深覆蓋層上面板堆石壩的防滲體系工程實例分析

賈寶玲

【摘 要】根據工程實例，分析在深覆蓋層上修建混凝土面板堆石壩的結構特點，主要介紹趾板與防滲墻柔性連接和剛性連接2種不同的連接方式在實際工程中的應用狀況，對比分析了不同連接方式的優缺點，提出存在問題及需要深入研究的方向。

【關鍵詞】深覆蓋層；面板堆石壩；防滲體系；連接方式

【中圖分類號】TV223.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）07-0175-02

1 深覆蓋層上面板堆石壩壩基防滲處理措施

如果混凝土面板堆石壩修建在覆蓋層上，為保證壩基的滲透穩定性，對覆蓋層透水地基必須采取一定的工程措施以降低其滲透性。處理覆蓋層地基有3種方法：如果壩基覆蓋層較淺且壓縮指標比較低，可全部挖除壩基覆蓋層，在基巖上修建整個壩體；如果壩基覆蓋層較深并且壓縮指標經試驗證明可作為壩體的基礎，則可只挖除下游幾十米的覆蓋層，在覆蓋層底部的基巖上直接修建趾板，將堆石壩體直接坐落于覆蓋層基礎上；如果壩基覆蓋層較深，開挖覆蓋層的工程量會很大，為了不延誤工期，可以考慮在覆蓋層上直接設置趾板，為滿足壩基防滲要求，覆蓋層可采用防滲墻、灌漿帷幕進行防滲處理。

2 深覆蓋層面板堆石壩工程實例分析

目前，國外將壩體和趾板全部直接坐落在30 m以上深覆蓋層上的面板堆石壩有智利的圣塔揚納壩、阿爾及利亞的BouHannifia壩和帕克拉羅壩等實例；國內也有銅街子副壩、橫山擴建壩、柯柯亞壩等已建面板堆石壩將壩體和趾板建在深覆蓋層上。我國水能資源豐富的西南地區普遍存在深厚覆蓋層問題，這種因素不僅增加了工程建設成本，還給大壩的施工帶來諸多不便。如何在深厚覆蓋層上修建混凝土面板堆石壩成為研究熱點，而防滲體系設計的可靠與否則是工程的關鍵。目前，國內建在深厚覆蓋層上壩高超過100 m的面板堆石壩有多諾、察汗烏蘇和那蘭工程，這些工程的設計都針對這一問題展開深入研究。

2.1 柔性連接方式工程實例分析

在此選取察汗烏蘇、那蘭和多諾3個工程實例，分析工程中趾板與防滲墻柔性連接的結構設計，介紹柔性連接方案在實際工程中的應用情況及工作狀況。

察汗烏蘇混凝土面板砂礫石壩位于新疆開都河中游，總庫容為1.25億m3，電站裝機容量為300 MW。大壩壩高110 m，壩頂長340 m，壩體上游坡為1∶1.5，下游綜合壩坡為1∶1.8。壩址河床覆蓋層最大深度為46.7 m，一般為34～46 m，主要由漂石、砂卵石組成。壩基防滲墻厚度為1.2 m，最大墻深為41.8 m，墻體嵌入基巖為1.0 m。河床段趾板寬度為4.0 m，由2塊寬3.0 m的連接板與防滲墻相連接，趾板與防滲墻厚度均為0.8 m。趾板與連接板均采用雙向配筋，C25混凝土澆筑。

那蘭混凝土面板堆石壩位于云南省藤條江下游河段的紅河州金平縣境內，是藤條江干流五格梯級開發方案中的最后一個梯級。電站樞紐主要建筑物為混凝土面板堆石壩，為2級建筑物，最大壩高108.7 m，壩頂寬度為10 m，壩頂設置高4.2 m的放浪墻，河床覆蓋層最大深度為24.3 m，采用混凝土防滲墻進行基礎防滲處理，防滲墻厚0.8 m，防滲墻深18 m，底部伸入基巖0.5 m，防滲墻混凝土采用C25混凝土，配置雙向鋼筋。河床段趾板長度為8.0 m，厚0.8 m，與防滲墻之間采用3.0 m寬連接板連接，趾板與連接板均采用C25混凝土澆筑。

多諾水電站是白水江河流梯級開發的龍頭電站，位于四川省阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣境內。多諾水電站樞紐工程由攔河大壩、右岸泄洪洞、導流放空隧洞、輸水系統和廠區樞紐組成。水庫正常蓄水位為2 370.00 m。攔河大壩采用混凝土面板堆石壩，壩高108.5 m，壩頂長約215.15 m，上游壩坡為1∶1.4，下游壩坡為1∶1.5。壩址區覆蓋層厚度為20～30 m，局部厚度達到41.7 m。工程地質特性可分為兩層：含漂碎礫石土層和含漂砂卵礫石層。采用混凝土防滲墻進行基礎防滲處理，防滲墻厚1.2 m，墻深30 m，伸入基巖1.0 m。趾板與防滲墻之間采用連接板相連接，趾板寬5.0 m，連接板寬3.0 m，均采用C25混凝土澆筑。

實際觀測資料顯示，上述3個工程運行狀況的壩體滲透量較小，混凝土面板、趾板、連接板與防滲墻未發生大的破壞，裂縫運行狀況良好，說明采用柔性連接方式連接趾板與防滲墻是合理的，其設計結構在安全運行方面滿足要求。

2.2 剛性連接方式工程實例分析

在此以銅街子左岸副壩工程為例，分析趾板與防滲墻在剛性連接方式下的結構設計及運行情況。

銅街子水電站左岸副壩采用混凝土面板堆石壩結構設計，壩高為40 m。由于地質條件復雜，沖溝發育，壩體下部有一深槽，槽深30～73.5 m，槽口寬30～40 m，其橫剖面上小下窄，中部擴大，局部寬度大于50 m。考慮布置上的需要，以導流明渠進口段的左導墻作為堆石壩上游擋墻，墻高28 m。考慮到擋墻下部淺伏細沙層厚度達20 m，其承載能力不能滿足壩體上游擋墻穩定的要求，研究決定在擋墻下部設置兩道承重混凝土防滲墻，墻深70 m，墻厚1.0 m，主墻之間以橫格墻聯系，橫墻間距為15 m，形成底下連續框箱形結構。

由分析可知，擋墻的地基承載力在剛性連接情況下可以被提高，強擋墻的穩定性可有效增強，面板的變形和應力可有效減小。由于擋墻傳遞的大部分荷載被防滲墻承擔，因此要保證混凝土防滲墻的安全運行，需要在防滲墻的頂部布置鋼筋籠，以增加防滲墻的抗壓效果。

2.3 趾板與防滲墻不同連接方式的綜合分析

根據上文工程實例可知，在深覆蓋層上修建的混凝土面板堆石壩趾板與防滲墻的柔性連接方式和剛性連接方式均有應用。實際工程應用結果表明：柔性連接情況下，面板和防滲墻運行狀況良好，但柔性連接各結構接縫布置較多，止水結構復雜；而剛性連接省略了趾板與連接板和防滲墻之間的止水結構布置，結構簡單便于施工；但在剛性連接方式下，防滲墻不但是防滲結構，而且是承重結構，承受荷載較大，對墻體穩定性和防滲安全性不利；柔性連接方式適用于覆蓋層結構密實，防滲墻頂部結構所承受荷載較小的情況，而剛性連接方式則適用于防滲墻頂部承受較大荷載作用，既能起防滲作用，又能維持防滲墻上部結構穩定。

由于目前對防滲墻與趾板連接的研究還不夠深入，對趾板與防滲墻采用柔性連接和剛性連接2種不同連接方式對壩體滲流和應力變形特性的研究起步較晚，特別是對深覆蓋層上修建的高面板堆石壩，其連接形式的不同無疑會對壩體各結構的受力特性產生影響，特別對防滲體系的影響較大，因此需要深入研究。

3 結語

本文介紹了在深覆蓋層上修建混凝土面板堆石壩的結構特點，分析了趾板與防滲墻柔性連接和剛性連接2種不同連接方式在實際工程中的應用狀況，對比分析了2種連接方式的優缺點，提出存在問題及需要深入研究的方向。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]