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        剡源水庫大壩右壩頭連接部位防滲設(shè)計

        2015-12-31 11:21:54
        浙江水利科技 2015年2期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計

        賴 勇

        (浙江省水利水電勘測設(shè)計院,浙江 杭州 310002)

        1 工程概況

        土質(zhì)防滲體壩體與壩基、岸坡及其他建筑物的連接是土石壩防滲薄弱部位,處理不當(dāng)極易帶來壩頭連接部位發(fā)生裂縫、沉降脫開,甚至出現(xiàn)集中滲流等嚴(yán)重安全隱患,規(guī)范[1]從開挖面清理、接觸面處理、邊坡控制等多個方面采用強制性條文對此進行了規(guī)定。然而,由于實際地形、地質(zhì)以及已建工程建筑物布置等建設(shè)條件的復(fù)雜性及約束,對于存在岸坡接觸問題的病險土石壩,除嚴(yán)格遵照規(guī)范強制性條文的要求進行設(shè)計外,往往還需從實際問題出發(fā)、把握本質(zhì)、綜合治理[2]。

        剡源水庫位于嵊州市石璜鎮(zhèn)上游,長樂江支流郯城江上,是一座以灌溉為主,結(jié)合發(fā)電、防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫[3]。水庫大壩為黏土心墻砂殼壩,最大壩高41.0m,大壩右壩頭位于1977年大壩擴建時封堵的老溢洪道泄槽位置,封堵時大壩防滲體部位采用黏土進行了回填,壩體與溢洪道漿砌塊石邊墻相鄰,沒有與岸坡直接連接,除險加固前結(jié)構(gòu)見圖1。

        圖1 除險加固前大壩右壩頭連接部位結(jié)構(gòu)圖

        壩體防滲黏土心墻部位,已回填的老溢洪道泄槽為大壩壩體的一部分,由于老溢洪道泄槽邊坡較陡,右壩頭不均勻沉降較大。溢洪道漿砌塊石邊墻兼作拱橋橋墩,墻身單薄、坡度較陡,且未按土石壩防滲體與剛性建筑物接合部位處理的常規(guī)方法設(shè)置刺墻[4],再加上壩體沉降,右壩頭與溢洪道拱橋接觸處從防浪墻頂至溢流側(cè)堰底腳存在縱向裂縫,除險加固前,右壩頭與溢洪道擋墻接觸部位滲漏明顯。

        2 右壩頭連接部位防滲設(shè)計

        2.1 開挖放坡設(shè)計

        除險加固過程中對溢洪道進行了徹底改造,由原進口帶2孔泄洪閘的側(cè)槽溢洪道改造為L型溢流堰側(cè)槽溢洪道[5],因此,溢洪道漿砌石邊墻全部進行了拆除。另外,考慮到老溢洪道泄槽深度大,邊坡過陡,為增強壩基的防滲性能考慮,對心墻部位老溢洪道泄槽也進行了全面開挖。壩體分期施工時,規(guī)范要求先填筑壩段的橫向壩坡要求土料不宜陡于1∶3.00,因此,控制壩體心墻沿壩軸線方向設(shè)計開挖坡度1∶3.00,上下游兩側(cè)根據(jù)施工期邊坡穩(wěn)定按不陡于1∶1.50的穩(wěn)定邊坡控制開挖,開挖后的右壩頭平面布置見圖2。

        圖2 右壩頭連接部位開挖平面布置圖

        2.2 壩基防滲設(shè)計

        右壩頭壩基開挖至基巖后,老溢洪道泄槽基礎(chǔ)及兩側(cè)邊坡均采用C15混凝土襯砌[6],襯砌厚0.5m,邊坡陡于1∶0.50時按1∶0.50的邊坡放緩襯護,襯砌與巖石接觸面進行固結(jié)灌漿處理,固結(jié)灌漿孔間距2.0m×2.0m梅花形布置,深度2.0m,灌漿壓力0.3MPa。在壩軸線位置的老溢洪道泄槽部位設(shè)C20混凝土截水墻,截水墻順壩軸線方向布置,頂部與左側(cè)壩基齊平,頂寬0.5m,上下游兩側(cè)坡度1∶0.10。

        沿壩軸線方向截水墻底部進行帷幕灌漿處理,帷幕灌漿孔間距2.0m,孔深深入相對隔水層 (q≤5Lu)以下5.0m。帷幕向河床方向延伸到樁號壩0+113.00m位置,右側(cè)與溢洪道左邊墻底部的帷幕灌漿系統(tǒng)相連,通過溢洪道帷幕灌漿系統(tǒng)延伸至右岸岸坡正常蓄水位與相對隔水層線相交處,形成右壩頭帷幕灌漿系統(tǒng)的封閉連接。

        2.3 右側(cè)溢洪道邊墻防滲設(shè)計

        右壩頭防滲設(shè)計結(jié)合溢洪道徹底改造后的混凝土左邊墻進行,考慮邊墻與土質(zhì)防滲體連接的邊坡不宜過陡,同時也為滿足擋墻穩(wěn)定要求,溢洪道邊墻背水坡采用1∶0.50的坡度。溢洪道擋墻基礎(chǔ)座落于弱風(fēng)化基巖上,根據(jù)實際地形條件,壩軸線處溢洪道擋墻基礎(chǔ)需延伸至老溢洪道泄槽底部。溢洪道左邊墻在原壩軸線位置背水坡設(shè)刺墻,C20鋼筋混凝土刺墻寬度2.5m,頂部高程119.00m,與壩頂黏土套井施工平臺高程齊平,底部至壩基截水墻頂部,刺墻與溢洪道左邊墻同步整體澆筑。溢洪道左邊墻迎水面基礎(chǔ)設(shè)齒槽,寬度1.0m,深入基巖1.0m。邊墻施工完成后,心墻位置采用黏土料分層回填碾壓密實,刺墻2.0m范圍采用高塑性黏土回填,要求塑性指數(shù)17~19,滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s;水溶鹽含量 (指易溶鹽和中溶鹽,按質(zhì)量計)不大于3%;有機質(zhì)含量 (按質(zhì)量計)不大于2%;壓實度不小于96%。壩殼位置填筑材料與壩體其他斷面一致,與心墻防滲體一道同步分層回填碾壓密實。右壩頭連接部位壩軸線方向壩基及溢洪道邊墻防滲設(shè)計結(jié)構(gòu)布置情況見圖3。

        圖3 大壩右壩頭連接部位防滲結(jié)構(gòu)布置縱剖面圖

        2.4 細節(jié)設(shè)計

        本工程除按規(guī)范要求進行常規(guī)設(shè)計外,在以下2方面進行了優(yōu)化控制,取得了較好的效果:

        (1)截水墻、刺墻的多維防滲設(shè)計。刺墻除豎向壩體側(cè)進行1∶0.50的放坡,上下游及壩體側(cè)2.0m范圍采用高塑性黏土回填外,水平向還進行了1∶0.10的斷面收縮;截水墻在上下游兩側(cè)進行了1∶0.10的放坡,這些細節(jié)方面的設(shè)計更有利于施工碾壓時混凝土表面與黏土緊密貼合,提高防滲效果。

        (2)土質(zhì)接觸面防滲設(shè)計。規(guī)范要求龍口段或先期填筑段的橫向邊坡土坡不陡于1∶3.00,其目的是為了加強分期填筑土體的整體性,避免出現(xiàn)層間接縫。實際施工過程中,車輛沿坡面碾壓,往往造成開挖后的坡面密實,因此,設(shè)計要求施工過程中,分層碾壓前,對密實的表層進行了挖除,除此之外,還采用兩排黏土套井進行了套打,起到了有效防止形成層間接觸面,避免發(fā)生接觸滲流的效果。

        3 結(jié)語

        剡源水庫除險加固工程于2010年完工,根據(jù)近幾年的沉降及滲流監(jiān)測情況,右壩頭沉降穩(wěn)定,監(jiān)測斷面浸潤線分析表明,加固后的壩體浸潤線位置較低,且相對于加固前,壩體浸潤線顯著降低,大壩加固效果較好。

        土石壩壩體與剛性的岸坡或樞紐建筑物連接部位結(jié)構(gòu)是設(shè)計需要慎重對待的事情[7]。規(guī)范規(guī)定壩體土質(zhì)防滲體與混凝土面結(jié)合的坡度不宜陡于1∶0.25,連接段的防滲體宜適當(dāng)加大或選用高塑性黏土填筑并充分壓實。本工程設(shè)計控制心墻土與溢洪道邊墻結(jié)合邊坡為1∶0.50,并在防滲體部位壩基老溢洪道泄槽內(nèi)增設(shè)了截水墻,溢洪道邊墻增設(shè)了刺墻及齒槽,局部采用了高塑性黏土回填,在延長滲徑的同時有效保障了接合部位的填筑質(zhì)量。壩體側(cè)防滲體部位開挖邊坡控制1∶3.00的緩坡,并對接觸面進行了套井加固,防止接觸面成為滲透薄弱部位。在嚴(yán)格按規(guī)范進行設(shè)計的同時,重視細節(jié)設(shè)計,從規(guī)范要求的本質(zhì)原理出發(fā),有效對壩頭連接部位進行了防滲加固。

        [1]中華人民共和國水利部.SL 274—2001碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,2002.

        [2]賈文生.土石壩施工中對接合部位的處理措施 [J].甘肅水利水電技術(shù),2007(4):323-325.

        [3]賴勇.剡源水庫壩基輸水底涵高水頭封堵方案及技術(shù)分析[J].水利水電技術(shù),2013(5):71-74.

        [4]王先忠,王玉英,王明棟.淺論土石壩防滲體與剛性建筑物結(jié)合部位的處理[J].內(nèi)蒙古水利,2011(2):37.

        [5]賴勇,唐毅,顧錫春,等.L形溢流堰側(cè)槽溢洪道水力設(shè)計與試驗研究[J].水利與建筑工程學(xué)報,2010(4):80-82.

        [6]王家維,徐智桓,趙淑清.淺談土心墻與基礎(chǔ)連接設(shè)計[J].東北水利水電,2006,(6):22.

        [7]王莉,鄧迎.丹江口大壩加高左右岸土石壩設(shè)計 [J].人民長江,2004(11):38-40.

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