水库大坝防渗加固设计分析

水库大坝防渗加固设计分析

摘要: 文章阐述了某水库大坝渗漏情况及原因分析,提出了对防渗加固设计的具体措施,对类似工程的补强加固有重要的借鉴作用。

关键词:水库防渗加固设计施工技术

工程慨况

某水库主坝为土石混合坝,坝体迎水面为浆砌石重力坝,其后为干砌石及堆砂砾土组成。在坝体迎水面1m厚的位置现浇一道20cm 厚的砼防渗墙。1998年按部颁标准复核,按100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核,设计洪水位分别为201.50m、203.86m,坝顶高程203.86m,防浪墙顶部高程205.00m,最大坝高为38.85m,坝顶长94.8 m,坝顶宽2.8 m。它是一座以灌溉为主,兼顾发电、养殖等综合利用的il等中型水库。水库总库容4910万m3,设计灌溉面积333hm2。一、二级电站总装机容量1200kw。枢纽工程由主坝、副坝,溢洪道、梯级放水管及电站组成。

一、主坝渗漏情况及原因分析

渗漏部位主要有3处:沿坝基砂卵石层的坝底孔隙性渗漏;沿两坝肩碎裂薄层硅质岩的绕坝渗漏,其渗漏形式以裂隙——溶洞渗漏为主;砌石坝体的潜蚀空隙渗漏。

渗漏原因：(1)建坝时基础处理不彻底。工程修建前没有进行地质钻探测绘,大坝基础地质资料不详。施工时裸露的坝基河床全部

是砂卵石,整个大坝基础长70m,基岩为中厚层硅质灰岩夹层状硅质岩。原估计清基深6m可达基岩,实际开挖时有一段长13m,清基9m 深仍未达基岩。施工时渗水量很大,难以抽干,为了在汛前完工,清基很不彻底,大坝基础有29m长,深度为2.8m～5.86m的砂卵石层没有开挖,该卵石层粒径为3cm～14cm,还混有漂石,其级配差,无胶结,透水性强。当时仅在砂卵石层上浇了一层1.5m厚的混凝土作为浆砌石坝的基础垫层。(2)建坝时坝肩与大坝接头没有处理好。—两坝肩接头均为薄层状硅质岩及薄层含硅灰岩夹中厚层灰岩,其中薄层硅质岩厚8m～15m,极为破碎、岩芯呈粗砂或碎石状。当年施工开挖很少,左、右岸坝肩只深入陡峭山体0.5m,未进行防渗处理。(3)坝身砌石施工质量差。由于当年施工时搞人海战术,昼夜施工,使施工质量难以控制,如主体工程砌筑质量差;大坝浆砌砂浆标号高低

不一,坐浆不够饱满:施工中无专门质检机构,对施工质量缺乏有力控制。(4)水库水经水质分析对砼有溶出性、分解性侵蚀,随着潜蚀渗透年限的增长,渗漏逐步加剧。

二、防渗加固设计

1加固设计的主要内容

水库的渗漏问题一直存在并不断发展,对大坝安全已构成威胁,加固设计主要内容包括主坝防渗加固及加高,发电灌溉放水建筑物改建,溢洪道跌坎加固,放水塔改建等项。

2帷幕灌浆防渗设计

水库大坝渗漏的主要部位是坝基砂卵石层的孔隙性渗漏,两坝

肩碎裂薄层硅质岩的绕坝渗漏及浆砌石坝体潜蚀空隙渗漏。根据实际情况,选择帷幕灌浆这一常规方法是可行的,帷幕灌浆施工易行,节省投资,同时过去采用过均有较好效果。

2.1帷幕位置

(1)帷幕位置,坝体两排帷幕距坝顶上游侧边线向下游距离为

l.5m及2.5m,坝体帷幕长99.0m。深入两坝肩各40m,使坝体及坝肩帷幕连接形成整体;(2)排数、排距、孔距:由于水库水对砼有溶出性,分解性侵蚀,帷幕厚不宜过小,经水质分析认为帷幕厚度不宜小于2.5m,故设计帷幕厚为2.5m。为了提高帷幕的防渗效果,帷幕灌浆按双排孔设计,孔距2m,排距为1m;(3)帷幕顶部高程:上游排帷幕灌浆从202.5m高程开始往下灌,直至设计底高程。下游排从194m

开始灌浆,194m高程以上钻孔用0.5∶1水泥浆或水泥砂浆封孔:(4)坝体帷幕底部高程:上游排深入至单位吸水量ω<0.05l/min.m.m线,下游排深入至单位吸水量ω<0.05l/min.m.m线以下5m。

2.2左、右坝肩帷幕

左石岸坝肩存在厚度7m～14m的碎裂薄层硅质岩,是大坝的主要漏水区,帷幕厚度、排数、排距、孔距等与坝体一致,按双排孔设计,孔距2m,排距1m。

灌浆在坝顶灌浆隧洞内进行,隧洞宽3.3 m,高3.9m,为城门洞形,地面高程为203.85m。帷幕底高程:下游排深入单位吸水量ω<0.05l

／min.m.m以下3m～5m,上游排深入ciy3层下限1m～1.5m。

右岸坝肩灌浆范围由正常蓄水位192.4m与c1y3层的交点确定,为40m。左岸坝肩的c1y3层出现在190m高程以下,左岸灌浆帷幕延伸至水库建成运用发现的溶洞以左,长度共80m,根据审查意见一期工程施工40m长,二期工程暂定为40m,待一期工程实施效果后定。

3施工技术

3.1一般技术要求

(1)灌浆前水库水位要求降至最低水位180.7m～181.0m高程,以减少水压力对灌浆的影响:(2)灌浆按分序加密的原则进行,每排孔灌浆分为三序施工,先灌下游排,后灌上游排:(3)灌浆配合比通过室内和现场试验分析确定。

3.2灌浆压力

在施工过程中,根据实际情况可适当调整。灌浆应尽快达到设计压力,但注入率大时应分级升压。

3.3灌浆浆液变换

(1)灌浆浆液的浓度应由稀到浓,逐级变换。灌浆浆液水灰比采用2∶1,1∶1,0.8∶1,0.6∶1,0.5∶1等5个比级;(2)当灌浆压力保持不变、灌入率持续减少时,或当灌入率不变,压力持续升高时,均属正常,不得改变水灰比;(3)当某一比级浆液的注入量达到300l 以上,或灌浆时间已达lh,而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时,应改浓一级;(4)当注入率大于30l/min时,可根据具体情况

越级变浓。

三、大坝防渗加固效果

对水库整个除险加固第一期工程进行了验收。大坝除险加固方案合理,没有发生重大设计变更。工程质量从检查孔压水试验成果看,帷幕灌浆达到设计要求;从分部工程质量评定看,大坝除险加固单位工程质量达到优良等级。

水库防渗加固一期工程完建运行几年来效果明显,坝体及其基础基本形成了一道连续完整的帷幕,基本解决了坝基和两坝肩各

40m范围内的防渗问题,原大坝外坡180m高程线的28个漏水点全部断流,坡面渗水、坡面草皮隆起现象消失。大坝总漏水量比灌前减少了66％～74％。

四、结语

(1)闸、坝修建中,对不满足设计要求的地基进行处理是关键的一步,是提高地基承载能力、防渗能力、提高工程安全度的重要措施。如不进行处理,事后补救将大大增加难度和工程量,事倍功半,后患很多;(2)帷幕灌浆是地基处理常用的防渗加固方法。水库大坝通过周密的设计和施工,加固效果显著,大坝坝体形成了连续完整的防渗帷幕,提高了水库的蓄水位,增加了发电量,增强了大坝的安全稳定性。