浅析红石峁水库大坝截渗墙设计

雷 庆

（陕西水环境工程勘测设计研究院 陕西 西安 710018）

大坝坝顶总长度386m，最大坝高46m，顶宽5m，在坝顶设置防浪墙，墙顶高程为1124.0m，坝体上游边坡均为1∶3；下游坝坡坡比均为1∶2.75，坝体采用排水棱体排水。

根据地质报告，右坝肩为一单薄山梁，沿坝轴线正常高水位1118.41m处的山梁宽度为200m，且地下水位低于水库正常蓄水位11.41m。坝肩砂页岩产状近于水平，且层理极发育。另外，基岩顶部分布有Q2al砂砾石层，砾石层厚度3m～7m，K=20m/d，属强透水层，且分布基本连续，为集中渗漏通道，故存在近坝段邻谷渗漏的地形及地质条件。

1 截渗方式选择

目前，对于深层砂砾石层基础防渗处理的方式主要有垂直铺塑、灌浆和截渗墙等方式。由于右岸单薄山梁地形陡峭且有2#滑坡体位于其前缘，垂直铺塑仅可适用于上部砂砾石层但对于下部基岩无法进行处理；对于灌浆，主要适用于深层砂砾石层的为高喷灌浆，由于处理轴线位于2#滑坡体范围，工程完成后会有一部分变形，因此要求材料需要有一定的适应变形能力要求。本次设计截渗墙采用塑性混凝土，且墙体内布设钢筋笼。

2 截渗墙稳定计算

截渗墙计算模型如图1示。

计算边界的约束条件为：模型的左右侧边界施加法向约束，底部边界施加全约束。计算方法采用有限元法，计算软件为ANSYS软件。

2.1 计算假定条件

（1）假定材料为均质弹性、各向同性的连续体，不考虑钢筋和混凝土的应力重分布。

（2）荷载主要考虑结构自重。

（3）假定问题为平面应变问题，分析时取出某一截面进行分析。

2.2 荷载主要考虑自重和水压力

计算参数详见表1。

应力计算结果详见图2、图3。

从图中可以看出，拉应力最大位置出现在防渗墙下部背水侧，为1.33MPa，主要由于土体挤压产生，最大拉应力区出现在底部X正向；压应力最大位置出现在截渗墙下部迎水侧，为1.33MPa。

2.3 变位计算结果（见图 4、5、6）

从图中可以看出防渗墙整体位移max=0.11m，min=0.009m此位移也是因为周围土体不均匀沉降产生。

从图中可以看出防渗墙X向位移max=0.109m，min=0.0051m此位移也是因为周围土体不均匀沉降产生。

从图中可以看出防渗墙Y向位移max=0.0054m，min=0.0142m此位移也是因为周围土体不均匀沉降产生。

3 截渗墙设计

本次工程设计采用防渗墙与帷幕灌浆结合处理。防渗墙顶部高程1120m，底部以基岩顶板控制，高程为1100m～1105m，防渗墙高15m～20m。基岩以下进行帷幕灌浆，灌浆底部以防渗底线控制，灌浆孔为单排，孔距为1.5m，灌浆深度30m～35m。为了防止与坝轴线夹角处出现拉裂现象，在该处对截渗墙进行加固，加固范围为结合点至周围5m的距离，具体加固措施为对结合部位增加0.5m厚度。

表1 截渗墙稳定计算采用的物理力学指标

防渗墙采用两条轴线进行比较。方案一：防渗墙长266m，防渗墙由坝轴线上游230m处开始，于B0+375处与大坝衔接，夹角100°，与坝轴线重合部分长度为35m。为了防止集中荷载变形影响截渗墙防渗效果，本次设计在与大坝衔接的丁字位置5m范围内进行加强，该处墙厚1.2m。由于该轴线1120平台已经形成，不需在进行大开挖。方案二：防渗墙长259m，开挖量大并且施工完成后还需进行回填。经综合分析比较，本次采用方案一。陕西水利