摘要：本文以彭水縣茨竹灣水庫(kù)工程為研究對(duì)象，該工程位于西南地區(qū)碳酸鹽巖出露地區(qū)。水庫(kù)常年無(wú)法正常蓄水，分別以剛性、柔性、剛?cè)峤Y(jié)合三個(gè)角度進(jìn)行滲漏治理研究，希望對(duì)類似工程具有參考意義。

關(guān)鍵詞：巖溶漏斗;水庫(kù)防滲;殼體結(jié)構(gòu);復(fù)合型土工膜;柔性封堵

中圖分類號(hào)： TV44 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2019.06.026

我國(guó)是世界上巖溶（喀斯特）分布面積最大的國(guó)家，其地形特殊性致使庫(kù)底滲漏問(wèn)題、庫(kù)周滲漏問(wèn)題和泄洪問(wèn)題突出。重慶市彭水縣茨竹灣工程是一座坐落在巖溶（喀斯特）地貌上的水庫(kù)，以灌溉、綜合利用為主要功能。茨竹灣水庫(kù)為天然巖溶洼地，通過(guò)堵塞洼地中心的巖溶漏斗形成，水庫(kù)大致呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)150～180m，寬55～90m，四周為高30～50m的陡坡。據(jù)水文觀測(cè)，水庫(kù)在地表降雨后迅速蓄水，雨后2～3天成干庫(kù)，庫(kù)盆曾多次發(fā)生大規(guī)模管道性滲漏，因此，對(duì)茨竹灣水庫(kù)庫(kù)底及周邊防滲處理是非常必要的。

1 三種封堵方案比選

1.1 剛性封堵結(jié)構(gòu)

在初設(shè)變更送審階段設(shè)計(jì)方案為殼體方案。該方案在高程1395.05～1396.02m設(shè)置C30W8鋼筋砼殼體封基。整個(gè)殼體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為133m，短軸長(zhǎng)度為67.6m。在短軸斷面上殼體為圓弧拱，中心拱頂最高高程為1419.50m，中心拱厚4m，向兩邊漸變，兩拱端厚5.27～7.91m。在長(zhǎng)軸斷面上殼體為圓弧拱，中心拱頂最高高程為1419.50m，中心拱厚4m，向兩邊漸變，兩拱端厚9.16m。殼體兩端錨入完整基巖，預(yù)計(jì)方案的總投資為3878萬(wàn)元。

1.2 剛-柔結(jié)合封堵結(jié)構(gòu)

使用薄層瀝青+混凝土防滲效果好，對(duì)地基承載力要求較高且適應(yīng)能力較差，對(duì)溫度的控制貫穿整個(gè)施工過(guò)程，瀝青混凝土拌和、施工碾壓復(fù)雜，必須在旱地施工，本工程為巖溶漏斗結(jié)構(gòu)，防滲層處于漏斗下方，高程較低，受庫(kù)周滲水及洪水影響，無(wú)法保證在旱地施工，且瀝青混凝土造價(jià)較高，初估庫(kù)底防滲造價(jià)約3262元/m2。

1.3 柔性封堵結(jié)構(gòu)

復(fù)合土工膜防滲自身變形模量較大，適應(yīng)地基變形能力較好，對(duì)基礎(chǔ)要求較低，施工工藝較簡(jiǎn)單，防滲性能可靠，投資最小。

對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，殼體方案投資高且基礎(chǔ)要求高，殼體蓋板封蓋（剛性封堵）下部空間形成較大的懸空區(qū)域，施工過(guò)程易引發(fā)地質(zhì)事故，還需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，使成本進(jìn)一步增加，殼體方案不具備可比性。比較符合土工膜防滲方案和瀝青混凝土防滲方案，瀝青墻造價(jià)高，對(duì)地質(zhì)條件要求高，且無(wú)法保證在庫(kù)底旱地施工，采用碾壓粘土層+復(fù)合土工膜進(jìn)行封基防滲的柔性防滲方案。

2 土工膜設(shè)計(jì)

2.1 土工膜施工控制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探可知，茨竹灣水庫(kù)庫(kù)盆深度較大，已被粉土、淤泥質(zhì)土及塊碎石等全部充填，巖溶漏斗溶洞主要分布于茨竹灣水庫(kù)庫(kù)底。在高程1397.50m～1405.0m設(shè)置碾壓粘土層+土工膜進(jìn)行封基。整個(gè)封堵范圍長(zhǎng)邊為130m，短邊為66m，面積8340m2。封堵結(jié)構(gòu)為（從下至上）：碾壓灰?guī)r塊石換填（厚1m）+碾壓灰?guī)r石渣料（厚2m）+碾壓粘土層（厚5m）+HDPE土工膜（2層）+粘土層護(hù)面（厚0.5m）+灰?guī)r碎石料（厚20cm）+干砌塊石（厚20cm）。由于庫(kù)底粘土承載能力非常差，因此先鋪設(shè)一層灰?guī)r塊石料（厚1m）供施工車輛通行，再?gòu)南轮辽弦来武佋O(shè)2m厚碾壓灰?guī)r石渣料層、3m厚碾壓粘土層、規(guī)格為“200g/2mm/200g”HDPE土工膜防滲層、膜上覆蓋厚50cm粘土保護(hù)層、灰?guī)r碎石料（厚20cm）+干砌塊石（厚20cm）防沖刷層。

2.2 滲流計(jì)算

采用水力計(jì)算手冊(cè)中“堰閘地基的滲流計(jì)算”所述：水工建筑物的地基和土壩、水井等滲流的水力參數(shù)的計(jì)算都是以達(dá)西定律為基礎(chǔ)，滲流流量Q的表達(dá)式為：

按最不利情況計(jì)算，認(rèn)為即使土工膜發(fā)生破壞，庫(kù)底防滲土料滲流坡降不大于0.8，本次計(jì)算取允許坡降J=0.8。

計(jì)算可得Q=0.45L/s，在最不利情況下，平均年滲流總量為0.143萬(wàn)m3，只占水庫(kù)總庫(kù)容的0.2%，且粘土填筑料下部的原狀土層隔水效果均較好，實(shí)際滲流量較計(jì)算得出總量小許多，實(shí)際滲流量可忽略不計(jì)。

3 結(jié)論

通過(guò)比選茨竹灣巖溶水庫(kù)封堵的三種方案，可得出以下結(jié)論：

一是在柔性封堵中，土工膜防滲成本低，土料就地取材，工程區(qū)的粉質(zhì)黏土具有低孔隙比，中等壓縮性，微透水性等特點(diǎn)，在翻曬碾壓后是土工膜鋪蓋土料非常優(yōu)秀的填充材料。經(jīng)過(guò)滲流及穩(wěn)定計(jì)算后滿足最不利情況。這對(duì)水利工程中的復(fù)合型土工膜的使用有借鑒作用。

二是對(duì)于剛性封堵而言，巖溶漏斗殼型結(jié)構(gòu)作為一種新型的防滲結(jié)構(gòu)，在創(chuàng)新美觀、耐久性，充分利用巖溶地區(qū)負(fù)地形上有其固有的優(yōu)勢(shì)，但并沒(méi)有在實(shí)踐工程中采用。

三是使用薄層瀝青+混凝土的剛—柔結(jié)合封堵防滲效果好，造價(jià)及對(duì)地基承載力要求高，且瀝青混凝土拌和、施工碾壓復(fù)雜，必須在旱地施工，對(duì)處于巖溶地區(qū)漏斗下方，容易受庫(kù)周滲水的結(jié)構(gòu)不適用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：熊珊鋒，在讀研究生，研究方向：水工結(jié)構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2019/3/14 ?13：39：12

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