浙江省東方紅水庫大壩除險加固設計

朱曉玲 ，陳 皓 ，姜 君

(1.浙江省水利水電咨詢中心，浙江 杭州 310020;2.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 工程概況

東方紅水庫位于錢塘江流域金華江水系東陽江支流白溪上游河段，是一座以灌溉為主，結合防洪、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用任務的中型水庫。該工程原設計水庫正常蓄水位195.27 m，相應庫容 947.5×104m3，總庫容 1 464×104m3。

水庫大壩壩基地層為侏羅系上統(tǒng)黃尖組a段(J3ha)，巖性為流紋質熔結凝灰?guī)r，夾流紋質角礫凝灰?guī)r。

2 加固設計

2.1 混凝土防滲墻布置及結構設計

混凝土防滲墻軸線與原上游壩頂邊線重合，墻頂高程為200.0 m，墻底伸入基巖1 m以上，最大墻深約為42 m，墻體厚度0.8 m。防滲墻左岸設C20混凝土岸墻與壩基緊密連接，長度為5 m，岸墻采用重力式結構，岸墻與防滲墻采用矩形嵌入式連接，中間設止水，岸墻下游及頂部均填筑防滲粘土。防滲墻右岸與溢洪道泄洪閘邊墻緊密連接，并設止水。根據防滲墻施工要求，先挖除壩頂以下約1.9 m的壩體至高程200.0 m，形成寬度大于9 m的平臺，以滿足混凝土防滲墻施工的場地要求。平臺以下設1.5 m深的鋼筋混凝土導墻，以控制混凝土防滲墻的水平及垂直施工偏差滿足設計要求。導向槽采用C20鋼筋混凝土結構，墻段分為8.0 m一段，施工縫必須與防滲墻接頭錯開，墻體外側需用土方夯填，墻體設置臨時支撐，防止墻體變位。防滲墻施工完成后將其頂部鑿除，然后在高程199.0 m以上澆筑混凝土頭墻，頭墻上游側與防浪墻底板相連接，并設止水。

防滲墻的厚度應滿足墻體抗?jié)B性、耐久性、滿足墻體應力和變形的要求，同時還應考慮到地質情況及施工設備等因素。防滲墻允許承受的水力坡降Jp=Jmax/K，當K=5時Jp為60，假定防滲墻承受的最大水頭差與壩前水深相同，則計算可得混凝土防滲墻厚度δ=0.6 m即可滿足要求，但受造孔機具限制，另外為提高造孔效率，加快施工進度，混凝土防滲墻墻體厚度不宜太薄，參考國內類似工程經驗，該工程混凝土防滲墻墻體厚度確定為0.8 m。河床0+026.25—0+080.5段存在石英巖脈，石英巖脈穿過的周邊巖體為中等透水性，設計將此段混凝土防滲墻底加深到深入基巖以下2 m，以加強防滲效果。

2.2 混凝土防滲墻材料設計

混凝土防滲墻在除險加固工程中應用十分廣泛，墻體材料一般分為普通混凝土和塑性混凝土兩種，后來為解決普通混凝土的拉應力及裂縫問題和塑性混凝土的耐久性問題，又發(fā)展了低彈?；炷?。塑性混凝土是一種以膨潤土、黏土等摻合材料取代普通混凝土中大部分水泥而形成的柔性防滲墻墻體材料，彈性模量一般1 000～2 000 MPa，形成的墻體具有極限變形大、彈強比小的特點，在滿足抗壓強度要求的同時不出現拉應力，從而能夠避免墻體的開裂，但水泥用量的減少和水灰比的增加，對墻體材料本身的抗?jié)B性和耐久性也會帶來不利影響，故近年來設計混凝土彈性模量有逐步加大的趨勢。該次設計針對東方紅水庫的實際情況和各種墻體材料的優(yōu)缺點，經綜合比較分析后，采用C10混凝土作為混凝土防滲墻墻體材料。

參考近年來的工程設計及施工經驗，防滲墻混凝土設計控制指標如下：彈模E28≤10 000 MPa；抗壓強度 R28≥10 MPa；抗拉強度 R28≥1 MPa；極限水力坡降 Jmax≥250；滲透系數 K28≤1×10-8cm/s。施工時混凝土在滿足流動性要求的前提下，應盡量減少用水量。坍落度為18～22 cm；擴散度為34～40 cm；初凝時間不小于6 h，終凝時間不大于24 h；密度不小于2 100 kg/m3。水泥標號為32.5；骨料粒徑不大于40 mm。

3 結語

墻體材料是混凝土防滲墻成功與否的關鍵，經過多年的工程實踐，目前還沒有形成統(tǒng)一的認識，由于水庫大壩的性質是擋水，為防滲要求壩體混凝土防滲墻需嵌入基巖內，計算時一般按固端或彈性嵌固考慮。壩體混凝土防滲墻如要起作用，其受力狀態(tài)近似懸臂梁，墻體變形較大則裂縫不可避免。故筆者認為應對現有實施了混凝土防滲墻加固處理的工程進行統(tǒng)計分析，主要根據設計、施工、運行不同階段的資料進行對比分析，總結成功與失敗的經驗，確定合適的彈性模量參考值，并編制相應設計規(guī)范供設計執(zhí)行。如果調查分析后認為無法協調混凝土防滲墻變形裂縫和耐久性問題，那么是否可以認為混凝土防滲墻只適用于壩基防滲，不適用于壩體防滲。