试谈防渗墙对水库工程主坝防渗墙设计库

论文导读：参考。1水库主坝防渗墙的类型和选择1.1常见防渗墙类型和适用条件⒈墙体材料类型，见表1。表1防渗墙的材料类型⒉墙体施工工法类型，见表2。⒊防渗墙的布置形式通常有两种，对均质坝和心墙土坝坝体坝基可能出现渗漏，防渗墙轴线一般布置在坝轴线附近的上游或坝轴线上（图1（a）、（b））；而斜
摘要：本文介绍了水库主坝防渗墙的类型和选择方法，分析研究了防渗墙设计的要点。
关键词：水库工程 主坝 防渗墙 设计
水库工程的主坝是主流河道上的大坝，相比于其他副坝防渗的功能要求更高。防渗墙一般指利用机具挖出深窄的沟槽，并在其内浇筑混凝土、回填粘土或其他防渗材料而形成的主要以防渗功能为主的地下连续墙体。该定义是比较粗略的，因为施工方法、材料、设备等都在不断更新和变化中，很难严格定义。水库大坝的防渗墙主要用在两个方面：一是新建大坝垂直防渗结构或其中一部分；二是病险水库大坝的防渗处理。本文就水库主坝防渗墙设计中的相关问题进行一些分析和探讨，供大家交流和参考。
1水库主坝防渗墙的类型和选择

1.1 常见防渗墙类型和适用条件

⒈墙体材料类型，见表1。
表1 防渗墙的材料类型


⒉墙体施工工法类型，见表2。
⒊防渗墙的布置形式通常有两种，对均质坝和心墙土坝坝体坝基可能出现渗漏，防渗墙轴线一般布置在坝轴线附近的上游或坝轴线上（图1（a）、（b））；而斜墙土坝如坝基出现渗漏，水库放空施工时，一般布置在源于：本科www.7ctime.com
斜墙脚下（图1（c）），如坝体坝基均渗漏，其布置同均质土坝。
表2 防渗墙常用工法类型[2,3]


图1 防渗墙的布置形式

1.2墙体类型的选择

前面已经介绍墙体的材料类型、工法类型、布置形式，那么选择比较的主要依据是什么呢？任何方案的选择不外乎技术和经济两方面因素的考量，即技术可行与经济合理。技术因素包括地质条件、开挖深度、墙厚与强度、施工技术条件等；经济因素主要是造价因素。下面简要讨论一下技术方面的一些影响因素。
⒈地质条件、开挖深度决定了工法类型。⑴一般来说，开挖深度不太深（30m内），土质为主，砾石少且粒径较小，硬度不高的坝基或坝体，选用射水法、锯槽法、冲抓套井回填粘土法等比较合适。⑵开挖深度较大，硬度中等，土质含砾石粒径不大的坝基或坝体可使用抓斗挖槽法。⑶岩石地基，硬度较大，可选用冲击钻进法、冲击式反循环钻进法。⑷含风化岩石，或土中砾石较多，可使用两钻一抓法或三钻两抓法等组合法。⑸透水层较浅的地层可选用板桩灌注法。⑹土坝渗漏严重抢修，可采用薄膜防渗墙。
⒉墙厚与强度、施工技术条件既决定工法类型，也决定墙体材料类型。⑴墙薄、强度又要求比较高时先考虑刚性混凝土，必要时可采用钢筋混凝土。⑵墙厚、又要适应变形时可选用塑性混凝土。⑶对防渗要求很高时可采用柔性材料或组合方式。
⒊工期紧，经济条件又许可时可使用双轮铣槽法可加快施工进度。
2 水库主坝防渗墙的设计要点分析

2.1设计基本资料

防渗墙设计时先要经过现场勘察和收集资料。
⒈坝体、坝基的剖面与平面布置图。
⒉坝体不同运行工况下的上下游水位资料。
⒊坝体填料的物理力学指标、渗透系数与允许渗透比降。
⒋坝基覆盖层的地质剖面、坝基地层的物理力学指标、渗透系数与允许渗透比降。
⒌基岩的风化程度、物理力学指标、透水率等。
⒍地下水位和水质分析资料。
⒎水库库区环保要求。
⒏其他相关资料。

2.2防渗墙型选择及其平面、剖面布置

前面已经讨论了防渗墙型的选择方法，下面讨论其平面、剖面布置。
⒈防渗墙平面布置
分两种情况，其一是墙在已建成的坝上布置，如病险大坝的防渗处理；其二是先建墙后建坝或建坝至一定高度后建墙，一般是新建大坝。
⑴先建坝后建墙。①坝基防渗时，墙体与大坝防渗体相连接，一般布置其轴线跟随大坝防渗体的轴线；坝体防渗墙一般在坝轴线附近布置。②防渗墙尽量直线布置，这样比较经济，但要避开不良地质条件，可布置成折线或曲线型。
⑵先建墙再建坝。以这样顺序施工相互干扰较少，但地表起伏不平时应建坝至一定高度后再建墙。
⒉防渗墙剖面设计
有两种布置方式，封闭式或悬挂式。前者深入到基岩或不透水层内部，可完全截断渗流，后者不完全封闭。坝体水头高时，为了保证防渗效果常设两道防渗墙。

2.3防渗墙构造

⒈与顶部防渗体结合
图1 防渗墙的构造形式（1）
图1是防渗墙与大坝防渗体结合的一些构造形式，其中（a）榫形接头；（b）Y形接头；（c）活塞式接头；（d）墙顶廊道；（e）、（f）分别是防渗墙上接土工膜的埋入式及锚固式。
⒉防渗墙入岩深度
一般为0.3～

1.2m。为了减少基岩对墙体的约束应力，目前倾向于墙体的柔性化，减弱约束程度。

⒊防渗墙与高喷帷幕连接
一般防渗墙与高压喷射灌浆帷幕连接时采用搭接式（图2（a））或插入式（图2（b）），搭接长度为3～8m。
图2 防渗墙的构造形式（2）
⒋防渗墙与岸坡连接
深部岩体采用墙体入岩的方式连接；浅部岩体通过明挖采用混凝土齿墙或粘土齿墙来进行处理（图2（c））。
⒌防渗墙与混凝土建筑物的连接
连接时可预留槽孔位置，施工完毕后将预留孔作端孔处理，进行刷洗后浇筑混凝土（图2（d））。
⒍防渗墙拐点处的处理
水头较高或比较重要部位的防渗墙拐点需进行局部加固，采用旋喷桩或混凝土桩支顶（图3（a）），或以短墙支撑（图3（b））。
图3 防渗墙的构造形式（3）

2.4防渗墙渗透计算

防渗墙的主要作用就是防渗，所以必须控制渗流量和截断渗透水流。设计考察渗流量主要通过渗透计算来实现。渗透计算可达到以下目的：⑴确定坝体的浸润线及下游逸出点位置，为核定坝坡稳定提供依据；⑵计算坝体或坝基渗流量，估算渗漏损失或下游排水量；⑶确定平均渗透坡降、局部渗透坡降，验算发生渗透破坏的可能性。常通过应用流体力学、水力学、图解以及试验等方法来进行计算。限于篇幅不再介绍计算过程，需要时可参考有关工具书。

2.5防渗墙结构分析

结构分析是为了确定墙体厚度以及与地基连接的形式。墙厚主要由抗渗性和结构强度确定。
根据防渗墙的结构型式和工作条件三种受力状态：⑴高心墙土石坝下覆盖层中的防渗墙，其主要荷载是上部心墙土体的荷重及水压力，受力荷载主要是偏心受压，防渗墙会承受很大的压应力；⑵斜墙下的防渗论文导读：或者降低造价，对于水库建设事业是有利的。参考文献：丛蔼森.地下连续墙的设计施工与应用.北京：中国水利水电出版社，2001.兰艳琴.着重论述水库大坝混凝土加固设计与防渗墙的应用.建材与装饰：上旬，2011.张淼.水库大坝运行维护及病险处理实务全书.石家庄：河北音像出版社，200

5.注：文章内所有公式

墙或土石坝补强、施工围堰等工程的防渗墙，荷载主要是静水压力，主要受力形式是弯曲作用，墙身会受到很大的拉应力；⑶前两种状态下受到的地震荷载。由于防渗墙的边界条件和受力条件十分复杂，应力计算都是近似的。目前，一般采用有限元法进行计算，对混凝土或粘土混凝土墙采用弹性有限元法，塑性混凝土墙采用非线性有限元法进行计算。
墙厚一般可用下面关系式表示：

式中




一般混凝土防渗墙[J]一般取80～100，塑性混凝土[J]一般取50～60。
3 结语
防渗墙技术发展很快，在设计水库主坝防渗墙时除了考虑主坝自身的技术经济条件以外，尽量选用比较先进的技术，可以提高工效或者降低造价，对于水库建设事业是有利的。
参考文献：
丛蔼森. 地下连续墙的设计施工与应用[M]. 北京：中国水利水电出版社，2001.
兰艳琴. 着重论述水库大坝混凝土加固设计与防渗墙的应用[J]. 建材与装饰：上旬，2011.
[3] 张淼. 水库大坝运行维护及病险处理实务全书[M]. 石家庄：河北音像出版社，2005.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。