基礎(chǔ)混凝土板防滲壩設(shè)計(jì)

 基礎(chǔ)混凝土板防滲壩設(shè)計(jì)

　 ［摘要］隨著水資源的日益減少，水源蓄集工程更顯得重要，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的攔蓄壩型，在今后的實(shí)際工程中，有著切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)意義。　　

　　[關(guān)鍵詞]攔蓄，防滲，設(shè)計(jì)

　　前言

　　建昌縣地處六股河和大凌河的發(fā)源地，山多地少，屬典型的大陸季風(fēng)氣候，素有“十年九旱”之稱，為了更好的利用有限的水資源，確保農(nóng)業(yè)和人畜用水，建昌縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)修建了許多截潛工程，總結(jié)了許多經(jīng)驗(yàn)。截潛工程壩型主要有以下幾種：粘土心墻壩，漿砌石重力壩，薄壁堰孔板消能壩。漿砌石重力壩和孔板消能壩鋪設(shè)防滲布。粘土心墻壩，由于工程量較大，且主壩不能溢流，需修建溢洪道進(jìn)行排洪，投資較高，主要用于蓄水量較大的塘壩。漿砌石重力壩壩面可以溢流，且壩后消能較好，但漿砌石工程量較大，投資較高，后來(lái)被薄壁堰孔板消能壩代替。

　　基礎(chǔ)混凝土板防滲壩與其他壩型相比，工程量小工程等造價(jià)低，便于施工，適用于壩體較低河床穩(wěn)定的河道�；�礎(chǔ)混凝土板防滲壩的成功設(shè)計(jì)，為建昌縣截潛工程設(shè)計(jì)提供了新的思路，有著切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)意義。

　　一、工程實(shí)例

　�、�、工程概況

　　建昌縣藥王廟截潛工程，位于建昌縣藥王廟鎮(zhèn)紅旗村，興玲公路（S318）左側(cè)。設(shè)計(jì)攔河壩長(zhǎng)80m。為五級(jí)水工建筑物。屬地方投資建設(shè)的小型水利工程。由于資金有限，我們通過(guò)多個(gè)方案的比較，最后確定采用基礎(chǔ)混凝土板防滲方案�，F(xiàn)就多個(gè)方案中最經(jīng)濟(jì)的兩種方案進(jìn)行比較說(shuō)明。

　　方案一：擬采用薄壁堰孔板消能壩型。這種截潛方案由于防滲布直接鋪到不透水的基巖，可完全攔截地下潛流，確保基礎(chǔ)不發(fā)生滲流現(xiàn)象。

　　方案二：采用“L”型鋼筋混凝土壩，結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖一），這種壩型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于施工，避免了大量的土方開(kāi)挖及施工排水。但是攔河壩基礎(chǔ)及攔河壩兩側(cè)可能發(fā)生滲流現(xiàn)象。

　　結(jié)論：通過(guò)實(shí)地勘察，“L”型鋼筋混凝土壩能夠滿足攔蓄要求，工程投資為孔板消能壩的37%，故采用第二方案。

　　㈡、基礎(chǔ)混凝土板防滲設(shè)計(jì)

　　本文以建昌縣藥王廟截潛工程中第二道攔河壩為例進(jìn)行論述。

　　1、水文特性

　　設(shè)計(jì)洪峰流量420m3/S，最枯月份平均徑流量為0.1m3/S。

　　2、基礎(chǔ)破壞的判別

　　在工程設(shè)計(jì)中，首先需要對(duì)攔河壩地基發(fā)生變形的形式進(jìn)行判別，以便選擇相應(yīng)的防滲措施。經(jīng)實(shí)地勘察，攔河壩地基土質(zhì)為砂卵石填充粉沙，飽合容重，不均勻系數(shù)Cu>10，土樣中缺乏1～0.4mm之間的砂粒，區(qū)分粒徑約為0.2mm，土樣中細(xì)料含量約為22%，細(xì)料未能填滿粗料孔隙，因此滲透破壞形式為管涌。

　　3、管涌的臨界坡度

　　經(jīng)實(shí)地勘察雖有發(fā)生管涌的可能，但能否發(fā)生，尚須視水力坡度而定。首先要確定在滲透力作用下的臨界水力坡度。。在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將icr除以2～3的安全系數(shù)，作為允許的水力坡度［i］。本工程安全系數(shù)取3，即［i］=0.33。

　　設(shè)計(jì)上下游水位差h=1.4m，≤［i］=0.33，求得防滲板基礎(chǔ)寬≥4.2m。

　　4、基礎(chǔ)滲透力計(jì)算

　　為防止壩體地基的滲流，在上下游水位差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，把地基下游滲流出口處的土沖走，隨著被沖蝕的區(qū)域逐漸擴(kuò)大，導(dǎo)致截潛失敗，在設(shè)計(jì)中須充分考慮滲透穩(wěn)定。由于本工程攔河壩上下游水位差及攔河壩基礎(chǔ)較小，故只計(jì)算平均滲透力。

　　粉沙的浮容重r`=9.7KN/m3。

　　KN/m3<r`=9.7KN/m3，滿足工程需要。

　　5、滲流損失計(jì)算

　�、�、攔河壩基礎(chǔ)滲流量計(jì)算

　　攔河壩基礎(chǔ)的滲流量，采用有限深度透水地基的滲透計(jì)算公式：。

　　設(shè)計(jì)攔河壩長(zhǎng)L=80m，河道中地下潛流滲透斷面寬35m，攔河壩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)寬度=4.2m,透水層厚度4~7m，取厚度T=7m，取K=1×10-5m/s，n由于壩基滲流線彎曲對(duì)流徑進(jìn)行修正的系數(shù)，取n=1.87，

　�、�、繞壩滲流量計(jì)算

　　攔河壩兩側(cè)繞滲流量，采用有限深度透水地基的滲透計(jì)算公式進(jìn)行估算，設(shè)T=7m，河谷兩側(cè)臺(tái)地寬為30m。Q2=0.37×10-3m3/s。

　�、�、攔河壩總滲流量：Q=Q1+Q2=1.37×10-3m3/s。

　　通過(guò)對(duì)壩基滲流和壩兩側(cè)繞流的計(jì)算均滿足攔河截潛的工程要求。　 

　　四、工程注意事項(xiàng)

　　1、必需對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，尤其地下潛流主流的寬度、埋深、厚度，盡可能精確地計(jì)算出地下潛水主流的滲流量�；�礎(chǔ)混凝土板防滲適宜地下水埋藏較淺，滲流主流水層厚度較小的河谷。通過(guò)對(duì)有關(guān)資料的分析和工程實(shí)踐，基礎(chǔ)混凝土板只所以能夠防滲，其關(guān)鍵在城地基土的粒組與級(jí)配，防滲板對(duì)地基土的要求如下：⑴、不均勻系數(shù)Cu<10的勻粒土；⑵、Cu>10的級(jí)配連續(xù)砂礫石，細(xì)料含量大于30%；⑶、對(duì)于級(jí)配不連續(xù)的砂礫石，細(xì)料含量大于20%。如果地基土指標(biāo)超出以上標(biāo)準(zhǔn)宜采用其他防滲方式。

　　2、在施工中必須保證地基表面土層不被破壞。具體方法如下：如果是機(jī)械開(kāi)挖基礎(chǔ)，要留20~30厘米保護(hù)層，確保地基土不被擾動(dòng)；人工清除保護(hù)土層；用掃帚將地基面被擾動(dòng)的浮土掃凈，用流速較小的清水沖走地基面殘余的細(xì)土，待地基面沒(méi)有積水時(shí)撒上一層干水泥灰，開(kāi)始混凝土澆筑。在施工中一定要注意保護(hù)地基面不受破壞。

　　五、結(jié)束語(yǔ)

　　我縣地處大凌河、六股河的發(fā)源地，水資源完全依靠天然降水，隨著我縣工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水次源日益短缺，小流域攔蓄工程將成為我縣水利工程建設(shè)的重點(diǎn)，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用攔蓄壩型，能夠更好地促進(jìn)建昌縣小流域的建設(shè)�；�礎(chǔ)混凝土板防滲壩的成功設(shè)計(jì)，為建昌縣截潛工程設(shè)計(jì)提供了新的思路，有著切實(shí)可行的現(xiàn)實(shí)意義。　

　　參考文獻(xiàn)

　�。�1］《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98

　�。�2］《水利學(xué)》

　�。�3］《土力學(xué)》