土工膜防渗在东至县群力水库除险加固中的应用

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1、土工膜防渗在东至县群力水库除险加固中的应用：群力水库坝身施工质量差，漏水严重，需采取坝身防渗加固，经方案比选选用土工膜防渗。经计算采用土工膜加固后，坝身渗流稳定可以满足规范要求。　　关键词：土工膜；防渗　　P343.3　　0前言　　土工膜是以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，其防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）、EVA（乙烯/醋酸乙烯共聚物），它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。　　在透水地基上建造土石坝，斜墙（心

2、墙）铺盖是一种较为普遍常见的型式。采用复合土工薄膜做斜墙（心墙）铺盖的防渗材料时，主要在于复合土工膜的主膜渗透系数通常为10-11~10-12cm/s，远比粘性土(K=10-6~10-7cm/s)和混凝土(K=10-6~10-8cm/s)的渗透系数要小，而且复合土工薄膜具有较大的弹性和塑性变形，故它可适应土体的沉降、涨缩或者偶然的超载、滑坡和渗漏所造成的过量位移和变形，为粘性土和土工膜所不及[1]。　　1工程概况　　群力水库位于安徽省东至县洋湖镇高山村，属长江水系黄湓河流域，在东至县城以东偏北方向约38km处，1966年4月主体工程基本竣工，是一座以灌溉饮水为主的小(

3、2)型水利工程。工程等别为Ⅴ等，永久性主要水工建筑物级别为5级。经计算水库正常蓄水位108.90m（吴淞高程系，下同），20年一遇设计洪水位为109.78m，300年一遇校核洪水位110.41m，总库容46.11万m3。水库有效灌溉面积耕地0.07万亩，实际灌溉面积0.06万亩，下游保护耕地0.09万亩。[2]　　大坝为粘土心墙坝，筑坝材料受当时历史条件限制，就地取土填筑（未做勘测和土工试验），填筑均由民工采取常年施工和突击施工相结合方式修筑。受当时技术限制，心墙清基不彻底，填筑质量差，上下游未设过渡反滤层，坝基、坝体存在不同程度渗漏。大坝上游无护坡，下游无排水设施，

4、坝脚无排水棱体。　　坝身粘土心墙土料主要于坝址附近山坡表层的坡积物，成份较杂，从物质组成来看，成份为重粉质壤土夹碎石，局部粒径大于5mm的颗粒含量超过50%，且粗料还存在局部架空现象，不能满足《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中不超过50%的要求；从现场的注水试验来看，粘土心墙渗透系数为2.71×10-5～1.34×10-4cm/s之间，大部分属中等透水性，亦不能满足《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中渗透系数不大于1×10-5cm/s要求。　　大坝坝基截渗槽虽清至基岩面，但截渗槽与坝基基岩面防渗处理效果不好，从现场的注水试验来看，其渗透系

5、数为5.47×10-4～1.43×10-3cm/s，属中等透水性，从坝后两处常年渗水点也能说明坝身与坝基接触效果较差，存在沿接触面的渗漏通道。　　2坝身防渗方案比选　　由于大坝填土，土料质量及填筑质量未加控制或控制较差，导致现状坝身填土压实度与干密度偏低，含水量偏大，渗透系数偏大，坝脚渗漏严重等问题；因此，经渗流稳定分析，坝基渗流存在安全问题，危及大坝安全运行，因此须对大坝进行防渗加固处理。　　（1）方案一：混凝土防渗墙　　优点是适用性广，几乎可适应于各种地质条件，从松软的淤泥到密实的沙卵石，甚至漂石和岩层；适用性强：深可达100m左右；与其他防渗措施相比，混凝土防渗

6、墙耐久性较好，防渗效率较高，安全、可靠；施工条件要求低。此方案的缺点是：机械进场费较高，成本较高，工程投资较大。　　（2）方案二：多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙　　多头小直径截渗墙由于搭接头施工简单，截渗效果好可靠，不用增加任何施工设备和辅助工艺，因而工期短、成本低。此方案的缺点是：当遇到碎石土和岩石时，难以搅拌成墙。　　（3）方案三：复合土工膜防渗　　复合土工膜+混凝土防渗墙相结合，该方案成墙价低，取材方便，施工速度快，施工工序少，工效高，成墙耐久性好。缺点是：复合土工膜和混凝土防渗墙联接部位容易产生破坏。　　（4）方案选用　　以上三种方案在技术上都是可行的，均能够达

7、到控制坝体和坝基渗流，降低坝体浸润线的目的。现对混凝土防渗墙、多头小直径深层搅拌喷灌浆造墙、坝体复合土工膜防渗+坝基混凝土防渗墙防渗三个方案进行技术经济分析比较。三种方案计算各方案的工程量及投资见表1。　　表1大坝防渗加固方案投资比较表　　　　　　综合技术和经济比较结果决定采用方案三：复合土工膜防渗是在大坝上游满坝坡铺设复合土工膜(支持层:土工布，防渗层:PE土工膜，保护层:针刺土工布)，坝基土工膜与混凝土防渗墙联接，两岸锚固在岩石上，形成封闭的防渗体系。　　3渗流稳定分析计算　　（1）渗流计算　　Ⅰ.计算断面及地层简化　　根据群力水库工程地质报告提