安江水电站库区堤防工程的防渗设计

2012-08-15张勇强

湖南水利水电 2012年5期

张勇强

（湖南省水利水电勘测设计研究总院长沙市 410007）

1 工程概述

安江水电站工程位于湖南省怀化市洪江境内，是2003年7月完成的《沅水干流规划复核简要报告》13级开发方案中的第7级，工程上与洪江水电站坝下相连，下接铜湾水电站库尾。坝址右岸属洪江市硖洲乡的下坪村，左岸属洪江市太平镇的补顺村。坝址控制流域面积为40 101 km2，水库设计正常蓄水位165 m，相应库容 0.77亿 m3，死水位 163 m，死库容0.576亿m3，装机容量140 MW，保证出力（P=90%）33 MW，多年平均发电量5.62亿kW·h，装机利用4 014 h，是一个以发电为主、兼顾航运等综合利用的水电站工程。安江水电站库区农田防护工程由于土料的原因，由原来的抬填方案改为堤防的农田防护方案。平原寨头农田防护区防护面积816.19亩。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252－2000）、《水利水电工程建设征地移民安置规划设计规范》（SL 290－2009）、《堤防工程设计规范》（GB 50286－98），三处农田防护工程等别为V等，洪水重现期为5年，堤防及穿堤建筑物按5级建筑物设计。

2 工程地质及防渗设计

2.1 工程地质

根据地质钻孔资料，平原寨头堤防堤基土自上而下依次为：

（1）上部为Q3al粉质粘土层、含泥粉细砂，厚（0.1～4.6）m 不等。

（2）下部为Q3al砂砾石层。结构松散，夹少量泥砂，厚（1.3～15.2）m。

（3）基岩为下第三系（E1）红褐色砾岩夹紫红色含砾泥质粉砂岩。粉细砂层和砂砾石层埋深较浅，汛期高洪水位时内外水位差较大，粉细砂层和卵石层透水性较强，河水将通过粉细砂层、砂砾石层向堤内渗透，由于砂砾层粒径大小悬殊，不均匀系数大，在堤内低洼或盖层较薄的地段将存在管涌的可能，需采取堤基防渗措施。

2.2 防渗设计方案

由于现场及淹没区土石料较多，为减少料场征地和工程投资，因此考虑采用渗透系数较大的土石料筑堤，采用粘土斜墙进行堤身防渗的设计方案，经济合理；从工程地质条件可知，堤基砂卵石层较厚（最大15.2 m厚），堤内覆盖层Q3al粉质粘土较薄（最小1.3 m厚）且含粉细砂，经渗流计算，大多数地段会不满足要求，需进行堤基防渗处理，设计采用塑性混凝土防渗墙的防渗方案。

3 塑性混凝土防渗墙

3.1 塑性混凝土防渗墙设计

堤防内侧在雨季时仍为集水区域，不宜采用压浸平台的处理方式，经综合考虑，设计采用塑性混凝土垂直防渗墙与粘土斜墙相结合的防渗措施。防渗墙于桩号k0+237.1～k2+769.9范围，塑性混凝土垂直防渗墙设在粘土斜墙底边的中心偏上游处，下部插入砾岩0.5 m，上部与粘土斜墙连接，从而形成一道连续性的封闭上游渗径的截渗墙体。墙厚0.6m，深（2～12）m，墙体材料采用塑性混凝土材料，具体结构见图1。

图1 堤防断面结构设计图

3.2 塑性混凝土防渗墙施工工艺

塑性防渗墙施工拟采用液压抓斗成槽工艺进行施工。防渗墙墙厚600 mm，塑性混凝土强度C3～C5。单元槽段按（6～7）m划分为一个槽段，接头施工亦采用接头管工艺处理。

平整场地→测量放线→导墙制作和槽段划分→抓挖成槽→中孔槽深垂直度检查验收→接头清理（二期）→清孔、换浆、监测、验收→安装灌注导管→灌浆混凝土→打槽端偷空（一期）→整理资料验收。

设计配合比为（强度大于或等于C3～C5）：32.5R水泥：150 kg，水：262 kg，掺合物为粘土粉或膨润土：147 kg，砂：878 kg，石子（5～20）：722 kg。详细配比见附表。

附表塑性混凝土配合比 kg

4 粘土斜墙

4.1 粘土斜墙设计

坡面防渗采用粘土斜墙，粘土斜墙迎水面设计坡比 1∶2，背水面设计坡比1∶1.5，背水面设置 0.5m 厚的砂砾石反滤层，粘土斜墙填筑标高为五年一遇加0.6 m超高，顶宽1m，底部与与塑性混凝土防渗墙连接，塑性混凝土防渗墙在粘土斜墙中埋深不小于1m。

4.2 粘土斜墙料场

料场分别为：何家坪Ⅰ区和何家坪Ⅱ区土料场，均有简易碎石路直达工程区，运距较近，约（0.25～5）km，开采方便。场地为Q2al冲积堆积的Ⅱ级阶地，地势稍有起伏，一般为经济林，其岩性为灰黄色网纹状粉质粘土及含砾粉质粘土，含少量砾，砾石（1～3）cm为主，局部含量达20%。土体物理力学性状较好，中等密实，硬塑～坚硬状态。根据土料击实试验成果，推荐土料天然含水量32.6%，最优含水量22.1%～23.5%，最大干密度（1.53～1.63）g/cm3，平均渗透系数达 8.4×10-6cm/s，内摩擦角 19.3°，凝聚力 22.7 kPa。

4.3 塑性混凝土防渗墙与粘土斜墙的连接处理

塑性混凝土防渗墙与粘土斜墙的连接处存在防渗薄弱点，为了防止水通过粘土斜墙与塑性混凝土防渗墙的结合面，在粘土斜墙迎水面采用土工膜与10 cm现浇C15混凝土进行坡面防护，土工膜插入塑性混凝土防渗墙50 cm，采用C15混凝土填充包裹，与粘土斜墙、塑性混凝土防渗墙形成一道完整的防渗屏幕，很好地解决了粘土斜墙与塑性混凝土防渗墙连接处的薄弱环节。具体的连接处理见图2。