浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计

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1、浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计摘要：塑性混凝土防渗墙具有低强度、低弹模和适应性等特性，因此被广泛应用在水利工程防渗加固中。本文结合汕头某水利防渗工程实例，通过分析其渗透原因，对塑性混凝土防渗墙设计进行了分析。　　关键词：水利工程；塑性混凝土；防渗墙设计　　随着我国经济和科学技术的快速发展，有效解决水利工程的防渗加固问题成为当务之急。塑性混凝土防渗墙较混凝土防渗墙具有弹性模量低,适应变形能力强的优点,是土质坝基垂直防渗的首选形式。还出于它具有良好的和易性和比刚性混凝土有较长的终凝时间，因而易于水下混凝土浇注。同时由于其强度低，便于防渗墙槽接头施工和保证接

2、头质量。　　1工程概况　　某水电工程是一项中型跨流域调水发电工程，其水库枢纽利用天然地形条件，封堵暗河以山体作坝建库。副坝基础古河道防渗与暗河拱堵头、山体防渗灌浆帷幕共同组成枢纽挡水建筑物。该工程为Ⅲ等中型工程，挡水建筑物为3级。　　副坝位于暗河右侧的古河道，利用古河道的原状冲洪积层和两岸的崩坡积体作为坝体材料，经开挖和局部回填形成副坝，副坝坝顶高程1185m，坝顶长度210m，坝顶宽13m，最大坝高7m。古河道底基岩呈开敞“u”型。最低基岩面高程1137m。副坝防渗体采用塑性混凝土防渗墙，墙顶高程1181.5m，墙长193.2m。墙厚0.8m，墙底最低

3、高程1135.8m，平均墙深31.1m，最大墙深达45.7m。　　2防渗体设计　　2.1防渗体的型式及布置　　防渗体采用塑性混凝土防渗墙，墙顶高程按水库设计洪水位l180.68m加安全超高确定为1181.5m。墙底要求嵌入两岸及河床基岩内1.0m，墙底最低高程1135.8m。　　2.2有限元计算　　2.2.1基本数据　　1)水库特征水位　　校核洪水位：1185.2m(P=0.2％)　　设计洪水位：1180.68m(P=2％)　　正常蓄水位：1180m　　汛限水位：1177m　　死水位：1140m　　2)塑性混凝土物理力学指标　　容重：2.0～2.3t／m

4、3　　浮容量：1.0～1.3t／m3　　抗压强度：2～3MPa　　弹性模量：500～800MPa　　水力梯度：60　　抗渗：Pa几种类型，依据前述参数及理论，计算正常蓄水时防渗墙的应力和变形。　　由些可见，在墙体弹模为500MPa、墙体最大压应力σmax为2.778MPa，其值小于抗压强度指标3MPa；当墙体弹模为800MPa，σmax为3.399MPa，比抗压强度标准高13.3％：当墙体弹模为1200MPa时，σmax比抗压强度指标高32．3％；整个墙体均受压，不出现拉应力。墙体位移：弹模愈小，变形愈大，且最大水平位移为216.4mm，出现在淤泥层处。

5、　　2.3墙体材料设计　　防渗墙深夹于古河道覆盖层中，其后有延伸达3km的深厚覆盖层作支承，下部为岩石基础，不存在整体破坏问题。为适应坝体和坝基不均匀沉陷引起的变形，并避免因强度不够发生局部开裂而影响防渗效果，参考国内外已成工程经验，确定墙体材料采用低弹、高强的塑性混凝土。　　2.3.1塑性混凝土的设计指标　　1)设计强度指标：抗压强度R90=4.0～5.0MPa抗折强度T>1.5MPa　　2)初始切线弹模：E=800～1000MPa　　3)抗渗标号：Pa，抗渗≥S6。　　3防渗墙施工的2个突破　　混凝土防渗墙要穿透的古河道深厚覆盖层下基岩起伏变化大，特

6、别是崩坡积层及湖积层砂卵石层块石含量大(最高70％)，石质坚硬，加之水下开挖爆破，难度极大。监理、设计和施工单位克服重重困难．不断修正设计．取得了成功，并实现了2个突破：　　1)人工成槽和机械成槽同时并举。修正后防渗墙全长201.3m，厚度80cm，共分33个槽段。2009年6月冲击钻试钻中，发现抓斗成槽机在硬度高块体大的石中无法发挥效能，冲击钻极易发生孔斜、夹钻、掉钻等事故，因此，决定在古河道左右两岸崩坡积层中采用人工开挖护壁成槽，为减少塌孔并将槽段长由8.4m、7.2m调整为以6m及6.8m为主　　①机械成槽。中段18个槽段采用机械成槽。15～20号

7、槽段用CZ一30冲击钻，10号、12～14号、21～28号槽段用CZ一22冲击钻，钻头采用2.5t，1.5t重的十字型冲击锤，先主孔后副孔，主孔间距1m。成槽时以膨润土泥浆护壁，泥浆参数随地层改变及时调整。槽内孤石采用水下定向聚能爆破，施工中及时测斜并纠偏。清孔采用抽渣桶抽浆、换浆的办法，二期槽段清孔前用刷子钻头刷壁，要求最终孔底沉淤厚度小于10cm。22～27号槽段最深达50m左右最高日平均进尺10m(23号)，由于塌孔事故处理或孤石含量大，最小日平均进尺仅0.76m(20号)。　　②人工成槽。15个槽段采用人工护壁开挖成槽施工，分别是2～9号，11，

8、29～34号槽段。人工护壁采用30cm厚钢筋(Φ12单层)混凝土护壁，护壁模板采