浙江省东方红水库大坝除险加固设计

朱晓玲 ，陈 皓 ，姜 君

(1.浙江省水利水电咨询中心，浙江 杭州 310020;2.浙江广川工程咨询有限公司,浙江 杭州 310020)

1 工程概况

东方红水库位于钱塘江流域金华江水系东阳江支流白溪上游河段，是一座以灌溉为主，结合防洪、供水、发电、养殖等综合利用任务的中型水库。该工程原设计水库正常蓄水位195.27 m，相应库容 947.5×104m3，总库容 1 464×104m3。

水库大坝坝基地层为侏罗系上统黄尖组a段(J3ha)，岩性为流纹质熔结凝灰岩，夹流纹质角砾凝灰岩。

2 加固设计

2.1 混凝土防渗墙布置及结构设计

混凝土防渗墙轴线与原上游坝顶边线重合，墙顶高程为200.0 m，墙底伸入基岩1 m以上，最大墙深约为42 m，墙体厚度0.8 m。防渗墙左岸设C20混凝土岸墙与坝基紧密连接，长度为5 m，岸墙采用重力式结构，岸墙与防渗墙采用矩形嵌入式连接，中间设止水，岸墙下游及顶部均填筑防渗粘土。防渗墙右岸与溢洪道泄洪闸边墙紧密连接，并设止水。根据防渗墙施工要求，先挖除坝顶以下约1.9 m的坝体至高程200.0 m，形成宽度大于9 m的平台，以满足混凝土防渗墙施工的场地要求。平台以下设1.5 m深的钢筋混凝土导墙，以控制混凝土防渗墙的水平及垂直施工偏差满足设计要求。导向槽采用C20钢筋混凝土结构，墙段分为8.0 m一段，施工缝必须与防渗墙接头错开，墙体外侧需用土方夯填，墙体设置临时支撑，防止墙体变位。防渗墙施工完成后将其顶部凿除，然后在高程199.0 m以上浇筑混凝土头墙，头墙上游侧与防浪墙底板相连接，并设止水。

防渗墙的厚度应满足墙体抗渗性、耐久性、满足墙体应力和变形的要求，同时还应考虑到地质情况及施工设备等因素。防渗墙允许承受的水力坡降Jp=Jmax/K，当K=5时Jp为60，假定防渗墙承受的最大水头差与坝前水深相同，则计算可得混凝土防渗墙厚度δ=0.6 m即可满足要求，但受造孔机具限制，另外为提高造孔效率，加快施工进度，混凝土防渗墙墙体厚度不宜太薄，参考国内类似工程经验，该工程混凝土防渗墙墙体厚度确定为0.8 m。河床0+026.25—0+080.5段存在石英岩脉，石英岩脉穿过的周边岩体为中等透水性，设计将此段混凝土防渗墙底加深到深入基岩以下2 m，以加强防渗效果。

2.2 混凝土防渗墙材料设计

混凝土防渗墙在除险加固工程中应用十分广泛，墙体材料一般分为普通混凝土和塑性混凝土两种，后来为解决普通混凝土的拉应力及裂缝问题和塑性混凝土的耐久性问题，又发展了低弹模混凝土。塑性混凝土是一种以膨润土、黏土等掺合材料取代普通混凝土中大部分水泥而形成的柔性防渗墙墙体材料，弹性模量一般1 000～2 000 MPa，形成的墙体具有极限变形大、弹强比小的特点，在满足抗压强度要求的同时不出现拉应力，从而能够避免墙体的开裂，但水泥用量的减少和水灰比的增加，对墙体材料本身的抗渗性和耐久性也会带来不利影响，故近年来设计混凝土弹性模量有逐步加大的趋势。该次设计针对东方红水库的实际情况和各种墙体材料的优缺点，经综合比较分析后，采用C10混凝土作为混凝土防渗墙墙体材料。

参考近年来的工程设计及施工经验，防渗墙混凝土设计控制指标如下：弹模E28≤10 000 MPa；抗压强度 R28≥10 MPa；抗拉强度 R28≥1 MPa；极限水力坡降 Jmax≥250；渗透系数 K28≤1×10-8cm/s。施工时混凝土在满足流动性要求的前提下，应尽量减少用水量。坍落度为18～22 cm；扩散度为34～40 cm；初凝时间不小于6 h，终凝时间不大于24 h；密度不小于2 100 kg/m3。水泥标号为32.5；骨料粒径不大于40 mm。

3 结语

墙体材料是混凝土防渗墙成功与否的关键，经过多年的工程实践，目前还没有形成统一的认识，由于水库大坝的性质是挡水，为防渗要求坝体混凝土防渗墙需嵌入基岩内，计算时一般按固端或弹性嵌固考虑。坝体混凝土防渗墙如要起作用，其受力状态近似悬臂梁，墙体变形较大则裂缝不可避免。故笔者认为应对现有实施了混凝土防渗墙加固处理的工程进行统计分析，主要根据设计、施工、运行不同阶段的资料进行对比分析，总结成功与失败的经验，确定合适的弹性模量参考值，并编制相应设计规范供设计执行。如果调查分析后认为无法协调混凝土防渗墙变形裂缝和耐久性问题，那么是否可以认为混凝土防渗墙只适用于坝基防渗，不适用于坝体防渗。