小型水库土坝防渗型式方案比选

王 铁，张伟利，李云祥

（海林市水务局，黑龙江海林 157100）

1 基本情况

长石水库位于海林市三道关乡长石村西4 km处，距三道关乡8 km，控制集雨面积15 km2。该水库于1956年开始施工，1958年竣工，为小（1）型水库。水库是灌溉、防洪为主，兼顾养鱼综合利用效益的年调节水库。水库枢纽工程由土坝、溢洪道、放水洞组成。土坝坝身均为均质坝，现坝顶平均高266.75 m，坝长220 m，最大坝高10.8 m，上游坝坡为 1∶2.5，下游坝坡为1∶2.0。该水库2008年被列为我省小型水库除险加固工程之一。

2 土坝渗流安全评价

坝体渗流采用按均质坝计算浸润线，只取最大坝高处横断面作为设计断面（即：0+124断面）。计算情况取稳定渗流期。坝体按均质土坝在不透水地基上、下游有排水设施进行计算。

2.1 坝体浸润线计算

坝顶宽b=4 m，上游坡 m=2.5，下游坡 m1=2.0，t=2.2 m，H=9.8 m，取ε=0.3求出纵座标轴y位置为8.82 m。

下游坡脚到纵座标轴距离计算公式为：

纵座标轴oy到坝顶上游边线的距离，计算公式为：

在下游坡逸出点浸润线的纵座标，按公式计算：

座标原点到浸润线下游坡的逸出点距离，按下式计算：

坝顶上游边线处浸润线高h2：

浸润线其它各点座标，其结果见表1。

表1 坝体浸润线各点座标

逸出点高程为258.40 m，为浸润线在坝顶上游边线位置高程为263.80 m。

2.2 坝体渗流计算

单宽渗流总量q的计算公式为：

式中：k为渗透系数，0.02 m/d。经计算q为0.37 m3/s。渗出点比降计算公式为：

坝身土质为非黏性土J允取0.2;J＞J允，渗流不稳定。

2.3 坝基渗透稳定计算

本水库大坝为双层地基，上部为低限液粉，下部为花岗岩的全风化、强风化层。

由土坝设计得：

渗流不稳定，需进行防渗处理。

3 土坝防渗方案比选

经计算坝顶高较原坝高266.75 m要加高0.09 m，所以本次设计坝顶高266.84 m。坝前坡1∶2.5，坝后坡1∶2.0。

3.1 防渗墙顶高程的确定

对于Ⅳ级坝的长石水库，防渗墙顶高程应高出正常运用条件下的静水位（265.75 m）0.5 m，即266.25 m，同时不得低于非常运用条件下的洪水位266.24 m。因此，选定防渗墙顶高程为266.25 m。

3.2 方案比选

根据土坝筑坝材料和坝基地质情况，坝体防渗选4种型式进行方案比选，第一方案为黏土斜墙，前面加水平铺盖;第二方案为高压旋喷心墙防渗;第三方案为高压摆喷心墙防渗，第四方案为多头小直径防渗墙防渗。4个方案工程量及造价比较见表2。

表2 防渗方案比选表

从以上4个方案比选看，第四方案造价较低，施工方法简单，所以长石水库土坝防渗采用多头小直径防渗墙防渗。采用ICJ-22系列桩机，设计要求抗压强度＞1.0 MPa，渗透系数K＜5×10-6cm/s，钻头数量为4个，成墙深度控制在18 m，搅拌形成一道0.2 m厚截渗墙。截渗墙底高程达到强风化花岗岩以下0.5 m。