【摘要】本文以瑪爾孜水庫(kù)為例,探討其除險(xiǎn)加固防滲施工技術(shù)?,敔栕嗡畮?kù)位于和布克q賽爾蒙古自治縣60km處的巴嘎烏圖布拉格牧場(chǎng)鏡內(nèi),是一座以灌溉為主,兼顧防洪等綜合利用水庫(kù)。
【關(guān)鍵詞】水庫(kù);除險(xiǎn)加固;復(fù)合土工膜;設(shè)計(jì)與施工
一、工程概況
瑪爾孜水庫(kù)位于和布克賽爾蒙古自治縣60km處的巴嘎烏圖布拉格牧場(chǎng)鏡內(nèi),地理坐標(biāo)東經(jīng)86°17′54.3″,北緯46°55′14.7″,是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的丘陵水庫(kù)。瑪爾孜水庫(kù)總庫(kù)容30×104m3,興利庫(kù)容24×104m3,調(diào)洪庫(kù)容6×104m3,死庫(kù)容4.5×104m3,根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000,本工程規(guī)模為小(2)型,工程等別為Ⅴ等,主要建筑物為5級(jí),次要建筑物為5級(jí)。水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、放水涵洞組成。
瑪爾孜水庫(kù)大壩壩型為均質(zhì)土壩,全長(zhǎng)340m,最大壩高8.5m,整個(gè)大壩由主壩、左副壩和右副壩組成。壩頂寬度為2~4m;壩頂高程1428.20~1428.35m;大壩上游無(wú)護(hù)坡,壩坡1:2.0~1:2.5;下游壩坡1:1.5~1:2.0,下游未設(shè)排水設(shè)施。
二、防滲必要性
1.水庫(kù)現(xiàn)狀
⑴水庫(kù)質(zhì)量現(xiàn)狀
大壩施工質(zhì)量未達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)要求,大壩土體干密度最大值為1.74 g/cm3,最小值為1.36 g/cm3,平均值為1.59 g/cm3,干密度指標(biāo)離散程度較大,現(xiàn)狀大壩填筑質(zhì)量較差,土體壓實(shí)不均勻,不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。大壩土體的滲透系數(shù)在9.7×10-5-2.7×10-3cm/s之間,平均值為7.8×10-4cm/s,滲透系數(shù)不滿足要求。大壩工程質(zhì)量定為不合格。
⑵結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀
根據(jù)大壩土體滑弧穩(wěn)定分析,大壩0+150斷面穩(wěn)定滲流期和水位驟降期上游壩坡穩(wěn)定系數(shù)分別為1.067、0.766,小于《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001要求最小安全系數(shù)1.25和1.15,壩體抗滑不穩(wěn)定,不滿足規(guī)范要求。
⑶水庫(kù)滲透現(xiàn)狀
瑪爾孜水庫(kù)壩址區(qū)(庫(kù)水位在1426.64m時(shí))總滲漏流量為1576.17m3/d。占總庫(kù)容的63.93%,滲漏量較大,嚴(yán)重影響水庫(kù)工程效益的發(fā)揮。
三、防滲設(shè)計(jì)
(1)水平防滲處理方案
水平防滲處理方案即壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲,壩前鋪膜長(zhǎng)度按壩前水深的5~8倍控制,本次壩前鋪膜長(zhǎng)度取6倍的壩前水深即高壩段30m~50m。壩前水平鋪膜樁號(hào)為0+240~0-100,總長(zhǎng)450m,其中樁號(hào)0-040~0+160長(zhǎng)200,壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜至淹沒(méi)線防滲,樁號(hào)0-100~0-040和0+160~0+240長(zhǎng)140m,壩前鋪設(shè)30m長(zhǎng)復(fù)合土工膜防滲。壩體0+240~0-100同樣采用復(fù)合土工膜防滲。復(fù)合土工膜選用兩布一膜,規(guī)格為300g/0.5/300g。
(2)壩后排水設(shè)計(jì)
大壩下游現(xiàn)狀壩坡1:1.5~1:2.0,下游未設(shè)排水設(shè)施,壩后局部有積水,根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001中5.7.1的規(guī)定:土石壩應(yīng)設(shè)置壩體排水,降低浸潤(rùn)線和孔隙壓力,防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形,保護(hù)壩坡土不產(chǎn)生凍脹破壞。因此,本設(shè)計(jì)增設(shè)了壩后排水設(shè)施。
四、復(fù)合土工膜防滲斜墻的施工
4.1 施工準(zhǔn)備
(1)復(fù)合土工膜材料質(zhì)量檢測(cè)。本工程所用復(fù)合土工膜為兩布一膜針刺復(fù)合土工膜。
(2)瑪爾孜水庫(kù)在防滲施工中,人工平整坡面,并噴灑除草劑等藥水,整理后的坡面應(yīng)平整、密實(shí)、光滑,以防復(fù)合土工膜被刺破。達(dá)到設(shè)計(jì)平整度要求后,經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格,為復(fù)合土工膜鋪設(shè)提供工作面。
(3)土工膜場(chǎng)內(nèi)拼接。為了施工方便,保證拼接質(zhì)量,復(fù)合土工膜應(yīng)盡量采用寬幅,減少壩坡現(xiàn)場(chǎng)拼接量,施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)合土工膜幅寬、現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)度需要,在庫(kù)內(nèi)專(zhuān)用場(chǎng)地剪裁,并拼接成符合要求尺寸的塊體,卷在鋼管上,人工搬運(yùn)到工作面鋪設(shè)。
4.2 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)
(1)復(fù)合土工膜的鋪設(shè)方法
鋪設(shè)方法:復(fù)合土工膜的鋪設(shè)要求在平地先將6m窄幅拼接焊成24m寬幅,然后在坡面自上而下,垂直于壩軸線方向通幅鋪設(shè)。
(2)復(fù)合土工膜的鋪設(shè)技術(shù)要求
鋪設(shè)應(yīng)在干燥暖和天氣進(jìn)行,為了便于拼接,防止應(yīng)力集中,復(fù)合土工膜鋪設(shè)采用波浪形松馳方式,富余度約為1.5%,攤開(kāi)后及時(shí)拉平、拉開(kāi),要求復(fù)合土工膜與坡面吻合平整,無(wú)突起褶皺,施工人員應(yīng)穿平底布鞋或軟膠鞋,嚴(yán)禁穿釘鞋,以免踩壞土工膜,施工時(shí)如發(fā)現(xiàn)土工膜損壞,應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。
4.3 復(fù)合土工膜的拼接
(1)本工程采用兩布一膜復(fù)合土工膜,復(fù)合土工膜的連接分2個(gè)程序進(jìn)行,即上層無(wú)紡織布的縫接, PE膜的連接。無(wú)紡織布的縫接用手提縫紉機(jī)、尼龍線進(jìn)行雙道縫接,搭接寬度10cm;PE膜采用焊接工藝連接,焊接工具采用自動(dòng)調(diào)溫(調(diào)速)電熱模式雙道塑料熱合機(jī)。
(2)復(fù)合土工膜焊接質(zhì)量的好壞是復(fù)合土工膜防滲性能成敗的關(guān)鍵,所以務(wù)必做好土工膜的焊接,確保焊接質(zhì)量,因此,土工膜焊接應(yīng)由生產(chǎn)廠家派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)操作,指導(dǎo),培訓(xùn),采用土工膜專(zhuān)用焊接設(shè)備進(jìn)行。本工程土工膜焊接采用ZPR—210V型熱合土工膜焊接機(jī),土工布采用手提式封包機(jī)縫接。
(3)焊接工藝:第一幅土工膜鋪好后,將需焊接的邊翻疊(約60cm寬),第二幅反向鋪在第一幅膜上,調(diào)整兩幅膜焊接邊緣走向,使之搭接20cm。
(4)焊接全部在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,要求天氣晴好,風(fēng)力3級(jí)以下,嚴(yán)禁在雨天、高溫和嚴(yán)寒天氣下施工,焊接基底表面應(yīng)干燥,焊接前用電吹風(fēng)吹去膜面上的砂子、泥土等臟物,再用干凈毛巾擦凈,保證膜面干凈,在焊接部分的底下墊一條長(zhǎng)木板,以便焊機(jī)在平整的基面上行走,保證焊接質(zhì)量,正式焊接前,應(yīng)先根據(jù)施工氣溫、PE膜厚度,利用相同材質(zhì)的PE膜進(jìn)行試焊,施焊溫度為220~300℃,掌握好的焊接機(jī)溫度及行走速度,確定好施工工藝參數(shù),再進(jìn)行正式施工,焊縫應(yīng)透明、平整、順直、連續(xù)。拼接焊縫兩條,每條寬10mm,兩條焊縫間留有10mm的空腔,用此空腔檢查其焊縫質(zhì)量。
4.4 復(fù)合土工膜的錨固
復(fù)合土工膜的錨固分上部與壩頂?shù)腻^固,庫(kù)底與截水墻的錨固,復(fù)合土工膜上部錨固采用在壩頂路緣石基礎(chǔ)底部嵌固足夠長(zhǎng)度復(fù)合土工膜,其結(jié)構(gòu)形式為口寬0.3㎝×深0.3㎝的三角槽,在槽內(nèi)夯填土。復(fù)合土工膜庫(kù)底與截水墻的錨固,壩腳處沿軸線方向挖口寬3.0m×深1.0m的一條溝槽,鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)將復(fù)合土工膜緊貼在溝內(nèi)側(cè),在溝槽內(nèi)現(xiàn)澆混凝土截水墻。
4.5 上覆保護(hù)層
復(fù)合土工膜焊接完并經(jīng)質(zhì)量驗(yàn)收合格后,及時(shí)在膜上面均勻鋪設(shè)30cm砂礫石墊層,找平拍實(shí)后澆筑混凝土15cm,以防止其在紫外線照射下易老化和其它因素引起的破壞。