土石坝坝体防渗加固设计方案比选

。本工 程设 计采 用双
排套井 , 套 井轴线分别位于原坝轴线上下游 30 cm, 套井直 径 80 cm, 井与井的横向、 纵向 间距均 为 60 cm, 套 井底高 程至 坝 基。套 井 回填 采 用 优 质 黏 土 , 压 实 度 大 于 或等 于
图5
套井回填加固后正常水位坝体渗流图
图6
套井回填加固后正常水位下游坝坡稳定图
1
工程概况
吉坎水库位 于富 阳市 洞桥镇 袁家 村。水库 坝址以 上集
雨面积为 0 63 km2 , 主 流长 0 794 km, 总 库容 约 36 万 m3 , 工程规模为小 ( 2) 型 , 是一座以供 水为主的小 型水库。大 坝目前坝高为 18 3 m, 坝顶长度约 69 m, 坝顶宽 3 2 m。大 坝上游坝坡 水位变动 带及 以下铺 设块 石护坡 , 水位 变动带 以上为植 被护 坡 , 无马 道 ; 大坝 下游坝 坡为 植被 护坡 , 设 一级马道 , 坝脚处 设置 反滤体。 溢洪道 布置 于左 坝头 , 为 正槽开敞式溢洪道。
滚落现象 严重 , 且 凹凸 不平 ; 大 坝坝体 渗水 现象 严重 , 下 游坝坡左侧 坡脚 常年 渗水 , 当 库水位 较高 时 , 下游 坝坡右 侧坡角处漏水点呈涌泉状。 经钻探、现场水文地 质试 验和室 内土 工试 验所揭 露的 情况表明 , 坝体填 土土 质松散 , 填筑质 量极 差 , 主要 由含 黏性土角砾 ( 后期坝体 ) 、含砾粉质黏土 ( 老塘坝 ) 填筑而 成。含砾粉质黏土防 渗性 能明 显好于 含黏 性土角 砾 , 且两
图 2 加固前正常水位下游坡稳定图
3 1 黏土斜墙防渗方案
黏土斜墙 是利 用靠 近坝体 上游 坡用 黏性土 料填 筑斜 墙作为 防 渗 体 的加 固 方 式。本 工 程 设计 方 案 为 斜 墙顶 宽 1 46 m, 底宽 9 40 m, 外侧坡比与原坝坡一致 , 内侧坡比为 1∀1 40, 齿槽 顶宽 9 40 m, 底宽 5 4 m, 深度 2 9 m, 两侧坡 比为 1∀0 70 。黏土斜墙的 压实度 需大 于或等 于 97% , 压实 后的渗透系数 K # 1 10
第 6 期 总第 160 期 2008 年 11 月
浙 江 水 利 科 技 Zhejiang Hydrotechnics
百度文库
No. 6 Total No. 160 November 2008
吉坎水库坝体防渗加固设计方案比选
刘樟富 ( 富阳市洞桥镇人民政府 , 浙江
摘
富阳
311404)
要 : 吉坎水库大坝为均质坝 , 根据大坝运 行实际情况 , 需 要进行加 固处理。在对坝 体渗漏原 因分析的
[ 2]
3
坝体防渗加固方案比选
利用渗 流计 算成 果 对大 坝 下 游坡 稳 定进 行 了计 算 ,
而且还必须 做到 节省投 资 , 经防 渗加 固方案 分析 比较 , 最 后确 定由黏土斜墙和套井回填 2 个方案进行比选。
结果见图 2 。由图 2 知 , 下 游坡 安全系 数为 1 135, 小于规 范规定 的 1 15 的 最 小安 全 系数。 根据 坝 体的 渗 漏 原 因分
3 3 防渗方案的选择
通过对 黏土斜墙和 套井 回填 2 个 方案 的渗流 及稳 定分 析后认为 : 套井回填 能有 效的 降低坝 体浸 润线 , 坝 体渗漏 量与黏土斜 墙方案相 比减 少幅度 差不 多 , 且下 游坡 的安全 系数也超过规范 要求 , 同 时由表 2 可知 , 套 井回 填设 备工 艺简单、操 作方便、 工期短、 造价低 , 施工 时不 需要 放空 水库 ; 而黏土斜墙方 案工 程开 挖量大 , 需 要的 优质 黏土也 很多 , 黏土 的 碾压 质 量难 以控 制 , 且 施 工时 需 放 空水 库 , 造价较高 , 故确定大坝防渗处理方案为套井回填方案。
96% , 渗透系数 K # 1 10 - 5 cm s, 坝基采用帷幕灌浆防渗 , 灌浆孔布置 1 排 , 其轴线与原坝轴线 重合 , 孔距 1 5 m, 灌 浆孔深入至弱透 水层。坝 体经 加固 后的渗 流状 态及下 游坡 稳定计算见图 5 、6 。由图 5 可知 , 加固后 坝体 浸润线 下降 也比 较明显 , 出逸点位于坝脚 , 套井回填的 防渗效果 明显 , 加固 后 的 单 宽 渗 漏 量 为 372 7 m2 a, 相 比 加 固 前 减 少 了 89 6% 。由图 6 可知 , 下 游坡的 安全系 数为 1 625, 提 高幅 度为 43 2% , 也大于规范规定的 1 15 的最小安全系数。
表 2 技术经济综合比较表
防渗方案 黏土量 m
3
黏土斜墙 约 10 000 约 10 000 230 约 70 5 是
套井回填 约 1 387 很少 656 约 50 3 否
开挖工程量 m 3 帷幕灌浆进尺 m 防渗工程施工费用 万元 防渗工程施工工期 月 水库是否放空
( 责任编辑
韩继静 )
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cm s, 齿 槽的开挖 深度应 至弱透
水层。地质勘探表明 , 河床段 齿槽 开挖至 弱透 水层 深度大 约 2 9~ 6 0 m, 左右坝肩开挖 深度最大为 7 8 m, 齿槽开挖
图3
黏土斜墙加固后正常水位坝体渗流图
图4
黏土斜墙加固后正常水位下游坝坡稳定图
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总 第160期! 浙江水利科 技! 2008 年第 6期
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工程运行存在的问题与原因分析
大坝存在的 主 要问 题有 : 上 游坝 坡 的护 坡 块 石松 动 ,
表 1 参数取值表
固快 名 称 水平渗透系数 ( cm s) 后期坝体 ( 含黏性土角砾 ) 5 00 老塘坝 ( 含砾粉质黏土 ) 坝基土 ( 含砾粉质黏土 ) 泥质粉砂岩 6 50 4 15 1 00 10- 3 10- 4 10- 6 10- 5 黏聚力 摩擦角 kPa 9 0 10 5 20 0 29 1 25 0 20 4 19 45 20 19 19 70 天然重度 ( kN m 3 )
3 2 套井回填防渗方案
套井回填是 利 用冲 抓钻 头 造 孔 , 使 套孔 回 填 黏性 土 , 经夯实后 , 形成一 道连 续的黏 土防 渗墙 , 同 时 , 在回 填夯 击时 , 对井 壁土层 挤压 , 使 其井 孔周围 土体 密实 , 提 高坝 体质量 , 从而 达到 防渗加 固的 目的
[ 4]
- 5 [ 3]
量很 大 , 为减 少开挖 量需 要对齿 槽基 础进行 灌浆 处理。坝 体经 加固后的渗流状态 及下游 坡稳定计 算见 图 3、 4 。由图 3 可知 , 加固后坝体浸润线下降明显 , 出逸点位于坝脚 , 斜 墙的防渗效果明显 , 加 固前 , 坝 体的单 宽渗漏量 为 3 572 4 m2 a, 加固后的单宽渗漏量为 475 6 m2 a, 相比加固 前减少 了 86 7% 。由 图 4 可 知 , 加 固 后 下 游 坡 的 安 全 系 数 为 1 732, 提高幅度为 52 6% , 且大于规范规定 的 1 15 的最小 安全 系数。
基础上 , 通过黏土斜墙防渗和套井回填防 渗 2 个 方案的 渗流及 稳定分 析 , 并综合 考虑技 术条件 及工程 造价等因 素 , 经比选 , 最终确定采用套井 回填方案进行加固处理。 关键词 : 加固处理 ; 黏土斜 墙 ; 套井 回填 ; 比 选 中图分类 号 : TV223 4 文献标识码 : B 文章编号 : 1008 701X ( 2008) 06 0028 03 填土层物 理 力学 性质 差 别较 大 , 大 坝上 下 垂直 分区 明 显 , 水平分区不明显 , 坝体为 由上 下不 同土料 填筑 而成的 均质 土坝。老塘坝填土 渗透系 数为 K = 6 5 10- 4 cm s, 后 期坝 体填土渗透系数为 K = 5 0 10- 3 cm s, 防渗 性均低 于规范 要求 。基岩压 水试验 表明 , 右 坝头 及右坝 段弱 风化岩 体透 水率 较大 , 导 致水位较高时背水坡右侧渗水现象严重。 在正常蓄水 位条 件下 , 采 用有限 元方 法 [ 1] 对 大坝 的渗 流状 态进行计算 , 参 数选取 见表 1, 具 体计 算结 果见 图 1 。 从图 1 可知 , 由于 二期加 高坝 体与一 期坝 体填 土的渗 透系 数均较大 , 且 为均 质土坝 , 导致坝 体的 浸润线 偏高 , 其出 逸点 的位置也偏高 , 位于坝高的 2 5 处 , 高出下 游坝脚 8 6 m, 这 是导致坝体常年渗水的主要原因。
[ 1] 王曙光 土石坝防渗加固效果的有限元分析 [ D ] . 天津 : 天津 大学 , 2006. [ 2] 张海云 , 陈义民 , 巩立亮 . 基于 geo- slope 软 件对某边 坡的稳 定性分析评价 [ J] . 山西建筑 , 2007 ( 13) : 99- 100. [ 3] 刘洪辉 , 朱尊亮, 刘祥 高 . 均质土坝防渗设 计研究 [ J] . 水利 与建筑工程学报, 2003 ( 1) : 18- 25. [ 4] 齐建伟 , 任泽民 , 王铁 成. 土石坝 除险加 固的渗 流分 析 [ J] . 河北工业大学学报 , 2007 ( 2) : 84- 88.
图1
加固前正常水位坝体渗流图
收稿日期 : 2008 05 08 作者简介 : 刘 樟富 ( 1958- ) , 男 , 工 程师 , 大 专 , 主要 从事 水利工程建设管理工作。
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总第 160期! 浙江水利 科技!2008 年第 6期 析、坝坡稳定 计算及 目前 运行状 况、大坝 需要 进行防 渗处 理。在选择 防 渗处 理方 案 时 , 不 但要 求 技术 上 的可 行 性 ,
4
结
语
通过对吉坎 水库 大坝 黏土 斜墙 防渗 和套 井回 填 防渗 2 个方案的渗 流计 算、坝坡 稳定分 析 , 并考 虑技 术及经 济等 因素 , 认为套井回 填结合 基础 帷幕 灌浆方 案能 够有效 地解 决大坝 的渗 漏问 题、提 高 下游 坡的 稳 定 性 , 同 时费 用 低、 工期短 , 可作 为吉 坎水库 防渗 加固 方案。同时 , 本文 的比 选分析方 法 也 可供 其 它 小 型土 石 坝 防 渗加 固 方 案 比选 时 借鉴 。 参考 文献 :