塑性混凝土防渗墙在磨盘山水库工程中的应用
2011-08-15王学明
王学明
(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080)
1 简述防渗墙技术的发展
混凝土防渗墙技术最早起源于意大利,20世纪50年代,一些国家开始相继采用。我国于1958年开始研究出一整套混凝土防渗墙施工技术与工艺。1959年在北京市密云水库砂砾石地基中创造出一套用钻劈法建造深44 m、厚80 cm的槽孔型混凝土防渗墙的新方法,取得了巨大成功。此后防渗墙技术不断向深度、难度和广度发展,取得新的进展,并在国内开始逐步大规模推广,技术也越来越成熟,目前已处于国际领先水平。
黑龙江省在’98大水后开始采用塑性混凝土防渗墙技术,当时主要试用于堤防工程,2001年在磨盘山水库供水工程中采用,这是我省首次在大型水利枢纽工程中采用塑性混凝土防渗墙技术
2 哈尔滨市磨盘山水库供水工程概况
磨盘山水库位于拉林河干流上游五常市沙河子乡沈家营村上游1.8 km附近,坝址距哈尔滨市区约180 km,水库坝址以上流域面积1 151 km2。是一座以哈尔滨市居民生活供水为主,兼向沿线山河、五常等城镇供水,并结合下游防洪、农田灌溉、环境用水等综合利用的大型水利枢纽工程。水库总库容5.23亿m3,最大坝高49.6 m。工程于2003年开工建设,2006年主体工程完工并开始向哈尔滨市供水。
3 主要工程地质条件
河谷区表层上部为含细粒土细砂,厚2.0~3.2 m,工程地质条件不良,需清除;下部为混合土卵石,其渗透系数50 m/d左右,混合土卵石层较密实,抗剪强度较高,该层内摩擦角参考值为35°~40°,其间无软弱夹层,抗压和抗滑稳定条件较好;但其透水性强,需采取适当的工程处理措施。坝基基底由花岗岩组成,其岩体强度较高,整体稳定性较好,抗压、抗滑稳定条件较好,强风化层较薄。
右坝肩岩体直接裸露,为花岗岩,山坡较陡,约45°~60°,在坝轴线上下游各发育有一条断层破碎带,与山体走向近于垂直,故不会影响坝肩稳定;右坝肩节理发育,其产状对坝肩稳定无不利影响,但右坝肩透水性较强。
左岸斜坡区由上部的碎石混合土和下部的混合土卵石组成,上部碎石混合土层密实,渗透系数在0.01 m/d左右,为弱透水层,厚11.18~41.40 m,经现场原位非饱和剪切试验,测得其抗剪强度指标为 C=33.3 kPa,ф=31.2°,无软弱夹层,抗压和抗滑稳定条件较好。下部的混合土卵石密实,内摩擦角参考值为35°~40°无软弱夹层,抗压和抗滑稳定条件较好,渗透系数在20 m/d左右。
4 防渗处理措施
根据坝基的地质条件,右坝肩由于岩石裸露,直接采取帷幕灌浆方式处理,对主河槽段坝基卵石混合土层、左坝肩碎石混合土及其下部的卵石混合土层,采用塑性混凝土防渗墙进行防渗处理,入岩后再进行帷幕灌浆。
塑性混凝土防渗墙厚度为80 cm,最大成墙深度42.4 m,成墙总面积12 370 m2,防渗墙底高程进入弱风化层基岩面以下1.0 m,下接帷幕灌浆,帷幕灌浆单排布置,孔距为1.5 m,深度至基岩吸水率5 lu以下5.0 m。灌浆采用墙内预埋灌浆管的方式。
塑性混凝土防渗墙的技术指标:抗渗标号为W10,防渗墙混凝土28 d抗压强度宜为3.5~5 MPa,弹模为 500~1 000 MPa,抗渗允许比降须≥60,渗透系数≥1×10-6cm/s。
继磨盘山水库工程之后,伊春西山水库工程、阿城西泉眼水库维修加固等工程中也采用了塑性混凝土防渗墙技术,上述工程都已建成并投入使用,目前运行情况良好,防渗效果明显,在城市供水、防洪、灌溉、环境供水等方面发挥了重大的社会效益和工程。同其它垂直防渗技术相比,该技术具有防渗效果可靠,施工速度快,适应性强等特点,随着成槽设备及工艺的提高,墙体材料的发展,塑性混凝土防渗墙会在工程中得到更加广泛的应用。
[1]李煊明.塑性混凝土墙在病险土石坝加固中的应用[J].中国农村水利水电,2009(06):79-81.
[2]黑龙江省水利水电勘测设计研究院.哈尔滨市磨盘山水库供水工程初步设计[R].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院,2001.