２００９年第２４期 （总第１３５期） ｌＩｌ围高新技术企业 Ｃｈｉｎｅｓｅ ｈｉ—ｔｅｅｈ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ Ｎ０．２４．２００９ （ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｔｙＮＯ．１ ３５） 水库大坝防渗加固设计分析 刘永根 （江西省石城县水务局，江西赣州１ ３４２７００） 摘要：文章结合某水库大坝存在的渗漏严重的病险隐患，通过对该工程特点的分析，通过采用混凝土防渗墙和塑性混凝 土防渗墙相结合的防渗加固方案，并对墙体材料和分区以及防渗墙的观测进行了详细的设计，达到了加固目的，对类似 工程的补强加固有重要的借鉴作用。 关键词：水库大坝；防渗墙；加固设计；墙体设计；观测设计 中图分类号：ＴＶ２１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２００９）２４一Ｏｌ０５—０２ 一３７７０ｍ：第二期大坝坝基截渗分三段。第一段防渗墙桩号 、工程简介 水库大坝坝基截渗采用混凝土防渗墙，截渗范围：坝段为 ０＋８００～２＋６２０；第二段防渗墙桩￣２＋６２０～３＋１５４段，该段又分 为二段，即第一分段桩号２＋６２０～２＋７３２￣１第二分段防渗墙桩号 防渗墙桩号０＋０００～桩＿口４＋５７００。坝基防渗墙８００ｍ，防渗墙总 ２＋７３２～３＋１ ５４；第三段为防渗墙桩号３＋１５４～４＋５７０： 长４５７０ｍ。本次大坝坝基截渗设计分为两期： 混凝土防渗墙的主要作用是对坝基卯砾石层截渗，同时还 第一期截渗范同为防渗墙桩号０＋０００～０＋８００，坝基防渗墙 兼顾坝体的防渗，敝防渗墙应放在副坝上游：第一期防渗墙距 长８００ｍ，防渗墙北部与主坝心墙连接，连接点位于主坝桩 坝轴线１８．５５ｍ处，防渗墙顶高稗７８．Ｏｍ，墙顶设高ｈｎ的高塑性粘 ０＋６２ Ｉ．５；防渗墙南部与第二期坝基截渗墙相连接，连接点位于 土 ，墒厚０．４ｍ，最大埔身高度为３１．４５ｍ，其中墒下部为ｃ１０混 防渗墙桩号０＋８００。 凝土防渗墒，上部为塑性混凝土防渗墒，Ｃ１０混凝土防渗墙与塑 第二期截渗范同为防渗墙桩号０＋８００～４＋５７０，防渗墙长 性混凝土防渗墒分界线位于第一层卵砾石层顶高程以上２ｍ； 析结果不可缺少的： 算、出网。但南于计算机设计过程的屏蔽，学牛手算能力下降， 三、概念设计思想的实际应用及发展中遇到的问题 造成学生产生一定依赖性，导致综合运用能力下降，整体结构 概念设计的思想，拓宽了结构设计的思路。传统的结构计 体系概念模糊。这对于培养具有创造力的未米的＿Ｔ程师是相当 不利的。闵此，应当通过加强学牛的动手计算能力，拓展他们的 算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力Ｒ， 思维能力，强化运用大脑思维进行结构设计，激发对所学知识 此在施工中出现混凝土的等级越用越高，配筋量随之增大，工 的发散应用。从而为我国培养出更多的具有创造性思维能力的 程造价必然升高。结构工程师很注意限制最大配筋率，却忽视 结构工程师，为我国的建筑业做出应有的贡献。 了肥梁、胖柱、深基础 比如在抗震设计中，常规做法是根据原 先的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再南结构刚度算出地震力， 进而确定配筋。众所周知，结构刚度越大，地震作用效应越大，配 参考文献 筋越多，刚度越大，地震力就越强。这种做法是通过增加钢筋，增 【１ Ｊ杨帆，梁欣，樊爽，张艳．结构设计中的概念设计【ＪＪ＿陕西 加了结构的刚度，从而增强结构抵抗地震作用的能力。我们不否 建筑，２００７，（２）． 认前一种做法，但是我们可以考虑换一种思路，通过降低作用效 【２１蒋新梅．论高层建筑结构设计之常见问题的分析【Ｊ】．四川 应达到增强地震效应的目的。目前在抗震设计中，隔震消能的研 建材，２００９，（２）． 究足一个很好的例子。隔震消能的作法是在基础与主休之间设柔 １３】柳强，王玉玲．浅谈概念设计在结构设计中的运用［３１．新 性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；；ｉｆ－的在建筑物 疆化工，２００６，（１）． 【４】范俊梅．高层建筑结构设计中的几个问题分析【ＪＪ＿山西建 顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相 反，从而对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物 筑，２００９，（１５）． 的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达 ［５】黄俊．概念设计的要点与应）ｌｆ－探讨【Ｊ】．中国住宅设施， ２００９．（６）． ５０％以上，同时提高建筑物的安全性。 ［６】许燕禄．概念设计在建蔬结构设计中的应用【Ｊ］．广东土木 概念设计的思想已经被越来越多的结构工程师所接受，并 在结构设计中发挥越来越大的作用：然而现在的高校教学中， 与建筑，２００５，（２）． 往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。在专业 【７】邓影，李秀辉．虚拟现实技术与建筑结构概念、优化设计 课教学中，单项练习居多，综合练习偏少，在考题中体现尤其严 【Ｊ１．建筑设计管理，２００７，（２）． ［８】宁小东．高层建筑方案阶段的结构概念设计【Ｊ］．邵阳学院 重，这种状况使得相当部分学生养成了固定的套用公式解题的 习惯。近几年米计算机普及加强，毕业设计用结构设计软件计 学报（自然科学版），２００６，（２）． 一１（）５一 第二期防渗墙轴线位于副坝上游坡，距上游坝肩１３ｍ，墙顶高程 ７５．０ ７９．０ｍ，墙顶设高ｌｍ的高塑性粘土区，墙厚０．４ｍ或０．６ｍ。最大 墙身高度为４９．５０ｍ，其ｒ 墙下部为Ｃｌ０｝昆凝土防渗墙，上部为塑性 于第一层卵砾石层顶高程以上２ｍ。施工平台导墙顶高程７９５ｍ。 （三）墙体材料 混凝土防渗墙采用的水泥标号不低于４２５号。 ｃｔｏｉＰｔ凝土各项指标应能达到：抗压强度：Ｌ嚣＝５ＭＰａ；抗拉 ２×１０ ～１×１０－ｇｃｎＹｓ。 Ｏ．６５ＭＰａ；弹性模量：Ｅ １．５×１０ ＭＰａ；渗透系数：ｋ≤ 混凝土防渗墙，Ｃ１０混凝土防渗墙与塑性混凝土防渗墙分界线位 强度：二、混凝土防渗墙设计 （一）混凝土防渗墙厚度确定 Ｉ型ｃ５塑性混凝土各项指标应能达到：抗压强度：ｆ ＝２ＭＰａ； 抗拉强度：￡ ０．３５ＭＰａ；弹性模量：Ｅ￣＝４００—１０００ＭＰａ；渗透系数： ｋ≤】×１０ 。 混凝土防渗墙厚度取决于其承受的水头、防渗材料、使用 年限和投资经济性，另外，槽孑Ｌ垂直度对防渗墙的有效厚度也 有一定的影ｎ向。 掺粉煤灰的ｌｌ型Ｃ５塑性混凝土各项指标应能达到：抗压强 度：￣，．ｓ＝２ＭＰａ；抗拉强度： ：Ｏ．３５ＭＰａ；弹性模量：Ｅ：ｓ＝４００— １０００ＭＰａ；渗透系数：ｋ≤１×１０－￣ｔｒｄｓ。 １．作用水头控制。取混凝土防渗墙允许渗透坡降６０，作用 水头９．５ｍ，则墙厚１５．８ｃｍ。 ２．强度控制。混凝土防渗墙的应力不大于材料的设计强 度，变形应与周同介质相适应。 ３．槽孑Ｌ币直度控制。目前，造孔不一乖血度控制一般为 Ｏ．５％，按此｝ 算混凝土防渗墙最深处其单侧偏离轴线最大允许 值，南此推 混凝土防渗墙满足搭接厚度的要求所需的墙厚。 本＿Ｔ程防渗墙深度在３０—５０ｍ，则防渗墙最深处其单侧偏离轴 线最大允许值为１５—２５ｃｍ：满足搭接厚度的要求所需的墙厚为 ３０．８—４０．８ｅｍ。 ４．厚度确定。通过以上计算和分析，结合已建工程经验， 初步选用的混凝土肪渗墙厚见表１： 表１混凝土防渗墙厚 分期第一期 第－－ｉ０ｊ ０＋０００ ０＋８００＾－２＋６２０ ２＋６２０・－３＋１５４ ３＋１５４——４＋５７０ 桩号 ～ １＋６００～其它墙２＋６２０一其它墙３＋１５４一其它墙 ０＋８００ １＋７５０ 段 ２＋８００ 段 ３＋８００ 段 墙厚（一 ）４０ ６０ ４０ ４０ ６０ ６０ ４０ （二）墙体设计 １．防渗墙桩号０＋０００～０＋８００ｉ／￣凝土防渗墙设计。自防渗 墙桩号０＋０００～０＋８００范嗣内做长８００ｍ的混凝土防渗墙，其轴 线位于坝顶上游坡７８．０ｍ高程处。墙厚４０ｃｍ，墙底插入强风化基 岩深１．０ｍ，墙顶高程７８．０ｍ。基岩至坝基卵砾石层顶部以上２．０ｍ 范围内防渗墙为ｃ１０混凝土．以保证墙体有足够的抗渗性和耐 久性，坝基卵砾石层顶部２．Ｏｍ以上防渗墙为１型塑性混凝土，以 充分适应心墙变形 防渗墙最大深度３１．５７ｍ。 ２．防渗墙号０＋８００～２＋７３２￣凝土防渗墙设计。自防渗墙 桩号０＋８００～２＋７３２范围内做长１９３２ｍ的混凝土防渗墙，其轴线 位于坝顶上游坡７９．０ｍ高程处 墙厚分别为６０、４０ｃｍ，墙顶高程 ７９．０ｍ．墙底插入强风化基岩深１．０ｍ，如遇全风化层厚超过２ｍ， 入岩以全风化层计算不少于２ 如遇弱风化层，入岩以弱风化 层计算不少于０．８ｍ：基岩至坝基卵砾石层顶部以上２．０ｍ范围内 防渗端为Ｃｌ０混凝土，以保证墙体有足够的抗渗性和耐久性，坝 基卵砾石层顶部２．０ｍ以上防渗培为Ｔ型塑性混凝土，以充分适 应心墙变形。防渗墙最大深度３４．５５ｍ。 ３．防渗墙号２＋７３２以南混凝土防渗墙设计。自防渗墙桩号 ２＋７３２～４＋５７０范围内做长Ｉ ８３８ｍｆｉ￣混凝土防渗墙。该段防渗墙 中，桩号２＋８００～３＋８００墙厚６０ｃｍ，其他段墙厚４０ｃｍ，防渗墙材 料为ｌｌ型塑性混凝土，捕入强风化基者深１．０ｍ，女Ｊｌ遇全风化层厚 超过２ｍ，入岩以全风化层计算不少于２ｍ，如遇到弱风化层，人 岩以弱风化层计算不少于０．８ｍ。防渗墙最大深度４９．５ｍ，墙顶高 程７９．０ｍ，墙顶设０．２ｍ的粘土保护。 一】（）６－ 其中，掺加粘土的粘粒含量小小于４８％，塑性指数不小于 ２９。膨润土塑性指数在２９．８左右，粘粒含量在６２．５％左右： 三、防渗墙附属设计 （一Ｊ顶部塑性粘土区设计 为满足防渗需要并改善墙顶周同土、墙体的受力条件，在防 渗墙顶音 填筑Ｉｍ厚 岛塑性粘土，底宽３．２ｍ，顶部至护坡反滤层。 高塑性粘土应满足以下要求： 渗透系数 大于１×１０ ｍ／ｓ； 压实度不小于０．９７； 下容重不小于ｌ ６．５ｋＮ／ｍ ； 含水量：最优含水量＋２％范同内： （二）观测设计 为了便于了解混凝土防渗墙的工作状态和运行效果，对混 凝土防渗墙进行观测设计。 应力应变观测，选择两个断面安装应力应变观测设备。 ０＋７５０、１＋７００断而各埋设应变计１ｏＥ，埋设元应力计３支。观测 房位于水库管理所内，观测电缆顺坝坡埋设。 应变计和测压管埋设后。通过观测房内的观测设备及时进 行观测，并对观测资料进行整理和分析，确定混凝土防渗墙的 ＿Ｔ作状态运行效果。 四、结语 考虑本二『＝程的工程地质和水文地质特点、防渗加固部位和 以往的防渗加固经验，经多方案比较，确定了采用混凝土防渗 墙和塑性混凝土防渗墙相结合的防渗加同方案，以适应下部承 受荷载大上部变形大及防渗的要求。对墙体材料和分区进行了 详细设计，提出了Ｃ１０混凝土、Ｔ型塑性混凝土和掺粉煤灰的ＩＩ型 ｃ５塑性混凝土以及墙顶塑性粘土的控制指标，对防渗墙的观测 进行了设计，提出了坝体测点布置和监控方案。 参考文献 …程福安．溪洛渡水电站围堰塑性混凝土防渗墙施工【ＪＪ．水 电站设计，２００９．（１）． 【２】张伟，任旭光．白莲河电站塑性混凝土防渗墙施工技术 Ｉ ＪＩ．人民长江，２００９，（６）． 【３】晏继杰．白莲河抽水蓄能电站塑性混凝土防渗墙施工【Ｊ］． 人民长江，２００９，（６）． ［４］盖益民，尹健梅，严磊，崔静贤，刘大鹏．沙湾水电站一期 围堰防渗墙施工技术ｌＪＪ．中国农村水利水电，２００８，（４）． Ｉ５ｌ李家正，严建军，杨华全．塑性混凝土在三峡工程中的应 用研究【Ｊ】冰力发电学报，２００９，（１）． 【６降江海．横泉水库塑性混凝土防渗墙三维有限元计算分 析【Ｊ］．科学之友（Ｂ版），２００９，（２）．
