張勇強
(湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007)
安江水電站工程位于湖南省懷化市洪江境內,是2003年7月完成的 《沅水干流規劃復核簡要報告》13級開發方案中的第7級,工程上與洪江水電站壩下相連,下接銅灣水電站庫尾。壩址右岸屬洪江市硤洲鄉的下坪村,左岸屬洪江市太平鎮的補順村。壩址控制流域面積為40 101 km2,水庫設計正常蓄水位165 m,相應庫容 0.77億 m3,死水位 163 m,死庫容0.576億m3,裝機容量140 MW,保證出力(P=90%)33 MW,多年平均發電量5.62億kW·h,裝機利用4 014 h,是一個以發電為主、兼顧航運等綜合利用的水電站工程。安江水電站庫區農田防護工程由于土料的原因,由原來的抬填方案改為堤防的農田防護方案。平原寨頭農田防護區防護面積816.19畝。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2000)、《水利水電工程建設征地移民安置規劃設計規范》(SL 290-2009)、《堤防工程設計規范》(GB 50286-98),三處農田防護工程等別為V等,洪水重現期為5年,堤防及穿堤建筑物按5級建筑物設計。
根據地質鉆孔資料,平原寨頭堤防堤基土自上而下依次為:
(1)上部為Q3al粉質粘土層、含泥粉細砂,厚(0.1~4.6)m 不等。
(2)下部為Q3al砂礫石層。結構松散,夾少量泥砂,厚(1.3~15.2)m。
(3)基巖為下第三系(E1)紅褐色礫巖夾紫紅色含礫泥質粉砂巖。粉細砂層和砂礫石層埋深較淺,汛期高洪水位時內外水位差較大,粉細砂層和卵石層透水性較強,河水將通過粉細砂層、砂礫石層向堤內滲透,由于砂礫層粒徑大小懸殊,不均勻系數大,在堤內低洼或蓋層較薄的地段將存在管涌的可能,需采取堤基防滲措施。
由于現場及淹沒區土石料較多,為減少料場征地和工程投資,因此考慮采用滲透系數較大的土石料筑堤,采用粘土斜墻進行堤身防滲的設計方案,經濟合理;從工程地質條件可知,堤基砂卵石層較厚(最大15.2 m厚),堤內覆蓋層Q3al粉質粘土較?。ㄗ钚?.3 m厚)且含粉細砂,經滲流計算,大多數地段會不滿足要求,需進行堤基防滲處理,設計采用塑性混凝土防滲墻的防滲方案。
堤防內側在雨季時仍為集水區域,不宜采用壓浸平臺的處理方式,經綜合考慮,設計采用塑性混凝土垂直防滲墻與粘土斜墻相結合的防滲措施。防滲墻于樁號k0+237.1~k2+769.9范圍,塑性混凝土垂直防滲墻設在粘土斜墻底邊的中心偏上游處,下部插入礫巖0.5 m,上部與粘土斜墻連接,從而形成一道連續性的封閉上游滲徑的截滲墻體。墻厚0.6m,深(2~12)m,墻體材料采用塑性混凝土材料,具體結構見圖1。
圖1 堤防斷面結構設計圖
塑性防滲墻施工擬采用液壓抓斗成槽工藝進行施工。防滲墻墻厚600 mm,塑性混凝土強度C3~C5。單元槽段按(6~7)m劃分為一個槽段,接頭施工亦采用接頭管工藝處理。
平整場地→測量放線→導墻制作和槽段劃分→抓挖成槽→中孔槽深垂直度檢查驗收→接頭清理(二期)→清孔、換漿、監測、驗收→安裝灌注導管→灌漿混凝土→打槽端偷空(一期)→整理資料驗收。
設計配合比為(強度大于或等于C3~C5):32.5R水泥:150 kg,水:262 kg,摻合物為粘土粉或膨潤土:147 kg,砂:878 kg,石子(5~20):722 kg。詳細配比見附表。
附表 塑性混凝土配合比 kg
坡面防滲采用粘土斜墻,粘土斜墻迎水面設計坡比 1∶2,背水面設計坡比1∶1.5,背水面設置 0.5m 厚的砂礫石反濾層,粘土斜墻填筑標高為五年一遇加0.6 m超高,頂寬1m,底部與與塑性混凝土防滲墻連接,塑性混凝土防滲墻在粘土斜墻中埋深不小于1m。
料場分別為:何家坪Ⅰ區和何家坪Ⅱ區土料場,均有簡易碎石路直達工程區,運距較近,約(0.25~5)km,開采方便。場地為Q2al沖積堆積的Ⅱ級階地,地勢稍有起伏,一般為經濟林,其巖性為灰黃色網紋狀粉質粘土及含礫粉質粘土,含少量礫,礫石(1~3)cm為主,局部含量達20%。土體物理力學性狀較好,中等密實,硬塑~堅硬狀態。根據土料擊實試驗成果,推薦土料天然含水量32.6%,最優含水量22.1%~23.5%,最大干密度(1.53~1.63)g/cm3,平均滲透系數達 8.4×10-6cm/s,內摩擦角 19.3°,凝聚力 22.7 kPa。
塑性混凝土防滲墻與粘土斜墻的連接處存在防滲薄弱點,為了防止水通過粘土斜墻與塑性混凝土防滲墻的結合面,在粘土斜墻迎水面采用土工膜與10 cm現澆C15混凝土進行坡面防護,土工膜插入塑性混凝土防滲墻50 cm,采用C15混凝土填充包裹,與粘土斜墻、塑性混凝土防滲墻形成一道完整的防滲屏幕,很好地解決了粘土斜墻與塑性混凝土防滲墻連接處的薄弱環節。具體的連接處理見圖2。
圖2 防滲墻與粘土斜墻連接處理
安江水電站庫區平原寨頭堤防工程于2011年11月開工,到2012年7月已經完成塑性混凝土防滲墻和粘土斜墻的施工,目前正進行坡面防護的現澆混凝土的施工,通過5~7月的洪水期的檢驗,塑性混凝土防滲墻與粘土斜墻的結合防滲處理的防滲效果很好。這也為堤防的防滲設計和施工總結了一定的實際經驗。
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