盧陳濤，馬得蓮，滕玉楠

（1.天津大學 建筑工程學院，天津 300072；2.浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責任公司，浙江 溫州 325000）

珊溪水庫工程始建于1997年，工程初步設(shè)計階段，為了減少工程投資，采用壩基內(nèi)埋設(shè)滲壓計代替量水堰觀測設(shè)施。隨著時間的推移，滲壓計逐步失效，給大壩滲流觀測帶來困難。

混凝土面板堆石壩滲流量大小是趾板、面板、周邊縫、接縫和基礎(chǔ)防滲等施工質(zhì)量和運行狀況的綜合反映。珊溪水庫大壩兩側(cè)山體內(nèi)部的地下水位觀測孔僅能定性研究兩岸巖體的滲漏情況，無法對大壩滲漏作出評價，因此，恢復大壩的滲流觀測設(shè)施是珊溪水庫的現(xiàn)實需要。

本工程擬采取壩后增設(shè)量水堰設(shè)施，但存在建設(shè)量水堰是否具備地質(zhì)條件、是否影響工程正常功能（發(fā)電、供水、灌溉、防洪等）的利用、施工的技術(shù)難點及最佳選址和量水堰建成后如何運用等諸多技術(shù)難題。因此，本文開展對珊溪水庫大壩壩后增設(shè)量水堰技術(shù)方案的研究。

1 工程地質(zhì)條件

珊溪水庫樞紐壩址位于珊溪鎮(zhèn)上游1km的飛云江峽谷間河段上，河谷呈“U”型，谷寬140～160m，谷底高程42～47m。兩岸山脊高程210～240m，地形不對稱，右岸較陡，平均坡角40°～45°，呈凸形坡，左岸略緩，平均坡角30°～40°。

擬建場地位于已建成珊溪水庫大壩下游側(cè)的壓坡平臺區(qū)，平臺面積1.45萬m2，地面高程60m，現(xiàn)為景觀綠化區(qū)。上游大壩壩型為混凝土面板堆石壩，壩頂高程156.80m；左岸接泄洪洞出水渠邊墻，右岸接基巖邊坡，有一斜坡通道連接上壩道路；其下游為廠房出水渠，出水渠左邊渠壁由超徑石回填至平臺以1∶2坡度放坡，并用干砌塊石護面構(gòu)筑，右邊渠壁為進廠公路擋墻。

本工程區(qū)基巖50年超越概率10%的地震動峰值加速度0.05g，地震基本烈度小于6°，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。場區(qū)無大的斷層分布，無滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，場地穩(wěn)定，適宜建（構(gòu)）筑物布置。結(jié)合建筑物布置與要求，擬建量水堰下部的混凝土防滲墻伸入到厚度大、堅硬、完整、透水性微弱的中風化基巖中，必要時，防滲墻底部再進行一定深度的帷幕灌漿防滲處理。

2 量水堰

2.1 限制條件

量水堰主要包括截斷砂礫石層滲漏的混凝土防滲墻、堰渠及相應的觀測設(shè)備等?；炷练罎B墻底部需深入基巖，左岸與泄洪洞右側(cè)出露基巖或出口挑流鼻坎邊墻相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)，以阻斷滲漏水流，同時考慮到大壩防滲設(shè)計時，已將防滲帷幕延至兩岸山體內(nèi)與地下水位線相接，且山體相對雄厚，巖體相對較好，為弱～微透水性，一般Lu≤3，繞壩滲漏相對較弱，因此混凝土防滲墻截斷的主要是壩體和壩基滲漏水流。

量水堰布置需考慮以下因素：

（1）防滲墻軸線需盡可能遠離大壩，需盡可能避開大塊石集中部位；

（2）防滲墻施工平臺需高于4臺機組滿發(fā)水位48.38m；

（3）盡可能減短防滲墻軸線長度。

2.2 防滲墻軸線論證

由于壩下游發(fā)電尾水渠常年有水，在壓坡體坡腳布置防滲墻，施工難度較大。為減少施工對水庫正常運行的影響，保證量水堰建成后的正常運行，施工平臺需高于4臺機發(fā)電水位48.38m。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，將量水堰布置在大壩下游超徑塊石壓坡平臺較合適?？紤]壩后壓坡平臺實際地形，并結(jié)合實際地質(zhì)條件，選擇上、下2個防滲墻軸線，即上墻線和下墻線進行比選。

2.2.1 地質(zhì)條件

兩個防滲墻軸線部位地質(zhì)條件一致，即表部0.5m厚砂壤質(zhì)填土，中上部為7~15.5m厚超徑石回填層，中下部15~20m厚沖洪積層，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)磨石山組流紋斑巖。因此2個部位布置防滲墻的施工難度相當。

2.2.2 防滲墻軸線

上墻線因泄洪洞右側(cè)靠近大壩部位有基巖出露，防滲墻軸線較下墻線短；以防滲墻布置于60m高程平臺為例，上墻線軸線長234.71m，下墻線軸線長274.38m，比上墻線長39.67m。

2.2.3 開挖量

上墻線因位于平臺內(nèi)側(cè)，且平臺右側(cè)有一斜坡通道，墻頭頂高程60m時，開挖量2.35萬m3，墻頭頂高程50m時，開挖方量16萬m3。下墻線位于壓坡平臺外側(cè)，墻頭頂高程60m時，開挖量1.8萬m3，墻頭頂高程50m時，開挖量9.2萬m3。

因此上墻線方案開挖量比下墻線方案要多，且隨著墻頂高程的降低，開挖量急劇增加。

綜上，兩個部位布置防滲墻的施工難度相當，上墻線布置方案的防滲墻軸線要短于下墻線，而上墻線布置方案的開挖量要大于下墻線。從施工難度及投資上看，兩個部位布置防滲墻方案均無明顯優(yōu)劣。

2.3 方案擬定

兩個軸線在防滲墻布置上無明顯優(yōu)劣，需從防滲墻布置方案（不同防滲墻墻頂高程）上論證各方案的可行性，以便擇優(yōu)選取。

因工程開挖量巨大，投資較大，且坦岐村渣場容量有限，可能涉及征地移民，而工程征地移民不現(xiàn)實，因此上墻線僅選擇小開挖方案（墻頭頂高程60m方案）進行比選。

2.3.1 方案1：墻頭頂高程60m

防滲墻軸線布置于壓坡平臺內(nèi)側(cè) （上墻線），左岸與泄洪洞右側(cè)出露基巖相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。

沿混凝土防滲墻軸線清除表層2m厚的超徑塊石，在超徑塊石及覆蓋層中設(shè)剛性混凝土防滲墻，防滲墻以上設(shè)常態(tài)混凝土墻頭。量水堰出水渠位于混凝土防滲墻下游，出水渠軸線與混凝土防滲墻軸線垂直布置，渠底高程58.5m，堰板開口底高程59.5m。

2.3.2 方案2：墻頭頂高程60m

防滲墻軸線布置于壓坡平臺外側(cè)（下墻線），左岸與泄洪洞出口挑流鼻坎邊墻相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)；沿混凝土防滲墻軸線清除表層2m厚的超徑塊石，在超徑塊石及覆蓋層中設(shè)剛性混凝土防滲墻，防滲墻以上設(shè)常態(tài)混凝土墻頭。

量水堰出水渠位于混凝土防滲墻下游，出水渠軸線與混凝土防滲墻軸線垂直布置，渠底高程58.50m，堰板開口底高程59.5m。

2.3.3 方案3：墻頭頂高程50m

防滲墻軸線布置于壓坡平臺外側(cè) （下墻線），挖除防滲墻軸線下游的全部超徑塊石，形成一高程50m的施工平臺，在河床覆蓋層中設(shè)剛性混凝土防滲墻，防滲墻以上設(shè)常態(tài)混凝土墻頭；防滲墻左岸與泄洪洞出口右側(cè)基巖相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。

2.4 方案布置及工程量

2.4.1 方案1

量水堰施工平臺布置在大壩下游超徑塊石回填平臺上，即高程60m。防滲體采用混凝土防滲墻，防滲墻軸線布置成直線，左岸與泄洪洞右側(cè)出露基巖相連，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。

量水堰出水渠布置在樁號墻0+031.42m處，與防滲墻軸線垂直布置。量水堰防滲墻和出水渠施工完成后，墻頭、岸墻兩側(cè)及出水渠邊墻外側(cè)均以砂礫石回填，并在回填區(qū)表面砌60cm厚的大塊石與平臺60m高程齊平。

2.4.2 方案2

量水堰施工平臺布置在大壩下游超徑塊石回填平臺外側(cè)，即高程60m。防滲體采用混凝土防滲墻，防滲墻軸線布置成直線，左岸與泄洪洞出口挑流鼻坎邊墻相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。

量水堰出水渠布置在樁號墻0+121.69m處，與防滲墻軸線垂直布置。量水堰防滲墻和出水渠施工完成后，墻頭、岸墻兩側(cè)以及出水渠邊墻外側(cè)均以砂礫石回填，并在回填區(qū)表面砌60cm厚的大塊石與平臺60m高程齊平。

2.4.3 方案3

挖除防滲墻軸線下游及上游距防滲墻6m范圍內(nèi)的全部超徑塊石，即在防滲墻軸線下游及上游距防滲墻6m范圍內(nèi)形成高程50m的施工平臺，防滲墻軸線上游按照1∶1.5的坡度放至原壩后超徑石回填平臺60m高程，同時將挖除的超徑塊石運至大壩左岸下游5km的坦岐村堆放。防滲體采用混凝土防滲墻，防滲墻軸線布置成直線，左岸與泄洪洞出口挑流鼻坎邊墻相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。

量水堰出水渠布置在樁號墻0+064.50m處，與防滲墻軸線垂直布置。量水堰防滲墻和出水渠施工完成后，墻頭、岸墻兩側(cè)及出水渠邊墻外側(cè)均以砂礫石回填至50m高程，并在平臺表面砌60cm厚的大塊石。

2.5 量水堰方案的選擇論證

從3個方案的布置與工程投資，對方案1、方案2及方案3進行比較。

巖體稀土元素含量∑REE為116.43×10-6，∑Ce/∑Y比值為2.66，δEu為0.61。(La/Sm)N值為3.47，(Gd/Yb)N為0.91；為富輕稀土型。δEu<0.7，表明巖漿為上地殼經(jīng)不同程度的部分熔融形成的。

2.5.1 施工難度

（1）各方案地質(zhì)條件一致。

（2）方案1防滲墻最大深度33m，需穿過最大厚度19m的超徑塊石層。

（3）方案2防滲墻最大深度33m，需穿過最大厚度14.5m超徑塊石層。

（4）方案3防滲墻最大深度23m，超徑塊石層最大厚度僅4.5m。

防滲墻深度均不深，但超徑塊石層中防滲墻造孔、護壁困難，從施工難度上看，方案1難度最大，方案2其次，方案3挖除表層10m后超徑塊石層僅余4.5m厚，因此方案3的施工難度最小。

2.5.2 施工布置

方案1、方案2布置在壩后60m高程壓坡平臺上，方案3布置在開挖后的50m高程平臺上，各施工設(shè)施布置方便，施工場地寬闊，鉆孔機械、泥漿池等設(shè)施均有布置空間，施工不存在干擾，對施工進度、施工質(zhì)量均無影響；施工平臺均高于4臺機發(fā)電水位48.38m高程，施工期間對水庫正常運行影響較小，且施工期安全可以保證。

2.5.3 開挖量

方案1、2開挖量均較少，受壓坡平臺右側(cè)斜坡通道影響，方案1較方案2的開挖量多0.5萬m3，兩個方案的開挖料均可臨時堆放在壓坡平臺上，等施工完后就地回填即可；方案3因需開挖至50m高程施工平臺，開挖量較大，總開挖量9.2萬m3，壩后壓坡平臺無法堆存，需將其運送至大壩左岸下游5km的坦岐村施工場地堆放。

2.5.4 防滲墻施工

方案1軸線長234.71m，防滲墻工程量5850m2，方案2軸線長274.38m，工程量8010m2，方案2比方案1的軸線長度長40m，工程量多2160m2；防滲墻鉆孔要穿過超徑塊石層，造孔難度大，成槽困難，容易卡鉆，且不容易固壁，對施工進度和施工質(zhì)量均有一定影響。方案3防滲墻軸線長248.20m，防滲墻工程量5202m2，整個防滲墻僅左岸存在少量超徑塊石，防滲墻主要位于沖洪積層中，施工難度較小，因此施工進度和施工質(zhì)量均可得到保證。

方案3防滲墻工程量較少，施工難度最小，施工工期可相應縮短，防滲墻工程投資也可大幅減少。

2.5.5 大壩影響

3個方案在施工期均對大壩存在一定影響，但防滲墻軸線離大壩防滲帷幕及混凝土面板的距離均較大，對大壩結(jié)構(gòu)的影響有限；方案1在60m高程處距大壩最近距離20m，方案2、方案3防滲墻軸線距離大壩超過50m，因此方案2方案3更有為有利。

綜上所述，3個方案在技術(shù)上均可行。但方案1、方案2需在厚度最大14.5m的超徑塊石層中造孔，施工難度大，施工過程中的不確定因素較大，因此投資和工期也較難控制，防滲墻質(zhì)量也難以保證。各方案比較如表3。

表3 各方案優(yōu)劣比較

3 量水堰設(shè)計及基礎(chǔ)處理

量水堰布置在大壩下游挖除部分超徑塊石后所形成的施工平臺上，該平臺高程50m。

量水堰防滲墻軸線呈直線布置，為不影響大壩下游壩坡穩(wěn)定和廠房正常發(fā)電，防滲墻軸線盡量向下游移，左岸與泄洪洞右側(cè)出露基巖相接，右岸插入廠房上游出露基巖山體內(nèi)。量水堰防滲墻全長248.20m，墻厚0.8m，兩側(cè)分別與3m厚岸墻相接，頂部設(shè)防滲墻頭墻。出水渠布置在樁號墻0+064.50m處，其軸線與防滲墻軸線垂直。出水渠全長28.04m，上游與量水堰防滲墻預留缺口連接，下游接入廠房尾水渠，渠內(nèi)設(shè)有不銹鋼量水堰堰板和鋼尺，觀測壩體與壩基的滲漏量。

量水堰防滲墻墻頂高程48m，墻頂上設(shè)2.0m高的立模現(xiàn)澆常態(tài)混凝土墻頭，墻頭與防滲墻之間采用鍵槽連接，并設(shè)銅片止水。兩岸分別插入混凝土岸墻1.0m，岸墻基礎(chǔ)均置于基巖上。右岸及河床部位防滲墻底部進行孔距2m、深5m固結(jié)灌漿處理；左岸防滲墻底部進行孔距2m、深20m固結(jié)灌漿處理。

量水堰出水渠為矩型斷面，斷面尺寸1.8m×1.5m（寬×高），渠底高程48.50m。

量水堰出水渠底板下設(shè)30cm厚的碎石墊層和10cm厚的C15混凝土，墻頭及出水渠兩邊墻外側(cè)采用砂礫石料回填至高程50m，表面砌60cm塊石。

量水堰基礎(chǔ)開挖主要包括防滲墻下游超徑塊石的開挖、防滲墻左右岸墻和出水渠開挖。防滲墻上游開挖坡度1∶1.5；左、右側(cè)岸墻均開挖至基巖面下1.0m，開挖底寬均2.0m，開挖邊坡1∶1.0；量水堰出水渠開挖底高程47.70m，開挖底寬3.6m，左、右側(cè)開挖坡比1∶1.0。

量水堰防滲墻和出水渠施工完成后，墻頭和岸墻兩側(cè)及量水堰出水渠邊墻外側(cè)均采用砂礫石料回填至50m高程，并在其上鋪設(shè)60cm大塊石護面。

4 混凝土防滲墻論證評價

4.1 墻厚

本工程混凝土防滲墻位于大壩下游，為大壩量水堰部分設(shè)施，其主要作用是截斷砂礫石的滲漏，因此防滲墻上、下游水頭差較小，如果單從防滲墻允許的水力梯度考慮，防滲墻厚度較薄，但考慮到防滲墻耐久性、簡化施工等方面的因素，防滲墻體厚度取0.8m。

4.2 墻體、墻頭及岸墻材料

由于防滲墻墻體施工為水下槽段混凝土澆筑，其強度一般只有空氣中澆筑的50%～90%，因此防滲墻混凝土采用混凝土強度等級C25，防滲等級W8；防滲墻配筋以30kg/m3控制。

防滲墻頂墻頭及兩側(cè)岸墻起保護作用，施工均為立模現(xiàn)澆，其混凝土材料強度等級和防滲等級與防滲墻體相同。

4.3 防滲墻嵌入基巖深度

防滲墻嵌入基巖的深度一般為0.3～1.2m，本工程防滲墻要求嵌入基巖1.0m。

4.4 防滲墻與左、右岸坡的連接

防滲墻體在左、右岸坡均采用在岸墻混凝土中預留槽孔，墻體插入預留槽孔方式與其連接。左、右岸墻基礎(chǔ)均置于岸坡基巖線下1m。

4.5 防滲墻體與其上墻頭接縫和墻頭內(nèi)施工縫處理

防滲墻體與頂部墻頭接縫和墻頭內(nèi)施工縫均采用預留“凹”型鍵槽連接，并在接縫部位設(shè)置并縫鋼筋和止水。

5 結(jié)語

通過對3個方案的施工難度、開挖量、工期控制、對大壩安全影響和投資進行詳細比對，選定方案3作為最終方案。

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