溢流堰基坑侧渗加固措施探讨

白丽娟,谢 宇

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

溢流堰基坑侧渗加固措施探讨

白丽娟,谢 宇

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

新疆某水电站在进行溢流堰施工过程中，相邻泄洪闸下游浆砌石扭面出现沉降及裂缝，且二期围堰基坑内渗水严重。采用高压旋喷防渗墙及墙顶铺设防渗膜进行渗水通道的截渗，并对浆砌石扭面背水面进行填土盖重，防止裂缝进一步扩大，经过底部防渗及顶部盖重等措施，渗水问题基本解决，不影响主体工程施工。

围堰；防渗膜；管涌；高压旋喷；渗水

1 项目背景

新疆某水电站工程为Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物为4级，次要建筑为4级，临时建筑物为5级。枢纽建筑物设计洪水频率P=2%，重现期为50 a一遇，洪峰流量Q=1277.5 m3/s；校核洪水频率P=0.5%，重现期为200 a一遇，洪峰流量Q=1661.4 m3/s。主要建筑物由首部枢纽、引水建筑物 (引水隧洞、调压井、压力管道等)、防洪建筑物、电站厂房等建筑物组成。

首部枢纽为拦河枢纽，从左往右依次为溢流堰、泄洪冲沙闸和发电洞进水口，发电洞进口与泄洪冲沙闸呈75°。

泄洪冲沙闸位于河道右岸主河槽处，共4孔，单孔净宽10 m，闸段总宽度48.4 m，每孔设有一道弧形工作闸门和一道平板检修闸门。闸底板靠近上游处采用高压旋喷防渗墙进行闸基防渗，并与溢流堰底部防渗墙形成一拦河整体防渗结构，防渗墙深入基岩0.5 m。闸室上游设15 m长素混凝土护坦，下游接15 m长反坡护坦，末端做深6 m 齿墙，后接28 m长钢筋石笼。

溢流堰位于河道左岸河槽内，溢流堰全长62 m，堰顶高程为1351.3 m，堰型为“WES”实用堰，溢流堰采用内部C15混凝土，外包0.5 m厚C30钢筋混凝土面板结构，溢流堰每10 m设一闸墩，堰后接25 m长护坦，护坦末端设28 m长钢筋石笼，其后与下游河道整治段顺接。

发电进水口位于河道右侧，泄洪冲沙闸上游处，顺水流布置，进水口共5孔，单孔净宽6 m，闸段总宽度46 m，闸前设拦沙坎，高出右侧泄洪冲沙闸底板1.5 m，引水流量227 m3/s。

2 枢纽地质情况

库区两岸为基岩山体，山体坡度较陡，两岸基岩山体岩性为厚层状灰岩，节理裂隙不发育，无不利于稳定的结构面，岩体完整性较好，山体顶部分布第四系覆盖层。近拦河枢纽段发育Ⅳ级基座阶地，阶面宽阔平坦，高程1384～1390 m。

首部枢纽处河床宽约110 m，河道中心发育一较大河心滩，将水流分为两部分，主流偏左岸，水深2.0～3.0 m，河谷形态呈梯形，河道纵坡5‰左右，左岸为基岩山体，右岸为Ⅳ～Ⅴ基座阶地。河床漂石分布连续，厚度15.5～19.0 m，中等密实，根据试验成果，天然状态湿密度2.34 g/cm3，干密度2.31 g/cm3，最大干密度2.40 g/cm3，最小干密度2.0 g/cm3，含水率1.5%，比重2.72，相对密度0.81，自然休止角35.1°，渗透系数1.07×10-2cm/s。下伏基岩岩性为中泥盆统萨阿尔明组下亚组灰岩，灰～灰白色，厚层状，弱风化带厚4.5～5.0 m，纵波速度Vp=3500～4200 m/s；微～新鲜基岩Vp=5850 m/s。

本区地下水类型主要有基岩裂隙潜水，第四纪孔隙潜水及第三纪承压水。河流冲积层砂卵砾石以粗颗粒为主，透水性强，根据抽水试验，K值为60 m/d。

工程区地震动峰值加速度为0.20 g，对应的地震基本烈度为Ⅷ度。

3 枢纽导流方案

3.1 设计标准

本工程导流建筑物为5级，按10 a一遇洪水设计标准设计。

本工程导流分两期实施，闸址段河道左、右岸岸坡陡立，河床约宽110 m。一期围堰从河道右岸至河道中间漫滩进行挡水，水流由束窄河床的左岸明渠通过，明渠底宽40 m，纵坡i=0.003，明渠段全长100 m，明渠设计水深4.09 m。一期围堰总长约478 m，使用期一年(第一年9月至第二年9月)，导流标准采用P=10%全年洪水，相应过洪流量861 m3/s。

二期导流从河道左岸至河道中间漫滩进行挡水，由泄洪闸过水，使用期一年(第二年10月至第三年10月)，导流标准采用P=10%全年洪水，相应过洪流量861 m3/s，二期围堰总长约231 m。围堰平面布置图见图1。

图1 首部枢纽一期、二期围堰平面布置图

3.2 围堰结构

3.2.1 一期围堰结构型式

一期围堰堰体选用砂砾料填筑[1]，堰前上游水位1353.09 m，相应堰顶高程为1354.00 m，堰顶宽6.0 m，最大堰高10.5 m，迎水面边坡均取1∶1.5，背水面边坡为1∶1.0。堰体底部做一道高压旋喷防渗墙，防渗墙孔距1.0 m，孔深18～22 m[2]，防渗墙深入基岩0.5 m。围堰迎水面铺筑垂直宽度0.6 m块石护坡层，束窄河床导流段迎水面设置1.5 m厚铅丝石笼防护。

3.2.2 二期围堰结构型式

二期围堰堰体选用砂砾料填筑，上游围堰采用黏土心墙防渗方式，下游围堰采用黏土斜墙防渗方式，堰顶心墙两侧铺筑0.8 m厚，1.5 m深砂卵石编织袋。二期上游围堰前上游水位1352.07 m，相应堰顶高程为1352.50 m，堰顶宽6.0 m，最大堰高10.5 m，迎水面边坡均取1∶1.5，背水面边坡为1∶1.0。围堰迎水面铺筑垂直宽度0.6 m块石护坡层，束窄河床导流段迎水面设置1.5 m厚铅丝石笼防护。

4 处理方案

4.1 产生问题

因春讯来临，洪水量增大，二期围堰施工完成后，在进行溢流堰施工时，河道右岸泄洪闸过水一侧水位上升，造成左、右岸水位差增加，基坑开挖过程中有大量涌水出现。在围堰内侧预开挖深1.5 m，宽1.0 m截水槽，将水流集中在槽内采用2台功率3.0 kW的抽水泵将积水抽向下游。但在开挖过程中，涌水量持续增大，水流无法溢出截水槽，基坑里仍有大量积水，且受左、右岸水位差的影响，泄洪冲沙闸已施工完成的下游浆砌石扭面出现局部沉降，同时引水面一侧出现一条纵向裂缝，浆砌石扭面有向下游移动的趋势。

为了避免浆砌石底部涌水通道受水压影响持续扩大，影响上部浆砌石扭面的结构稳定，同时为后续防渗设备提供操作平台与基础施工质量保证条件，须对渗水处进行防渗处理。

4.2 加固措施

为了不影响施工进度，将防渗处理措施分两步进行施工，主体工程与加固工程同步进行，加固防渗平面布置图见图2。

图2 加固防渗设施平面布置图

4.2.1 新增高压旋喷墙

在泄洪闸闸室末端外侧做一道横向高压旋喷墙，防渗墙长22.2 m，深入基岩0.5 m，顶部与一期围堰防渗墙同高。施工时采用柱板式施工布置形式，孔距1.0 m，钻孔分两序施工，采用地质钻机跟管钻入，高压旋喷成墙。墙体成型后与原一期围堰防渗墙相接，阻断扭面涌水向上游渗透[3]，这样可以保证溢流堰堰体的正常施工，争取在汛期来临前将堰体完工，加强工程的整体抗洪能力。

4.2.2 新增土工膜防渗斜墙

在堰体正常施工过程中，同时对浆砌石扭面背面进行盖重，采用沙袋堆砌，防止裂缝宽度继续增大，并在一期高压旋喷墙顶部铺设防渗膜，为下游护坦的顺利施工做好防渗准备。

在横向高压旋喷墙与一期高压旋喷墙顶部采用砂浆找平，砌筑高0.5 m，宽0.5 m的C15混凝土砌块将两布一膜土工布包裹在里面[4]。上部以1∶1.5的斜坡铺设至围堰同高，土工布两侧分别铺设0.5 m厚黏土，上游铺设2.5 m厚砂砾石进行压重；下游回填砂砾石至扭面，底部铺设1.0 m厚黏土将底部涌水封住[5]，为保证后期防渗设备具备施工场地，防渗填筑上下游方向应抵紧现上下游二期围堰。具体见图3、图4。

图3 土工膜斜墙形式一

图4 土工膜斜墙形式二

4.2.3 加固高压旋喷墙

沿二期围堰下游部分坡角处新做一组高压旋喷墙，与右侧一期围堰防渗墙相接，形成一个相对封闭的施工场地，再将基坑内积水排出，即可保障一个好的施工场地及环境。

5 结 论

(1)横向高压旋喷墙做好后，阻断了涌水通道，上游涌水量明显减少，保证了溢流堰的正常施工。

(2)在主体工程溢流堰施工的同时，对二期围堰内侧进行防渗膜的施工，以及下游防渗墙的施工，溢流堰基坑内侧向渗水明显减少，采用一台泵就能保证施工的正常进行，满足施工的要求，同时浆砌石扭面上覆有盖重，增加了扭面的稳定性，不影响枢纽的整体安全性。

[1] 关志诚.水工设计手册(第六卷 土石坝)[M].第二版.北京：中国水利水电出版社，2014.

[2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.水电水利工程高压喷射灌浆技术规范：DL/T 5200-2004[S].北京：中国电力出版社，2005.

[3] 顾慰慈. 渗流计算原理及应用[M]. 北京：中国建材工业出版社，2000.

[4] 中华人民共和国水利部.聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范：SL/T 231-1998[S].北京：中国水利水电出版社，1999.

[5] 毛昶熙. 渗流计算分析与控制[M]. 北京：中国水利水电出版社，2003.

Discussion on the reinforcement measures of the overflow of dam foundation pit

BAI Lijuan,XIE Yu

(XinjiangWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Urumqi830000,China)

In the construction process of overflow weir of a Xinjiang hydropower station,the sluice downstream adjacent masonries were found the cracks and torsional surface settlement, and the serious seepage of the two stage cofferdam foundation pit. We used the high pressure jet grouting cutoff wall and the top wall of the building to prevent seepage，and fill the back surface of the grouted stone surface to prevent further crack expansion.Through the bottom seepage control and top cover weight and other measures，we could solve the problem of water seepage, and do not to affect the main project construction.

cofferdam; geomembrane; seepage piping; high pressure jet; water seepage

白丽娟(1983-)，女，新疆乌鲁木齐人，工程师，主要从事水工设计研究。E-mail:181105419@qq.com。

TV543

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2096-0506(2017)03-0062-04