拉拉山水电站闸基深厚覆盖层的防渗措施研究

谢乾坤

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430000）

深厚覆盖层具有透水性强、抗冲能力差的特点，极易发生渗透变形或渗透破坏，直接影响到上部建筑物的安全。顾小芳等[1]运用ANSYS软件对深厚覆盖层上闸坝的防渗效果进行了论证分析；陈良等[2]以清远水利枢纽为例，通过计算分析提出了对深厚砂卵砾石地基的综合处理措施；任苇等[3]分析总结了深厚覆盖层上修建闸坝的设计原则和渗流安全评价方法；杨光伟等[4]针对建在深厚覆盖层上的闸坝的防渗设计及基础处理进行探讨；谢罗峰等[5]分析了深厚覆盖层透水地基防渗墙的防渗效果。

拉拉山水电站拦河闸坝基础为深厚覆盖层，据钻孔揭露，河床覆盖层一般6.26～28.10 m，最大深度为48.7 m，覆盖层类型有含漂砂卵砾石、碎砾石土、块碎石土等。基本参数见表1。

表1 渗流计算参数表

1 防渗方案拟定

根据工程的地基特点，拟采用水平与垂直综合防渗方案：即水平铺盖+垂直防渗墙+闸室段+护坦的防渗、排水布置，考虑将防渗墙底线置于覆盖层2 970.00 m、2 960.00 m高程和嵌入基岩3种方案。采用河海大学工程力学研究所有限元法计算程序AutoBANK5.5对上述方案进行计算，只计算稳定渗流工况（控制工况），即上游为正常蓄水位3 004.00 m，下游对应水位2 986.46 m。将泄洪闸和重力坝的纵剖面作为控制断面，进行渗流稳定计算和闸坝沉陷计算。

2 渗流计算成果

通过有限元渗流计算，结果见表2和表3，图1至图4。

图1 泄洪冲沙闸段基础渗流水头等值线图

图4 非溢流坝段基础渗流水力比降图

表2 垂直渗流计算成果表

表3 右岸绕渗计算成果表

从计算结果可以看出：只有将防渗墙置于基岩，其各层渗透坡降平均值及溢出渗透坡降均小于允许渗透坡降，计算总渗流量才小于枯水期多年平均来水量的1%，满足防渗设计要求。因此，设计将防渗墙伸入基岩1.0 m。

闸坝右岸台地为覆盖层，防渗边线较长，对右岸不设防渗墙和设一定长度的防渗墙进行分析计算。

从计算结果可以看出：在右岸覆盖层设80 m长的防渗墙，其出口渗透比降及渗流量才满足要求。因此，设计将防渗墙伸入右岸覆盖层内80 m长。

图2 泄洪冲沙闸段基础渗流水力比降图

图3 非溢流坝段基础渗流水头等值线图

3 闸坝沉陷计算成果分析

3.1 计算公式

本工程冲砂闸、泄洪闸、右岸非溢流坝基础为含漂砂卵砾石，厚度为6.26～28.10 m，表层结构松散，根据SL 265—2001《水闸设计规范》地基沉降量按下式计算：

式中：S∞-土质地基最终沉降量（m）；

m-地基沉降量修正系数；

hi-基础底面的下第i层的厚度（m）；

n-土质地基缩层计算层数；

e1i-基础底面下第i层土在平均自重应力作用下，由压缩曲线查得的相应孔隙比；e2i-基础底面下第i层在平均自重应力作用下+平均附加应力作用下，由压缩曲线查得的相应孔隙比。

3.2 计算成果

闸坝沉陷计算成果见表4。

由表4可以看出：所有坝段的地基最大沉降量均小于规范要求的15 cm，相对沉降差均小于规范要求的5 cm。

表4 闸坝沉降计算成果表

4 基础处理

针对基础存在的问题，并根据上述计算成果，对闸坝基础处理设计如下。

（1）坝基防渗墙：河床覆盖层一般厚6.26～28.10 m，最大深度为48.7 m，覆盖层类型有含漂砂卵砾石、碎砾石土、块碎石土等，其各层覆盖层允许坡降均较小，渗透系数均较大。经计算比较，闸坝基础采用封闭式C25钢筋砼防渗墙防渗，防渗墙最大深度43.3 m，厚0.8 m，伸入基岩1.0 m。右岸挡水坝段与岸边碎砾石土相接，由于该层结构不均匀且较松散，属强透水层，为防止右岸绕坝渗漏，右岸碎砾石土采用砼防渗墙防渗，防渗墙延伸长度80.0 m，厚0.8 m。砼防渗墙防渗标号采用W8。

（2）坝肩帷幕灌浆：为减少左坝肩基岩绕坝渗流量，对基岩采用帷幕灌浆防渗，帷幕灌浆轴线与钢筋砼防渗墙轴线一致，单排布置，孔距2.5 m，孔深进入相对不透水层（q≤5 Lu）3.0 m控制。左坝肩设断面为3.0 m×4.0 m，长18.0 m的灌浆平洞。

5 结论

本文采用有限元分析和理论计算方法，从渗流稳定和闸坝沉陷两方面，对拉拉山水电站闸基深厚覆盖层的防渗处理方案进行了对比分析，确定了坝基防渗墙和坝肩防渗帷幕的布置形式与设计参数，研究成果对类似工程具有参考价值。