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        尼爾基水利樞紐左副壩滲漏問題分析及處理

        2017-10-18 06:06:08耿俊永江燁山
        東北水利水電 2017年10期
        關(guān)鍵詞:支溝尼爾心墻

        耿俊永,張 龍,江燁山

        (嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江齊齊哈爾161005)

        尼爾基水利樞紐左副壩滲漏問題分析及處理

        耿俊永,張 龍,江燁山

        (嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江齊齊哈爾161005)

        自尼爾基水利樞紐建成蓄水以來,隨著水庫水位的升高,左副壩下游滲水量較大,由于壩后滲水未設(shè)置排水通道,致使下游排水棱體處開始有較大面積積水,浸沒影響問題日漸突顯。文中在分析滲漏原因的基礎(chǔ)上提出了修復(fù)處理措施,并對滲漏排水處理工程進(jìn)行了后期監(jiān)測,證明工程對壩下浸潤線的降低起到了一定的作用。

        滲漏;浸沒;水庫安全;尼爾基水利樞紐

        1 工程概況

        在水庫大壩的運(yùn)行管理中,安全穩(wěn)定一直是重中之重,而滲漏能導(dǎo)致大壩管涌、滑坡及揚(yáng)壓力增高等問題威脅水庫大壩的安全穩(wěn)定,應(yīng)予以高度重視。

        尼爾基水利樞紐工程左副壩為粘土心墻土石壩,位于嫩江左岸二級侵蝕階地上,右端通過混凝土連接墩與主壩相接,壩殼為砂礫石填筑,在與主壩連接處有長57.76 m的粘土心墻堆石過渡壩段。左副壩全長1 459.29 m(樁號0+077.30~1+536.59 m),壩高23.00 m。上下游坡比均為1.00∶2.75,上游采用混凝土護(hù)坡,下游干砌石護(hù)坡。左副壩粘土心墻頂寬3 m,頂高程為218.50 m,心墻上、下游坡比為1.0∶0.2,心墻中心線位于壩軸線上游,距壩軸線2 m,粘土心墻伸入基礎(chǔ)黃土狀壤土層中2.0 m;心墻與下游壩殼以及下游壩殼與地基間設(shè)反濾層,厚度分別為3 m和1 m;上下游壩腳設(shè)塊石棱體,壩基防滲采用天然粘土鋪蓋,建基高程198~220 m。壩后150~180 m的一、二級侵蝕堆積階地和漫灘上為大克淺屯。

        2 滲漏問題

        水庫自2005年9月蓄水以來,隨著水庫水位的升高,左副壩下游滲水量較大,由于壩后滲水未設(shè)置排水通道,在樁號0+700~1+160 m范圍下游排水棱體處開始有較大面積積水,地表冬季結(jié)成冰面,夏季形成明流,滲水通過過水路面流入大克淺屯。位于左岸副壩下游附近的大克淺屯隨著蓄水高程的增高及蓄水時(shí)間的增加,浸沒影響問題逐漸突顯出來,特別是水庫水位達(dá)到213.37 m以上時(shí),農(nóng)戶家的個(gè)別水井出現(xiàn)井水外溢、井水混濁、菜窖滲水和室內(nèi)潮濕等現(xiàn)象,影響了百姓的正常生活。

        3 滲漏原因分析

        3.1 地質(zhì)條件

        據(jù)尼爾基水利樞紐工程前期勘察資料,左副壩0+700~1+160 m地段正好位于古河床深埋藏谷處,地表地形較平緩,地面高程188~197 m,谷底最低基巖面高程156 m,覆蓋層厚1.6~32.1 m,為粘土、淤泥質(zhì)粘土、含碎石粘土、中細(xì)砂、含泥砂礫石、含碎石壤土和碎塊石等。地層主要為:上部17~28 m厚的黃土狀壤土和黃土狀粘土層;中部有2~5 m厚的淤泥質(zhì)粘土層;下部為細(xì)砂、含泥砂礫石層。原地下水位埋深6.8~14.7 m(水庫建設(shè)前左岸副壩附近鉆孔資料),地下水水位高程183~186 m。目前大克淺村地下水位埋深1.5~3.0 m。

        尼爾基水利樞紐左副壩經(jīng)計(jì)算,下游壩坡地基滲透穩(wěn)定,滲流量很小,未做防滲處理。

        3.2 安全監(jiān)測分析

        左副壩1+078剖面處于原古河道位置,在該處設(shè)有一個(gè)監(jiān)測斷面,布設(shè)有鋼弦式滲壓計(jì)25支(PZ-03—PZ-27)、鋼弦式溫度計(jì)6支。

        3.2.1 壩基滲流

        根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,壩基深層滲流受上游蓄水影響,與庫水位變化趨勢一致,越靠近上游側(cè)受庫水位影響越明顯,見圖1。

        壩基滲流分析顯示,壩基滲壓水位受庫水位影響,測值變化趨勢與庫水位基本一致。202.5~205.0 m高程處,滲壓水位測值自上游向下游遞減;建基面下205 m高程壩腳處,滲壓計(jì)PZ-11在2009年10月庫水位接近216 m后,有明顯滲壓變化,之前未觀測到滲壓變化。2006年9月,當(dāng)庫水位達(dá)到213 m時(shí),PZ-11下部2 m處的PZ-17觀測到明顯滲壓變化。該剖面壩腳下游長期有積水現(xiàn)象,綜合現(xiàn)場巡視檢查情況,初步判斷該剖面存在滲流情況。根據(jù)監(jiān)測資料分析,從滲壓分布示意圖可知,心墻下游側(cè)滲透壓力大于心墻內(nèi)部滲透壓力,可推斷滲流以壩基滲流為主。心墻上游側(cè)及底部受庫水位及壩基滲流影響,滲透壓力在高水位時(shí)顯著升高。

        3.2.2 壩體滲流

        根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,壩體滲流受上游蓄水影響,與庫水位變化趨勢一致,越靠近上游側(cè)受庫水位影響越明顯。PZ-23埋設(shè)在上游壩體,故其與庫水位變化同步;208 m高程處的PZ-10埋設(shè)在下游砂礫石壩殼中,距壩軸線12.09 m,滲流壓力接近于零,處在壩體浸潤線上方,粘土心墻防滲效果較好,見圖2。

        圖2 壩體滲流—上游水位對比過程線

        3.3 地質(zhì)勘測情況

        在左副壩排水溝工程施工期間,為了更準(zhǔn)確地找到左副壩滲漏的原因,在開挖斷面進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘測:開挖斷面表層為腐殖土覆蓋層,厚度約1.5 m。下層有較大面積的黃土狀壤土,連續(xù)的粘土層貫穿整個(gè)開挖斷面,在高程197~202 m之間,有粉質(zhì)砂土壤夾層,并伴有水沙混合物析出;在高程199~201 m之間,在樁號0+790~0+826,0+958~0+969,1+096~1+426處出現(xiàn)3段透水性強(qiáng)的透鏡體夾層。

        綜合地質(zhì)條件、安全監(jiān)測資料和地質(zhì)勘測分析,大克淺屯正常生活、生產(chǎn)的地下水水源,主要是由于水庫高水位運(yùn)行時(shí)壩基滲流到排水棱體內(nèi)的水補(bǔ)給下游。水庫高水位運(yùn)行時(shí),壩基上部滲透比降相對較大,產(chǎn)生滲漏量,壩基滲水主要集中在排水棱體內(nèi)。由于壩后上覆滲透系數(shù)相對較小的黃土狀壤土、黃土狀粘土和粘土等相對不透水層,排水棱體無正常排水通道,棱體內(nèi)的水只能通過地表排至下游,影響大克淺屯生活、生產(chǎn)應(yīng)是地表淺層滲流。

        4 修復(fù)處理

        解決浸沒問題行之有效的辦法就是排除滲水,切斷滲水源頭。2011年9月,對左副壩滲漏問題進(jìn)行施工處理。施工方法:在左副壩下征地范圍內(nèi)布置排水溝,將壩腳處排水棱體內(nèi)的滲水通過排水支溝引至排水主溝,主溝水排向左岸灌溉引水管的出口處,并在排水主溝盲溝下游邊坡設(shè)置防滲土工膜,阻斷水滲漏至下游大克淺屯。

        左副壩滲漏排水處理工程采用鋼筋混凝土排水盲溝,在壩腳下游主要沿205 m高程布置,到過水路面處為最低點(diǎn)(主溝終點(diǎn),樁號0+832 m)。向主壩方向形成不低于0.5%的底坡,將滲水排入左岸灌溉管的出口處,出口處為主溝起點(diǎn)0+000 m樁號起點(diǎn)。排水溝全長896.4 m(含支溝),在樁號0+425.90 m和0+599.80 m處分別設(shè)有2個(gè)排水支溝,支溝將左副壩下游壩腳排水棱體內(nèi)的滲水引入主溝中,支溝的底坡大于1%。排水溝主、支溝的排水管采用外徑1.0 m、內(nèi)徑0.8 m的鋼筋混凝土圓形花管,均單排布置,鋼筋為φ16@20,混凝土為C20F100,一級配;開孔孔徑1 cm,孔距20 cm,與鋼筋錯(cuò)開布置,外包無紡布。排水管最小埋深2.1 m,排水管的周圍回填砂礫石,排水溝折點(diǎn)及主、支溝交匯處采用2 m×2 m漿砌石井連接,井周采用漿砌石護(hù)壁護(hù)底,井頂設(shè)混凝土蓋板。

        5 后期監(jiān)測及效果

        左副壩滲漏排水處理工程,使壩體滲流到排水棱體內(nèi)的水及高程199 m以上壩基滲流產(chǎn)生的滲漏量,通過排水溝排至導(dǎo)流明渠,有效降低了左副壩下游壩址浸潤線高程,提升了左副壩的穩(wěn)定性。2012年8月當(dāng)?shù)卣藿釥柣惫┕鄥^(qū),搬遷部分村民,工程在距離壩軸線150 m左右修建混凝土灌渠,底高程為191 m,有效地截?cái)嗔说乇韽搅骱蜏\層地下水的滲流,有效緩解了大克淺屯浸沒影響。

        2013年,水庫持續(xù)高水位運(yùn)行下,樁號0+700 m至1+160 m范圍內(nèi)地勢最低處(過水路面處)已無表面積水。

        為更全面地掌握滲漏排水工程的效果,針對大克淺屯部分農(nóng)戶家菜窖上水、井水自溢的現(xiàn)象,監(jiān)測人員近幾年親臨現(xiàn)場查看,水井已進(jìn)行了封堵,菜窖已恢復(fù)了倉儲功能,室內(nèi)潮濕得到緩解,大克淺屯居民生活用水得到改善。

        自工程完工至今,監(jiān)測人員定期對涵管出水口進(jìn)行水量測量。數(shù)據(jù)顯示,出水口水量與庫水位成正比增減,滲水量在0.73~4.69 L之間波動(dòng),左副壩涵管截水情況良好。安全監(jiān)測資料顯示,布置在排水盲溝兩側(cè)測壓管數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定,證明工程對壩下浸潤線的降低起到了一定的作用。

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        1002—0624(2017)10—0049—02

        2017-03-29

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