王勋

摘  要：板桥河水库扩建工程由水库枢纽工程、输水及灌排工程组成。水库扩建后总库容将达11559万m3，为Ⅱ等大（2）型水库。目前推荐扩建方式为在现有大坝体型基础上加高扩建。坝体加高的主要难点在于坝体新防渗体系的构建，坝体新防渗体系的构建主要有两种型式，型式1：防渗体搭接，即加高坝体部分的防渗体与原混凝土防渗墙搭接形成新的防渗体系;型式2：新设防渗体。文章通过技术经济综合对比，推荐板桥河水库扩建工程防渗方式为新设防渗体。

关键词：板桥河水库扩建工程;防渗体系;防渗体搭接;新设防渗体

中图分类号：TV697        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）27-0124-03

Abstract： Banqiao River Reservoir expansion project is composed of reservoir project， water conveyance project and irrigation and drainage project. The expanded reservoir will have a total capacity of 115.59 million m3 （Ⅱ-level big （2） type reservoir）. At present， it is recommended to increase the height of the dam based on the existing structure. The main difficulty of dam body elevation lies in the construction of new anti-seepage system of dam body. There are two types of new anti-seepage system. Type 1： Anti-seepage lapping. The increased dam anti-seepage is lapped with the original concrete anti-seepage wall. Type 2： New anti-seepage body. Based on the comparison of technology and economy， a new anti-seepage body is recommended as the seepage prevention method of Banqiao River Reservoir expansion project.

Keywords： Banqiao River Reservoir expansion project; anti-seepage system; anti-seepage lapping; new anti-seepage body

1 工程总体布置

板桥河水库位于云南省泸西县旧城镇木龙村，距县城约28km。水库总库容7940万m3，是一座以灌溉为主，兼顾水力发电、城镇生活、农村生活和工业供水等综合效益为一体的中型水库，覆盖灌溉面积达14.4万亩，为泸西县城区、金马片区、旧城片区的饮水水源地，也是泸西县工业园区主要供水点之一。

板桥河水库扩建工程由水库枢纽工程、输排工程组成。水库枢纽工程由枢纽工程和引水工程组成，枢纽工程包括拦河主坝扩建、副坝1新建、副坝2新建、左岸输水洞改造、右岸泄洪兼输水隧洞改造、溢洪道改建。引水工程包括矣维河引水工程改造、者黑河提水增蓄泵站改造、竹箐河引水干渠改建。输排工程由输水干渠工程和排灌工程组成，输水干渠工程包括南干渠、北干渠、低干渠的维修改造，竹箐河水库干渠改建。排灌工程包括溢洪道出水渠维修改造、金马排灌渠维修改造、金马闸改建。本扩建工程计划总工期32个月。

水库正常蓄水位由1857.2m抬高至1862.5m后，拦河大坝加高扩建挡水。混凝土防渗心墙土石壩的坝基高程1821.9m，坝顶高程1866m，坝高44.1m，防浪墙高1m，坝顶长400m，坝顶宽10m。坝体扩建主要利用原坝顶下游坡填筑风化料培厚加高，上游原坝坡维持不变。

2 防渗基本型式

根据调查，现状拦河大坝的上、下游坝坡均较缓，大坝稳定满足要求;采用防渗墙处理后的大坝渗流量较小，渗流稳定满足要求;目前大坝运行状态基本正常，大坝具备加高扩建的条件。原坝加高在施工期间可为泸西县的灌溉、防洪、生活、工业供水等提供基本保障，工程投资、施工组织均优于拆除大坝重建，因此推荐在现有大坝上加高扩建。

现有大坝为粘土斜墙土石坝，坝体填筑料为粘土料和风化料，利用混凝土防渗墙防渗，基本等同于均质坝与混凝土防渗墙结合的混凝土防渗心墙坝。现状条件下不适合采用混凝土坝加高，宜采用土石坝的型式加高扩建。根据水库扩建规模，大坝加高约5m，鉴于上游坝面总体置于库水位下，坝体加高向上游放坡难以实施，主要利用下游坝坡培厚形成，坝体加高的主要难点在于坝体新防渗体系的构建。坝体新防渗体系的构建主要有两种型式，型式1：防渗体搭接，即加高坝体部分的防渗体与原混凝土防渗墙搭接形成新的防渗体系;型式2：新设防渗体。

（1）防渗体搭接型式

土石坝形式较多，大致可分为三种基本形式：均质坝、土质防渗体分区坝、非土质防渗体坝。均质坝在低坝中应用较多，但现状大坝利用混凝土防渗墙防渗，采用单一的均质坝难以与现有的防渗体系衔接，高水位时混凝土防渗墙后的大坝渗流稳定和坝坡稳定较难满足要求，不适宜采用单一的均质坝加高扩建。土质防渗体分区坝主要分为粘土斜墙坝和粘土心墙坝，无论粘土斜墙或粘土心墙，底宽大、渗径长，其与原混凝土防渗墙的渗透特性相差较大，搭接后防渗风险相对较高。非土质防渗体坝主要有混凝土面板坝、沥青混凝土心墙坝、土工膜坝等，混凝土面板、沥青混凝土心墙为刚性防渗体，与原防渗墙搭接时在变形协调性和止水搭接等方面存在困难;土工膜为柔性结构，适应变形能力强，与原防渗墙易于搭接。综上所述，粘土斜墙和土工膜具备与原混凝土防渗墙搭接的条件，比较而言，土工膜渗透系数小，结构简单，适应变形能力强，搭接结构简单，作为防渗体搭接的推荐型式进行比选。

（2）新设防渗体

在现状坝体基础上新设防渗体可选择的方式有限，粘土心墙、沥青混凝土心墙均不具备实施条件，在上游面设置混凝土面板或土工膜都将涉及水下作业或放空水库，也难以实施。对于已蓄水的土坝，多选择混凝土防渗墙处理，对本项目而言，采用混凝土防渗墙作为主坝加高扩建新防渗体系的主要结构是可行的。

综述所述，选择以土工膜面板坝为代表的防渗体搭接方式、以混凝土防渗心墙坝为代表的新设防渗体进行对比分析。

（1）土工膜加高坝

土工膜加高坝的坝基高程1821.9m，坝顶高程1866m，坝高44.1m，坝顶长370m，坝顶宽10m。坝体扩建主要利用原坝顶下游坡填筑风化料培厚加高，上游原坝坡维持不变，原坝顶1860.8m处留5.65m宽平台，平台至新坝顶坝坡1：2;下游坝坡均位于新填筑区，分三级变坡，分别在变坡分界高程1852m、1838.4m设5m、10m宽平台，各级坝坡自上而下为1：2、1：2.5、1：2.7。在原防渗墙顶部上游面搭接2m土工膜，土工膜沿上游坡面铺设至坝顶与防浪墙搭接，土工膜上部设置保护层和干砌石护坡，下部设置垫层和反滤层。防渗墙两岸基岩采用帷幕灌浆防渗，防渗帷幕两岸延伸至正常蓄水位与地下水线交接处，防渗底界深入q<5Lu的相对隔水层，左岸帷幕线长217m、右岸帷幕线长262m，帷幕深度20m～70m，帷幕灌浆采用单排孔，孔距1.5m，帷幕利用灌浆洞或灌浆平台施灌（见图1）。

（2）混凝土防渗心墙坝

混凝土防渗心墙土石坝坝体加高型式同上。在新坝轴线处布置新防渗墙，防渗墙顶高程1865.5m，下部嵌入弱风化基岩1.5m或嵌入相对隔水的強风化基岩上，防渗墙下部及两岸基岩采用帷幕灌浆防渗，防渗帷幕两岸延伸至正常蓄水位与地下水线交接处，防渗底界深入q<5Lu的相对隔水层，帷幕线长715.5m、帷幕深度10m～65m，帷幕灌浆采用单排孔，孔距1.5m，两岸帷幕利用灌浆洞或灌浆平台施灌，防渗墙部位采用预埋管灌浆（见图2）。

3 防渗型式比较

3.1 工程地质

坝址不存在影响方案成立的重大工程地质问题，均能满足土工膜坝、混凝土防渗心墙坝加高至45m级坝高的要求。两种坝型坝基开挖基本相同。大坝为2级坝，规范要求防渗底界深入透水率q<5Lu的相对隔水层，土工膜坝方案的原防渗墙底部距q<5Lu的相对隔水层尚有10～20m，该区间难以实施帷幕灌浆;混凝土防渗心墙坝方案可利用新建防渗墙埋管实施帷幕灌浆，防渗底界深入透水率q<5Lu的相对隔水层，混凝土防渗心墙坝方案在大坝基础防渗处理方面优于土工膜坝方案。

3.2 工程布置

两方案枢纽布置基本相同，仅大坝防渗体系不同。土工膜坝方案的原混凝土防渗墙厚0.8m，防渗墙检查孔压注水试验成果表明渗透系数平均约0.4×10-7cm/s，防渗墙使用年限估算剩约30～50年，低于规范要求的工程合理使用年限100年的要求;混凝土防渗心墙坝方案拟新建的混凝土防渗墙厚1m，渗透系数要求小于0.1×10-7cm/s，工程合理使用年限可满足100年的要求。加高体型利用土工膜搭接防渗，土工膜在施工期间及运行期容易出现破坏，新建混凝土防渗墙相对更可靠。防渗墙下部存在部分q>5Lu的透水区，土工膜坝方案难以实施帷幕灌浆，混凝土防渗心墙坝方案可利用新建防渗墙埋管实施帷幕灌浆。土工膜坝方案在工程耐久性及防渗处理方面突破了规范要求。混凝土防渗心墙坝方案在工程耐久性及防渗处理方面满足规范要求，工程耐久性和可靠性方面明显优于土工膜坝方案。

3.3 工程施工

土工膜坝方案施工技术相对简单，混凝土防渗心墙坝方案技术成熟，但工程量较大、工序较繁杂，土工膜坝方案略优于混凝土防渗心墙坝方案。

3.4 工程占地和水土保持

土工膜坝方案和混凝土防渗心墙坝在工程占地和水土保持方面基本相同。

3.5 土工膜坝方案

大坝投资约5973万元，混凝土防渗心墙坝方案大坝投资约11028万元，土工膜坝方案比混凝土防渗心墙坝方案节约投资5055万元，土工膜坝方案投资优于混凝土防渗心墙坝方案。

3.6 防渗型式选择

两方案相比，混凝土防渗心墙坝方案在工程耐久性及防渗可靠性方面明显优于土工膜坝方案，但工程投资高于土工膜坝方案。本项目扩建的目的主要为调蓄供水，水量对本项目弥足珍贵，为减少库水渗漏、延长水库运行期限，综合对比推荐新建混凝土防渗心墙方案。

4 结束语

通过以上分析可以看出两种防渗型式各有优缺点，采用土工膜搭接防渗体方案投资明显低于新建混凝土防渗墙方案。但根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》《碾压式土石坝设计规范》等国家和行业标准规

范，大Ⅱ型工程及大坝合理使用年限应达到100年，坝基下存在相对不透水层且埋藏深度不大时，2级坝的防渗底界深入透水率q<5Lu的相对隔水层。土工膜坝方案的原防渗墙底部难以实施帷幕灌浆，防渗底界无法深入相对隔水层，混凝土防渗心墙坝方案可利用新建防渗墙埋管实施帷幕灌浆，防渗底界深入相对隔水层。新建混凝土防渗墙方案在工程耐久性及防渗可靠性方面明显优于土工膜搭接方案，为满足规范要求，推荐新建混凝土防渗心墙方案。

参考文献：

[1]关志诚.水工设计手册（第2版）第六卷土石坝[M].北京：中国水利水电出版社，2014.

[2]SL654-2014.水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范[S].

[3]SL274-2001.碾压式土石坝设计规范[S].

[4]SL252-2017.水利水电工程等级划分及洪水标准[S].