置于心墙下游侧，自卸汽车自下游侧运输渣料至弃渣场施工排出的泥浆通过管道泻入主坝下游的泥浆池内这样做至少有以下几个方面的好处：第一，减少了墙体接缝，墙体整体性更好，提高了防渗性能。

第二，建基面以上坝体填筑时不用担心对塑性混凝土造成挤压破坏，采用机械回填可确保墙体两侧回填土的密实度，同时还使防渗墙体与两侧土体实现了无缝结合第三，挤密砂桩施工完毕经检验合格后可直接填筑粘土心墙，这样可及早开始进行粘土心墙填筑，为坝体沉降留出更充分的时间；同时，塑性混凝土防渗墙也可做到连续施工，缩短了基础处理的施工周期第四，由于建基面以上部分墙体是在大坝填筑到防渗墙顶高程以上时才开始进行施工的，故不会对大坝上下游交通造成任何影响5压实度检测控制具体操作方法（1）取原状样,数量满足标准击实试验要求2）对原状土加、减水作击实试验,得到3组击实湿密度值3个值中最好是中间值最大3）把3组土样击实后的湿密度值换算成与原状土含水量相同的湿密度4）换算后的湿密度值用平行线法求出现场含水量条件下的最大湿密度值5）用碾压后现场湿密度值与换算出的最大湿密度值相比,得出现场的压实度值以此值和设计压实度值相比较,即可判出压实质量的合格与否6结束语按照调整后的设计方案，该水库工程顺利完成了塑性混凝土防渗墙的施工从施工过程来看，由于设计方案调整，大坝填筑施工得以提前开展，防渗墙施工周期也明显缩短通过上述案例分析不难看出，对于碾压式土石坝工程而言，设计人员在进行坝体结构设计时，要尽可能把设计方案同可能采用的施工方案结合起来进行研究。

参考文献：[1]陈鹏飞.粘土心墙土石坝工程防渗施工的技术处理[J].科技创新导报，2017(05)[2]王玉宽.粘土心墙土石坝工程中一些质量通病的预防措施[J].农业科技与信息，2017(07)[3]刘亮.土石坝坝基渗漏及坝后浸没处理[J].东北水利水电，2017(11)[4]周国斌.粘土心墙堆石坝静动力响应设计研究[J].中国水运(下半月)，2017(09)[5]姜海波高土石坝粘土心墙和复合土工膜防渗性能研究[J].水资源与水工程学报，2013(08)  -全文完-。