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点击次数: ??更新时间:2015-9-8 14:26:17

大南川水库右坝肩渗漏处理措施

景占菊

(湟中县水务局? 青海 湟中 ?811600)

摘要:大南川水库是一座建在青海省湟中县湟水一级支流—大南川河上的中型农业灌溉水库,坝型为均质土坝。大南川水库除险加固工程通过布置混凝土防渗墙、输水洞两侧进行帷幕灌浆,并维修右坝肩下坝坡的排水体后,右坝肩的绕坝渗流得到彻底解决,库水不再渗流,保证了坝体的安全。

关键词:水库;渗漏处理措施; 排水体;帷幕灌浆; 混凝土防渗墙

中图分类号:TV62? 文献标识:B? 文章编号:

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1工程概述

青海省湟中县大南川水库是一座建在湟水一级支流—大南川河上的中型水库。水库功用主要为农业灌溉,设计灌溉面积4000公倾。水库总库容容为13200000m3,其中兴利库容为13000000m3,死库容为200000m3,水库坝型为均质土坝,坝高46m。

大南川水库于1970年10月开工建设,1974年10月竣工。由于该工程建设受到当时的财力和施工技术水平的限制,对右坝段基岩的风化程度勘察不够仔细,加上建坝时坝基清理不够彻底,导致坝建成后库水绕右坝肩渗漏,渗水进入水库的输水洞内,产生集中渗流,发生局部流土破坏。而且随着水库蓄水位的不断升高,输水洞内渗水逐渐加大。1994年省水利厅设计院地质勘测队对大南川水库右坝肩地质进行了勘探,该地质报告指出,右坝肩基岩为第三系砖红色粘岩,成岩差,强分化层厚,分化裂隙特别发育,每米5~10条,裂隙宽1~5mm,呈干砌状况。水库的水正是通过这些裂隙渗到输水洞的。

2002年青海省政府根据省、市水利专家们的意见,决定对大南川水库右坝肩采取上堵下排的处理措施[2],即在右坝肩坝轴线靠下游侧1m处布置混凝土防渗墙、输水洞两侧进行帷幕灌浆,并维修右坝肩下坝坡的排水体。

2 维修右坝肩下坝坡的排水体

由于受长期渗漏和冻融的影响,大南川水库右坝肩下坝坡的排水体已严重变形并失去正常的排水作用,本次的除险加固工程对坝轴线0+400m以右部分,下坝坡三级马道以下的排水棱体全部拆除后重新铺筑。其结构是500px细砂、750px粗砂、1000px干砌石。其内部埋设滤水管,将渗水集中到观测井以便观测。

3 输水洞两侧的帷幕灌浆[3][6]

输水洞的中心桩号位于坝轴线桩号0+412.0m,其外缘直径为2m。两侧的灌浆范围为坝轴线桩号0+406.4m~0+414.8m。长度为8.4m。帷幕灌浆的中心线位于坝轴线上,灌浆孔分为三排,上游排孔位于坝轴线上游1.0m处,布置2个孔;中间排孔位于坝轴线上,布置3个孔;下游排孔位于坝轴线下游1.0m处,布置3个孔;另外为了更好地对输水洞进行固结灌浆和回填灌浆,在输水洞右侧增加4个孔。总计布置12个灌浆孔。其中布置在输水洞左侧的灌浆孔有6个,布置在输水洞右侧的灌浆孔有6个。

帷幕灌浆的顺序是先灌下游排孔,再灌上游排孔,最后灌中间排孔。每排孔的灌浆都分两序施工。

帷幕灌浆的浆液水灰比可用[6]2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1,并用0.5:1的浆液压力封孔。

帷幕灌浆的施工平台为坝顶,钻孔深度为50m,灌浆深度为15m,钻孔使用泥浆固壁,深入基岩5m后进行第一段灌浆,灌浆压力为0.2MPa,孔口封闭,以下分二、三段钻灌,灌浆压力为0.3MPa,灌浆前均应做简易压水试验,灌浆的结束标准是0.4L/min,延续30min即可结束该段灌浆。

4 右坝肩采用混凝土防渗墙[4][5][7]防渗

右坝肩防渗墙的轴线位于坝轴线靠下游侧1m处,防渗墙从坝顶开始,在坝体内和坝基强透水岩石中建成一道混凝土不透水墙,墙体深入基岩深度不少于10m,防渗墙在坝轴线方向的范围为0+415~0+545m,其中0+415~0+510m的95m防渗墙穿过坝体深入强风化基岩的,而0+510~0+545m的35m截水墙全部建在基岩中。

4.1 防渗墙材料要求

防渗墙混凝土的配合比要满足以下要求:混凝土为C10,一级配最大骨料粒径为50px,入槽时混凝土的塌落度为18~550px,扩散度为34~950px,初凝时间不早于10h,终凝时间不迟于24h。为了降低墙体的弹性模量,又不降低混凝土的防渗性能,采用柔性材料来作为防渗墙材料。即在混凝土中加入一定量的粘土(粘土的掺加率为水泥加粘土的总重量的15%~20%,每方混凝土中的水泥用量不少于320kg/m3),这样既改善了混凝土的和易性,又节约了水泥,从而降低了工程造价。另外混凝土中加入适量的木钙,木钙的掺量为水泥重量的0.4%。

4.2 防渗墙尺寸

(1)防渗墙的长度

水库的渗水从右坝段和右坝肩绕渗,所以墙体沿坝轴线方向的范围从0+415~0+545m,全长130m。

(2)防渗墙的深度

根据坝基的风化程度来确定防渗墙的深度,防渗墙的顶部高程从坝顶开始,穿过坝体并深入强风化基岩(深度不小于10m),从而确定墙体深度为45~48m。

(3)防渗墙的厚度

防渗墙的厚度与其所承受的水头压力及墙体材料的允许水力坡降有关,墙体的渗透破坏与混凝土的抗渗标号有关。大南川水库的防渗墙抗渗标号为S8,即防渗墙破坏时的水力梯度为80。大南川水库的防渗墙所承受的最大水头压力为40m,初步拟定防渗墙厚度σ=0.6m,则实际的水力梯度J=H/σ=40/0.6=67<80,满足抗渗要求,因此所拟定的墙体厚度正确。

4.3 防渗墙的施工

(1)施工前的准备工作:在防渗墙施工前首先布置好施工平台、泥浆拌和站、混凝土拌和站,并建好导向槽。大南川水库的施工平台设在坝顶,泥浆拌和站设在右坝肩,混凝土拌和站设在坝轴线桩号0+380m处的上坝坡。

(2)槽段的划分:防渗墙的施工分Ⅰ、Ⅱ期槽段,采用间隔分序法施工,槽段编号为1、2、3等,Ⅰ期槽段编号为奇数,Ⅱ期槽段编号为数。先施工Ⅰ期槽段,待相邻两个Ⅰ期槽段竣工后,方可施工Ⅱ期槽段。大南川水库右坝肩防渗墙工程共分19个槽段,其中第1号槽段长3m,第19号槽段长8m,其余槽段长均为7m。

(3)建造槽孔:大南川水库右坝肩防渗墙,是通过坝体进入岩石的,从坝轴线0+510 m~0+545 m约35m,一开孔就是岩石,所以不能使用抓斗,只能使用冲击钻机,采用钻劈法施工。全部造孔工程由6台CZ—22型冲击钻机来完成。7m长的槽段分为5个主孔和4个副孔,然后凿除主、副孔之间的小墙形成槽段。

造孔时应避免塌孔和孔斜问题,大南川水库右坝肩防渗墙是通过坝体的,为了减少造孔坍塌,首先应供应合格的泥浆,注意地面的水不要流入槽孔;其次如出现漏浆应尽快封堵;第三施工平台要良好,必须稳住钻机,冲击时钻头要平稳。

如孔斜过大,将会造成相邻孔段槽孔搭接不上,致使墙体不连续。大南川水库右坝肩防渗墙的造孔孔斜率要求不得大于0.3%;Ⅰ、Ⅱ期槽孔接头搭接的两个孔位中心在任一深度的偏差值不得大于设计墙厚的1/3,即500px。

槽孔造完后终孔在满足质检部门对终孔的入岩深度、孔深、孔径、孔位、孔斜、孔形验收合格的前提下方可清孔换浆。

(4)泥浆的供应:在坝体和坝基岩石中建造槽孔时,泥浆的作用是固壁,悬浮岩屑和冷却钻头。成墙后泥浆还可增加防渗墙的防渗效果。造浆材料使用当地粘土,搅拌成合格的泥浆。

造孔泥浆的质量直接影响造孔的安全,并影响造孔进度,必须保证质量。

配制泥浆所用的处理剂(碱粉)及数量必须通过试验确定。造孔的泥浆粘度18~25s,比重1.15~1.25g/cm3,含砂量≤5%,胶体率≥96%,稳定性≤0.03,失水量20~30mL/30min,静切力2.0~5.0N/m2,泥皮厚2~4mm,PH值7~9。

配制泥浆的用水要进行水质分析。储浆池内的泥浆经常搅拌,保持以上各项指标的均匀。

(5)清孔换浆:清孔换浆是一项确保混凝土浇筑质量的重要工序,必须做好。清孔换浆工作结束后1H,孔底淤积厚度小于250px,孔内泥浆比重≤1.3 g/cm3,粘度≤30S,含砂量≤12%。

换浆结束后,检查清孔质量,包括孔内泥浆性能和孔底淤积厚度。在质检部门验收合格并签发“清孔验收合格证”之后方可浇筑。

(6)防渗墙的浇筑:防渗墙浇筑前应作好以下工作。首先槽孔内下设2~3套导管,中心距不大于3.5m,导管距槽孔两端距离不大于1.5m。导管下设前应进行密封压水试验,试压为3MPa。导管总长为实际孔深加上孔口上余高度,导管底口与孔底距离约15~500px。混凝土浇筑前应仔细检查导管,导管一定要按顺序连接,每节都有编号和长度,导管上部一节长0.5m,二、三节长0.6m,以下各节按0.5m和0.6m长间隔排列。其次槽孔设置盖板,避免混凝土落入槽孔内。

防渗墙的浇筑采用直升导管法浇筑。在质检部门对混凝土原材料、配合比、出机口混凝土的各项指标检验合格后才能浇筑。混凝土拌和好后用一台混凝土泵将混凝土送到槽孔口的储料斗中,然后在导管上口下入导管塞球状物,紧接着放入足量混凝土,将球状物挤出,并将导管底部埋入混凝土中。

防渗墙浇筑过程中必须连续浇筑,混凝土的最低面上升速度不应小于2m/s,混凝土面保持均匀上升,其高度控制在0.5m以内。每30min测量一次孔内混凝土面,每2h测量一次导管内混凝土面,在开浇和结尾阶段应适当增加测量次数。

防渗墙浇筑过程中如发现导管漏浆或混凝土中混入泥浆时应立即停浇,进行处理,已浇部分应凿除,如导管底口拔出混凝土面,在导管中混入泥浆时应将导管底口埋入混凝土中,用小筒抽出导管内泥浆后,才能继续浇筑。

混凝土防渗墙浇筑完后,墙体顶部表层混凝土质量较差,须凿除0.5m后才是混凝土防渗墙顶部高程,即2640.00m。防渗墙顶离施工平台(2641.00m)之间的导向槽内用粘土分层夯实回填。

? ??(7)防渗墙墙段的连接

防渗墙各个单元墙段由接缝(或接头)连接成防渗墙整体,墙段间的接头是防渗墙的薄弱环节,如果施工质量不好,将在接缝处产生渗漏,严重影响防渗墙的防渗质量。

大南川水库右坝肩防渗墙的造孔是采用冲击钻造孔的,而且防渗墙墙体材料强度也较低,部分墙段较深(达45m),因此使用钻凿法连接墙段。这种接头方式最终是在Ⅰ、Ⅱ期墙段形成一条半圆形的接缝,这种方法的优点是:工艺简单,不需专门的设备,形成的接缝可靠。清孔和刷接头孔必须严格进行,孔壁不能有泥皮。Ⅰ期槽段混凝土浇筑后其强度达到4MPa,方可钻凿接头孔。

6 结语

大南川水库除险加固工程自2003年实施后,右坝肩的绕坝渗流得到彻底解决,库水不再渗流,保证了坝体的安全,由此可见,解决土石坝的坝肩渗漏问题采用以上处理措施有效。

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参考文献:

[1]青海省水利厅设计院地质勘测队.大南川水库右坝肩地质的补充勘探地质报告[R].1994.

[2]中国水利水电基础工程局设计公司,青海省湟中县水利水电规划设计研究.青海省湟中县大南川水库除险加固工程设计报告[R].2002,4.

[3]DL/T5148—2001,水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京:中华人民共和国电力部,2001.

[4]DL/T5199—2004,水电水利工程混凝土防渗墙施工规范[S].北京:中华人民共和国电力行部,2004.

[5]SL174—96,水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].北京:中华人民共和国电力部,1996.

[6]《最新水利水电工程勘察设计与施工验收行业标准、国家标准》及强制性条文(二)[M/CD].长春:银声音像出版社.

[7]《最新水利水电工程勘察设计与施工验收行业标准、国家标准》及强制性条文(三)[M/CD].长春:银声音像出版社.

[8]成都科技大学水力学教研室.水力学[M],1982.

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