剡源水库大坝右坝头连接部位防渗设计

赖 勇

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

1 工程概况

土质防渗体坝体与坝基、岸坡及其他建筑物的连接是土石坝防渗薄弱部位，处理不当极易带来坝头连接部位发生裂缝、沉降脱开，甚至出现集中渗流等严重安全隐患，规范［1］从开挖面清理、接触面处理、边坡控制等多个方面采用强制性条文对此进行了规定。然而，由于实际地形、地质以及已建工程建筑物布置等建设条件的复杂性及约束，对于存在岸坡接触问题的病险土石坝，除严格遵照规范强制性条文的要求进行设计外，往往还需从实际问题出发、把握本质、综合治理［2］。

剡源水库位于嵊州市石璜镇上游，长乐江支流郯城江上，是一座以灌溉为主，结合发电、防洪、水产养殖等综合利用的中型水库［3］。水库大坝为黏土心墙砂壳坝，最大坝高41.0m，大坝右坝头位于1977年大坝扩建时封堵的老溢洪道泄槽位置，封堵时大坝防渗体部位采用黏土进行了回填，坝体与溢洪道浆砌块石边墙相邻，没有与岸坡直接连接，除险加固前结构见图1。

图1 除险加固前大坝右坝头连接部位结构图

坝体防渗黏土心墙部位，已回填的老溢洪道泄槽为大坝坝体的一部分，由于老溢洪道泄槽边坡较陡，右坝头不均匀沉降较大。溢洪道浆砌块石边墙兼作拱桥桥墩，墙身单薄、坡度较陡，且未按土石坝防渗体与刚性建筑物接合部位处理的常规方法设置刺墙［4］，再加上坝体沉降，右坝头与溢洪道拱桥接触处从防浪墙顶至溢流侧堰底脚存在纵向裂缝，除险加固前，右坝头与溢洪道挡墙接触部位渗漏明显。

2 右坝头连接部位防渗设计

2.1 开挖放坡设计

除险加固过程中对溢洪道进行了彻底改造，由原进口带2孔泄洪闸的侧槽溢洪道改造为L型溢流堰侧槽溢洪道［5］，因此，溢洪道浆砌石边墙全部进行了拆除。另外，考虑到老溢洪道泄槽深度大，边坡过陡，为增强坝基的防渗性能考虑，对心墙部位老溢洪道泄槽也进行了全面开挖。坝体分期施工时，规范要求先填筑坝段的横向坝坡要求土料不宜陡于1∶3.00，因此，控制坝体心墙沿坝轴线方向设计开挖坡度1∶3.00，上下游两侧根据施工期边坡稳定按不陡于1∶1.50的稳定边坡控制开挖，开挖后的右坝头平面布置见图2。

图2 右坝头连接部位开挖平面布置图

2.2 坝基防渗设计

右坝头坝基开挖至基岩后，老溢洪道泄槽基础及两侧边坡均采用C15混凝土衬砌［6］，衬砌厚0.5m，边坡陡于1∶0.50时按1∶0.50的边坡放缓衬护，衬砌与岩石接触面进行固结灌浆处理，固结灌浆孔间距2.0m×2.0m梅花形布置，深度2.0m，灌浆压力0.3MPa。在坝轴线位置的老溢洪道泄槽部位设C20混凝土截水墙，截水墙顺坝轴线方向布置，顶部与左侧坝基齐平，顶宽0.5m，上下游两侧坡度1∶0.10。

沿坝轴线方向截水墙底部进行帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔间距2.0m，孔深深入相对隔水层 (q≤5Lu)以下5.0m。帷幕向河床方向延伸到桩号坝0+113.00m位置，右侧与溢洪道左边墙底部的帷幕灌浆系统相连，通过溢洪道帷幕灌浆系统延伸至右岸岸坡正常蓄水位与相对隔水层线相交处，形成右坝头帷幕灌浆系统的封闭连接。

2.3 右侧溢洪道边墙防渗设计

右坝头防渗设计结合溢洪道彻底改造后的混凝土左边墙进行，考虑边墙与土质防渗体连接的边坡不宜过陡，同时也为满足挡墙稳定要求，溢洪道边墙背水坡采用1∶0.50的坡度。溢洪道挡墙基础座落于弱风化基岩上，根据实际地形条件，坝轴线处溢洪道挡墙基础需延伸至老溢洪道泄槽底部。溢洪道左边墙在原坝轴线位置背水坡设刺墙，C20钢筋混凝土刺墙宽度2.5m，顶部高程119.00m，与坝顶黏土套井施工平台高程齐平，底部至坝基截水墙顶部，刺墙与溢洪道左边墙同步整体浇筑。溢洪道左边墙迎水面基础设齿槽，宽度1.0m，深入基岩1.0m。边墙施工完成后，心墙位置采用黏土料分层回填碾压密实，刺墙2.0m范围采用高塑性黏土回填，要求塑性指数17～19，渗透系数不大于1×10-5cm/s;水溶盐含量 (指易溶盐和中溶盐，按质量计)不大于3%;有机质含量 (按质量计)不大于2%;压实度不小于96%。坝壳位置填筑材料与坝体其他断面一致，与心墙防渗体一道同步分层回填碾压密实。右坝头连接部位坝轴线方向坝基及溢洪道边墙防渗设计结构布置情况见图3。

图3 大坝右坝头连接部位防渗结构布置纵剖面图

2.4 细节设计

本工程除按规范要求进行常规设计外，在以下2方面进行了优化控制，取得了较好的效果:

(1)截水墙、刺墙的多维防渗设计。刺墙除竖向坝体侧进行1∶0.50的放坡，上下游及坝体侧2.0m范围采用高塑性黏土回填外，水平向还进行了1∶0.10的断面收缩;截水墙在上下游两侧进行了1∶0.10的放坡，这些细节方面的设计更有利于施工碾压时混凝土表面与黏土紧密贴合，提高防渗效果。

(2)土质接触面防渗设计。规范要求龙口段或先期填筑段的横向边坡土坡不陡于1∶3.00，其目的是为了加强分期填筑土体的整体性，避免出现层间接缝。实际施工过程中，车辆沿坡面碾压，往往造成开挖后的坡面密实，因此，设计要求施工过程中，分层碾压前，对密实的表层进行了挖除，除此之外，还采用两排黏土套井进行了套打，起到了有效防止形成层间接触面，避免发生接触渗流的效果。

3 结语

剡源水库除险加固工程于2010年完工，根据近几年的沉降及渗流监测情况，右坝头沉降稳定，监测断面浸润线分析表明，加固后的坝体浸润线位置较低，且相对于加固前，坝体浸润线显著降低，大坝加固效果较好。

土石坝坝体与刚性的岸坡或枢纽建筑物连接部位结构是设计需要慎重对待的事情［7］。规范规定坝体土质防渗体与混凝土面结合的坡度不宜陡于1∶0.25，连接段的防渗体宜适当加大或选用高塑性黏土填筑并充分压实。本工程设计控制心墙土与溢洪道边墙结合边坡为1∶0.50，并在防渗体部位坝基老溢洪道泄槽内增设了截水墙，溢洪道边墙增设了刺墙及齿槽，局部采用了高塑性黏土回填，在延长渗径的同时有效保障了接合部位的填筑质量。坝体侧防渗体部位开挖边坡控制1∶3.00的缓坡，并对接触面进行了套井加固，防止接触面成为渗透薄弱部位。在严格按规范进行设计的同时，重视细节设计，从规范要求的本质原理出发，有效对坝头连接部位进行了防渗加固。

［1］中华人民共和国水利部.SL 274—2001碾压式土石坝设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2002.

［2］贾文生.土石坝施工中对接合部位的处理措施 ［J］.甘肃水利水电技术，2007(4):323-325.

［3］赖勇.剡源水库坝基输水底涵高水头封堵方案及技术分析［J］.水利水电技术，2013(5):71-74.

［4］王先忠，王玉英，王明栋.浅论土石坝防渗体与刚性建筑物结合部位的处理［J］.内蒙古水利，2011(2):37.

［5］赖勇，唐毅，顾锡春，等.L形溢流堰侧槽溢洪道水力设计与试验研究［J］.水利与建筑工程学报，2010(4):80-82.

［6］王家维，徐智桓，赵淑清.浅谈土心墙与基础连接设计［J］.东北水利水电，2006，(6):22.

［7］王莉，邓迎.丹江口大坝加高左右岸土石坝设计 ［J］.人民长江，2004(11):38-40.