鄭繼為
紅河州水利水電勘察設(shè)計研究院
摘要:我國水庫大都興建于上世紀70、80年代,由于涉及水準偏低,且經(jīng)過多年的使用,很多存在病險,抗震、穩(wěn)定性不足,壩體、壩基滲漏非常嚴重,對大壩的安全構(gòu)成嚴重的威脅。因此,需要對水庫大壩進行防滲加固設(shè)計處理。本研究結(jié)合具體水庫大壩加固案例,對其防滲加固設(shè)計處理做了有益的探索。
關(guān)鍵詞:水庫大壩;防滲設(shè)計;加固處理;研究
水庫壩體的防滲漏性能必須保證,對于病險水庫大壩,應(yīng)進行加固防滲處理,以提高水庫大壩的安全性。由于水庫大壩病險處理,需要投入大量的資金,所以在設(shè)計處理中應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)等,在確保加固質(zhì)量的同時,也可降低工程投資。本研究從實例入手對該命題進行了探究。
一、工程介紹
某水庫為20世紀80年代末修建的水庫,多年來正常蓄水,但是由于使用年限較長,近年來水庫大壩的左壩肩、右壩肩出現(xiàn)了4處凹陷坑洞,分別標記為A、B、C和D。同時在大壩壩腳外5~170m位置,相繼出現(xiàn)了7處漏水涌泉,漏水量達到了0.07m?/s。為了保證大壩的安全性,之前做過相應(yīng)的堵塞、截流等處理,但是效果均不理想,且水庫滲漏現(xiàn)象日漸嚴重,無法正常蓄水。水庫大壩上,出現(xiàn)了多處不規(guī)則的垮塌,且溢洪道也出現(xiàn)了安全風險,正常溢洪能力受到嚴重的抑制。溢洪道出現(xiàn)破壞后,也經(jīng)過一定的處理,但是效果也不理想。
由于水庫為本地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)灌溉用水工程之一,對于本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供者重要的水資源保障,如果水庫滲漏繼續(xù),溢洪道地板沉陷不變形,則水庫大壩的安全性就無法保障,也將影響下游地區(qū)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全,影響本地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和豐收[1]。為了確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水源不流失,消除水庫大壩的安全隱患,相關(guān)單位決定對水庫大壩進行防滲加固設(shè)計處理,以確保人民的生命財產(chǎn)安全和正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)。
二、水庫大壩滲流的原因
(一)壩體滲漏的原因
修建大壩時,由于條件的限制,技術(shù)人員參與少,技術(shù)力量薄弱,且施工質(zhì)量的控制不嚴格,未有完善的質(zhì)控體系,且壩體碾壓質(zhì)量差,完工后雖然經(jīng)防滲填充處理,但由于使用多年,水庫大壩壩體的防滲能力已遭破壞,造成壩體滲漏。
接觸帶發(fā)生滲漏的原因,與壩體滲漏的原因大體相似。另外,在開挖壩基時,未能完全清除巖石強風華層,成為接觸帶滲漏的原因之一。
(二)壩肩及壩基滲漏的原因
水庫所在地地質(zhì)情況復雜,巖溶管道及裂隙發(fā)育,屬于強巖溶透水層,加上表層風華作用強勁,節(jié)理裂隙較發(fā)育,使得壩基、壩肩在庫水的長時間壓力下,防滲體逐步被破壞,造成管道滲漏與巖層裂隙,最終導致發(fā)生滲漏。
三、水庫大壩的防滲設(shè)計及處理
(一)水庫大壩的防滲處理技術(shù)
(1)根據(jù)以往對大壩的防滲處理經(jīng)驗,不同部位的防滲處理,應(yīng)采取不同的措施。比如對于盆塌陷部位,可采用開挖回填混凝土方式,而左岸及壩肩滲漏,適宜采用帷幕灌漿防滲處理方式。
(2)壩體及壩基防滲方案的選擇。防滲處理有兩種方案,一種是沿壩軸線做壩體劈裂灌漿和壩基帷幕灌漿,一種是迎水面柔氈鋪蓋、壩址截流墻防滲方案。經(jīng)比較,該工程決定采用前一種處理方案,該方案的優(yōu)點為,通過填充大壩壩體,可提高壩體的防滲性能及密實度,而帷幕防滲可提高壩基的防滲能力、壩體的穩(wěn)定性,在技術(shù)上可行,施工簡單,且投資在可承受范圍內(nèi)[2]。
其中,放水涵洞為成門型拱涵,寬度1.3m,高度1.7m,可采用洞內(nèi)反壓回填灌漿方式進行防滲加固處理。
(二)水庫大壩的防滲設(shè)計分析
(1)大壩防滲灌漿的設(shè)計。這部分設(shè)計包括防滲帷幕線布置、長度、深度、排數(shù)和孔間距等。
經(jīng)研究,左、右壩肩及大壩防滲帷幕線沿壩軸線布置,右岸沿1170m高程線布置;左壩肩延伸至公路后,與上游公路相平行,而左岸防滲帷幕延伸至F3斷層后,再增加30m。在施工前,經(jīng)先導孔壓水試驗確定防滲邊界。
防滲帷幕線長度:右岸延伸至正常蓄水高程線與地下水位線交匯處,左岸延伸至F3斷層外的30m處,總的長度約為280m。其中,左岸、右岸和大壩帷幕線長度分別為70m、60m和150m。
防滲帷幕的排數(shù)與孔距:水庫大壩壩基巖石寶庫灰?guī)r和白云巖兩種,巖層向右岸上有傾斜約為16°,且節(jié)理裂隙面比較發(fā)育,按照此類統(tǒng)稱灌漿的經(jīng)驗和教訓,該水庫大壩帷幕設(shè)計為兩排,排間距為3m,且孔距同樣為3m。其中,壩體根據(jù)一排孔進行灌漿,而副帷幕壩體不需要灌漿,對接觸帶和基巖行雙排孔灌漿即可。同時,左、右岸壩肩設(shè)計為兩排帷幕孔,孔距為3m,并根據(jù)III次序進行施工,總進尺為5288m。但是總進尺中不包含檢查孔的長度。
防滲帷幕的深度設(shè)計:水庫大壩巖層屬于較強的巖溶含水層,巖溶管道和滲漏的深度比較深。而大壩下游滲漏泉點,在高程1140m以上部分比較集中,所以可將河床當做壩區(qū)最低排泄基準面。經(jīng)計算和分析,工程防滲帷幕的深度為:左、右壩肩和壩基為1140m高程、左岸為1145m高程。在施工前,可經(jīng)先導孔壓水試驗確定下限深度,其中起灌高度為1170m[3]。
灌漿壓力的計算,詳見表1。
(三)放水涵洞反壓灌漿的設(shè)計處理
(1)反壓灌漿線布置。在涵洞內(nèi)的壩軸線與消力池之間的洞段,合理布置反壓灌漿線,并在大壩右側(cè)墻、左側(cè)墻和洞頂各布置1排灌漿孔,其中洞段長度為36m。
(2)灌漿孔的排數(shù)與孔距。灌漿洞段的長度為36m,共設(shè)置13個灌漿斷面,并將斷面間距控制在3m左右,并于每個斷面上布置3個灌漿孔,共布置39個灌漿孔。同時,根據(jù)II次序進行施工,經(jīng)計算,灌漿面積為150㎡。
(3)灌漿孔深度與灌漿壓力。灌漿孔深度為進入壩體1m,而灌漿采用封閉方式,將灌漿壓力控制在0.1~0.2MPa之間。
結(jié)語:
水庫大壩在農(nóng)業(yè)發(fā)展、防御洪災等方面均發(fā)揮著不可替代的作用,必須確保水庫大壩的安全性,掌握工程動態(tài),確保水庫大壩的安全。在本文中,筆者以某水庫大壩為例,指出了大壩滲漏的原因,并系統(tǒng)探討了水庫大壩防滲加固的設(shè)計處理,實踐證明,水庫大壩的安全性得到保障。
參考文獻:
[1]朱祖友.水庫大壩除險加固防滲設(shè)計處理分析[J].黑龍江水利科技,2013,10:69-71.
[2]潘登星.水庫大壩除險加固防滲設(shè)計處理解析[J].廣東科技,2014,18:108-109.
[3]陳延生.葦子溝水庫大壩除險加固設(shè)計[J].黑龍江水利科技,2014,12:160-163.