混凝土防渗墙在某水库坝基防渗处理中的应用

张大雨

（甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃 张掖734000）

1 工程概况

某水库在梨园河上，总库容1700万m3，属中型水库，主要建筑物包括大坝、输水洞、泄洪排沙洞及溢洪道。大坝总长2332m，最大坝高34.6m，采用壤土斜墙防渗体分区坝，由垂直现代河床的主坝、右岸依托堆积阶地逆向上游的副坝半合围组成。水库无右坝肩，坝基防渗处理工程向上游河床延伸1142m防止库水外漏。

2 坝基防渗处理设计

2.1 坝基工程地质条件

水库主坝长416.5m，垂直河床布置，由左坝肩段和主坝段组成。左坝肩坝段长95m，大部分基岩出露，地层岩性为白垩系下统新民堡群下岩组紫红色泥质砾岩夹薄层泥岩，透水率大于5Lu基岩厚度40～23m。主坝坝基段长321.5m，左段为长181m的现代河床段，右段为长140.5m的Ⅱ级堆积阶地段。现代河床段砂砾卵石覆盖层厚约1～12.5m，Ⅱ级堆积阶地段上部为砂砾卵石覆盖层，底部基岩埋深19～21m。主坝段基岩岩性为白垩系下统新民堡群下岩组紫红色泥质砾岩夹薄层泥岩，透水率大于5Lu基岩厚度15～22m。

2.2 坝基砂卵砾石覆盖层防渗处理

2.2.1 处理方案选择

坝基砂卵砾石覆盖层较厚时宜采用垂直防渗，常用的垂直防渗措施有混凝土防渗墙和高压喷射灌浆防渗墙两种，设计经技术经济比较后推荐混凝土防渗墙。

2.2.2 混凝土防渗墙规范

混凝土防渗墙技术在我国水利水电行业的应用已有约60年的历史，但至今无专门的设计规范，《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）6.2.8条及条文说明对防渗墙设计做了一些原则性规定，可作为设计依据。可供参考的规范还有《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174－2014）和《水电水利工程混凝土防渗墙施工技术规范》（DL/T5119－2004）。

2.2.3 墙体材料选择

混凝土防渗墙可采用普通混凝土、粘土混凝土和塑性混凝土等墙体材料。本水库防渗墙防渗面积虽然达到5.79万m2，但防渗墙最大成墙深度只有21.7m，作用在防渗墙上的最大水头差也只有32.3m，普通混凝土、粘土混凝土和塑性混凝土作为墙体材料均可满足工程要求。防渗墙墙体材料选择主要考虑工程安全和施工便利性。三种材料从施工便利性考虑粘土混凝土最优，普通混凝土次之，塑性混凝土最差；从工程安全性考虑普通混凝土最优，塑性混凝土次之，粘土混凝土最差。水库大坝在平面上呈折线，有拐点3处，防渗墙在拐点处应力集中而可能产生裂缝，设计主要考虑安全因素选择普通混凝土作为墙体材料，并在墙体中配构造钢筋防止墙体开裂。

2.2.4 防渗墙设计指标

1）墙体厚度

墙体厚度除满足容许渗透坡降外，还应结合施工情况考虑。本水库作用在防渗墙上的最大水头差32.3m，墙体容许渗透坡降取80，计算墙体厚度0.40m。墙体厚度还应考虑槽孔施工容许孔斜，防渗墙最大成墙深度21.7m，孔斜率取0.6%，施工容许最大孔斜0.13m，墙体厚度宜不小于0.5m。再考虑坝下防渗墙建造时墙体内预埋基岩帷幕灌浆管，墙体设计厚度0.8m，副坝末端拟上游防渗处理延长段防渗墙墙体内不预埋帷幕灌浆管，墙体设计厚度0.6m。

2）入岩深度

防渗墙底部入岩深度《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）6.2.8条规定较为明确，本水库施工时防渗墙采用SG-40A型液压抓斗成槽，设计对防渗墙入岩深度不做硬性要求，入岩后以抓斗抓不动作为施工控制标准。

3）入土高度

防渗墙顶部入土高度《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）6.2.8条规定十分明确，本水库严格遵照规范设计。

4）抗压强度

《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）对防渗墙抗压强度无相关要求。引起防渗墙受压因素主要为普通混凝土与两侧土体变形不协调，提高混凝土抗压强度时同时提高了弹性模量，也增大了防渗墙所受压力，并不能提高防渗墙结构安全性，普通混凝土防渗墙抗压强度取值不宜高，本水库防渗墙设计抗压强度C20。

5）渗透系数

《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）对防渗墙渗透系数无具体要求。笔者认为防渗墙漏水量主要是由墙体局部缺陷造成，设计过分降低防渗墙渗透系数对减小水库渗漏量作用很小，还会给工程质量评定造成难以克服的困难，根据坝高普通混凝土防渗墙渗透系数设计取值宜为n*10-7～10-8即可。本水库设计渗透系数K≤5*10-7cm/s。

6）防渗墙墙体材料性能与防渗墙性能的区别

混凝土防渗墙施工技术规范对工程质量强调过程控制，墙体材料各项性能指标之间的匹配设计应合理，《水电水利工程混凝土防渗墙施工技术规范》（DL/T5119－2004）8.1.1条条文说明推荐了墙体材料性能的一般适用范围。设计普通混凝土材料性能指标为：强度标号C25，抗渗等级W8。

需要说明的是防渗墙混凝土是用直升导管法在泥浆下浇筑的，与同等级地面浇筑的指标有很大不同，设计不能把二者混淆。本水库设计确定的防渗墙性能指标与墙体材料性能指标对比：

防渗墙与墙体材料性能指标对比：

普通混凝土防渗墙：强度等级C20，渗透系数cm/s ：≤5*10-7，容许渗透坡降：80；

普通混凝土墙体材料：强度等级：C25，抗渗等级：W8，容许渗透坡降：150

2.2.5 防渗墙施工与运行效果

本水库防渗墙采用SG-40A型液压抓斗成槽，局部遇砂砾石胶结层时旋挖钻机配合液压抓斗成槽。成墙28天后对防渗墙进行钻孔取芯检查，墙体抗压强度实测值25.9～30.7MPa，满足设计强度等级C20的要求；墙体渗透系数实测值1.41～4.49*10-7cm/s，满足≤5*10-7cm/s的设计要求。水库建成后经2017、2018年度蓄水运行，坝基防渗处理效果很好。

3 结语

本水库虽库容只有1700万m3，但坝基防渗墙面积达5.79万m2。设计选用普通混凝土作为墙体材料，研究确定了防渗墙墙体材料性能指标、防渗墙性能指标和防渗墙其他设计问题，建成后防渗效果良好，可供同类工程设计参考。