基础混凝土板防渗坝设计

　　
　　[关键词]拦蓄，防渗，设计
　　前言
　　建昌县地处六股河和大凌河的发源地，山多地少，属典型的大陆季风气候，素有“十年九旱”之称，为了更好的利用有限的水资源，确保农业和人畜用水，建昌县各乡镇修建了许多截潜工程，总结了许多经验。截潜工程坝型主要有以下几种：粘土心墙坝，浆砌石重力坝，薄壁堰孔板消能坝。浆砌石重力坝和孔板消能坝铺设防渗布。粘土心墙坝，由于工程量较大，且主坝不能溢流，需修建溢洪道进行排洪，投资较高，主要用于蓄水量较大的塘坝。浆砌石重力坝坝面可以溢流，且坝后消能较好，但浆砌石工程量较大，投资较高，后来被薄壁堰孔板消能坝代替。
　　基础混凝土板防渗坝与其他坝型相比，工程量小工程等造价低，便于施工，适用于坝体较低河床稳定的河道。基础混凝土板防渗坝的成功设计，为建昌县截潜工程设计提供了新的思路，有着切实可行的现实意义。
　　一、工程实例
　　㈠、工程概况
　　建昌县药王庙截潜工程，位于建昌县药王庙镇红旗村，兴玲公路（S318）左侧。设计拦河坝长80m。为五级水工建筑物。属地方投资建设的小型水利工程。由于资金有限，我们通过多个方案的比较，最后确定采用基础混凝土板防渗方案。现就多个方案中最经济的两种方案进行比较说明。
　　方案一：拟采用薄壁堰孔板消能坝型。这种截潜方案由于防渗布直接铺到不透水的基岩，可完全拦截地下潜流，确保基础不发生渗流现象。
　　方案二：采用“L”型钢筋混凝土坝，结构见（图一），这种坝型结构简单，便于施工，避免了大量的土方开挖及施工排水。但是拦河坝基础及拦河坝两侧可能发生滲流现象。
　　结论：通过实地勘察，“L”型钢筋混凝土坝能够满足拦蓄要求，工程投资为孔板消能坝的37%，故采用第二方案。
　　㈡、基础混凝土板防渗设计
　　本文以建昌县药王庙截潜工程中第二道拦河坝为例进行论述。
　　1、水文特性
　　设计洪峰流量420m3/S，最枯月份平均径流量为0.1m3/S。
　　2、基础破坏的判别
　　在工程设计中，首先需要对拦河坝地基发生变形的形式进行判别，以便选择相应的防渗措施。经实地勘察，拦河坝地基土质为砂卵石填充粉沙，饱合容重，不均匀系数Cu>10，土样中缺乏1～0.4mm之间的砂粒，区分粒径约为0.2mm，土样中细料含量约为22%，细料未能填满粗料孔隙，因此渗透破坏形式为管涌。
　　3、管涌的临界坡度
　　经实地勘察虽有发生管涌的可能，但能否发生，尚须视水力坡度而定。首先要确定在渗透力作用下的临界水力坡度。。在工程设计中，应将icr除以2～3的安全系数，作为允许的水力坡度［i］。本工程安全系数取3，即［i］=0.33。
　　设计上下游水位差h=1.4m，≤［i］=0.33，求得防渗板基础宽≥4.2m。
　　4、基础渗透力计算
　　为防止坝体地基的渗流，在上下游水位差达到一定数值时，把地基下游渗流出口处的土冲走，随着被冲蚀的区域逐渐扩大，导致截潜失败，在设计中须充分考虑渗透稳定。由于本工程拦河坝上下游水位差及拦河坝基础较小，故只计算平均渗透力。
　　粉沙的浮容重r`=9.7KN/m3。
　　KN/m3