广西龙怀水库坝体防渗措施

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摘要：龙怀水库坝体存在渗漏问题，根据工程地质条件通过方案比选，采用塑性砼防渗墙防渗，防渗效果较好。
关键词：坝体渗漏；塑性砼防渗墙

        1  工程概况
        龙怀水库位于柳江县西北部福塘乡境内的凤山河支流龙怀河上游，龙怀水库始建于1958年1月，水库集雨面积45.9km2；是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水、发电等综合利用的多年调节中型水库。工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级。
        2  土坝现存主要问题
        大坝坝体浸润线偏高，下游坝坡散浸，出逸比降大于允许渗透比降，坝后排水棱体顶部高程不满足规范要求，坝基、坝肩存在渗漏带，大坝渗流性态不安全。
        3  坝体工程地质
        ①高程195～185m为粉质粘土，高含水，可塑状为主，风化碎（块）石，该层土压实度为0.89，平均值K=1.63×10-4cm/s，坝体弱透水性为主，局部存在微透水性。②高程185～175m为碎石土。该层土压实度为0.89，平均渗透系数k＝4.07×10-4cm/s；为中等透水性。③高程175m以下，浅黄～棕黄色粉质粘土，局部为灰色含碎石粘土，饱和状，该层土压实度为0.87，渗透系数平均值K=2.01×10-4cm/s；为弱透水性。
        4  坝体防渗设计
        4.1 防渗方案比选  随着坝工建设的发展，新的土石坝防渗加固技术不断出现。坝体防渗处理技术主要包括：机械造槽法混凝土防渗墙技术、高压喷射灌浆防渗技术、劈裂帷幕灌浆技术、振动沉模防渗板墙技术、土工膜防渗技术、套孔冲抓法防渗墙技术和倒挂井法防渗墙技术等等。而振动沉模防渗板墙技术造墙深度目前只能达到20m左右；土工膜防渗技术采用的土工膜容易破裂、脆裂和老化，可靠程度较低；套孔冲抓法防渗墙技术主要适用水上施工，对水下或浸润线以下施工比较困难，对填筑比较松散的坝体容易塌孔，下孔检查安全性差；倒挂井法安全性差，工期长，且需库水位降低。因此，对于土坝防渗处理技术，目前国内采用较多且技术比较成熟的主要有：机械造槽法混凝土防渗墙技术、高压喷射灌浆防渗技术和劈裂帷幕灌浆技术。但劈裂帷幕灌浆技术适用于坝高较低，土坝坝体疏松或存在裂缝、涸湿、漏水及渗透变形等问题，由于本坝坝高较高，劈裂灌浆处理不适合。 
混凝土防渗墙技术和高压喷射灌浆防渗技术可在坝体内形成一道渗透系数可达10-6～10-7cm/s的防渗体，本工程主要对此两种方案进行比较两方案均具可操作性，施工技术均较为成熟、安全、可靠，工程经验较丰富。从投资方面看，方两方案投资相差较小。但就本工程而言，根据大坝钻孔资料，175-185m高程区段粗粒径含量明显大于上、下相临区段，坝体中粒径8~20cm含量为10-30%。采用高喷技术施工要求较高，施工质量较难控制，防渗效果较难达到预期效果。参考目前国内外土坝防渗处理经验，采用混凝土防渗墙防渗的土坝，多数工程运行效果较为理想。因此，坝体采用混凝土防渗墙防渗，对于坝基采用帷幕灌浆相结合的方案。
        4.2 坝体砼防渗墙布置  防渗墙总长202.0m，防渗墙右端与溢洪道控制段混凝土边墙连接，防渗墙轴线位于坝轴线上游侧0.5m。
        4.3 坝体混凝土防渗墙设计
        4.3.1 墙体材料  墙体采用塑性混凝土，即水泥用量较小，膨润土和（或）粘土掺量较大，弹性模量较小的特殊混凝土。设计塑性混凝土强度等级C3.5，弹性模量为750MPa，抗渗等级W6。
        4.3.2 墙体厚度  混凝土防渗墙的厚度，主要取决于防渗要求、抗渗耐久性、墙体应力和变形以及施工设备等因素。根据规范，砼允许水力梯度为60～80，取塑性混凝土的允许水力梯度i可取为60。目前国内混凝土防渗墙的厚度通常在0.6m～0.8m之间；国外混凝土防渗墙厚一般在0.4～0.8m之间。参照类似工程经验，龙怀水库大坝混凝土防渗墙墙厚初拟为0.6m，对其复核计算如下。①按水力梯度要求复核防渗墙厚度：b=H/i。式中：b为墙体厚度；i为墙体混凝土允许的水力梯度；H为作用于连续墙的水头；算得b=0.23m<0.6m，满足要求。②按墙体垂直度因素复核防渗墙厚度。槽孔孔斜率不得大于0.4%，墙体最深约35m：△b=2×35×4/1000=0.28m；△b为两幅连续墙接头处偏移宽度的极端最大值。墙体厚0.6m，则墙底部可能最薄处为：B=0.6-△b＝0.32m>b=0.23m，满足要求。
        4.3.3 墙体深度  墙底嵌入岩体强风化线1.0m，以利与坝基防渗帷幕更好的结合。
        4.4 大坝加固后渗流及稳定计算  大坝防渗后渗流计算浸润线如图1。经计算浸润线下降较大，防渗效果明显，渗透比降及坝坡稳定经计算均满足规范要求。
        5  总结
        龙怀水库根据水库实际工程地质条件，通过方案比较，坝体采取塑性砼防渗墙防渗处理措施，取得较好的防渗效果，可为其他工程建设提供经验和设计参考。