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華山溝電站防滲墻優(yōu)化設計

文檔作者：楊佳剛文檔來源：湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月19日
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２０１６ 年第４ 期
２０１６ Ｎｕｍｂｅｒ ４
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
總第１４２ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１４２
ＤＯＩ： １０．１３６２２ ／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１６．０４．００７
收稿日期：２０１６ －０３ －２１ 作者簡介：楊佳剛，男，工程師，主要從事水利工程設計工作。
華山溝電站防滲墻優(yōu)化設計
楊佳剛
（湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院，湖北武漢　４３００６４）
摘要：介紹了華山溝電站技術施工階段壩基土層防滲墻，在通過可行性分析之后，進行了優(yōu)化設計，經計算和實測成果
分析，采用懸掛式塑性混凝土防滲墻方案，這樣既減少了防滲墻深度，又降低了工程造價，可為深覆蓋層防滲墻設計提供
一些參考。
關鍵詞：深覆蓋層；深層混凝土；懸掛式塑性混凝土；防滲墻
中圖分類號：ＴＶ５４３ ＋．８２　　　文獻標志碼：Ａ　　　文章編號：１６７１ －３３５４（２０１６）０４ －００２５ －０５
Optimization Design of the Cut-off Wall in Huashangou Hydropower Station
ＹＡＮＧ Ｊｉａｇａｎｇ
（Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ， Ｗｕｈａｎ ４３００６４， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ｏｆ Ｈｕａｓｈａｎｇｏｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ， ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｕｔ-ｏｆｆ ｗａｌｌ ｉｎ ｄａｍ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｓｔｕｄｙ．Ｗｉｔｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｉｎ-ｓｉｔｕ
ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ， ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ-ｔｙｐｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｕｔ-ｏｆｆ ｗａｌｌ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｓｈａｌｌｏｗｅｒ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｌｅｓｓ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ．Ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａ ｕｓｅｆｕｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｕｔ-ｏｆｆ ｗａｌｌｓ ｉｎ ｄｅｅｐ ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ ｌａｙｅｒ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ．
Key words： ｄｅｅｐ ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ ｌａｙｅｒ； ｄｅｅｐ ｃｏｎｃｒｅｔｅ； ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ-ｔｙｐｅ ｐｌａｓｔｉｃ ｃｏｎｃｒｅｔｅ； ｃｕｔ-ｏｆｆ ｗａｌｌ
　　華山溝水電站位于四川省康定縣孔玉鄉(xiāng)境內，攔
河大壩為心墻堆石壩，最大壩高６９．５ ｍ，采用礫質土
心墻和ＰＶＣ 膜共同防滲，庫容１ ２００ 萬ｍ３ 。電站最大
利用落差４２５ ｍ， 裝機２ ×３６ ＭＷ， 保證出力
１４．６４ ＭＷ，多年平均發(fā)電量２．９１ 億ｋＷ· ｈ。
河床壩基主要由粉質壤土夾砂礫（卵）石、砂礫
（卵）石及粉質壤土夾礫（卵）石及漂石等組成，下伏基
巖為二迭系上統(tǒng)大包組（Ｐ２ ｄ）蝕變玄武巖。左右岸壩
基均為二迭系上統(tǒng)大包組（Ｐ２ ｄ）蝕變玄武巖，巖體弱
風化狀，未見斷層發(fā)育。
壩址區(qū)土層滲透系數(shù)一般２．３３ ×１０ －１ ～６．２４ ×
１０ －４ ｃｍ／ｓ，屬中－強透水，局部大于１００ ｃｍ／ｓ，為極強
透水。
大壩兩岸及河床下伏大石包組玄武巖，弱風化狀
巖體透水率一般４．０２３ ～９．３３２ Ｌｕ，屬弱透水，個別
１０．３２ Ｌｕ，為中等透水；微風化巖體以下透水率０．３２２
～３．２８７１ Ｌｕ，為微－弱透水。
１　防滲墻優(yōu)化設計的可行性
1．1　原壩基防滲墻設計
初步設計階段，采用全斷面常態(tài)混凝土防滲墻，底
部伸入基巖０．５ ～１．０ ｍ，壩基巖層風化較強部位可根
據(jù)實際情況適當加深?；炷练罎B墻平行壩軸線，壩
基為深厚覆蓋層，透水性較大，混凝土防滲墻下接基礎
灌漿帷幕，帷幕下限以q ＜５Ｌｕ 為界。基礎帷幕沿防滲
墻布置，并與左右岸壩肩防滲帷幕形成一閉合的防滲
體系。防滲墻厚度１．０ ｍ，最大墻高９１．１ ｍ。
1．2　防滲墻優(yōu)化設計的基本思路
初步設計階段壩基土層防滲設計為全斷面防滲墻
方案［１ －３］ 。進入施工詳圖階段，業(yè)主考慮防滲墻體太
深（近１００ ｍ）施工難度較大，建議設計對此方案進行
優(yōu)化。并組織了華山溝大壩防滲方案專家咨詢會，對
壩基下部第四、第五層可能存在的優(yōu)化條件進行了分
析，認為第四、第五層均以粉質壤土為主，且結構較密，
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水電與新能源２０１６ 年第４ 期
滲透破壞變形的可能性較?。欢窃撏翆釉谙掠螣o出
露；三是這兩層土體埋深在５０ ｍ 以下，即使產生小量
滲漏，對上部堆石結構大壩危害性不會太大。因此說
這種優(yōu)化的可能性是存在的，但須作進一步研究。為
此業(yè)主委托勘察單位對壩基下第四、第五層土層滲透
性進行試驗研究，壩基地質剖面見圖１。
圖1　壩基地質剖面圖
　　經過試驗，得出以下結論：①華山溝電站大壩河床
壩基覆蓋層第四層主要由粉質、砂質壤土夾卵礫石組
成，其滲透系數(shù)一般為３．３ ×１０ －４ ～６．５５ ×１０ －４ ｃｍ／ｓ，
屬中等透水土層，但在其內存在一層透水性較弱土層，
從ＨＫ３３ 孔的下段和ＨＫ３５ 孔的上段試驗滲透系數(shù)分
別為６．１６ ×１０ －５ 、７．０６ ×１０ －６ ｃｍ／ｓ，屬弱透水，其厚度
５．５ ～６．２ ｍ，該土層總體向左岸傾斜，頂板埋深為
４６．１２ ～５０．２６ ｍ， 對應分布高程為２ ５９２．３７ ～
２ ５９６．５１ ｍ；②河床壩基第四層內的弱透水層是較好
的隔水層，以下５ 層透水性中等，雖埋深大，出露寬度
較小，但仍存在滲透變形和漏水問題，建議設計充分考
慮［４］ ；③剪切波速測試結果表明，華山溝電站大壩河
床壩基上部２０ 余ｍ 的粉質壤土層不存在振動液化
問題。
經過進一步地質試驗后弄清楚了壩基的相對隔水
層，為優(yōu)化壩基防滲墻的深度提供了可能。
２　防滲墻設計
在地勘弄清楚了壩基第四層的相關參數(shù)并經試
驗，為設計優(yōu)化防滲墻深度提供了充分的基礎資料。
經過綜合分析論證，技術施工階段防滲墻由全斷面常
態(tài)混凝土防滲墻改為懸掛式塑性混凝土防滲墻，布置
在壩軸線上，防滲墻不完全穿過壩基覆蓋層，僅伸入第
四層下４．０ ｍ（不擊穿），防滲墻最大墻深５３ ｍ 左右。
防滲墻厚度取１．０ ｍ。防滲墻面積４ ３５３ ｍ２ 。
2．1　防滲墻參數(shù)選取
初步設計防滲墻采用常態(tài)混凝土，漿液配合比建
議值：水泥適宜用量３００ ｋｇ／ｍ３ ，砂率大于４０％?；炷?
土防滲墻的技術參數(shù)如下：２８ ｄ 抗壓強度＞１８ ＭＰａ；
抗?jié)B標號為Ｗ８；允許滲透比降J ＞８０。技術施工階段
經過優(yōu)化后，改為塑性混凝土，參考類似工程經驗塑性
混凝土防滲墻的技術參數(shù)如下：２８ ｄ 抗壓強度為５ ～
７ ＭＰａ；彈性模量E０ ＝５００ ～８００ ＭＰａ（個別數(shù)據(jù)大值允
許１ ０００ ＭＰａ）；抗?jié)B標號為Ｗ８；允許滲透比降J ＞８０；
滲透系數(shù)K ＜１ ×１０ －７ ｃｍ／ｓ；密度＞２ １００ ｋｇ／ｍ３ 。
2．2　滲流計算
基礎防滲墻布置在壩軸線上，覆蓋層內存在一層
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楊佳剛：華山溝電站防滲墻優(yōu)化設計２０１６ 年４ 月
透水性較弱的土層，厚度５．５ ～６．２ ｍ，該土層總體向
左岸傾斜， 頂板對應分布高程為２ ５９２．３７ ～
２ ５９６．５１ ｍ。防滲墻伸入該相對隔水層４ ｍ。防滲墻
最大墻深度５３ ｍ，墻厚１ ｍ。下部為透水砂卵石層。
土石壩計算壩坡比見圖２（滲流計算僅考慮ＰＶＣ
土工膜的防滲作用，暫不考慮土工膜滲漏點及礫石土
的防滲作用），有限元模型見圖３，邊界條件見圖４，計
算參數(shù)見表１，計算工況見表２。
圖2　壩體最大斷面壩坡比（單位：ｍ）
圖3　有限元模型圖
圖4　邊界條件
　　對于工況３，假設降水在４８ ｈ 內完成，上游邊界點
的水頭隨時間變化。
2．3　成果分析
１）滲流量和出逸點水力坡降。各工況下的滲流
表1　滲流計算參數(shù)表ｃｍ／ｓ　
分區(qū)部位名稱滲透系數(shù)
堆石料 ４．５ ×１０ －２ 反濾層 １．５ ×１０ －３ 土工膜 １．０ ×１０ －１２ 心墻砂 ４．７ ×１０ －３ 過渡區(qū) ４．７ ×１０ －３ 混凝土防滲墻 １．０ ×１０ －７ 隔水層以上基巖 ５．０ ×１０ －２ 隔水層以下基巖 １．０ ×１０ －３ 壩基隔水層 ５．０ ×１０ －５ ２７
水電與新能源２０１６ 年第４ 期
表2　滲流計算水位組合情況計算表ｍ　
水位組合水庫水位下游水位
１ 設計洪水位２ ７００．０１ ２ ６４０．６７ ２ 校核洪水位２ ７０１．４６ ２ ６４１．３３ ３ 庫水位降落２ ７０１．４６ ～２ ６５５．００ ２ ６４１．３３ 計算結果見表３，出逸點高程均和下游水位相同，出逸
點比降均很小，滿足滲透穩(wěn)定安全。大壩計算滲流量
為１．２１ ×１０ －４ ｍ３ ／ｓ，占枯水期平均流量（３．９ ｍ３ ／ｓ）的
０．００３ １％。
２）塑性混凝土防滲墻的水力坡降。各工況下防
滲墻的最大滲透坡降見表４。
３）各工況孔壓降分布見圖５、圖６、圖７。
表3　滲流計算成果表
計算工況
上游水位
／ｍ
下游水位
／ｍ
滲流量
／［（ｃｍ３ · ｓ－１ ）· ｍ－１ ］
出逸點
比降
設計洪水位 ２ ７００．０１ ２ ６４０．６７ ５．４２７０ｅ－３ ７．００９ｅ－４ 校核洪水位 ２ ７０１．４６ ２ ６４１．３３ ５．５０９４ｅ－３ ７．３５１ｅ－４ 庫水位降落 ２ ７０１．４６ ～２ ６５５．００ ２ ６４１．３３ １．３１４０ｅ－３ １．８０６ｅ－４ 表4　某橫斷面各工況下防滲墻的最大滲透坡降
計算工況防滲墻的最大滲透坡降允許坡降
設計洪水位 ２９．７５４ ００ ８０ 校核洪水位 ３０．２１０ ７０ ８０ 庫水位降落 ６．８７３ ６６ ８０ 圖5　工況1 孔壓分布（單位：ＭＰａ）
圖6　工況2 孔壓分布（單位：ＭＰａ）
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楊佳剛：華山溝電站防滲墻優(yōu)化設計２０１６ 年４ 月
圖7　工況3 最后狀態(tài)孔壓分布（單位：ＭＰａ）
2．4　實測成果分析
為了解壩體浸潤線位置和壩基滲流穩(wěn)定情況，設
計了監(jiān)測剖面，根據(jù)２０１１ 年枯水期和２０１２ 年豐水期
的監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制順河流方向兩個壩基主斷面（壩左０
＋０４０ 和壩左０ ＋１２５）的滲透壓力分布圖見圖８ 和圖
９。其中，斷面壩左０ ＋０４０ 上的滲壓計Ｐ０４、Ｐ０５ 和
Ｐ０６（斷面壩左０ ＋１２５ 上的滲壓計Ｐ１４、Ｐ１５ 和Ｐ１６）用
于監(jiān)測心墻部位的壩基滲透壓力。斷面壩左０ ＋０４０
上的滲壓計Ｐ０１、Ｐ０２ 和Ｐ０３（斷面壩左０ ＋１２５ 上的滲
壓計Ｐ１１、Ｐ１２ 和Ｐ１３）用于監(jiān)測心墻下游部位的壩基
滲透壓力。
圖8　壩左0 ＋040 斷面壩基各測點滲透壓力分布圖
圖9　壩左0 ＋125 斷面壩基各測點滲透壓力分布圖
由圖８ 和圖９ 可見：
１）除了滲壓計Ｐ０３ 在２０１１ 年枯水期的滲透壓力
測值出現(xiàn)異常（可能是儀器故障原因）外，其余位于壩
左０ ＋０４０ 和壩左０ ＋１２５ 兩個斷面上的各滲壓計在枯
水期和豐水期的測值變化一致。
２）位于心墻部位的壩基斷面上各滲壓計（除Ｐ１６
測值異常外）的滲透壓力自上游至下游方向沿程遞
減，在心墻和心墻后壩體的交界點Ｐ０６ 和Ｐ１６ 測點滲
透壓力達到最小，位于心墻部位之后的各測點滲透壓
力逐漸增大，體現(xiàn)了壩體心墻降低滲透壓力和減小滲
流破壞的作用，說明壩體心墻防滲效果理想，且能在一
定程度上反應壩體浸潤線的水平。
３）計算成果與實測成果比較吻合， 結論相一致，
說明防滲墻施工是可行的。
３　結　語
華山溝電站從２０１１ 年底蓄水發(fā)電以來，未發(fā)現(xiàn)異
常，通過設置的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，防滲墻工作狀態(tài)正常。
２０１３ 年雅安蘆山７．０ 地震后，也未出現(xiàn)任何異常情
況。綜合來看，把全斷面防滲墻優(yōu)化為懸掛式防滲墻，
施工難度減小，并節(jié)省了投資，是可行的。
參考文獻：
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技風， ２０１０（１２）： １１５ －１１６
［２］梁謙， 后開龍， 王輝， 等．老渡口水電站鋼筋混凝土防滲
墻設計與施工［Ｊ］．水電與新能源， ２０１４（８）： ２１ －２４
［３］陳福．紅江水庫主壩除險加固設計［Ｊ］．廣西水利水電，
２０１２（１）： ２４ －２８
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中的應用［Ｊ］．水電與新能源， ２０１１（３）： １４ －１７
２９

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