本發明屬于深厚覆蓋層的大壩領域，具體涉及一種土工膜防滲砂礫石壩。

背景技術：

國內外在深厚覆蓋層上修建的各類擋水建筑物較多，資料顯示，覆蓋層上修建的混凝土閘壩，國內的下馬嶺水電站重力壩最大高度為33m，覆蓋層厚37m；福堂水電站擋水閘高31m，覆蓋層厚65m；原蘇聯的古比雪夫水電站廠房、甫涼斯克水電站廠房，均為修建在覆蓋層基礎的閘壩，壩高分別為57m、52m。以上工程均已安全運行多年，積累了豐富的理論研究成果及工程實踐經驗，在《水閘設計規范》、《建筑地基設計規范》中，推薦采用經典土力學理論中的分層總和法進行計算，近年來，計算機手段的迅速發展進一步發展，土的本構關系迅速成熟，如鄧肯一張(duncan—chang)模型、k-g模型,非線非彈性模型計算有dp準則等。其中鄧肯彈性非線性模型能較好模擬土體非線性變形性質，在土工結構有限元分析中得到廣泛應用。

然而，部分工程因變形控制處理不當引起安全問題的實例屢見不鮮，如安徽省長江北岸裕溪河口的排水閘，為砂壤土及深厚細砂層地基，采用16孔淺孔結合8孔深孔的布置形式，運行中出現總沉降量、沉降差均較大的情況；淮河中游蓄洪區城西湖分洪閘地基為深厚重壤土，采用2孔深閘結合8孔淺閘的布置形式，也出現沉降差過大現象，以上兩個工程均引起不同程度的建筑物傾斜、止水拉裂，甚至混凝土開裂，嚴重影響工程運行安全，后期進行了改造加固。2010年完工的大渡河沙灣水電站工程，廠房及右側壩段為巖基，壩高約80米，泄洪閘壩段為回填砂卵石基礎，壩高約30.5米，運行以來，總沉降量、沉降差均出現大于規范要求情況，目前雖尚未影響建筑物正常運行，但長期發展可能導致建筑物傾斜、閘門及啟閉機系統結構損傷問題。

技術實現要素：

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明深入研究不同地基處理措施、施工工序下高閘壩建筑物應力應變，分析其沉降量及沉降差等控制指標，除按照規范進行常規設計外，深厚覆蓋層的水電站還進行了廠房及泄洪閘基礎三維靜動力有限元仿真分析，同時針對機組震動、水流脈動對廠房結構基礎影響，又進行了靜動力三維有限元計算研究，通過大量的研究分析，不同建筑物采取了多種地基處理措施，廠房壩段采用灌注樁+旋噴樁、泄洪閘采取振沖、旋噴樁、下游防沖墻、土工膜防滲沙礫石壩液化處理。

為此，本發明提供了一種土工膜防滲砂礫石壩。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種土工膜防滲砂礫石壩，包括壩基、由砂礫石構成的壩體、與排水棱體連接的反壓平臺，所述壩體和反壓平臺位于壩基上，所述反壓平臺與所述壩體連接，所述壩體包括上游壩體和下游壩體，所述下游壩體的壩基上設有多根樁深為15m的振沖碎石樁，多根所述振沖碎石樁呈正三角形布設，相鄰兩根振沖碎石樁之間的間距為4m；

所述上游壩體的壩面上設有復合土工膜，所述復合土工膜用于防滲。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，還包括l型排水體，所述l型排水體與下游排水棱體連接，l型排水體包括豎向排水體和水平排水體，所述豎向排水體的下端與所述水平排水體的一端連接，位于上游的豎向排水體表面設有反濾保護層，水平排水體的底部也設有反濾保護層，所述反濾保護層用于防止壩體和壩基砂礫料中細顆粒的流失。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述壩體的側面設有用于防滲的混凝土防滲墻。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述混凝土防滲墻的厚度為1m，深度為49.1m。

上述的一種土工膜防滲砂礫石壩，所述混凝土防滲墻上設有刺墻，所述刺墻頂寬0.5m，所述刺墻伸入壩體內18.6m，所述刺墻沿上下游方向的比例為1∶0.15。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

本發明的振沖碎石樁與壩基形成復合地基，配合反壓平臺，有效解決地基液化問題；本發明的壩體內設置有l型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設反濾保護層，水平排水體底部基礎表面也設有反濾保護層，對壩體和壩基砂礫料中細顆粒流失有很好的預防作用；本發明的復合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，防身效果特別明顯。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的a-a剖視圖。

圖中：10、壩基；11、振沖碎石樁；20、壩體；21、上游壩體；22、下游壩體；30、反壓平臺。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。

參照圖1和圖2，本實施例公開了一種土工膜防滲砂礫石壩，包括壩基10、由砂礫石構成的壩體、與排水棱體連接的反壓平臺30，壩體和反壓平臺30位于壩基10上，反壓平臺30與壩體連接，壩體包括上游壩體21和下游壩體22，下游壩體22的壩基10上設有多根樁深為15m的振沖碎石樁11，多根振沖碎石樁11呈正三角形布設，相鄰兩根振沖碎石樁11之間的間距為4m；

上游壩體21的壩面上設有復合土工膜，復合土工膜用于防滲。

本實施例的土工膜防滲砂礫石壩，還包括l型排水體，l型排水體與下游排水棱體連接，l型排水體包括豎向排水體和水平排水體，豎向排水體的下端與水平排水體的一端連接，位于上游的豎向排水體表面設有反濾保護層，水平排水體的底部也設有反濾保護層，反濾保護層用于防止壩體和壩基10砂礫料中細顆粒的流失。

本實施例圍堰以下結合壩體防滲采用厚1.0m混凝土防滲墻防滲，防滲設計深度為49.10m。圍堰以上復合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，因此，本實施例壩體的側面設有用于防滲的混凝土防滲墻。優選混凝土防滲墻的厚度為1m，深度為49.1m。

為防止與左側擋墻等混凝土建筑物間發生接觸沖刷，參考以往工程經驗，在擋墻上增設刺墻，混凝土防滲墻上設有刺墻，刺墻頂寬0.5m，刺墻伸入壩體內18.6m，刺墻沿上下游方向的比例為1∶0.15。

本實施例以右岸攔河壩為例，具體說明土工膜防滲砂礫石壩的結構：

右岸攔河壩采用土工膜防滲砂礫石壩，與上游圍堰結合。壩頂全長295.00m，壩頂高程3079.00m。壩基10高程3052.00m，最大壩高27.00m，上游壩坡比為1∶2.5～1∶1.75。下游壩坡1∶1.7，壩坡后部設置25m反壓平臺30，反壓平臺30尾部為棱體排水。在壩基10下游范圍正三角形布設樁徑1m、間距4m×4m、樁深為15m的振沖碎石樁11，形成復合地基，與反壓平臺30一起，有效解決地基液化問題。壩內設置有l型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設反濾保護層，水平排水體底部基礎表面也設有反濾保護層，以防止壩體和壩基10砂礫料中細顆粒流失。圍堰以下結合壩體防滲采用厚1.0m混凝土防滲墻防滲，防滲設計深度為49.10m。圍堰以上復合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部。

為防止與左側擋墻等混凝土建筑物間發生接觸沖刷，參考以往工程經驗，在擋墻上增設刺墻，頂寬0.5m，上下游方向1∶0.15，伸入土石壩內18.6m。

左副壩段布置在左岸階地上，由于廠房基坑開挖深度較大，為降低左副壩高度，廠房左側首先采用砂卵石回填至3059.00m高程，以上采用重力壩擋水，壩頂高程3079.00m，壩段長90.433m，壩頂寬7.0m，上游面上部直立，高程3072.00m以下為傾向上游的1∶0.2坡，下游面上部直立，3072.00m以下為斜坡，坡比1∶0.6。左副壩段共分5個壩段，基礎高程底高程由3059.00m逐漸抬升到3079.00m。

本實施例的8孔泄洪閘采用帶胸墻的底孔型式，閘頂高程3079m，最大閘高為26.5m。孔口尺寸為7.00m×5.20m(寬×高)。閘墩設為縫墩，閘室底板末端以1∶4緩坡與消力池底板銜接，消力池長107m，底板頂高程為3047.50m，厚2.50m，底板設φ50mm排水孔，其底部設0.5m厚反濾層；消力池末端設混凝土防沖墻，厚1m，深度為10m。池內上游并排設置9個4m高的差動坎以形成淹沒水躍。消力池出口設置3m寬導砂槽，以利于泥沙沖出消力池。

生態放水孔分2孔，互為備用。均采用帶胸墻的底孔型式，閘室上下游方向長30m，壩頂總長12.50m。過流孔口尺寸2.5m×5.0m(寬×高)，進口底板高程3058.00m。生態放水孔下游消能工與泄洪閘共用一個消力池。

1#～6#泄洪閘閘室地基為中密的中粗砂，實際樁徑為1.5m，采用等邊三角形布置，間距2.5m，面積置換率為0.16，經載荷檢測，單樁承載力特征值為942kpa，復合地基承載力特征值為380kpa。經標準貫入試驗檢測，其樁間土承載力為384～425kpa，均說明振沖對地基擠密效果明顯，成果滿足設計要求。

7#～8#泄洪閘及生態放水孔基礎受廠房開挖影響，位于回填后砂卵石上，選用開挖料中的良好級配砂卵石回填，為改善填筑質量，同時在靠近混凝土側設置過渡層，嚴格按照相對密度大于0.8控制、過渡料相對密度按大于0.75控制；以滿足地基承載力要求。由于回填后期壓縮沉降需要一定的歷時，為了加快施工進度，同時考慮該段屬于廠房基礎強處理和1#～6#泄洪閘基礎振沖樁弱處理的過渡段，對該部位回填后基礎進行旋噴樁處理，旋噴深度選用17m，樁徑1.0m，間排距3.0m。梅花狀布置。

左岸魚道全長1100.46m，兩個進魚口布置在廠房尾水渠出口及下游部位，線路由廠房尾水向下游延伸，從跨魚道橋(魚0+316.92m～魚0+335.13m)底穿過進廠公路，然后沿進廠公路左側折回上游，于樁號魚0+823處采用在左副壩上開孔方式過壩，繼續沿左岸上游邊坡向上游庫區延伸至1#、2#出魚口。結合轉彎段布置共設置9處休息室，底坡坡度1％。設置兩處觀察室，用以觀察統計過魚種類及數量等。

根據魚類特性及水流條件，設置2個進魚口，高程分別為3053.00m、3054.00m。魚道采用同側豎縫式鋼筋混凝土池室，控制流速為0.9m/s～1.1m/s，魚道寬2.0m,豎縫寬度為0.3m。高度按正常運行水深2.5m加超高進行設計。池室縱坡度取用2％。對魚0+811.019～魚0+892.424段進行樁基處理，設計鋼筋混凝土灌注樁長8m，樁徑1.0m，間排距4m。其余魚道均位于開挖形成的中粗砂地基上。

本實施例的振沖碎石樁11與壩基10形成復合地基，配合反壓平臺30，有效解決地基液化問題；本實施例的壩體內設置有l型排水體與下游排水棱體相接，豎向排水體上游設反濾保護層，水平排水體底部基礎表面也設有反濾保護層，對壩體和壩基10砂礫料中細顆粒流失有很好的預防作用；本實施例的復合砂礫石壩上游壩面采用土工膜防滲，底部嵌入防滲墻頂部，防身效果特別明顯。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。