摘要：泗溪水库工程最大坝高67.9m，坝址区河谷狭窄，岸坡陡峻，河床覆盖层深约40m。文中介绍了该混凝土面板堆石坝的布置、坝体分区、坝料设计、趾板结构设计等，特别研究比较了深厚覆盖层防渗处理措施，同时对覆盖层上修建面板堆石坝进行了有益探索。
关键词：混凝土面板堆石坝；深覆盖层；泗溪水库
1.工程概况
泗溪水库位于三峡库区右岸的支流茅坪河上，干流全长23.7km，干流河道天然落差1110m，平均坡降23.4‰。流域总面积111.0km2，其中秭归县境内95.8 km2。
本次拟建的泗溪水库位于流域的上游，控制流域面积33.1km2，河长9.96km。大坝布置于主河床，坝型采用混凝土面板堆石坝，岸边溢洪道布置于右坝肩河床二级阶地段，系直接开挖形成放空洞布置于大坝左岸，由导流洞改建而成，进水口与导流洞进水口合建。取水首部与放空洞进口合建，供水压力钢管沿导流洞底部埋设。
泗溪水库以城市供水为主，兼顾灌溉、防洪。水库兴利库容为994万m3，总库容为1171万m3，工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。
2.地形地质条件
① 主要工程地质条件
坝址处河流流向东北21°，河床宽约45m，主河槽宽21m，左岸靠坡，右岸有24m宽的一级阶地。河谷呈不对称的深U型，两岸山坡陡峻，左右岸分别有近200m高的陡崖，右岸山坡在327m高程分布有斜坡型二级阶地。两岸山坡均出露厚层的白云岩。弱风化层厚约15m，河床漂卵石层厚30.1m，漂卵石粒径一般2～30cm，个别大于200cm，磨圆度好。
微风化岩体的饱和单轴抗压强度为50-76MPa,变形模量为15GPa，饱和抗剪断强度C＇=1.8MPa，f＇=1.2。
3.基础处理
为使面板堆石坝工作安全可靠，不仅需做好沿坝上游周边的面板、趾板以及缝间的止水设计，而且需做好固结灌浆和帷幕灌浆等防渗处理工作。
（1）基础开挖
地质勘探成果表明，左、右岸坡岩体基本为弱风化，对右岸山坡在327m高程分布的斜坡型二级阶地卵石层进行清理，趾板开挖只需保证趾板平顺要求，即可满足岸坡趾板座落在弱风化岩基中下部的要求，左岸挖深7~23m，右岸挖深4.5~19m。山体的坡度较大，岩体坚硬，较完整，少有松动垮塌现象，经两岸开挖削坡后，基岩的稳定、变形、渗透、强度等不存在问题，可作为趾板基础。
坝基河床漂卵石土覆盖层较厚，上层漂卵石土层孔隙大，变形较大，且河床8.8~11.3m深度夹有2m呈软塑状的粘性土，具有很大的不均匀性，不能够满足直接建坝要求，需要对其进行处理后作为坝体及趾板基础。下层漂卵石层强度较高，变形较小，能够满足建坝要求。河床覆盖层深30.1m，对大坝最为安全的措施是全部挖除覆盖层后基础座落与基岩上。坝址处河床宽度约45m，全部开挖工程量约为26万m3，开挖工程量巨大，坝体回填量增加约18.5万m3。相对开挖而言，基础加固处理工作在河床进行，施工难度小，施工安全，地基处理工期较长。从施工难度和定性的工程量判断，本阶段设计考虑对河床覆盖层进行基础处理。
另根据钻孔资料，河床下存在一层厚2.5~3.5m的含砾粘性土，为土地岭滑坡阻断河道是的沉积物。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆据钻孔资料，含砾粘性土上覆盖8.8~19.8m厚的漂卵石层，其下也是漂卵石层。按照一维渗透固结理论计算其受荷后的固结时间，受荷后，完成90%固结需要的时间为2天。由于堆石体施工周期较长，且防渗面板是在堆石坝施工完成以后才浇筑的，其时粘性土早已完成固结变形，其对面板的变形影响甚微，因此，河床中的局部含砾粘性土层可以不用采取开挖处理措施。
（2）河床段基础处理方案比选
常用的地基处理方法有强夯法、换填垫层法、振冲法、振冲碎石桩法、水泥搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法，钢筋混凝土桩发、低强度混凝土桩法（包括水泥粉煤灰碎石桩法）、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲桩法等。
本工程需要处理的深度在10m左右，强夯法、换填垫层法、振冲法、夯实水泥土桩法较为常用；对软塑性粘土，低强度混凝土桩法处理效果难以保证；灰土挤密桩法和土挤密桩法不适用于常水位以下地基处理；水泥土搅拌法适用于沙土淤泥质等地层，对漂卵石层不适用；振冲碎石桩法、高压旋喷注浆法和钢筋混凝土灌注桩法能满足要求，但费用较高，同时高压旋处理过程中遇到大块孤石时加固效果不理想。因此，本报告中采用强夯法和开挖换填法对地基处理方案进行比较分析。
方案一强夯法，河床覆盖层挖除第四系人工填土、清理局部孤石及表层树枝等杂质，平局清理厚度约2.0m。根据类似工程施工经验，拟定将夯点距选定4.5m，强夯处理深度10m，夯击能5000~6000kN.m，单点击数8~12击，夯点按梅花形Ⅰ、Ⅱ序布点，点点跳夯、排排跳夯。强夯施工后，表面较松散，坝基回填前采用重型振动碾压实。为避免河床趾板的不均匀沉降，在趾板下基础13.5m范围采用钻孔灌注桩进行加固，桩径1.0m，间、排距2.5m，梅花形布置。
方案二挖除法，对覆盖层以下软塑状粘土透镜体全部清理，河床段趾板区对河床覆盖层清理至软塑状粘土透镜体以下约2m，至280.00m高程。坝址区河床覆盖层清理6.0m深，岸坡清理表层坡积土和表层强风化岩石约1.0m。开挖后河床采用重型振动碾压实。
方案一强夯面积约为8550m2，直接投资为152万元，钢筋混凝土灌注桩投资约400万元，地基处理总投资约552万元。方案二挖除法，较方案一增加坝基开挖量8.8万m3，增加堆石填料6.7万m3，直接投资约为580万元。两种方案投资极为接近，挖除方案施工简单、可靠，故本阶段对覆盖层中软塑状粘土采用挖除处理方案。
（3）混凝土防渗墙设计
为解决深厚覆盖层坝基渗漏问题，拟采用混凝土防渗墙对覆盖层做截渗处理。防渗墙厚度根据墙前后水头差和混凝土允许渗透坡降决定，混凝土允许渗透坡降为50~100，墙前后水头差约为60m，拟定防渗墙厚度为0.8m。采用液压抓斗槽，防渗墙进入基岩1.0m，基岩下部分防渗采用帷幕灌浆。
（4）灌浆
①固结灌浆
面板坝在岸坡趾板范围内进行固结灌浆，孔距3.0m，排距2.4m，3排，根据趾板下的基岩情况，灌浆深度为5m。
②帷幕灌浆
帷幕灌浆深度按10Lu线以下5m控制，河床段防渗墙内预留灌浆钢管，岸坡段在趾板下进行帷幕灌浆，灌浆深度为3~57m，灌浆廊道左岸向山体延伸24m，右岸向山体延伸18m。帷幕灌浆单排布孔，孔距2.0m。
3.结语
泗溪水库设计中遇到了高岸坡、深厚河床覆盖层等不利地形地质条件，通过该工程的设计、研究和计算分析，认为在类似分布深厚覆盖层中采用防渗墙防渗、覆盖层加固处理方案，坝体沉降变形、面板应力及变形形态虽与常规面板坝有所差异，但变形量及应力水平适中，可以保证大坝安全，从而节省工程投资。
论文作者:王鹏举
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：河床论文; 防渗墙论文; 卵石论文; 面板论文; 混凝土论文; 坝基论文; 基岩论文; 《基层建设》2018年第21期论文;