土工膜及膜袋混凝土在李家峡水电站

电力18讯：    摘  要  土工膜及土工膜袋是一种新型的建筑材料，广泛应用于水利、交通、建筑等工程建设中，在水电站建设中较少使用。李家峡水电站Ⅲ#滑坡体塌滑体综合处理工程中则大量使用了土工膜及膜袋混凝土，本文旨在介绍土工膜及膜袋混凝土在边坡防护中的应用和施工工艺。



1  工程概况

    Ⅲ―1号滑坡体位于李家峡水电站下游泄流消能区左岸边坡，原设计预计在电站运行期泄水建筑物泄流时产生的雾化雨作用下，滑坡体的稳定条件将发生恶化，存在失稳破坏可能，一旦失稳破坏，将可能堵塞水电站尾水并威胁滑坡区上游侧出线站的安全，因此，在工程发电前已进行了挖除、锚固等综合加固处理。

    电站于1996年12月26日下闸蓄水，1997年1月20日起底孔、右中孔交替泄水，泄量200―570m3／s，持续泄水至1997年2月12日。在强大的泄流雾化雨作用下，由于天气寒冷在坡面形成厚度0．8―1．5m的冰层，冰层最大厚度达3．0―4.0m。因冰层的覆盖及昼夜温差引起的交替冻融作用，致使坡面排水不畅。同时增加了坡面水的下渗量，使得控制边坡稳定的软弱面软化，于1997年3月1日Ⅲ-1号滑坡体Ⅲ区2100m高程以上的f158上盘岩体失稳塌滑，总方量约38万m3，失稳岩体分布在2075―2100m高程以上。经过对该区1年多的变形观测，证实该区塌滑体结构仍在持续调整，整体呈蠕变趋势，即在大流量泄水或大暴雨作用下，依然存在整体失稳的可能，因此必须进行处理。

2  滑坡体处理方案介绍

2．1  工 况

    根据1997年10月泄流雾化降雨原型观测成果，当库水位在2145m高程左右，右中孔单独运行泄量466m3／s时，左岸2175m高程以下均属于泄流雾化影响区，预测在电站后期运行中，当库水位升高至设计水位，大量泄水时，消能区左岸边坡可能均处于暴雨或大暴雨影响范围内。

2．2  综合处理方案

    由于泄流期间雾化雨对消能区左岸边坡稳定的恶化作用十分显著，它使坡体内地下水位升高，岩体裂隙中的孔隙水压力上升，使得控制边坡稳定的软弱带力学参数下降。为此，处理原则为：①削坡整理，使坡体达到自身稳定；②设置坡面防渗，使泄水形成的雾化雨不入渗塌滑体。坡面防渗采用既适应坡体沉陷变形，又能起到防止坡面水入渗的“柔性防渗结构”。即由下部复合土工膜防水层和上部膜袋混凝土盖重层组成；③设置排水，使坡体深部的少量渗水顺畅排出；④锚固，在坡脚和腰部设置钢筋混凝土挡墙支护及预应力锚索锚固。

2．3  工程措施

整个工程的布置形式如图1所示，有上、下游锁边混凝土、顶部锁边混凝土、底部挡渣墙、腰带混凝土、预应力锚索(包括无粘结锚索)、土工膜、膜袋混凝土、排水洞等组成。其中锁边混凝土位于塌滑体2侧上、下游边界断裂面陡坎部位，混凝土宽5m、厚1―1．5m，其上布置2排100t级预应力锚索进行锁边加固。腰带混凝土位于2150―2155m高程，座在塌滑体虚渣上，为了确保腰带混凝土的稳固，其上布置2排长36m或41m的100t级无粘结预应力锚索。为了防止坡体下部发生解体性坍塌，在处理后的坡体坡角部位2088m高程的稳定岩体上设置钢筋混凝土挡渣墙，挡渣墙底宽5m，顶宽2m，高约10m，底部预留一排1×1．5m的城门洞式排水洞，用以排除坡体内渗水，并布置2排100t级预应力锚索，将墙体锚固在塌滑体下部稳定的基岩上。


2．4  防渗材料

    设计要求复合土工膜选用CN系列二布一膜，产品伸长率达到≥60％，抗拉强度≥1000N／5cm，渗透系数≤1×10-12m／s。

3  柔性防渗结构简介及材料选择

  3．1  柔性防渗结构

本工程的“柔性防渗结构”如图2所示，在平整好的坡面上首先铺设1层复合土工膜，土工膜用φ6的尼龙绳绑扎固定在预先插入坡面的锚杆顶部的铁环上。锚杆采用φ25的钢筋，长1．5m，3×3m间隔布置，锚杆顶部要求打入坡面以下5cm，以保证不顶破土工膜，锚杆顶部焊有铁环，用于绑扎土工膜。


    土工膜上部为膜袋混凝土盖重，膜袋内穿有φ8的钢筋，土工膜与膜袋上下2端均压入设在各层马道上的钢筋混凝土锚固槽内，锚固槽顶部为素混凝土压重以增加膜袋混凝土在坡面上的稳定性。

    本工程土工膜铺设范围从2108―2190m高程以上约5万m2。中间共设置4层马道，分别位于2120m、2145m、2170m和2190m高程，马道中间设锚固槽。锚固槽尺寸如图1所示。其各层马道之间的坡度分别为：2190m高程以上为25°；2170―2145m高程为30°；2145m高程以下为32°。

3．2  材料选择

    复合土工膜采用常熟市神霸土工合成材料厂的PVC(300／0．5／300)土工膜，单幅宽2m。其各项