水庫大壩加固設計論文

時間:2022-05-18 03:11:09

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水庫大壩加固設計論文

1工程概況

白水河水庫位于擺所河一級支流源頭河段。白水河水庫建成于1977年,由原縣水電局進行設計并組織當地群眾承擔施工,據黔南州小型水庫數據庫資料記載,水庫壩址以上集水面積1.7km2,最大壩高12m,總庫容50×104m3,工程任務以農田灌溉為主兼防洪功能的小(Ⅱ)型水庫,水庫設計控制灌溉面積46.667hm2。經調查,水庫所在區域巖溶發育,水庫庫尾有兩處大的溶洞水出露。結合地表和地下分水嶺,經本次復核,水庫壩址以上集水面積2.3km2,主河道長3.17km,加權平均坡降34.82‰。

2大壩現狀質量評價

2.1壩基質量評價

根據對壩區地質調查,壩區分布地層為二迭系下統棲霞組第一段(P1q1)石英砂巖,夾黑色頁巖及薄層灰巖。壩址區巖層產狀:281°∠9°,傾下游偏右岸,為橫向河谷。壩區巖石為石英砂巖、黑色頁巖夾薄層灰巖,溢洪道下游及壩腳見基巖裸露,為灰黃色層石英砂巖與黑色頁巖互層,間夾薄層灰巖。壩區地基巖石工程地質條件無大的缺陷。主要工程地質問題是差異風化導致地基均一性差。由于工程修建時間較早,當時歷史背景下施工開挖中對坡積物與全強風化巖可能清理不徹底,未能將有滲漏可能的夾層、風化帶、節理裂隙密集帶等薄弱部分進行適當超挖回填,可能導致接觸不良,形成滲水通道;也未進行壩基灌漿防滲處理,以致壩基及壩肩存在滲漏。根據實地調查及走訪當地居民,在左壩肩岸坡及大壩壩腳棱體下有明顯水漬區;右壩肩存在一處明顯滲漏通道,漏水量在5~10L/s左右。

2.2壩體工程質量評價

大壩為土壩,最大壩高12m,壩頂長度132m,壩頂寬7.5m,壩底寬66.22m,壩頂高程1293.8m,壩底高程1281.8m。上游壩面邊坡1∶2.38,下游壩面邊坡1∶2.5。上游壩面為干砌塊石護坡,下游壩面為草皮護坡。根據資料顯示,白水河水庫建成時間為1977年6月。經現場調查走訪,工程運行以來,存在壩基、肩滲漏問題。推測認為由于建壩時間較早,限于當時的經濟、技術條件,大壩清基不徹底,壩基(肩)未作防滲處理。大壩土料主要為黃色粘土夾風化碎石。壩體填筑材料就地取材,為附近山坡上灰巖、砂頁巖風化的粘土夾碎石,填筑質量差。根據現場對壩體填筑土料勘察,壩體填筑土料粗顆粒含量約為50%,粗徑0.2~10cm不等,粒徑變化大,土料質量較差。建壩時施工機械匱乏,工程技術力量不足,碾壓質量差,大壩填筑土料質量不能滿足要求。根據填筑土料質量,推測壩體滲透系數在7.5×10-4~8.5×10-4cm/s之間,大于1×10-4cm/s。

3大壩除險加固設計

3.1壩體滲漏處理

長順縣白水河水庫工程運行以來,存在壩基、壩肩滲漏問題,推測認為由于建壩時間較早,限于當時的經濟、技術條件,大壩清基不徹底,壩基(肩)未作防滲處理,施工質量較差。針對以上情況,本工程大壩壩體防滲處理采用上游壩面鋪設土工膜結合帷幕灌漿處理;對右壩肩接觸帶漏水通道,拆除原有漿砌石擋水墻,先用埋石砼填塞漏水通道,然后結合壩體和壩基的防滲處理,采取鋪設土工膜和帷幕灌漿的方法進行防滲處理。

3.2防浪墻設計

3.2.1大壩壩頂高程復核

根據安全評價結論可知,大壩現狀條件下溢洪道的泄流能力、大壩抗洪能力不滿足規范要求。本次設計通過改造溢流堰、拓寬溢洪道后,溢洪道下泄能力滿足規范要求。水庫現有壩頂高程為1293.80m,高于水庫最高靜水位,計入相應的安全超高值后,水庫設計洪水位為1294.50m,校核洪水位為1294.43m,均高于現狀壩頂高程,壩頂不滿足超高要求。

3.2.2防浪墻設計

原壩體壩頂高程為1293.80m,壩頂無防浪墻。根據復核結果,在正常運行工況下,防浪墻墻頂部高程應為1294.50m,校核工況下防浪墻頂部高程應為1294.43m。本次加固設計,在壩頂新建防浪墻,防浪墻高80cm,寬60cm,采用C15砼澆筑,兼作壩頂土工膜固墻。

3.3上游壩面護坡設計

3.3.1鋪設

首先將上游壩坡整形,拆除現有干砌塊石,挖除表面浮土,然后按擬定的防滲結構鋪設復合土工膜。防滲體結構由復合土工膜、保護層及護坡組成,為確保反濾、排水系統始終保持正常工作,對表面防護和復合土工膜的固定采取如下措施:為防復合土工膜被刺破,復合土工膜下面先鋪10cm厚的細砂,平整后再鋪復合土工膜,在復合土工膜上再鋪10cm厚的細砂,再用8cm厚的六邊形混凝土預制塊護坡。為防土工膜滑動,壩面設置鍵槽。在坡頂將復合土工膜埋入壩頂砼內;在坡腳處,為了防止土工膜拉裂,將復合土工膜延長回折,做成壓枕,埋入齒墻砼內,選定的復合土工膜為兩布一膜。復合土工膜規格的選擇與下墊層平整度、材料允許拉應力、材料彈性模量、鋪設范圍內的最大水頭及覆蓋層最大粒徑等有關,土工膜厚度設計除應考慮主要由水壓力要求的強度外,尚應考慮暴露、埋壓、氣候、使用壽命等應用條件,并按國家現行有關標準的規定確定設計厚度及實際厚度。復合土工膜的鋪設,是該工程施工的關鍵,土工膜的質量性能關系到防滲的效果。進場的復合土工膜必須有廠家提供的合格證書,性能及特性指標和使用說明書。復合土工膜進場后,隨機抽取復合土工膜對其性能指標委托相關單位進行復測,復測結果全部合格后方能施工。

3.3.2截流墻設計

截流墻設采用C15砼澆筑,設計為矩形結構形式。截流墻分為河床部分與岸坡部分。河床段截流墻寬度為2m,高度最小不低于2.5m,具體高度根據實際地形地質條件決定,截流墻底部須深入到基巖不低于0.5m,若遇基巖較深的不良地質地段,截流墻底部也必須坐落于沉積土之上。

3.4壩區右岸接觸帶滲漏通道處理

針對壩區右壩肩接觸帶存在一處漏水通道問題,拆除原有漿砌石擋水墻,先用埋石砼填塞漏水通道,然后結合壩體和壩基的防滲處理,采取鋪設土工膜和帷幕灌漿的方法進行防滲處理。埋石混凝土埋石率15%。施工時,應先鋪一層混凝土放一層塊石,再振搗密實至塊石沉入混凝土中,不得先擺石再灌混凝土;埋石用塊尺寸不得大于一次澆筑混凝土塊體最小尺寸的1/3,要求質地堅硬新鮮,無風化或裂縫,飽和抗壓強度大于200kg/cm2,清洗干凈。

3.5下游壩面護坡設計

白水河水庫下游壩坡坡比為1∶2.5,壩坡為草皮護坡,局部有塌陷,雜草叢生,壩面排水溝淤塞嚴重,對下游壩面的監測影響極大。本次加固設計,對下游壩坡坡面進行修整,培植草皮;對坡面排水溝進行清淤,并在下游壩腳處設置斷面尺寸為1.0×1.5m(寬×高)的干砌石護腳。

4結語

針對壩體及壩基滲漏問題,對壩體采用土工膜作壩面防滲處理,壩基及壩肩進行帷幕灌漿防滲處理;針對壩區右壩肩接觸帶存在一漏水通道問題,拆除原有漿砌石擋水墻,先用埋石砼填塞漏水通道,然后結合壩體和壩基的防滲處理,采取鋪設土工膜和帷幕灌漿的方法進行防滲處理;針對上游壩面局部干砌塊石脫落、塌陷的情況,拆除干砌塊石護坡,采用六邊形預制混凝土塊護坡;針對下游坡面局部有塌陷的情況,對下游壩面進行修整,壩腳處修建干砌塊石護腳,培植草皮。

作者:羅德勇單位:黔南州水利水電勘測設計院