浅谈某水电站溢洪道地基防渗排水设计
摘要：本文针对某水电站溢洪道的工程实例，结合《溢洪道设计规范》SL253―2000中对溢洪道地基防渗排水设计的具体规定与要求，简要阐述了水电站溢洪道工程地基防渗排水设计。
关键词：水电站溢洪道地基防渗排水设计
前言
溢洪道是水利枢纽工程的重要组成部分之一，据相关经验，加强对溢洪道地基渗透水流的控制，是保证溢洪道安全运行的关键要素之一。因此，做好溢洪道地基防渗排水系统的设计十分重要。
某水电站工程溢洪道轴线位于大坝轴线186m处，由引渠段、控制段、泄槽段、挑流段和下游护坦段等5部分组成，总长152.5m，直线布置，溢洪道基础均坐落在新鲜基岩上。溢洪道相应水库设计洪水位（p=1%）1027.41m，校核洪水位（p=0.1%）1028.22m，正常蓄水位1027.00m，控制段采用宽顶堰，堰顶高程1021.00m。由于溢洪道坐落处基岩多为砂岩、泥岩，且在不同高程岩组中泥岩遇水泥化后承载力下降非常之大，工程地质情况不佳，为溢洪道的安全稳定运行考虑，必须做好地基的防渗排水工作。
1水流渗入溢洪道地基的可能途径
据施工经验可知，水流渗入溢洪道地基的可能途径有以下4种：一是库水经堰体基底及岸边（或坝肩）渗入；二是下泄水流经建筑物分块间的裂缝或接缝渗入；三是两岸岸坡地下水或地面水经岩石裂隙渗入；四是消能建筑物尾水渗入。
2溢洪道防渗和排水系统的设计
溢洪道地基的防渗排水设计应遵循“前堵后排”的原则，即闸室前部设防渗帷幕，防渗帷幕后设纵向、横向的排水沟（管）形成排水系统，最后将水安全无害地排出。
2.1溢洪道防渗和排水设施的布设
溢洪道防渗和排水设施的布设应满足下列要求：第一，减少堰基的绕渗和渗漏；第二，防止断层破碎带、软弱夹层、岩体裂隙软弱填充物以及其他抗渗透变形能力差的地基中产生的渗透破坏；第三，防渗帷幕不得设置在建筑物地面的拉应力区；第四具有可靠的连续性和耐久性；第五，降低建筑物的基底扬压力；第六在严寒地区，排水设施应防止冰冻破坏。
2.2溢洪道防渗设施
（1）采用水泥灌浆帷幕时，其范围与深度应遵循下列规定：第一，当地基下存在着明显的相对隔水层时，帷幕均应伸入该隔水层内2m～3m处。第二，当地基的相对隔水层分布无规律或埋藏较深时，帷幕深度还应考虑工程地质条件、水文地质及基础排水措施，通过渗流计算，并结合已建工程经验确定；但遇透水性强的破碎带时，还应适当增加帷幕的深度和厚度。第三，防渗帷幕伸入岸坡的深度、范围、走向等，应根据工程地质条件及水文地质确定，并应延伸至正常蓄水位与相对隔水层范围线（或与蓄水前地下水位线）相交处；遇到无相对隔水层或地下水位较深时，帷幕延伸范围应通过渗流计算，并类比已建工程经验确定。第四，远离坝肩的溢洪道，其防渗帷幕深度、伸入岸边范围可适当降低要求；但靠近坝肩的溢洪道，其帷幕必须与大坝帷幕衔接形成整体防渗系统。
（2）水电站工程溢洪道的防渗设计。该水电站工程溢洪道根据水文地质、工程地质条件，采用水泥灌浆帷幕的防渗措施，具体的灌浆帷幕设计为：溢洪道灌浆帷幕与大坝帷幕紧密衔接，使溢洪道右岸部分可能的渗流途径遭到堵截；根据以往工程经验及经济合理的原则，溢洪道左岸部分灌浆帷幕伸入溢洪道左岸边坡约20m，可合理有效地解决左岸的渗漏问题；溢洪道帷幕灌浆采用单排灌浆孔，灌浆孔深32m～40m，灌浆孔距2m，灌浆设计扩散半径1.45m；灌浆水泥采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥，水泥标号不小于42.5；采用循环式自上而下分段灌浆法，分段长度5m，最大不超过10m；设计初始灌浆压力0.3MPa～0.5MPa，每加深一段压力增加0.2MPa～0.4MPa，最大灌浆压力不超过1.5MPa；先导孔进行压水实验时采用5点法；岩体帷幕灌浆处理后的透水率不应大于5Lu。
2.3排水系统
2.3.1排水系统的布设要求
溢洪道地基的排水设施应能有效地排泄通过岸坡、衬砌接缝及建筑物地基的渗水，充分降低渗透压力。一般应在堰基底设一排主排水孔，并将排水孔布设在防渗帷幕下游的集水沟（管）或廊道内，且与帷幕灌浆孔的间距在基底面不宜小于2m。必要的时候，还可增设辅助排水沟（管）或排水孔。
一般来说，泄槽底板下的排水应根据以下条件布设：第一，对泄槽底板下，宜设纵向和横向排水沟（管），构成相互贯通的沟（管）网系统；第二，对底板下扬压力过大、软弱基岩或不便设锚筋的地段，可设连续的排水垫层，或垫层与排水沟（管）相结合；第三，纵横排水沟（管）的间距要与底板纵横缝相对应，绝对不能骑缝布设；第四，对规模较大的溢洪道应优先选用在泄槽底板下或边墙地基设置一条或多条纵向集水廊道的形式。
排水管沟（管）和排水孔应采取防止於塞的措施，有泥化夹层出露的部位、软弱基岩的失去光泽的垫层或墙后回填土中埋设的排水管，均应设反滤保护，并应注意渗漏水的化学沉淀影响排水效果。
2.3.2水电站溢洪道的排水系统
（1）进口控制段闸室的排水系统。进口控制段闸室底板下在距离帷幕灌浆孔距离大于2m处设置一主排水孔，深入基岩15m；在主排水孔后闸基上尚有3排间距3.5m，伸入基岩7m的排水孔。闸室底板混凝土浇筑时在底板混凝土内预埋纵横两向的DN150PVC排水管，在设计排水孔点处预先埋入预留木塞（见图1）；待混凝土底板浇筑完毕、达到一定强度后，拔开设计排水孔处预留木塞，进行排水孔的钻孔作业，钻孔完成后封堵排水孔顶（见图2）。在埋设纵横向排水管时应设置合理位置，避开闸室内闸门门槛等二期混凝土，且在闸室底板布设钢筋时应注意排水孔处钢筋位置，避免与排水孔位置冲突。在排水孔作业完成后，进口控制段闸室底板处的排水管网就行成了。闸室底板内的预埋纵向排水管与泄槽段排水管相连，将闸室底板下渗透水排至泄槽段。
（2）泄槽段的排水系统。该水电站工程溢洪道泄槽段宽50m，长100m，设置6条纵缝、11条横缝。缝下开凿宽400mm、深300mm的排水沟，沟内埋设DN100mmPVC花管（或塑料盲沟），花管外包无妨布反滤；排水沟内回填碎石，碎石粒径20mm～40mm。泄槽段底板混凝土浇筑时，可在排水沟顶上铺设油毛毡，防止泄槽底板内混凝土浆液流入排水沟内堵塞排水沟。泄槽底板下排水沟内渗水及进口控制段来水经泄槽底板下排水管网排至挑流消能段。
（3）挑流消能段的排水系统。在挑流消能段内预埋纵向DN150mmPVC排水管，排水管需做成一定坡度方便来水顺利流出；在挑流消能段内反弧段最低点处埋设竖向DN150mmPVC排水管与纵向排水管连通，将反弧段内积水排出。挑流消能段排水管将上游来水排入护坦段内，需在排水管出口设置合理反滤措施，防止护坦段泥沙堵塞排水管，并做好后期管道疏通及清淤。
3结束语
该水电站工程溢洪道由于坐落处地质情况不佳，故对溢洪道防渗排水的设计十分重视，事实上这种重视不仅仅体现在溢洪道地基的防渗排水设计中，从溢洪道左右两岸的岸坡衬砌、截流沟、马道排水沟的具体设置，到溢洪道两岸边墩、边墙的设计均对防渗排水做了相应考虑。事实证明，只有做好防渗排水设计，才能保证溢洪道更加安全持久地运行。
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