新疆下坂地水利樞紐工程墻和幕體設(shè)置方案研究

新疆下坂地水利樞紐工程墻和幕體設(shè)置方案研究

在新疆，大小河流超過570條，河流97%的河流分布在山區(qū)。山區(qū)中隱藏的巨大水資源能否有效利用，直接關(guān)系到新疆的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。20世紀(jì)八九十年代以前,新疆的水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要集中在交通相對便利的平原地區(qū),而進(jìn)入90年代和新世紀(jì)后新疆的水利設(shè)施建設(shè)開始向山區(qū)挺進(jìn)。新疆水利工程建設(shè)中新壩型和筑壩材料不斷在改進(jìn),碾壓混凝土壩、瀝青混凝土心墻堆石壩、土工膜防滲堆石壩、混凝土面板砂礫石堆石壩等壩型不斷涌現(xiàn)。新疆下坂地水利樞紐工程是為適應(yīng)北疆地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展需要而興建的一項重大水利工程,是新疆境內(nèi)為數(shù)不多的山區(qū)水利樞紐工程,也是國家重點建設(shè)的項目新疆下坂地水利樞紐工程壩址距烏魯木齊1815km,距塔什庫爾干縣城45km。新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)平均海拔高度3050m,工程總庫容8.67億m1砂石土覆蓋層厚度設(shè)計下坂地水利樞紐工程建設(shè)面臨著三項重大技術(shù)難題,即覆蓋層深厚、地震烈度大、地理海拔高等,其中砂礫石土覆蓋層深厚是工程建設(shè)中首當(dāng)其沖的技術(shù)難題。工程技術(shù)人員經(jīng)過長時間艱苦鉆探,終將150m的砂礫石土深厚覆蓋層地質(zhì)狀況摸查清楚,自上而下可大致劃分為五層2湖積淤泥質(zhì)土及軟黏土(Q3冰水積砂層(Q4冰磧含漂、塊碎石層(Q5冰水含塊、卵礫石層(Q2“上墻下幕”防滲設(shè)計下坂地水利樞紐工程垂直防滲共提出3種設(shè)計方案,分別為全墻垂直防滲方案、“上墻下幕”垂直防滲方案和全幕垂直防滲方案。全墻方案見圖2,墻厚1.2m,深150m,截水面積約28955m“上墻下幕”垂直防滲設(shè)計方案見圖3。上部為80m深、1m厚的塑性混凝土防滲墻,防滲墻下接70m深的灌漿帷幕。通過在防滲墻內(nèi)預(yù)埋灌漿管,向下鉆孔灌漿,形成封閉帷幕。全幕方案見圖4,即自大壩心墻以下,全部采用灌漿帷幕形式。幕頂高程擬定為2900m,軸線長312m,共布置7排帷幕孔。其中第1排、第7排孔深為70m,第2排、第6排孔深為100m,第3排、第4排、第5排孔深均為150m。孔排距均為3m。3流量計算3.1砂石的滲流計算本文采用巖土工程分析設(shè)計軟件GeoStudio對下坂地工程砂礫石土地基的滲流情況進(jìn)行了分析計算。圖5為未做防滲處理時壩前壩后地基土內(nèi)的滲流狀況。從圖5中可以看出,未做防滲處理時壩基單寬滲流量達(dá)到1×103.2覆蓋層壩基滲流計算圖6為全墻垂直防滲方案處理后砂礫石土覆蓋層壩基的滲流分析計算示意圖。從圖6中可以看出,經(jīng)全墻防滲方案處理后,壩后斷面上的單寬滲流量減小至103.3防滲墻下接3排控制圖7為“上墻下幕”垂直防滲方案處理后砂礫石土覆蓋層壩基的滲流分析計算示意圖。圖7中分別列出了防滲墻下接3排帷幕和4排帷幕情況時壩后斷面的單寬滲流量、水力坡降沿程分布及其沿壩下游里程的變化趨勢。從圖7中可以看出,“上墻下幕”垂直防滲方案處理后壩后滲流量減小至103.4計算整個涂層的滲透流圖8為全幕垂直防滲方案處理后砂礫石土覆蓋層壩基的滲流分析計算示意圖。從圖8中可以看出,全幕垂直防滲方案處理后壩后滲流量減小至104灌漿深化防滲各垂直防滲方案的經(jīng)濟性能比較見表1?；炷练罎B墻施工技術(shù)在100m以內(nèi)有較成熟的施工經(jīng)驗,工程造價與灌漿帷幕相比具有競爭優(yōu)勢。但100m以上的超深防滲墻施工技術(shù)目前存在一定困難,宜采取灌漿帷幕防滲形式?，F(xiàn)場技術(shù)負(fù)責(zé)人綜合考慮了地質(zhì)條件、工程總造價及施工隊伍技術(shù)水平等因素的影響,認(rèn)為應(yīng)該采取墻幕結(jié)合的垂直防滲方案5垂直防滲方案比選新疆下坂地水利樞紐工程壩址較特殊,為150m深砂卵石地層,工程地質(zhì)條件復(fù)雜,壩基防滲難度巨大。針對該復(fù)雜地質(zhì)條件,施工單位認(rèn)為應(yīng)該采取“上墻下幕”垂直防滲方案。即采取上部80m深、1.0m厚的塑性混凝土防滲墻,下接70m深的灌漿帷幕垂直防滲方案。運用巖土工程數(shù)值分析軟件GeoStudio對幕體設(shè)置