拉拉山水電站閘基深厚覆蓋層的防滲措施研究

謝乾坤

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430000）

深厚覆蓋層具有透水性強、抗沖能力差的特點，極易發生滲透變形或滲透破壞，直接影響到上部建筑物的安全。顧小芳等[1]運用ANSYS軟件對深厚覆蓋層上閘壩的防滲效果進行了論證分析；陳良等[2]以清遠水利樞紐為例，通過計算分析提出了對深厚砂卵礫石地基的綜合處理措施；任葦等[3]分析總結了深厚覆蓋層上修建閘壩的設計原則和滲流安全評價方法；楊光偉等[4]針對建在深厚覆蓋層上的閘壩的防滲設計及基礎處理進行探討；謝羅峰等[5]分析了深厚覆蓋層透水地基防滲墻的防滲效果。

拉拉山水電站攔河閘壩基礎為深厚覆蓋層，據鉆孔揭露，河床覆蓋層一般6.26～28.10 m，最大深度為48.7 m，覆蓋層類型有含漂砂卵礫石、碎礫石土、塊碎石土等。基本參數見表1。

表1 滲流計算參數表

1 防滲方案擬定

根據工程的地基特點，擬采用水平與垂直綜合防滲方案：即水平鋪蓋+垂直防滲墻+閘室段+護坦的防滲、排水布置，考慮將防滲墻底線置于覆蓋層2 970.00 m、2 960.00 m高程和嵌入基巖3種方案。采用河海大學工程力學研究所有限元法計算程序AutoBANK5.5對上述方案進行計算，只計算穩定滲流工況（控制工況），即上游為正常蓄水位3 004.00 m，下游對應水位2 986.46 m。將泄洪閘和重力壩的縱剖面作為控制斷面，進行滲流穩定計算和閘壩沉陷計算。

2 滲流計算成果

通過有限元滲流計算，結果見表2和表3，圖1至圖4。

圖1 泄洪沖沙閘段基礎滲流水頭等值線圖

圖4 非溢流壩段基礎滲流水力比降圖

表2 垂直滲流計算成果表

表3 右岸繞滲計算成果表

從計算結果可以看出：只有將防滲墻置于基巖，其各層滲透坡降平均值及溢出滲透坡降均小于允許滲透坡降，計算總滲流量才小于枯水期多年平均來水量的1%，滿足防滲設計要求。因此，設計將防滲墻伸入基巖1.0 m。

閘壩右岸臺地為覆蓋層，防滲邊線較長，對右岸不設防滲墻和設一定長度的防滲墻進行分析計算。

從計算結果可以看出：在右岸覆蓋層設80 m長的防滲墻，其出口滲透比降及滲流量才滿足要求。因此，設計將防滲墻伸入右岸覆蓋層內80 m長。

圖2 泄洪沖沙閘段基礎滲流水力比降圖

圖3 非溢流壩段基礎滲流水頭等值線圖

3 閘壩沉陷計算成果分析

3.1 計算公式

本工程沖砂閘、泄洪閘、右岸非溢流壩基礎為含漂砂卵礫石，厚度為6.26～28.10 m，表層結構松散，根據SL 265—2001《水閘設計規范》地基沉降量按下式計算：

式中：S∞-土質地基最終沉降量（m）；

m-地基沉降量修正系數；

hi-基礎底面的下第i層的厚度（m）；

n-土質地基縮層計算層數；

e1i-基礎底面下第i層土在平均自重應力作用下，由壓縮曲線查得的相應孔隙比；e2i-基礎底面下第i層在平均自重應力作用下+平均附加應力作用下，由壓縮曲線查得的相應孔隙比。

3.2 計算成果

閘壩沉陷計算成果見表4。

由表4可以看出：所有壩段的地基最大沉降量均小于規范要求的15 cm，相對沉降差均小于規范要求的5 cm。

表4 閘壩沉降計算成果表

4 基礎處理

針對基礎存在的問題，并根據上述計算成果，對閘壩基礎處理設計如下。

（1）壩基防滲墻：河床覆蓋層一般厚6.26～28.10 m，最大深度為48.7 m，覆蓋層類型有含漂砂卵礫石、碎礫石土、塊碎石土等，其各層覆蓋層允許坡降均較小，滲透系數均較大。經計算比較，閘壩基礎采用封閉式C25鋼筋砼防滲墻防滲，防滲墻最大深度43.3 m，厚0.8 m，伸入基巖1.0 m。右岸擋水壩段與岸邊碎礫石土相接，由于該層結構不均勻且較松散，屬強透水層，為防止右岸繞壩滲漏，右岸碎礫石土采用砼防滲墻防滲，防滲墻延伸長度80.0 m，厚0.8 m。砼防滲墻防滲標號采用W8。

（2）壩肩帷幕灌漿：為減少左壩肩基巖繞壩滲流量，對基巖采用帷幕灌漿防滲，帷幕灌漿軸線與鋼筋砼防滲墻軸線一致，單排布置，孔距2.5 m，孔深進入相對不透水層（q≤5 Lu）3.0 m控制。左壩肩設斷面為3.0 m×4.0 m，長18.0 m的灌漿平洞。

5 結論

本文采用有限元分析和理論計算方法，從滲流穩定和閘壩沉陷兩方面，對拉拉山水電站閘基深厚覆蓋層的防滲處理方案進行了對比分析，確定了壩基防滲墻和壩肩防滲帷幕的布置形式與設計參數，研究成果對類似工程具有參考價值。