防滲墻在水庫土石壩加固中的應用探討

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摘要：防滲墻是目前治理水庫土石壩的加固工程中的設計與施工問題最為有效的方法之一，其應用相當廣泛。本文筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，闡述防滲墻的設計過程和施工應注意的幾個方面，并提出有關(guān)防滲墻的施工建議，旨在為類似工程提供借鑒和參考價值。
 　　關(guān)鍵詞：土石壩加固；修建；防滲墻；設計

 　　1前言
 　　在我國，隨著水利建設的迅速發(fā)展，對水庫土石壩的工程質(zhì)量越來越重視。但目前國內(nèi)修建的很多土石壩仍存在質(zhì)量普遍差等問題。例如壩基存在滲水通道的工程敗筆，壩體存在裂縫、沉陷、滲漏等現(xiàn)象。未解決土石壩的穩(wěn)定性工程質(zhì)量問題，應特別注意其加固的設計。而伴隨著防滲墻施工工藝技術(shù)的成熟和施工工具的不斷改進完善，將防滲墻用于水庫土石壩的加固設計，已經(jīng)成為土石壩加固工程的重要方法，而且以往的經(jīng)驗數(shù)據(jù)告訴我們，防滲墻在土石壩加固中的應用成果是可喜可賀的。本文筆者結(jié)合自身多年的工作經(jīng)驗，闡述防滲墻的設計過程和施工應注意的幾個方面，并提出有關(guān)防滲墻的施工建議，旨在為類似工程提供借鑒和參考價值。
 　　2土石壩防滲墻的設計過程
 　　2.1防滲墻的設計深度的確定
 　　土石壩防滲墻的底部用作壩基時，防滲墻底部在設計時應要求開挖截水槽，將全風化巖挖除，原則上嵌入相對不透水層（弱風化巖）0.5～1.0米左右，頂部嵌入壩體防滲體中。當土石壩防滲墻的墻體用作壩身或壩基時，其頂部與壩頂防浪墻相接或低于壩頂0.5m左右。
 　　2.2防滲墻墻體厚度的確定
 　　土石壩防滲墻厚度的確定除了應滿足墻體的抗?jié)B性、耐久性、墻體應力和變形的要求等條件外，還應考慮其土石壩所在地的地質(zhì)情況及其施工的機械設備等因素。
 　　在土石壩防滲墻的厚度計算方面，國內(nèi)尚未有嚴格的防滲墻設計規(guī)范。有關(guān)防滲墻的滲透量的計算和滲透穩(wěn)定分析以及強度、變形許可范圍等的計算沒有規(guī)范的計算方法和理論理論依據(jù)。而在土石壩的設計方面，以往的經(jīng)驗都是以防滲墻破壞時的水力坡降作為參考，來確定墻體厚度（δ），其計算公式如下所示[1]：
 　　
 　　式中：——作用于防滲墻的最大水頭差（m）；
 　　K——抗?jié)B坡降安全系數(shù)，一般取3～5；
 　　——防滲墻滲透破壞坡降，取300。
 　　根據(jù)以往修建的防滲墻數(shù)據(jù)統(tǒng)計，防滲墻允許承受的水力坡降可達到100，當K=5時，為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同。
 　　2.3防滲體插入高度的確定
 　　根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》，防滲墻的墻頂插入壩體的高度以1/10壩高最佳，而且應保證防滲墻插入壩體的高度應不小于3m?；鶐r內(nèi)1.5m至壩基面以上3m處可采用C10混凝土，為了使防滲墻能與壩基整體協(xié)調(diào)，距壩基3.0m以上可采用塑性混凝土修建，而墻頂部則用高塑性粘土封頂。
 　　2.4防滲墻的墻體材料確定
 　　材料的好壞很大程度決定土石壩的加固修建質(zhì)量。因此，在防滲墻的墻體材料選擇方面，應參考國內(nèi)外己建防滲墻的經(jīng)驗，一般采用塑性混凝土作為墻體材料比較合適。這種材料的特點是抗?jié)B性能好，變形模量較低，極限應變值大，適應變形能力強等[2]。
 　　3土石壩加固修建防滲墻的施工應注意的問題
 　　3.1應力集中造成墻體破壞
 　　由于防滲墻彈性模量一般比周圍覆蓋層地基的彈性模量高出數(shù)百倍甚至上千倍，因此可把防滲墻看成一剛性體，當?shù)鼗惺苌喜亢奢d產(chǎn)生壓縮變形時，防滲墻頂部所承受的載荷遠大于上部土柱的荷載，而墻體兩側(cè)同時也承受較大摩擦力。由此造成防滲墻的在工程中的實際承載應力遠遠大于其設計強度，從而產(chǎn)生防滲墻開裂甚至破壞等后果。
 　　體。
 　　3.2工程投資較大、施工工期長
 　　隨著對防滲墻的受力分析研究的不斷深入，人類對防滲墻的穩(wěn)定性和強度有了更進一步的了解和掌握。在工程上，為了盡可能減少防滲墻出現(xiàn)裂縫等不良后果，防滲墻在設計時不可避免地考慮大量的鋼筋的添加，以此增加防滲墻的抗裂性能。但這設計思路造成工程造價的增加，更重要是施工工序的增加，甚至會延長施工工期[3]。
 　　4提高土石壩的加固修建防滲墻的施工質(zhì)量的建議
 　　綜合以往土石壩的防滲墻施工所暴露出來的質(zhì)量問題，經(jīng)驗告訴我們，技術(shù)問題的總結(jié)需要認真考慮，前面的土石壩防滲墻的修建經(jīng)驗對今后類似大量的中小型工程的設計、施工都有著重要的指導或借鑒作用。以往的施工質(zhì)量問題，為防滲墻的設計與施工提供技術(shù)參考，一定程度上避免發(fā)生類似的施工敗筆。筆者根據(jù)多年的防滲墻的應用經(jīng)驗和體會，提出幾點提高土石壩的加固修建防滲墻的施工質(zhì)量的建議[4]：
 　?。?）采用混凝土防滲墻處理水庫的壩基滲漏問題，可有效控制土石壩的整體質(zhì)量，比較徹底的消除壩體或壩基的施工隱患，是一種較為積極穩(wěn)妥和直觀可靠的根治土石壩整體質(zhì)量處理方法，值得借鑒。
 　?。?）注重防滲墻的施工過程的質(zhì)量控制，這樣才能有效保證防滲墻的修建質(zhì)量，確保水庫土石壩的安全。在施工過程，應根據(jù)壩體填筑料的質(zhì)量、土石壩的設計深度、壩體高度、滲透性以及基巖的特性進行充分研究探討，選擇合適的墻體材料和最佳的施工工藝。同時在施工過程應認真考慮壩體的密實度和壩體自身的穩(wěn)定性，做到從臨建工程、防滲墻造孔、孔形及清孔、混凝土澆筑過程等方面進行質(zhì)量的全面控制。
 　?。?）認真對待作為臨時工程的臨建工程，因為其在防滲墻造孔過程中起到非常重要的作用，可以說是防滲墻施工中不可缺少的一部分。
 　?。?）在施工過程，應盡量縮短各槽段的施工時間。因為防滲墻造孔過程是防滲墻施工中的事故多發(fā)環(huán)節(jié)，加上槽段的不穩(wěn)定因素，只有盡量縮短各槽段的施工時間，才能保證槽段正常施工。特別指出的事，土石壩中建造防滲墻常用的施工工藝有純抓法、鉆抓法和鉆劈法，應根據(jù)實際施工情況，擇優(yōu)選用。
 　?。?）混凝土澆筑質(zhì)量好壞決定了防滲墻質(zhì)量好壞的最為重要的因素。因此在混凝土澆筑過程，首先要嚴格按設計的防滲墻物理力學指標配制合格的混凝土；并按規(guī)定要求嚴格控制澆筑導管間距及導管距孔端的距離；在澆筑過程中，要控制混凝土面的高差在0.5m內(nèi)，并控制混凝土澆筑強度。對防滲墻與臨近建筑物的結(jié)合部，如開挖困難，止水難以施工，可考慮采取局部充填灌漿措施，保證防滲的可靠性與整體性。
 　　
 　　4結(jié)束語
 　　我國在加固修建防滲墻方面的技術(shù)尚未成熟，很多設計方面的計算不夠規(guī)范，但以往的土石壩加固修建防滲墻的建造經(jīng)驗為今后的類似工作提供很好的技術(shù)交流參考。土石壩的加固修建防滲墻的質(zhì)量問題是多方面的，例如勘測數(shù)據(jù)不足，設計不周，施工質(zhì)量控制不好或管理運行欠妥等，均可造成防滲墻出現(xiàn)致命的質(zhì)量問題。所以在土石壩的加固修建防滲墻時，應結(jié)合多方面的影響因素，根據(jù)具體的實際施工情況，分析其承載的受力問題，設計最合適的施工工藝和最佳的施工方法?！?br />