□賈鵬生 □張國(guó)輝 □張 雅（南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)城市生態(tài)和水環(huán)境的改善提出了更高的要求。近年來(lái)，為了保持一定面積的水面景觀，提高城區(qū)段地下水位，提高城市用水保證率，減少城市地下水漏斗化，北方城區(qū)中、中小河道治理過(guò)程中建造了許多橡膠壩攔蓄河水工程。為了保護(hù)所形成的碧水藍(lán)天、生機(jī)盎然的水景觀，減少水資源浪費(fèi)，確保工程安全，所有工程均進(jìn)行了防滲、抗沖處理。但在砂礫石層河床上，如何結(jié)合工程實(shí)際解決防滲抗沖問(wèn)題受到了技術(shù)、設(shè)備和資金等多方面的制約。結(jié)合河南省南陽(yáng)市內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩工程在砂礫石層河床上采用斜板防滲墻，能較好地解決該類問(wèn)題。

1.工程概況

內(nèi)鄉(xiāng)縣位于河南省西南部，伏牛山南麓，南陽(yáng)盆地西沿，地處北亞熱帶北部邊緣，年平均氣溫15.1℃。多年平均降雨量780m m，降雨年際變化大，年內(nèi)分配不均勻，主要集中在6-9月，約占全年降雨量的61.8%。湍河為唐白河水系白河右岸較大的一條支流，發(fā)源于內(nèi)鄉(xiāng)縣夏館鎮(zhèn)，全長(zhǎng)216.3km，流域面積4946km2；湍河是內(nèi)鄉(xiāng)縣主要河流，也是內(nèi)鄉(xiāng)縣城的主要供水水源，內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩位于寧西鐵路橋下游300m處，壩址以上河道長(zhǎng)度110.3km，流域面積1376km2，多年平均徑流深314.9m m，多年平均徑流量4.33億m3。經(jīng)計(jì)算湍河橡膠壩壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量為QP=5%=3030m3/s，校核洪峰流量為QP=2%=3920m3/s。

內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩總長(zhǎng)337.8m，正常擋水位158.50m，回水至宛坪高速橋上游，建成后可形成水面面積57.6萬(wàn)m2，靜態(tài)蓄水量99.2萬(wàn)m3。橡膠壩建成擋水后，不僅能形成秀美的水面景觀，同時(shí)有助于抬高地下水位，補(bǔ)充縣城地下水量，減少城市漏斗化，對(duì)縣城供水起著重要的作用。

2.工程地質(zhì)

內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩壩軸線地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積物、第三系砂質(zhì)粘土巖及白堊系粘土巖。

主要包括：層①細(xì)砂（Q4al+pl）：分布于湍河兩岸一級(jí)階地上，該層底板埋深2.3～3.4m，層厚2.3～3.4m。有效粒徑d10=0.118m m，平均粒徑d50=0.238m m，不均勻系數(shù)2.0，曲率系數(shù)1.65，級(jí)配較差。層②礫石（Q4al+pl）：分布于整個(gè)壩基，底板埋深4.9～8.9m，層厚4.9～5.8m。有效粒徑d10=0.35m m，平均粒徑d50=8.23m m，不均勻系數(shù)40.31，曲率系數(shù)1.56，級(jí)配較好。層③砂質(zhì)粘土巖（N）分布于整個(gè)壩基，頂板埋深8.9～14.0m，層厚8.4～10.0m?？紫侗?.657，液性指數(shù)0.148，壓縮系數(shù)0.15M Pa-1，壓縮模量11.6M Pa，中壓縮性，承載力特征值260kPa。層④粘土巖（K）：分布于整個(gè)壩基，頂板埋深14.0～18.1m，揭露最大厚度16.0m。棕紅色，巖石呈弱風(fēng)化狀態(tài)，致密堅(jiān)硬，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水崩解軟化，強(qiáng)度降低。

該壩基不存在飽和砂土液化問(wèn)題。壩基各單元巖土層最大層面坡度1.01%，壩基為均勻地基。層①細(xì)砂滲透系數(shù)50m/d，層②礫石滲透系數(shù)150m/d，屬極強(qiáng)透水，層③砂質(zhì)粘土巖，滲透系數(shù)3.70×10－6cm/s，微透水，層④粘土巖屬微透水。

層①細(xì)砂及層②礫石層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為：層①細(xì)砂C=0，φ=23.0°，摩擦系數(shù)f=0.42；層②礫石 C=0，φ=27.5°，摩擦系數(shù)f=0.52；層③砂質(zhì)粘土巖C=36.5kPa，φ=18.5°，摩擦系數(shù)f=0.33。層②礫石J允=0.18。

3.工程布置

內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩工程主要包括橡膠壩主體工程、邊墻及左右岸護(hù)岸工程和控制室工程等。

橡膠壩壩址上游河床整平高程155.40m，下游河床整平高程155.30m。橡膠壩底板定為155.70m，壩頂高程為158.50m，壩高2.8m，最高擋水位為158.80m，臺(tái)地高程159.10m。

橡膠壩總長(zhǎng)337.8m，共分4個(gè)壩段，每個(gè)壩段84m，中墩厚0.6m，凈高2.8m，底板高程為155.70m，設(shè)計(jì)正常擋水位158.50m。壩底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度8.4m，底板厚0.8m，C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。上游為5m C20鋼筋混凝土防滲鋪蓋和C20混凝土防滲斜墻，伸入基礎(chǔ)泥巖1m，邊坡1：2。下游設(shè)12m長(zhǎng)，0.6m深消力池，池后為18m長(zhǎng)的砌石海漫及10.25m長(zhǎng)的拋石防沖槽。邊墩基礎(chǔ)座于砂礫石層上，采用鋼筋混凝土懸臂結(jié)構(gòu)，前趾兼作壩底板，基底總寬7.1m，頂高程159.10m，與左、右岸平臺(tái)相齊平，邊墩順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度同壩底板8.4m，兩側(cè)設(shè)垂直止水與上、下游翼墻相接。墩頂高程159.10m，墻高4.2～6.9m。

控制室是操縱橡膠壩充脹和排空坍落的機(jī)電設(shè)備及附屬設(shè)施的維護(hù)結(jié)構(gòu)。為了節(jié)約投資和方便交通，控制室布置在橡膠壩右岸的臺(tái)地上，矩形結(jié)構(gòu)，平面軸線間尺寸為4.46m×6.56m，共3層。

橡膠壩已于2008年3月份開(kāi)工，2008年5月竣工并投入運(yùn)用。

4.方案比選

橡膠壩壩址處河床149.56m以下為砂質(zhì)粘土巖層，微透水，其上部為礫石層，強(qiáng)透水性，根據(jù)這一地層覆蓋情況，壩底板座于透水層上，需對(duì)上游進(jìn)行防滲防沖處理，內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩工程在防滲方面主要采取水平鋼筋混凝土鋪蓋方案、水平鋪蓋+高噴灌漿方案、水平鋪蓋+直立混凝土防滲墻方案、水平鋪蓋+斜混凝土防滲墻方案、深基礎(chǔ)方案等方案進(jìn)行比選：

4.1 水平鋼筋混凝土鋪蓋方案

在壩底板上游做C20鋼筋混凝土防滲鋪蓋，長(zhǎng)15m，分為2塊，頂部高程155.40m，厚30cm，端部設(shè)C15混凝土重力式擋墻防沖，深2m。該方案施工經(jīng)驗(yàn)較成熟，工程費(fèi)用較少，但防滲效果不如垂直防滲，不能解決防沖問(wèn)題。

4.2 水平鋪蓋+高噴灌漿方案

在壩底板上游做C20鋼筋混凝土防滲鋪蓋，長(zhǎng)10m，頂部高程155.40m，厚30cm，端部設(shè)高噴灌漿深入砂質(zhì)粘土巖≥1m。根據(jù)該處地質(zhì)條件，礫石粒徑較大，高噴灌漿難以實(shí)施或?qū)嵤┖笮Чy以保證。某水庫(kù)采用高噴灌漿解決壩基滲漏問(wèn)題，壩基砂卵石層粒徑及含量與本工程類似，根據(jù)施工后情況看，效果不是很好，故本工程不推薦該方案。

4.3 水平鋪蓋+直立混凝土防滲墻方案

在壩底板上游做C20混凝土防滲鋪蓋，長(zhǎng)5m，頂部高程155.40m，厚30cm，在鋪蓋前端部設(shè)C20混凝土防滲直墻，墻厚40cm，防滲墻頂深入鋪蓋30cm，防滲墻下部深入砂質(zhì)粘土巖不＜1m?；炷练罎B墻采用明挖澆筑，開(kāi)挖邊坡1:2，底寬2m。該方案采用垂直防滲，防滲效果好，且能解決上游防沖問(wèn)題。但由于砂礫石層滲透系數(shù)達(dá)到150m/d，開(kāi)挖量大，基坑排水量亦很大，對(duì)橡膠壩壩基有擾動(dòng)，回填壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)高。本工程不推薦該方案。

4.4 水平鋪蓋+斜混凝土防滲墻方案

在壩底板上游做C20混凝土防滲鋪蓋，長(zhǎng)5m，頂部高程155.40m，厚30cm，在鋪蓋前端部設(shè)C20混凝土防滲墻，混凝土防滲墻采用明挖澆筑，開(kāi)挖邊坡1:2，底寬2m。防滲墻依照下游的1:2開(kāi)挖邊坡澆筑，防滲墻厚0.4m。防滲墻頂部與鋪蓋間設(shè)止水連接，防滲墻下部深入砂質(zhì)粘土巖≥1.0m。本方案與方案三防滲效果相當(dāng)，能解決防滲、防沖問(wèn)題，防滲墻單項(xiàng)工程量有所增加，但不擾動(dòng)橡膠壩壩基，較好確保工程安全，回填無(wú)壓實(shí)要求，施工較方便，故采用該方案,見(jiàn)圖1。

圖1 水平鋪蓋+斜混凝土防滲墻方案設(shè)計(jì)圖

4.5 深基礎(chǔ)方案

對(duì)設(shè)計(jì)壩底板高程155.70m以下部分砂礫石基礎(chǔ)全部開(kāi)挖，開(kāi)挖至砂質(zhì)粘土巖頂面以下≥1m。下部采用M u60M 7.5漿砌石砌筑，迎水面設(shè)C20鋼筋混凝土面板，面板厚50cm。深基礎(chǔ)方案壩底板前部不設(shè)鋪蓋，僅設(shè)置拋石防沖槽，取消下游海漫，消力池長(zhǎng)度為7.5m。土砂方、壩體工程量太大，排水難度大，投資大，不推薦。

對(duì)以上各方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表1：

表1 防滲方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

因此，采用方案四作為推薦方案。

5.工程應(yīng)用

內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩已于2008年施工完畢，防滲墻施工過(guò)程：首先采用機(jī)械開(kāi)挖，然后采用人工整修邊坡，根據(jù)施工導(dǎo)流方案，從右岸逐塊向左岸澆注，齒墻段待基坑清理完畢后立即進(jìn)行澆注，采用簡(jiǎn)易木模板，混凝土初凝后不再拆模，直接回填。斜坡段采用滑模施工，簡(jiǎn)單快捷。整個(gè)施工過(guò)程施工排水比原計(jì)劃少了1/3，待斜坡達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，上層砂礫石層直接回填整平，不進(jìn)行夯實(shí)，縮短了計(jì)劃工期，降低了投資。

內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩運(yùn)行至今，防滲抗沖效果良好。

[1]南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院.《河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣湍河第三級(jí)橡膠壩工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》[R].2008(3).

[2]韓陽(yáng)等.橡膠壩工程防滲新技術(shù)的應(yīng)用[J].《甘肅水利水電技術(shù)》,2006(2),42,159-160.

[3]張鐵楠.北方丘陵區(qū)城市河道梯級(jí)橡膠壩群規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].《中國(guó)農(nóng)村水利水電》2008(7),P71-73.