4.2　库岸垫层结构方案研究

4.2.1　库岸排水垫层结构研究

沥青混凝土防渗面板基础下卧碎石排水层（2A），设计主要考虑沥青混凝土下卧层一旦有渗水应能尽快排除，防止产生反向水压，破坏沥青混凝土结构。

防渗层单宽坝长的渗水量按DL/T 5411—2009附录B公式：

库岸排水层单宽厚度按DL/T 5411—2009附录B中公式：

式中　δ——排水层厚，m；

kp——排水层渗透系数，kp＝10－2～10－3cm/s；

Fs——安全系数，取1.3。

计算得垫层最小厚度0.42m，库岸段设计取0.60m，主坝沥青混凝土面板下卧层主要是采用水平碾压，其下卧层厚度以满足水平施工机械行走要求，水平宽度取2.0m。

4.2.2　垫层填筑控制标准研究

水库大坝及库岸碎石垫层（2A）料填筑碾压后控制标准：

（1）级配曲线应符合设计级配要求，最大粒径80mm，小于5mm的含量控制在25%～39%，小于0.075mm的含量不超过5%。

（2）控制干密度不小于2.22t/m3，渗透系数不小于10－3cm/s。

（3）大坝压实后层厚400mm，库岸斜坡碾压控制参数：15t振动碾，上振下不振，碾压8遍。

施工期现场针对库岸已碾压料和部分库区堆存料进行检测试验，其中颗分试验23组，23组回填碾压后选17个点做干密度、孔隙率试验，2个点做原位渗透试验，检验结果：颗分落在设计级配包络线中仅5组，部分超出包络线16组，全部超出包络线2组，部分超出包络线多为细颗粒超标；17组干密度、孔隙率检测均满足设计要求，2组渗透检测满足设计要求。

现场承包商经多次调整，级配曲线仍不满足设计要求，鉴于试验结果满足干密度、孔隙率、渗透系数设计技术指标，在保证工程质量的前提下，为保证工期，业主、监理、设计、承包商四方以会议纪要的形式约定：①设计级配包络线和控制指标不变。②现场取料进行渗透破坏分析，根据渗透破坏试验调整包络线。

经四方共同确认，现场选取级配最不利的垫层料进行渗透破坏试验，试验组数11组，由业主委托第三方实验室进行试验，试验成果见表4.2－1。

宝泉库岸正常水位至库底排水廊道最大斜坡长91.87m，最大水头差46.87m，实际渗透坡降为0.51，上述2A料变形渗透破坏比降、渗透系数均满足设计要求。参考其他工程经验并考虑试验存在一定随机性，样品3、4的含砂率高达44.1%、46.5%，小于0.1mm颗粒含量高达9.1%，其细粒含量偏大，不予采用。

4.2.3　碎石排水层固坡工艺研究

为防止库岸及大坝沥青混凝土排水碎石垫层，在沥青混凝土施工前被雨水和其他原因破坏，在排水垫层料施工完毕应采用乳化沥青进行固坡保护。乳化沥青采用喷涂施工，喷涂量按2.0kg/m2。

乳化沥青应选用阳离子型慢裂的洒布型乳化沥青，乳化沥青的质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F 40—2004）表4.3.2中PC－2标准。

乳化沥青宜采用手工沥青洒布机喷洒，喷洒沥青时应保持稳定速度和喷洒量，并保持整个洒布宽度喷洒均匀。洒布设备的喷嘴应适用于沥青的稠度，确保能成雾状，与洒油管成15°～25°的夹角，洒油管的高度应使同一地点接受2～3个喷油嘴喷洒的沥青，不得出现花白条。乳化沥青应渗透到垫层一定深度，不应在表面流淌，并不得形成油膜。

4.2.4　库岸边坡稳定分析

库盆边坡碎石稳定层厚0.60m，斜坡长94.11m，垫层坡脚高程743.02m支撑于库底排水廊道顶部混凝土，坡脚高程743.02～753.00m被黏土覆盖，碎石垫层基础座于基岩，基岩呈水平层状发育，无顺坡向裂隙、断层、软弱夹泥发育，岩石稳定。

针对上水库堆石料2005年现场采样由清华大学进行了大三轴试验，垫层料抗剪强度指标见表4.2－2。

施工期（非正常工况Ⅰ）按非线性抗剪强度指标计算，满足堆石自稳坡度为1：1.04，工程设计采用边坡1：1.7，安全系数为1.63，规范规定安全系数为1.30，满足该工况安全控制标准；运行期（正常运行工况）由于碎石排水性较好，基本不处于饱和状态，同时碎石在饱和状态和自然状态时两者抗剪强度指标差别不大，非线性抗剪强度指标按48.16°计算，堆石自稳坡度为1：1.12，工程设计采用边坡1：1.7，安全系数为1.52，规范规定安全系数为1.50，满足竣工期安全控制标准。