论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国社会经济的快速发展，水利工程的建设规模在不断地扩大，尤其是水库的建设。本文主要针对水库防渗系统进行分析研究，从而提高水库工程的施工质量。
【关键词】 水利工程；防渗系统；经济发展
引言
水库是我国水利事业中的一项重要工程，也是被广泛采用的一种防洪措施，有着拦蓄洪水的作用，同时还可以起防洪、蓄水灌溉、供水、发电等作用，水库大坝兴建以来，为我国国民经济和社会发展做出了重要贡献。但另一方面，水库大坝安全一旦出问题，发生垮坝，将严重威胁着下游人民的生命财产安全，甚至会影响社会稳定。
一、工程概况
结巴水库位于西藏山南地区乃东县索珠乡境内雅鲁藏布江左岸一级支流旺曲上游丁拉沟，坝址处地理坐标为东经91°52′36″，北纬29°30′25″，距山南地区泽当镇41.0km，距拉萨市186km。
旺曲主河道长25.3km，总流域面积704.6km2，拟建结巴水库位于旺曲干流上游丁拉沟，坝址以上河道长18.8km，集水面积139km2，坝址处多年平均流量为Q=1.03m3/s，多年平均径流量3253×104m3。
乃东县地处西藏中南部、冈底斯山南部、雅鲁藏布江中游，总面积2213km2。该县地貌以高山和谷地为主。雅鲁藏布江自西向东横贯全县，将全县分为南北两部分。最低海拔3522m，海拔在5000m以上的山峰11座，最高海拔为6647m的雅拉香波山，是天然的雪山冰川，也是雅砻河的源头。乃东县属高原温带半干旱季风气候区。昼夜温差大，6至9月为雨季，多夜雨，光照充足，蒸发强烈，冬春干燥，多大风，无霜期短。年日照时数为2936.6h，年无霜期143d，多年平均降水量为410mm，自然灾害主要有干旱、霜冻、冰雹和大风。
二、坝基处理设计
1、大坝坝基开挖
坝基地形平缓、开阔，其地貌为冲积地貌，出露地层岩性为冲积砂卵砾石（Q4al），根据钻探资料揭露其厚度一般在46～48m，表层粗颗粒含量稍高，下部粗颗粒含量逐渐减少，相应的细颗粒含量增多。冲积砂卵砾石（Q4al）土层呈密实状态，抗剪强度较高，可作为当地材料坝的坝基，但考虑表层多为风化破碎岩块或腐殖土，因此对河床、漫滩坝基及沥青心墙基础1.5m深度范围内的松散层和腐殖土予以挖除，左岸岸坡为强风化岩石，采用固结灌浆处理，右坝肩的崩坡积碎块石土（Q4col+dl），由于土层结构松散，不宜作为坝基，设计将该层挖除，建基在下部花岗岩层上。
2、坝基防渗处理
（1）防渗控制标准
坝基防渗控制指标为渗漏量和渗透比降，基岩防渗控制标准主要为透水率。根据有关标准，并结合国内有关工程对坝基渗漏量的控制标准确定允许渗漏量。国内有关工程对坝基渗漏量的控制标准一般为多年平均径流量的1%～3%。冶勒水电站大坝防渗标准控制渗漏量为河道多年平均流量的1%，太平驿电站防渗控制标准为多年平均流量的0.2%。考虑结巴水库地处西藏少数民族地区，工程地质条件复杂，工程重要性等因素，坝基渗漏量设计采用的控制标准为不大于多年平均径流量的1%，结巴坝址多年平均流量为1.03m3/s，即不大于0.0103m3/s。
（2）坝基覆盖层防渗墙设计
①防渗墙布置及墙体嵌岩深度
防渗墙上部通过混凝土基座与沥青混凝土心墙相接，下部与基岩接触部位应使墙体有一定的嵌入深度，以避免由于墙体末端与不透水基岩之间接触不好而形成的集中渗漏，《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第6.2.8条规定墙底宜嵌入基岩0.5～1.0m。国内小浪底、下坂地、旁多等工程防渗墙嵌入基岩深度均在1m。因此，本工程嵌入深度选定为1m，最大深度为49m，对于局部强风化基岩防渗墙的嵌入深度还应适当加深。
②墙体材料
按强度和弹性模量防渗墙墙体材料分常规混凝土和塑性混凝土两种。常规混凝土具有弹模高，强度大、抗渗性能及耐久性均较好的特点，但其弹模与地基材料的弹模相比差异很大，墙体不能很好的适应地基变形，墙体应力大，容易出现开裂现象。塑性混凝土是用一部分粘土和膨润土代替水泥，降低了弹模使其和地基材料的模量接近，墙体可更好的适应地基变形，减小了墙内应力，避免开裂。
在国内，塑性混凝土一般用在临时工程和一些不重要的大坝防渗上，在大型重要工程永久建筑物的应用实例和经验较少，其28天的抗压强度均很低，在5MPa以下，弹模在1GPa以下。而在高坝和永久性建筑物防渗上基本上采用了常规混凝土防渗墙，其抗压强度根据坝高和墙体承受水头一般选用8～35MPa，弹模15～30GPa。
为适应防渗墙过大的拉压应力，墙体混凝土材料的强度等级应在C30以上。国内一些工程为降低混凝土防渗墙的施工难度，一般考虑混凝土后期强度的增长，如小浪底防滲墙28天的设计强度为35MPa，一年后达到50MPa以上，强度比28天强度增长43%。
参考工程经验以及施工因素，确定防渗墙采用常规混凝土。墙体材料抗压强度Rm≥25MPa，考虑混凝土强度后期的增长，一年后墙体混凝土抗压强度达到Rm≥35MPa。
三、造成水库大坝渗漏的原因分析
水库大坝发生渗漏的原因有很多种，从形成水库大坝渗漏的地质结构来看，大致可以分为以下几种类型：
1、由于砂砾石层造成的坝基渗漏。坝基渗漏主要是由于大坝的地势高低造成部分河流短小以致直接入海。在河床处经过不停地冲刷，堆积成较厚的砂砾石层。伴随沙粒的跳动会产生冲蚀洞，从而严重危害水库大坝的安全。比如台州长潭水库等建成后，坝脚出现集中渗漏点，导致坝基渗漏严重。
2、由于岩石风化带来的坝基渗漏问题。由于岩石坚硬的特性，岩石风化会带来坝基渗漏，这是目前比较广泛的渗透形态。由于筑坝材料差引发的坝体渗漏。这种渗漏主要是受经济条件的制约，在有限的经济条件下，用来填筑的材料比较低劣。如防渗土料质量差，土中碎石含量过高，含水量过大，会造成坝身分层，因此使得坝体防渗性能差，产生渗漏问题。 3、由于坝体结构不合理产生的渗漏。这主要表现在坝体涵管与坝结合不严，坝身涵管的断裂等，最终使防渗体遭到破坏而漏水。
四、水库大坝防渗加固处理措施
1、混凝土防渗墙施工技术
混凝土防渗墙施工技术是一种垂直型的防渗施工技术，主要使用于粒状地层防渗工程中。通过混凝土防渗墙施工技术，不仅能够使地基具有永久性的防渗作用，而且对存在漏水现象和出现险情堤坝起到良好的防渗效果，保证了堤坝运行的安全。其施工流程如下：
（1）浇筑混凝土型截水墙
主要是利用锯槽成墙的施工工艺，首先在先导孔内利用锯槽机中刀杆，并以一定倾斜角度，进行反复性的上下切割操作，并慢慢向前移动。混凝土的防渗墙主要依据建筑物透水地基对其基底所要求的防渗性，以获取混凝土防渗墙的相关施工参数。
（2）对混凝土面进行有效处理
混凝土的防渗面和基础面作为防渗施工的重要组成部分，在整个防渗工程质量方面起着至关重要的作用。由于混凝土的防渗面主要是采取高压水枪和人工凿毛进行处理的，所以，必须将混凝土表面残留的浮皮、废渣及浮浆等杂物彻底清除干净，使其表面保持清洁和干净。然后将冷底子油涂抹在混凝土表层，需涂抹两遍，并保证涂抹均匀。
2、灌浆治漏加固技术
灌浆治漏加固技术包括四项内容。坝体、坝基帷幕灌浆主要充填漏洞和缝隙，适用于浆砌石重力坝；坝上游面固结灌浆主要堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，进一步提高坝体的承载能力和完整性；坝下游面追踪固结灌浆是在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，采用这种方法时最好是坝前无水；坝面重新剔勾缝是在剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。
3、渠道防渗现浇混凝土施工操作
首先，合理选择混凝土浇筑施工工艺。也就是说集合不同环节的特点和需求，选择合适的混凝土浇筑方式，一般情况下，对于单边堤段和双边堤施工的时候，浇筑混凝土会选择跳仓法去进行施工，在此环节中侧模安装过程，一般会采用4-5米的跳式安装方式，也就是说在相隔两块混凝土面板浇筑完成之后，中间的混凝土面板可以使用已经浇筑好的混凝土。其二，混凝土浇筑施工过程应该严格依照工序来进行，以保证浇筑混凝土的质量是满足设计需求的，具体来讲其主要涉及到以下几个步骤：侧模支护工作的开展；洒水湿润基面处理；混凝土的浇筑以及混凝土的保养。其三，在混凝土进行浇筑的过程中，应该严格依照水工混凝土施工规范来继续拧，保持其厚度，顺序，方向，面积的合理性。还应该注意的是要选取合理的工具来进行操作，对于此次工程来讲，主要使用的是功率为2.0kW的平板振动器振动，在合理使用之后往往可以保证混凝土密实度，强度，平整度和光洁度。其四，混凝土的保养工作，也就是说在混凝土浇筑完成之后，养护和覆盖工作要在12小时之后进行，并且使得其处于14天的养护期效。
结束语
目前，我国有许多水坝和堤防需要进行防渗处理设计。每一种新技术都有其原理、施工工艺的选择、优缺点以及适用范圍。在工程实践中，根据综合防治技术与工程的实际情况选择，实现科学、经济、合理设计和施工。
参考文献：
[1]朱小军.中小型水库防渗墙防渗技术研究[J].吉林水利，2013，02：19-20+26.
[2]马丽，张宝英.平原水库防渗墙的有限元分析[J].水利科技与经济，2012，03：62-64.
[3]乔剑锋.平原水库防渗措施[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2012，02：213-214.
[4]燕峒胜.纯化水库防渗方案的优化研究[J].水利水运工程学报，2011，02：84-88.
[5]胡钧涛，袁新明.水库防渗优化设计[J].中国农村水利水电，1996，07：21-23+48.
【关键词】 水利工程；防渗系统；经济发展
引言
水库是我国水利事业中的一项重要工程，也是被广泛采用的一种防洪措施，有着拦蓄洪水的作用，同时还可以起防洪、蓄水灌溉、供水、发电等作用，水库大坝兴建以来，为我国国民经济和社会发展做出了重要贡献。但另一方面，水库大坝安全一旦出问题，发生垮坝，将严重威胁着下游人民的生命财产安全，甚至会影响社会稳定。
一、工程概况
结巴水库位于西藏山南地区乃东县索珠乡境内雅鲁藏布江左岸一级支流旺曲上游丁拉沟，坝址处地理坐标为东经91°52′36″，北纬29°30′25″，距山南地区泽当镇41.0km，距拉萨市186km。
旺曲主河道长25.3km，总流域面积704.6km2，拟建结巴水库位于旺曲干流上游丁拉沟，坝址以上河道长18.8km，集水面积139km2，坝址处多年平均流量为Q=1.03m3/s，多年平均径流量3253×104m3。
乃东县地处西藏中南部、冈底斯山南部、雅鲁藏布江中游，总面积2213km2。该县地貌以高山和谷地为主。雅鲁藏布江自西向东横贯全县，将全县分为南北两部分。最低海拔3522m，海拔在5000m以上的山峰11座，最高海拔为6647m的雅拉香波山，是天然的雪山冰川，也是雅砻河的源头。乃东县属高原温带半干旱季风气候区。昼夜温差大，6至9月为雨季，多夜雨，光照充足，蒸发强烈，冬春干燥，多大风，无霜期短。年日照时数为2936.6h，年无霜期143d，多年平均降水量为410mm，自然灾害主要有干旱、霜冻、冰雹和大风。
二、坝基处理设计
1、大坝坝基开挖
坝基地形平缓、开阔，其地貌为冲积地貌，出露地层岩性为冲积砂卵砾石（Q4al），根据钻探资料揭露其厚度一般在46～48m，表层粗颗粒含量稍高，下部粗颗粒含量逐渐减少，相应的细颗粒含量增多。冲积砂卵砾石（Q4al）土层呈密实状态，抗剪强度较高，可作为当地材料坝的坝基，但考虑表层多为风化破碎岩块或腐殖土，因此对河床、漫滩坝基及沥青心墙基础1.5m深度范围内的松散层和腐殖土予以挖除，左岸岸坡为强风化岩石，采用固结灌浆处理，右坝肩的崩坡积碎块石土（Q4col+dl），由于土层结构松散，不宜作为坝基，设计将该层挖除，建基在下部花岗岩层上。
2、坝基防渗处理
（1）防渗控制标准
坝基防渗控制指标为渗漏量和渗透比降，基岩防渗控制标准主要为透水率。根据有关标准，并结合国内有关工程对坝基渗漏量的控制标准确定允许渗漏量。国内有关工程对坝基渗漏量的控制标准一般为多年平均径流量的1%～3%。冶勒水电站大坝防渗标准控制渗漏量为河道多年平均流量的1%，太平驿电站防渗控制标准为多年平均流量的0.2%。考虑结巴水库地处西藏少数民族地区，工程地质条件复杂，工程重要性等因素，坝基渗漏量设计采用的控制标准为不大于多年平均径流量的1%，结巴坝址多年平均流量为1.03m3/s，即不大于0.0103m3/s。
（2）坝基覆盖层防渗墙设计
①防渗墙布置及墙体嵌岩深度
防渗墙上部通过混凝土基座与沥青混凝土心墙相接，下部与基岩接触部位应使墙体有一定的嵌入深度，以避免由于墙体末端与不透水基岩之间接触不好而形成的集中渗漏，《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第6.2.8条规定墙底宜嵌入基岩0.5～1.0m。国内小浪底、下坂地、旁多等工程防渗墙嵌入基岩深度均在1m。因此，本工程嵌入深度选定为1m，最大深度为49m，对于局部强风化基岩防渗墙的嵌入深度还应适当加深。
②墙体材料
按强度和弹性模量防渗墙墙体材料分常规混凝土和塑性混凝土两种。常规混凝土具有弹模高，强度大、抗渗性能及耐久性均较好的特点，但其弹模与地基材料的弹模相比差异很大，墙体不能很好的适应地基变形，墙体应力大，容易出现开裂现象。塑性混凝土是用一部分粘土和膨润土代替水泥，降低了弹模使其和地基材料的模量接近，墙体可更好的适应地基变形，减小了墙内应力，避免开裂。
在国内，塑性混凝土一般用在临时工程和一些不重要的大坝防渗上，在大型重要工程永久建筑物的应用实例和经验较少，其28天的抗压强度均很低，在5MPa以下，弹模在1GPa以下。而在高坝和永久性建筑物防渗上基本上采用了常规混凝土防渗墙，其抗压强度根据坝高和墙体承受水头一般选用8～35MPa，弹模15～30GPa。
为适应防渗墙过大的拉压应力，墙体混凝土材料的强度等级应在C30以上。国内一些工程为降低混凝土防渗墙的施工难度，一般考虑混凝土后期强度的增长，如小浪底防滲墙28天的设计强度为35MPa，一年后达到50MPa以上，强度比28天强度增长43%。
参考工程经验以及施工因素，确定防渗墙采用常规混凝土。墙体材料抗压强度Rm≥25MPa，考虑混凝土强度后期的增长，一年后墙体混凝土抗压强度达到Rm≥35MPa。
三、造成水库大坝渗漏的原因分析
水库大坝发生渗漏的原因有很多种，从形成水库大坝渗漏的地质结构来看，大致可以分为以下几种类型：
1、由于砂砾石层造成的坝基渗漏。坝基渗漏主要是由于大坝的地势高低造成部分河流短小以致直接入海。在河床处经过不停地冲刷，堆积成较厚的砂砾石层。伴随沙粒的跳动会产生冲蚀洞，从而严重危害水库大坝的安全。比如台州长潭水库等建成后，坝脚出现集中渗漏点，导致坝基渗漏严重。
2、由于岩石风化带来的坝基渗漏问题。由于岩石坚硬的特性，岩石风化会带来坝基渗漏，这是目前比较广泛的渗透形态。由于筑坝材料差引发的坝体渗漏。这种渗漏主要是受经济条件的制约，在有限的经济条件下，用来填筑的材料比较低劣。如防渗土料质量差，土中碎石含量过高，含水量过大，会造成坝身分层，因此使得坝体防渗性能差，产生渗漏问题。 3、由于坝体结构不合理产生的渗漏。这主要表现在坝体涵管与坝结合不严，坝身涵管的断裂等，最终使防渗体遭到破坏而漏水。
四、水库大坝防渗加固处理措施
1、混凝土防渗墙施工技术
混凝土防渗墙施工技术是一种垂直型的防渗施工技术，主要使用于粒状地层防渗工程中。通过混凝土防渗墙施工技术，不仅能够使地基具有永久性的防渗作用，而且对存在漏水现象和出现险情堤坝起到良好的防渗效果，保证了堤坝运行的安全。其施工流程如下：
（1）浇筑混凝土型截水墙
主要是利用锯槽成墙的施工工艺，首先在先导孔内利用锯槽机中刀杆，并以一定倾斜角度，进行反复性的上下切割操作，并慢慢向前移动。混凝土的防渗墙主要依据建筑物透水地基对其基底所要求的防渗性，以获取混凝土防渗墙的相关施工参数。
（2）对混凝土面进行有效处理
混凝土的防渗面和基础面作为防渗施工的重要组成部分，在整个防渗工程质量方面起着至关重要的作用。由于混凝土的防渗面主要是采取高压水枪和人工凿毛进行处理的，所以，必须将混凝土表面残留的浮皮、废渣及浮浆等杂物彻底清除干净，使其表面保持清洁和干净。然后将冷底子油涂抹在混凝土表层，需涂抹两遍，并保证涂抹均匀。
2、灌浆治漏加固技术
灌浆治漏加固技术包括四项内容。坝体、坝基帷幕灌浆主要充填漏洞和缝隙，适用于浆砌石重力坝；坝上游面固结灌浆主要堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，进一步提高坝体的承载能力和完整性；坝下游面追踪固结灌浆是在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，采用这种方法时最好是坝前无水；坝面重新剔勾缝是在剔缝后，用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。
3、渠道防渗现浇混凝土施工操作
首先，合理选择混凝土浇筑施工工艺。也就是说集合不同环节的特点和需求，选择合适的混凝土浇筑方式，一般情况下，对于单边堤段和双边堤施工的时候，浇筑混凝土会选择跳仓法去进行施工，在此环节中侧模安装过程，一般会采用4-5米的跳式安装方式，也就是说在相隔两块混凝土面板浇筑完成之后，中间的混凝土面板可以使用已经浇筑好的混凝土。其二，混凝土浇筑施工过程应该严格依照工序来进行，以保证浇筑混凝土的质量是满足设计需求的，具体来讲其主要涉及到以下几个步骤：侧模支护工作的开展；洒水湿润基面处理；混凝土的浇筑以及混凝土的保养。其三，在混凝土进行浇筑的过程中，应该严格依照水工混凝土施工规范来继续拧，保持其厚度，顺序，方向，面积的合理性。还应该注意的是要选取合理的工具来进行操作，对于此次工程来讲，主要使用的是功率为2.0kW的平板振动器振动，在合理使用之后往往可以保证混凝土密实度，强度，平整度和光洁度。其四，混凝土的保养工作，也就是说在混凝土浇筑完成之后，养护和覆盖工作要在12小时之后进行，并且使得其处于14天的养护期效。
结束语
目前，我国有许多水坝和堤防需要进行防渗处理设计。每一种新技术都有其原理、施工工艺的选择、优缺点以及适用范圍。在工程实践中，根据综合防治技术与工程的实际情况选择，实现科学、经济、合理设计和施工。
参考文献：
[1]朱小军.中小型水库防渗墙防渗技术研究[J].吉林水利，2013，02：19-20+26.
[2]马丽，张宝英.平原水库防渗墙的有限元分析[J].水利科技与经济，2012，03：62-64.
[3]乔剑锋.平原水库防渗措施[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2012，02：213-214.
[4]燕峒胜.纯化水库防渗方案的优化研究[J].水利水运工程学报，2011，02：84-88.
[5]胡钧涛，袁新明.水库防渗优化设计[J].中国农村水利水电，1996，07：21-23+48.