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        賀沖水庫除險(xiǎn)加固大壩防滲設(shè)計(jì)

        2020-04-08 07:27:56
        河南水利與南水北調(diào) 2020年2期
        關(guān)鍵詞:壩坡壩頂除險(xiǎn)

        吳 燕 吳 瓊

        (信陽市淮河管理處)

        1 水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

        賀沖水庫除險(xiǎn)加固防洪標(biāo)準(zhǔn)按30 a 一遇洪水設(shè)計(jì),300 a一遇洪水校核;大壩:壩體、壩基滲透穩(wěn)定分析及加固設(shè)計(jì),上游壩坡整修及混凝土護(hù)坡工程,下游壩坡整修、增設(shè)壩面排水溝及壩腳棱體排水拆除重建為貼坡排水,壩頂工程,白蟻治理,增設(shè)觀測設(shè)備;溢洪道:溢洪道整修加固工程;輸水洞:輸水洞進(jìn)口、洞身及出口拆除重建工程;完善安全監(jiān)測管理設(shè)施。

        2 水庫除險(xiǎn)加固工程防滲加固處理

        2.1 上游壩坡工程

        上游壩坡按坡比1.00:2.04整修,為防止風(fēng)浪沖刷,上游壩坡整修結(jié)束后進(jìn)行護(hù)坡。護(hù)坡護(hù)砌范圍為樁號0+000~0+078段,護(hù)砌高程由死水位122.30 m至壩頂128.30 m,采用C20混凝土,厚0.14 m,下鋪0.10 m厚砂石墊層。護(hù)坡分塊為3.00 m×3.00 m,塊間縫寬0.10 m,縫內(nèi)填塞無砂混凝土排水帶,排水帶下鋪0.30 m寬土工布,護(hù)坡底部及周邊采用腳槽及周邊槽防護(hù)。

        2.2 下游壩坡工程

        下游壩坡按坡比1.00:2.30整修,整修結(jié)束后統(tǒng)一種植草皮護(hù)坡。

        下游壩坡與兩岸山體連接處增設(shè)排水溝,斷面尺寸為0.30 m×0.30 m,邊墻及底板厚均為0.15 m,總長66.00 m。

        下游壩腳棱體排水塊石松動、脫落,將其全部拆除,改建為貼坡排水。貼坡排水頂部高程為121.80 m,相應(yīng)樁號范圍為0+004~0+068段,材料由內(nèi)至外依次為0.20 m厚粗砂墊層、0.20 m厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。為不占用大壩下游耕地,貼坡排水底部接M7.5漿砌石重力式擋土墻。為使壩體滲水能順利排出,擋墻內(nèi)設(shè)2排?110UPVC排水管,排距0.50 m,孔距0.50 m,梅花型布設(shè)。

        2.3 壩頂工程

        壩頂路面采用0.15 m 厚C20 混凝土硬化,下鋪0.20 m 厚10%水泥穩(wěn)定石屑層。設(shè)計(jì)路面高程128.30 m,總寬4.00 m,凈寬3.50 m。路面下游側(cè)增設(shè)C20混凝土路緣石,頂部高出壩頂路面0.20 m,預(yù)留排水口正對壩坡排水溝。

        根據(jù)除險(xiǎn)加固調(diào)洪成果兼顧壩頂安全防護(hù)需要,壩頂路面上游側(cè)增設(shè)防浪墻(兼防護(hù)墻),頂部高程為129.00 m。

        3 防滲加固處理工程優(yōu)選方案

        3.1 方案比較

        擬選三種方案進(jìn)行比較:①劈裂粘土灌漿;②深層攪拌樁;③澆注塑性混凝土防滲墻。

        方案①土壩劈裂灌漿。劈裂灌漿具有機(jī)理明確、工藝合理、防滲效果好、施工工期短、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)(折算130.00 元/m2)。劈裂灌漿技術(shù)主要適合于處理存在壓實(shí)質(zhì)量差、有裂縫、洞穴、水平夾砂層等隱患的土壩及結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的粉細(xì)砂及土砂夾層透水地基。方案②深層攪拌水泥土防滲墻一般采用單軸、多軸深攪樁機(jī)施工。常用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土、亞粘土等土層中。方案③澆筑塑性混凝土防滲墻。適宜于各種地質(zhì)條件,且能在基巖上成墻。這種方案,處理壩體及壩基接觸滲漏徹底,防滲效果好,但造價較高(約410.00元/m2)。

        根據(jù)賀沖水庫大壩存在問題,經(jīng)以上綜合比較分析,方案①粘土心墻頂部高程過低,心墻外壩體填土密實(shí)性差,孔隙發(fā)育,結(jié)構(gòu)較疏松,采用劈裂灌漿處理無法形成連續(xù)劈裂,難以成墻,且防滲效果不如方案②及方案③;方案③防滲效果好,但投資大,施工速度慢;方案②可處理壩體滲漏及接高粘土心墻,且在本地區(qū)對土壩滲漏處理中應(yīng)用較多,有成熟的理論做指導(dǎo),又有熟練的施工經(jīng)驗(yàn),質(zhì)量容易控制,施工工期短,處理效果好,且工程造價較低,能將工程險(xiǎn)情處理徹底。經(jīng)以上綜合比較分析,故賀沖水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)采用深層攪拌樁方案。

        4 大壩工程設(shè)計(jì)

        經(jīng)方案比較,大壩壩體滲漏處理采用深層水泥土攪拌樁防滲墻。處理范圍樁號0+000~0+078,全長78.00 m,沿壩軸線布置,攪拌樁防滲墻頂部高程為127.95 m,底部伸入到基巖表面。攪拌樁直徑為50.00 cm,樁距40.00 cm,樁與樁搭接長度10.00 cm,參考水灰比1.50∶1.00,水泥土中水泥摻入比為15.00%。防滲墻技術(shù)參數(shù):①成墻最小厚度0.30 m;②滲透系數(shù)k<i×10-6cm/s(1<i<10);③90 d 齡期單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.50 MPa。

        參照已做工程經(jīng)驗(yàn),水泥土攪拌樁防滲墻底部與基巖面相接觸,施工時攪拌樁攪拌下沉至基巖面時,停在該位置注漿1-2 min后,再攪拌上升,以加強(qiáng)壩體填土與壩基結(jié)合部的抗?jié)B能力。

        4.1 上游壩坡工程

        除險(xiǎn)加固上游壩坡按坡比1.00:2.40整修,為防止風(fēng)浪沖刷上游壩坡,上游壩坡整修結(jié)束后進(jìn)行護(hù)坡,護(hù)坡類型,擬選兩種方案進(jìn)行比較。

        4.1.1 方案①混凝土護(hù)坡

        混凝土護(hù)坡厚度計(jì)算:按照《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001),對具有明縫的混凝土或鋼筋混凝土板護(hù)坡,當(dāng)壩坡坡度系數(shù)m=2.00~5.00 時,在浮力作用下穩(wěn)定的面板厚度可按下式計(jì)算:

        式中:η—系數(shù),對整體式大塊護(hù)面板取1.00;hp—累積頻率為1%的波高,m,hp=0.38;b—沿壩坡向板長,m,b=3.00 m;ρc—板的密度,t/m3,取ρc=2.4 t/m3;ρw—水的密度,t/m3,取ρw=1.00 t/m3;m—邊坡系數(shù),取2.40;Lm—平均波長,m,Lm=4.85 m。經(jīng)計(jì)算,t=0.08 m,取混凝土護(hù)坡厚度為0.14 m。

        4.1.2 方案②干砌石護(hù)坡

        塊石護(hù)坡厚度計(jì)算:計(jì)算公式:

        式(2)(3)中:D—石塊的換算球形直徑,m;kt—隨坡率變化的系數(shù),查表得kt=1.30;ρw—水的密度,t/m3,取ρc=1.00 t/m3;ρk—塊石密度,t/m3,取ρc=2.40 t/m3;hp—累積頻率為5%的波高,hp=0.31 m;m—邊坡系數(shù),取2.40。

        經(jīng)計(jì)算,t=0.20 m,取砌石護(hù)坡厚度為0.25 m。

        混凝土護(hù)坡單價約為塊石護(hù)坡單價的2.20倍,而干砌石護(hù)坡厚度為混凝土護(hù)坡的2.00倍,兩種護(hù)坡費(fèi)用投資基本相同。但根據(jù)以往工程施工經(jīng)驗(yàn),干砌石施工質(zhì)量不易保證,施工中出現(xiàn)質(zhì)量問題較多,易返工。綜合以上比較,采用方案①,混凝土護(hù)坡。

        護(hù)坡護(hù)砌范圍為樁號0+000~0+078 段,護(hù)砌高程由死水位122.30 m 至壩頂128.30 m,采用C20 混凝土,厚0.14 m,下鋪0.10 m厚砂石墊層。護(hù)坡分塊為3.00 m×3.00 m,塊間縫寬0.10 m,縫內(nèi)填塞無砂混凝土排水帶,排水帶下鋪0.30 m寬土工布,護(hù)坡底部及周邊采用腳槽及周邊槽防護(hù)。護(hù)坡前需對上游壩坡進(jìn)行整修,設(shè)計(jì)坡比為1.00:2.40。

        4.2 下游壩坡工程

        現(xiàn)狀大壩下游坡不規(guī)整,除險(xiǎn)加固對下游壩坡按坡比1.00:2.30整修,整修結(jié)束后統(tǒng)一種植草皮護(hù)坡。

        下游壩坡與兩岸山體連接處增設(shè)排水溝,斷面尺寸為0.30 m×0.30 m,邊墻及底板厚均為0.15 m,總長66.00 m。

        下游壩腳棱體排水塊石松動、脫落,除險(xiǎn)加固將其全部拆除,改建為貼坡排水。貼坡排水頂部高程為121.80 m,相應(yīng)樁號范圍為0+004~0+068 段,材料由內(nèi)至外依次為0.20 m 厚粗砂墊層、0.20 m 厚碎石墊層、0.25 m 厚干砌塊石。為不占用大壩下游耕地,貼坡排水底部接M7.5 漿砌石重力式擋土墻。為使壩體滲水能順利排出,擋墻內(nèi)設(shè)2 排?110UPVC 排水管,排距0.50 m,孔距0.50 m,梅花型布設(shè)。

        4.3 壩頂工程設(shè)計(jì)

        現(xiàn)狀壩頂路面為土路面,除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)壩頂路面采用0.15 m 厚C20 混凝土硬化,下鋪0.20 m 厚10%水泥穩(wěn)定石屑層。設(shè)計(jì)路面高程128.30 m,總寬4.00 m,凈寬3.50 m。路面下游側(cè)增設(shè)C20 混凝土路緣石,頂部高出壩頂路面0.20 m,預(yù)留排水口正對壩坡排水溝。

        根據(jù)除險(xiǎn)加固調(diào)洪成果兼顧壩頂安全防護(hù)需要,壩頂路面上游側(cè)增設(shè)防浪墻(兼防護(hù)墻),頂部高程為129.00 m。

        5 白蟻治理工程處理措施

        挖白蟻巢:挖出白蟻老巢,捕住蟻王蟻后、清除副巢、幼齡巢、對巢腔藥物處理后,回填夯實(shí)。藥物灌漿:在大壩下游坡梅花狀布孔,人工操作壓進(jìn)。防蟻隔離帶:在適當(dāng)位置設(shè)置防蟻隔離帶。地表施藥:在大壩下游坡使用噴霧器進(jìn)行藥物噴灑,徹底消滅散白蟻。藥餌誘殺:在大壩下游坡適當(dāng)位置設(shè)置藥餌誘殺。

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