芋子沟水库提升改造工程库区防渗方案设计分析

芋子沟水库提升改造工程库区防渗方案设计分析

董大伟,邓红梅

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摘要 本文通过对秦汉新城芋子沟水库库区进行渗漏分析，根据水库左、右岸水文地质特征，综合防渗方案比选分析，提出可行的防渗工程处理措施，并对该方案进行了优化设计，以期为类似案例提供借鉴。

关键词  芋子沟水库；提升改造；库区渗漏；库岸防渗；方案设计

1工程概况

芋子沟水库位于泾阳县高庄镇境内，距泾阳县城9km，属泾河支流。水库于1970年11月动工兴建，1976年3月竣工，是一座以灌溉为主，兼有养殖的小（1）型水库。水库枢纽工程由均质土坝和放水设施组成，控制流域面积6.6km2，有效灌溉面积1.46万亩，受益村有高庄镇费家崖、阜下村等7个村庄。芋子沟水库总库容169.80万m3，防洪标准按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。改造工程建筑物有大坝加固、新建放水洞、泄水洞、防渗体、库区护坡和进水工程等。

2库区渗漏分析

2.1库区地质条件

芋子沟水库库区位于黄土塬区，库区沟谷发育形态由南西向北东，在左岸近坝约1km处东西向与泾河平行；右岸东侧约650m处发育支沟，沟底高程低于正常蓄水位。两岸黄土塬面高程409.4～423.8m，地层依次为上更新统（Q3eol）黄土、古土壤；中更新统（Q2eol+pl）砂质粉土、黄土状土、古土壤层。中更新统砂质粉土水平渗透系数为1.9×10-3cm/s，属中等透水层，大于规范防渗要求。库区左岸临河（泾河）及库区右岸支沟均切割临空出露，砂质粉土层在库区及周边分布连续，厚度2.5～6.0m；右岸库区底板高程401～403.9m，支沟段398.3～403m，层厚3～5m。因此水库左、右岸存在向邻谷（泾河、右岸支沟）渗漏的地形地质条件。

2.2库岸渗漏量计算

库岸渗漏量计算采用《水利水电工程地质手册》推荐公式：

经计算，左岸渗漏量为354m³/d，右岸渗漏量为115.8m³/d。具体参数见表1。由于库区下游两岸均为居民，库岸渗漏易对房屋建筑产生浸没，影响人居环境，需要对库岸采取工程措施进行防渗处理。

表1    库岸渗漏量参数计算表

3库岸防渗方案比选

针对库岸存在的地质问题，结合工程实际可采用的方案有高压喷射灌浆、粘土防渗体、复合土工膜铺盖、水泥土搅拌桩和壁板式地下连续墙。

方案一：高压旋喷桩

高压旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置，从注浆管边的喷嘴中高速喷射形成液流，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。高压旋喷桩防渗主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度、改善土的变形性质，用于截阻地下水流和治理流砂，处理深度较大。

方案二：粘土防渗体

粘土防渗体是在透水层采用一定厚度的粘土换填进行防渗。粘土防渗对地基基础要求较其他防渗材料低，当地基发生微量变形时，粘土在其自重作用下会自行愈合，若当地土料丰富、基础覆盖较深，可以使用粘土进行防渗。由于芋子沟水库无法放空，粘土防渗体施工需要做大量围堰，施工难度大。

方案三：复合土工膜铺盖

复合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。塑料薄膜的不透水性隔断库岸漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应地基变形；无纺布具有较高的抗拉强度和延伸性，与塑料薄膜结合，增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力和接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。

方案四：壁板式地下连续墙

地下连续墙是在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并浇灌混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。混凝土防渗墙可以适用于各种地质条件，包括砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层等。

以上四个方案理论上均能满足库岸防渗要求，方案一、三、四为垂直防渗，方案二为水平防渗。水平防渗方案渗漏通道在整个库区内都存在，处理范围较大，能够形成封闭，但复合土工膜寿命有限，从工程长远考虑推荐采用垂直防渗方案。垂直防渗方案三投资最小，但是处理深度有限，达不到本工程防渗处理深度的要求；方案一较方案四施工便捷，施工占地少，且工程费用低，故选择方案一作为库区的渗漏防渗方案。

4库岸防渗工程设计

（1）旋喷桩深度的确定：设计旋喷桩底高程深入透水层以下0.9～5.0m，顶高程高出透水层0.50～2.0m。

（2）技术指标：设计采用单排交联呈柱列型布孔旋喷桩对库岸防渗进行处理，桩径1.0m，轴间距0.8m。墙体的有效厚度490mm，桩间重叠宽度200mm。

（3）材料要求：水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量不小于250kg/m，水灰比1.0。

5结语

本工程充分考虑库区目前存在的渗漏问题，对防渗方案综合比较分析，结合工程实际经验，最终采用高压旋喷桩防渗方案对芋子沟水库库区进行防渗处理，并对旋喷桩方案进行了优化设计，既具施工便捷、节约投资，又能更好的达到防渗的效果。