徐天下

摘 要：在水利工程施工過(guò)程中，水庫(kù)大壩是水利工程中常見(jiàn)的建筑，為了保證大壩的安全，需要提高水庫(kù)大壩的防滲設(shè)計(jì)，提升水庫(kù)大壩的質(zhì)量?；诖?，本文對(duì)粘土防滲與復(fù)合土膜在水利工程的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：粘土防滲 復(fù)合土膜防滲 水利工程 優(yōu)缺

1.粘土防滲和復(fù)合土膜防滲的發(fā)展和應(yīng)用范圍

1.1粘土防滲的發(fā)展和應(yīng)用范圍

當(dāng)前，土壩是我國(guó)水利施工中使用非常廣泛的壩型，主要有粘土心墻壩、均質(zhì)土壩、混凝心墻壩等。在擊實(shí)原理、固結(jié)理論和有效應(yīng)原理的逐漸發(fā)展下，土石壩工程建設(shè)得到了快速的發(fā)展，各種砂礫石、土、石渣等施工材料都可以很好的進(jìn)行壓實(shí)處理。一般情況下，粘土防滲對(duì)地基基礎(chǔ)要求較其他防滲材料低，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生微量變形時(shí)，粘土在其自重作用下會(huì)自行愈合，若當(dāng)?shù)赝亮县S富、基礎(chǔ)覆蓋較深，可以使用粘土進(jìn)行防滲。

1.2復(fù)合土工膜的發(fā)展和應(yīng)用范圍

復(fù)合土工膜是無(wú)紡布和塑料薄膜合成的一種土工防滲材料，其防滲性能主要是由塑料薄膜的防滲性能決定的。具有延伸線好、質(zhì)地柔軟、適應(yīng)變形能力高、耐低溫腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。相較于普通的土工膜，復(fù)合土工膜的經(jīng)緯線交叉點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)彎曲，抗拉強(qiáng)度大、延伸率低，是目前國(guó)際上一種高水平的防滲材料，特別是在防洪搶險(xiǎn)工程中可以取得良好的防滲效果，受到了廣大工程人員的高度重視。

2.工程概況

樂(lè)秋河水庫(kù)是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主兼顧人畜飲水及工業(yè)供水綜合利用的水利樞紐工程。水庫(kù)壩址以上控制徑流面積118km2，水庫(kù)正常蓄水位1766.00m，總庫(kù)容2382.60×104m3。水庫(kù)壩址距南澗縣城約25km，距昆明市約366km。樞紐主要由大壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪輸水隧洞組成，工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等。大壩為粘土心墻風(fēng)化料壩，壩頂高程1771.50m，心墻建基面最低高程1692.00m，最大壩高79.50m，壩軸線長(zhǎng)約277m，壩頂寬10.0m，總填筑方量138.9萬(wàn)m3。壩基防滲采用主副帷幕灌漿進(jìn)行處理，心墻基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。

3.大壩度汛壩體設(shè)計(jì)

3.1防滲土料概況

由于樞紐區(qū)所涉及的天然建筑材料主要有防滲土料、風(fēng)化壩殼料、混凝土骨料和塊石料，開(kāi)挖料作為建筑物的回填料，剩余部分均作為棄渣處理。

本工程后山3 #土料場(chǎng)位于樂(lè)秋河水庫(kù)下游右岸后山村前緣岸坡，分布高程在1788～1926m之間，相對(duì)高差約110m。料場(chǎng)地表覆蓋層厚度2.0～4.0m，其中耕植土厚度0.1～0.3m，料場(chǎng)西部陡坡地段覆蓋層以含碎石粘土為主，碎石成分以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，含量一般15%～30%，緩坡地段以粘土、砂質(zhì)粘土為主，含少量碎石；中部及東部以粘土、粉砂質(zhì)粘土為主。料場(chǎng)有用層以殘坡積粘土、砂質(zhì)粘土、含礫粘土和全風(fēng)化泥巖為主，摻和少量強(qiáng)風(fēng)化泥巖，剝離層為上覆耕植土，平均剝離厚度0.3m。該料場(chǎng)塑性指數(shù)基本滿足規(guī)范指標(biāo)，滲透系數(shù)滿足規(guī)范指標(biāo)，天然含水率基本滿足規(guī)范指標(biāo)，料場(chǎng)可作為防滲土料料源。

3.2導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及方式

樂(lè)秋河水庫(kù)壩址兩岸山高坡陡，河床較窄，大壩為粘土心墻風(fēng)化料壩，大壩施工導(dǎo)流采用一次斷流、枯期圍堰擋水、汛期壩體臨時(shí)度汛、隧洞導(dǎo)流方式。

導(dǎo)流泄洪輸水隧洞：布置于大壩右岸山體內(nèi)，為圓形有壓洞，洞徑D=2.5m。泄洪輸水隧洞采用“龍?zhí)ь^”型式與導(dǎo)流洞結(jié)合。隧洞總長(zhǎng)622.976m，導(dǎo)流洞專用段長(zhǎng)324.446m，結(jié)合段長(zhǎng)298.530m。導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為1710.00m，專用段底坡i=0.0177，采用C25鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚40cm；結(jié)合段底坡i=0.0177，采用C30鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚40cm，出口設(shè)消力池進(jìn)行消能。

上游圍堰：采用粘土斜墻石碴圍堰，攔洪水位1713.10m，堰頂高程1714.10m，最大堰高8.6m，堰頂寬6.5m，上游坡為1：2.5，下游坡為1：2.0。導(dǎo)流泄洪輸水隧洞出口距大壩較遠(yuǎn)，經(jīng)計(jì)算，施工期間大壩下游洪水位不影響大壩施工，大壩下游不需設(shè)置下游圍堰。

導(dǎo)流建筑物級(jí)別：樂(lè)秋河水庫(kù)工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，大壩為2級(jí)建筑物，溢洪道、泄洪輸水隧洞為3級(jí)建筑物，次要建筑物為4級(jí)建筑物。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，大壩施工的導(dǎo)流建筑物為4級(jí)。

大壩枯期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)：大壩施工圍堰為土石圍堰，其導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10～20年洪水重現(xiàn)期，結(jié)合上階段審查意見(jiàn)及設(shè)計(jì)成果本階段初選導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水（P=10%），設(shè)計(jì)洪峰流量24.3m3/s。

度汛標(biāo)準(zhǔn)：大壩為粘土心墻壩，抬頭壩汛期度汛攔洪庫(kù)容V<0.1×108m3，壩體施工期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)洪水重現(xiàn)期為20～50年。本階段初選度汛標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水（P=5%），設(shè)計(jì)洪峰流量142.0m3/s。

結(jié)合壩型、水文特點(diǎn)、調(diào)洪結(jié)果、施工進(jìn)度安排及有效施工天數(shù)綜合考慮，本階段初選大壩枯期施工時(shí)段為11月至次年4月，導(dǎo)流流量見(jiàn)調(diào)洪演算結(jié)果表見(jiàn)表1。

3.3度汛壩體防滲方案比選

3.3.1粘土防滲層的施工特點(diǎn)

1）粘土防滲層的優(yōu)點(diǎn)：粘土為當(dāng)?shù)夭牧?，就近取用，工程成本相?duì)不高，粘土施工相對(duì)于瀝青混凝土、鋼筋凝土等，施工工藝簡(jiǎn)單，施工機(jī)具投入少且都為常規(guī)設(shè)備，粘土防滲對(duì)地基要求不高，開(kāi)挖量相對(duì)減少。

2）粘土防滲層的缺點(diǎn)：粘土防滲層具有低滲透性和膨脹性的特點(diǎn)，但是在實(shí)際施工過(guò)程中，粘土防滲層會(huì)被一些有機(jī)物污染，在粘土中會(huì)產(chǎn)生絮凝物，導(dǎo)致粘性土的滲透系數(shù)增加。在使用粘土進(jìn)行防滲時(shí)，需要對(duì)有機(jī)土進(jìn)行處理，將滲濾液和有機(jī)污染物滲透去除。

3.3.2復(fù)合土工膜的施工特點(diǎn)

在工程防滲中應(yīng)用復(fù)合土工膜，可以有效提高工程防滲能力，并且復(fù)合土工膜自身重量較輕，容易運(yùn)輸，易操作。可以有效提高施工進(jìn)度，縮短施工工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。作為一種新型的防滲材料，在施工時(shí)，首先在工程面鋪設(shè)復(fù)合土工膜構(gòu)成一個(gè)完整的坡面防滲系統(tǒng)，然后在頂部設(shè)計(jì)錨固槽，保證復(fù)合土工膜的牢固性和穩(wěn)定性。復(fù)合土工膜施工工藝相對(duì)復(fù)雜，人工投入大。

3.4粘土防滲和土工膜防滲的投資對(duì)比

樂(lè)秋河水庫(kù)度汛壩體斜墻采用粘土防滲和土工膜防滲的投資比較見(jiàn)表2。

經(jīng)過(guò)對(duì)比，度汛壩體決定使用采用土工膜（兩布一膜）防滲，其上游坡為1：2。

4.結(jié)論

總而言之，水利大壩防滲在保證水利工程質(zhì)量安全方面具有重要意義。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)粘土防滲和復(fù)合土工膜防滲進(jìn)行探討。研究證明，使用土工膜防滲要比粘土防滲總投資少100萬(wàn)元，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值，并且復(fù)合土工膜操作方便，易于運(yùn)輸，施工進(jìn)度快，更適合在本工程中運(yùn)用。

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