[摘要]隨著水資源的日益減少,水源蓄集工程更顯得重要,經(jīng)濟實用的攔蓄壩型,在今后的實際工程中,有著切實可行的現(xiàn)實意義。
   [關(guān)鍵詞]攔蓄,防滲,設(shè)計
   前言
   建昌縣地處六股河和大凌河的發(fā)源地,山多地少,屬典型的大陸季風(fēng)氣候,素有“十年九旱”之稱,為了更好的利用有限的水資源,確保農(nóng)業(yè)和人畜用水,建昌縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)修建了許多截潛工程,總結(jié)了許多經(jīng)驗。截潛工程壩型主要有以下幾種:粘土心墻壩,漿砌石重力壩,薄壁堰孔板消能壩。漿砌石重力壩和孔板消能壩鋪設(shè)防滲布。粘土心墻壩,由于工程量較大,且主壩不能溢流,需修建溢洪道進行排洪,投資較高,主要用于蓄水量較大的塘壩。漿砌石重力壩壩面可以溢流,且壩后消能較好,但漿砌石工程量較大,投資較高,后來被薄壁堰孔板消能壩代替。
   基礎(chǔ)混凝土板防滲壩與其他壩型相比,工程量小工程等造價低,便于施工,適用于壩體較低河床穩(wěn)定的河道;A(chǔ)混凝土板防滲壩的成功設(shè)計,為建昌縣截潛工程設(shè)計提供了新的思路,有著切實可行的現(xiàn)實意義。
   一、工程實例
  、濉⒐こ谈艣r
   建昌縣藥王廟截潛工程,位于建昌縣藥王廟鎮(zhèn)紅旗村,興玲公路(S318)左側(cè)。設(shè)計攔河壩長80m。為五級水工建筑物。屬地方投資建設(shè)的小型水利工程。由于資金有限,我們通過多個方案的比較,最后確定采用基礎(chǔ)混凝土板防滲方案,F(xiàn)就多個方案中最經(jīng)濟的兩種方案進行比較說明。
   方案一:擬采用薄壁堰孔板消能壩型。這種截潛方案由于防滲布直接鋪到不透水的基巖,可完全攔截地下潛流,確;A(chǔ)不發(fā)生滲流現(xiàn)象。
   方案二:采用“L”型鋼筋混凝土壩,結(jié)構(gòu)見(圖一),這種壩型結(jié)構(gòu)簡單,便于施工,避免了大量的土方開挖及施工排水。但是攔河壩基礎(chǔ)及攔河壩兩側(cè)可能發(fā)生滲流現(xiàn)象。
   結(jié)論:通過實地勘察,“L”型鋼筋混凝土壩能夠滿足攔蓄要求,工程投資為孔板消能壩的37%,故采用第二方案。
  、、基礎(chǔ)混凝土板防滲設(shè)計
   本文以建昌縣藥王廟截潛工程中第二道攔河壩為例進行論述。
   1、水文特性
   設(shè)計洪峰流量420m3/S,最枯月份平均徑流量為0.1m3/S。
   2、基礎(chǔ)破壞的判別
   在工程設(shè)計中,首先需要對攔河壩地基發(fā)生變形的形式進行判別,以便選擇相應(yīng)的防滲措施。經(jīng)實地勘察,攔河壩地基土質(zhì)為砂卵石填充粉沙,飽合容重,不均勻系數(shù)Cu>10,土樣中缺乏1~0.4mm之間的砂粒,區(qū)分粒徑約為0.2mm,土樣中細料含量約為22%,細料未能填滿粗料孔隙,因此滲透破壞形式為管涌。
   3、管涌的臨界坡度
   經(jīng)實地勘察雖有發(fā)生管涌的可能,但能否發(fā)生,尚須視水力坡度而定。首先要確定在滲透力作用下的臨界水力坡度。。在工程設(shè)計中,應(yīng)將icr除以2~3的安全系數(shù),作為允許的水力坡度[i]。本工程安全系數(shù)取3,即[i]=0.33。
   設(shè)計上下游水位差h=1.4m,≤[i]=0.33,求得防滲板基礎(chǔ)寬≥4.2m。
   4、基礎(chǔ)滲透力計算
   為防止壩體地基的滲流,在上下游水位差達到一定數(shù)值時,把地基下游滲流出口處的土沖走,隨著被沖蝕的區(qū)域逐漸擴大,導(dǎo)致截潛失敗,在設(shè)計中須充分考慮滲透穩(wěn)定。由于本工程攔河壩上下游水位差及攔河壩基礎(chǔ)較小,故只計算平均滲透力。
   粉沙的浮容重r`=9.7KN/m3。
   KN/m3   ⑴、攔河壩基礎(chǔ)滲流量計算
   攔河壩基礎(chǔ)的滲流量,采用有限深度透水地基的滲透計算公式:。
   設(shè)計攔河壩長L=80m,河道中地下潛流滲透斷面寬35m,攔河壩基礎(chǔ)設(shè)計寬度=4.2m,透水層厚度4~7m,取厚度T=7m,取K=1×10-5m/s,n由于壩基滲流線彎曲對流徑進行修正的系數(shù),取n=1.87,
   ⑵、繞壩滲流量計算
   攔河壩兩側(cè)繞滲流量,采用有限深度透水地基的滲透計算公式進行估算,設(shè)T=7m,河谷兩側(cè)臺地寬為30m。Q2=0.37×10-3m3/s。
  、、攔河壩總滲流量:Q=Q1+Q2=1.37×10-3m3/s。
   通過對壩基滲流和壩兩側(cè)繞流的計算均滿足攔河截潛的工程要求。
   
  四、工程注意事項
   1、必需對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行詳細的勘察,尤其地下潛流主流的寬度、埋深、厚度,盡可能精確地計算出地下潛水主流的滲流量;A(chǔ)混凝土板防滲適宜地下水埋藏較淺,滲流主流水層厚度較小的河谷。通過對有關(guān)資料的分析和工程實踐,基礎(chǔ)混凝土板只所以能夠防滲,其關(guān)鍵在城地基土的粒組與級配,防滲板對地基土的要求如下:⑴、不均勻系數(shù)Cu<10的勻粒土;⑵、Cu>10的級配連續(xù)砂礫石,細料含量大于30%;⑶、對于級配不連續(xù)的砂礫石,細料含量大于20%。如果地基土指標(biāo)超出以上標(biāo)準(zhǔn)宜采用其他防滲方式。
   2、在施工中必須保證地基表面土層不被破壞。具體方法如下:如果是機械開挖基礎(chǔ),要留20~30厘米保護層,確保地基土不被擾動;人工清除保護土層;用掃帚將地基面被擾動的浮土掃凈,用流速較小的清水沖走地基面殘余的細土,待地基面沒有積水時撒上一層干水泥灰,開始混凝土澆筑。在施工中一定要注意保護地基面不受破壞。
   五、結(jié)束語
   我縣地處大凌河、六股河的發(fā)源地,水資源完全依靠天然降水,隨著我縣工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展,水次源日益短缺,小流域攔蓄工程將成為我縣水利工程建設(shè)的重點,開發(fā)經(jīng)濟、實用攔蓄壩型,能夠更好地促進建昌縣小流域的建設(shè);A(chǔ)混凝土板防滲壩的成功設(shè)計,為建昌縣截潛工程設(shè)計提供了新的思路,有著切實可行的現(xiàn)實意義。