粘土斜墙防渗在小型水库加固中的应用

朱葳

摘 要：本文对骑龙水库坝体工程地质条件分析评价，优先选用粘土斜墙防渗设计，结合防渗墙渗透性、压实度检测参数和实际运行效果，施工简便，表明粘土斜墙在小型水库加固中的优点。

关键词：地质条件；粘土斜墙防渗设计；防渗墙检测；经济性和适用性

中图分类号：TV698 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）07-0103-01

骑龙水库位于全椒县大墅镇境内，属于长江流域滁河水系，集水面积1.65km2，正常蓄水位46.15m，洪水标准采用10年一遇设计，50年一遇校核，设计洪水位46.97m，校核洪水位47.55m，总库容22万m3，是一座集防洪、灌溉兼养殖等综合利用的小（2）型水库。水库于1960年完工，大坝为均质土坝，坝长280m，坝顶高程47.47～48.44m，最大坝高4.8m，坝顶宽度3.86～6.38m。下游为草皮护坡，迎水坡坡比1：1.6～1：2.6，背水坡坡比1：1.75～1：2.85。溢洪道位于大坝左坝头处，为宽顶堰结构，高程为46.15m，溢洪道通过下游渠道直接将洪水泄流至马厂干渠。放水涵洞位于大坝桩号0+070和0+235处，涵底高程41.89和41.98m，洞身为Φ0.40m卧涵。

1 工程地质条件

1.1 坝体地质条件

1.1.1 坝体地层简述[1]

坝体①层素填土（Q4ml），棕褐色，软塑～可塑，湿，质地以粉质粘土为主；层厚1.00～4.80m，层底分布高程42.75～47.71m。坝体填土与坝基结合部含有植物根茎等腐殖物，可见大坝施工时清基不彻底。

1.1.2 坝体工程地质评价

坝体填土主要为①层素填土，质地以粉质粘土为主。含水量范围值26.4～30.6%，干密度范围值1.44～1.55g/cm3，均值1.50g/cm3；液性指数均值0.63，塑性指数均值15.7；压实度范围值为0.87～0.93、均值0.90，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》[2]（S189-2013）第5.2.2条强制条文要求，填土质量不满足规范要求。在坝顶5#、7#钻孔现场做注水试验[3]，成果表明渗透系数均值4.85×10-4cm/s，属中等透水性，说明该大坝碾压不密实，防渗性能较差。坝体填土与坝基结合部没有处理好，其接触面亦成为渗漏通道；坝体填筑质量未能达到设计要求，致使下游坝脚多处出现散浸、渗漏出逸点和局部沼泽化现象。

1.2 坝基地质条件[1]

①层粉质粘土（Q4al），灰褐色，可塑，湿；层厚0.60～3.90m，层顶分布高程42.75～43.63m，层底分布高程38.99～42.57m。河槽段坝体直接覆盖在本层之上；该层为中等强度地层，中压缩性，工程地质条件一般；含水量范围值26.6～29.6%、均值27.9%；液性指数均值0.59；塑性指数均值15.9；压缩模量5.90MPa；渗透系数4.67×10-5cm/s，属弱透水性；承载力特征值fak=130～150kPa。③层粘土（Q3al），黄褐夹灰色，可塑～硬塑，湿，含有铁锰结核；层厚0.30～6.20m，层顶分布高程38.99～47.71m，层底分布高程38.15～39.19m；左、右岸坡坝体直接覆盖在本层之上；该层为中等强度，中压缩性；工程地质条件较好；含水量范围值22.5～23.6%、均值23.0%；液性指数均值0.15；塑性指数均值18.4；压缩模量11.34MPa；渗透系数4.00×10-6cm/s，渗透性分级属微透水性，承载力特征值fak=260kPa。④层泥质砂岩，棕红色，全风化～强风化，稍湿，该层仅探及层顶，探及层厚0.10～0.80m，层顶高程38.15～39.19m，探及层底分布高程37.89～38.99m；强度较高，埋藏较深，承载力特征值fak=300kPa。表层风化破碎带漏水，其下可视为弱透水层；遇水后强度有下降。

2 大坝防渗加固设计

根据地质勘探资料、现场检查结合水库历年运行情况，大坝防渗范围确定为桩号0+050～0+250，总长200m。防渗墙最大防渗水头4.55m（上游47.55m，下游43.0m），根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》[2]的有关规定，防渗墙顶高程按不低于校核洪水位的要求并结合施工工艺确定。

针对大坝填筑质量差，渗漏严重的情况，根据目前常用的防渗工艺和方法，并结合水库大坝的具体特征，选择的防渗处理技术主要有：粘土斜墙防渗、多头小直径防渗墙、冲抓套井粘土井柱防渗墙等。坝体防渗加固处理设计对三种方案进行综合比较，本着高效可行、经济耐用的原则，大坝防渗设计采用粘土斜墙防渗方案。

大坝防渗结合坝体加高培厚，根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》的规定，土坝防渗墙自上而下逐渐加厚，顶部宽度不小于1.5m，底部宽度不小于3.0m，本工程设计将上游坡表层土清除不小于300mm厚，再至下而上填筑粘土斜墙，为保证墙厚度，斜墙内边坡为现状坡清表后的坡比1：2.0，外边坡为1：2.5，防渗墙顶部高程至坝顶道路垫层，能满足防渗墙在所需墙顶处顶宽不小于1.5m，底部宽度不小于3.0m的规范要求。斜墙底部和坝基结合处做截水槽，深入坝基1.0m，截水槽开挖边坡上、下游均为1：1.0，土料选用粘性土，压实后渗透系数不大于i×10-6cm/s （1

粘土防渗斜墙的优点是施工机械进场方便，工艺简单，便于施工，库区周边土料储量大，造价低，质量容易控制。缺点是施工时需要层层碾压，若碾压不实，容易出现防渗不良的后果，施工时受天气影响较大。

3 防渗墙检测

粘土斜墙设计要求回填土的压实度为0.96。现场采用环刀分层取土样，室内进行干密度（环刀、天平、烘箱）检测，计算压实度。在现场人工钻孔进行常水头注水试验，测定粘土斜墙渗透系数。

在大坝桩号0+080、0+110、0+150、0+180、0+210段粘土斜墙回填土压实度抽检18个土样，合格率为94.4%；最小压实度0.947不低于设计壓实度的98%；渗透系数为（1.3～4.5）×10-6cm/s，渗透性分级为微透水性；满足设计及《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—土石方工程》[4]（SL631-2012）规范的要求。

4 运行效果

大坝防渗加固后，防渗墙后坝体浸润线降低很多，渗透出逸比降降低，有利于坝体稳定；上游坝坡平整未出现凹陷、坍塌现象。经四年的运行效果坝体和坝脚未见渗漏现象。

5 结语

粘土斜墙防渗施工操作简单、工期较短，土料能够就近利用，经济具有可比性，质量可靠，适用性广，在小型水库大坝防渗加固中得到广泛应用。

参考文献

[1]SL55-2005《中小型水利水电工程地质勘察规范》[M].北京：中国水利水电出版社，155084.197：38-45.

[2]SL189-2013《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》[M].北京：中国水利水电出版社，155170.115：10-12.

[3]SL345-2007《水利水电工程注水试验规范》[M].北京：中国水利水电出版社，155084.574：9-10.

[4]SL631-2012《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准—土石方工程》[M].北京：中国水利水电出版社，155170.19：18-20.