探讨某水库坝体防渗方案及设计

来源:南粤论文中心(WWW.NYLW.NET) 作者:尚其坤 发表于:2011-04-13 13:41  点击:
【关健词】水库 土坝 渗漏 高喷灌浆
本文通过分析某水库枢纽进行整体性防渗处理,进一步提出了帷幕灌浆+高喷灌浆+复合土工膜联合防渗的方案对枢纽进行防渗处理,可供业内人士参考。

1 概况
  1.1工程概况
  某水库是一座以灌溉为主,兼有防洪、发电、养殖、供水等综合效益的中型水利工程。水库1962年开始规划,1969年11月动工兴建。1975年10月,建成为坝高34m,库容220万立方米的小(I)型水库。1978年开始实施大坝及灌区配套扩建工程施工,工程于1981年基本建成目前的规模。水库总库容1130万立方米,控制集雨面积29.9km2。枢纽包括主坝、副坝、溢洪道等建筑物。主坝为粘土斜墙砂页岩坝壳坝,最大坝高55m。副坝为圬工重力坝,最大坝高11m。溢洪道为岸边正槽式实用堰,无闸门控制。
  1.2工程存在问题综述
  水库工程由于建设周期长,施工管理问题多,施工质量不高,未达到设计要求。工程建成后,一直带病运行,特别是主坝坝体、右坝肩、溢洪道基础等部位均存在比较严重的渗漏,不仅危及工程安全,也限制水位的抬高,使大坝不能正常蓄水,灌溉面积一直受到限制,发挥不了应有的效益。1999年,水库大坝被省水利厅鉴定为Ⅲ类坝。
  根据建设、运行情况和实地查勘,水库工程目前存在的问题主要有:
  ①、粘土斜墙由于不均匀沉降出现过开裂,坝体渗漏;②、主坝基础漏水;③、主坝右岸山头、副坝及溢洪道基础部位漏水;④、大坝右坝肩绕坝渗漏严重;⑤、溢洪道底板和尾端水毁严重,排水失效。
  稳定计算和渗流分析成果表明:水库大坝洪水计算满足要求,但大坝防渗能力差,下游坝坡满足稳定要求,但上游坝坡在水位骤降时存在一定安全问题,坝体易发生局部渗透破坏。上游坝坡的安全问题、坝体局部可能渗透破坏也主要是由渗漏引起。
  以上险情中,渗漏为重中之重,特别是主坝坝体、坝基、坝肩均有渗漏,水库枢纽加固除险的核心是防渗和抗渗。
  2 坝体渗漏情况及成因分析
  2.1渗漏现状
  (1)坝体渗漏:根据1988年开始的坝体渗漏量的观测,发现漏水量随水位升高而加大,随时间推移而加大。总之,渗漏问题已经危及大坝安全,到了非解决不可的地步了。
  (2)基础渗漏:基础渗漏包括两个方面。一是主坝基础渗漏:由于大坝建设时清基不彻底,造成主坝基础渗漏;二是副坝及溢洪道基础渗漏:根据地勘资料,副坝与溢洪道的基础部位存在两条破碎夹层漏水通道,施工时对夹层漏水通道处理没有到位,这些部位渗漏较严重。
  2.1.1主、副坝、溢洪道各建筑物连接处渗漏
  本工程挡水、泄水建筑物的布置从左到右分别为:主坝(包括放水建筑物)、中间小山头、副坝(轴线转弯)、溢洪道。由于中间有一个小山头,造成建筑物连接复杂,施工处理难度大,坝肩等部位容易出现疏漏,造成渗漏。
  另外,溢洪道右岸山体为夹板岩,岩层方向与水流方向一致,存在绕坝渗漏问题,溢洪道底部的部分渗漏点来源于此。
  2.2渗漏原因分析
  对坝体填土试验分析发现,坝体渗透系数偏大,这是坝体产生渗漏主要原因。
  主坝坝体填筑材料普遍含砾石(碎石)较多,渗透系数大,必然造成渗漏严重。坝体两肩及底座基岩风化带破碎,清基不彻底,接触面渗漏较严重。
  坝基地层主要为细粒砂岩夹页岩,炭质灰岩,砂岩夹板岩等。岩层风化破碎,节理裂隙很发育,强度较低。
  大坝施工采用的是群众性建设,历时长久,施工管理存在漏洞,施工质量难以控制,筑坝质量不高,密实度不够。工地附近缺乏良好的粘土,就近采用了防渗性能不佳、风化明显的沙页岩为主要筑坝材料,材料本身不佳,容易形成渗漏。大坝斜墙与坝体砂壳之间无反滤过渡层,斜墙防渗体存在安全隐患。受经济技术条件限制,施工水平不先进,施工质量受影响。
  主要试验成果数据如下:
  干密度:1.522g/cm3;
  垂直渗透系数KV10(cm/s):7.36×10-5
  水平渗透系数KH10(cm/s):1.68×10-4
  内摩擦角φ(°):20.03
  凝聚力C(kPa):15.56
  3 坝体防渗方案比较选择
  3.1主坝坝体防渗方案比选
  坝体防渗的工程措施一般有:冲抓套井回填、充填灌浆、劈裂灌浆、混凝土防渗墙、土工膜防渗、高喷灌浆等。
  本工程主坝为粘土斜墙坝,水库不能放空,上游坝脚回填了大量块石、沙砾石。因此冲抓套井回填、劈裂灌浆、充填灌浆等措施均不能应用。混凝土防渗墙施工不现实,经济、技术的可行性低。防渗方案在土工膜、高喷灌浆中选择。
  最后确定水库主坝采用高喷灌浆+土工膜的方式进行防渗,最后选定方案为方案Ⅱ,即:291.00m高程至坝基采用双排高喷灌浆。钻孔位置布置在291.00m的坝坡平台。防渗墙顶与291.00以上与翻新老土工膜连接。
  3.2主坝右岸基础防渗方案比选
  基础防渗措施一般有:粘土铺盖、粘土截水槽、混凝土防渗墙、高喷、下游导渗等。由于水库不能放空,铺盖及截水槽的方案均不可行,混凝土防渗墙和高喷造价高,施工技术要求高、施工难度大。
  经过经济技术比较,主坝右岸基础采用灌浆帷幕防渗。与副坝基础、溢流堰基础做灌浆帷幕连通,形成可靠的防渗帷幕。
  3.3排渗
  主坝下游坝坡有较大的堆石棱体,对排渗及坝坡稳定相当有利,而且排水棱体运行正常,因此本次不做其他排渗设计。但要求管理单位在施工前对棱体进行相关检查,保证排水棱体的正常工作。
  3.4渗漏处理方案
  经过方案比较,最后确定的各项处理措施如下:
  主坝坝体渗漏采用土工膜结合高喷灌浆处理;主坝右岸基础、副坝基础、溢流堰基础、右岸山体等位置的渗漏采用帷幕灌浆处理。施工时,注意各部分的防渗体连接贯通,形成防渗整体。
  4 坝体及枢纽防渗工程设计
  4.1帷幕灌浆设计
  根据地勘报告及地质剖面图,确定帷幕灌浆的范围为:自主坝高喷灌浆防渗墙位置起,通过山头、副坝、溢洪道,至溢洪道右岸。
  4.1.1灌浆方法、帷幕深度
  ①灌浆方法:采用循环灌注法,分段施工。灌浆孔由疏加密,分二序施工,终孔间距2m。
  ②帷幕设计深度:基本要求帷幕灌浆深入不透水基岩2~5m。由于资料及试验成果缺乏,帷幕深度根据经验公式计算。
  D=H0/3+C
  式中:C—为常数,一般取8~25m; (责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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