王军霞
(临沂市水利工程处,山东 临沂 276000)
【摘 要】以临沂市龙潭水库除险加固工程为例,针对大坝施工时土石料填筑碾压不密实,坝体受到严重淘蚀变形,坝体心墙渗透系数较大的问题,采用充填灌浆对坝体心墙进行处理,坝基采用帷幕灌浆技术。同时,设置12 cm厚度的坝体混凝土护坡,溢流坝放水洞采用直径0.4 m的圆形钢筋混凝土管,通过以上加固措施提高了龙潭水库大坝的稳定性。
【关键词】临沂市;大坝加固;水库防渗;灌浆
临沂市龙潭水库位于支沟蛟龙河上游,水库建于1958年,经过历次改扩建,规模扩大为中型水库,现状枢纽工程主要由大坝、溢洪道、南北放水洞、水电站等部分组成。施工标段1,主要内容为0+000-0+627段大坝主体加固和放水洞改建工程。龙潭水库工程等别为Ⅲ等,主要建筑物大坝、溢洪道、放水洞级别为3级,其他建筑物级别为4级,临时建筑物级别为5级。本次加固采取设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准为300年一遇。
1.1 坝体存在的问题
坝体质量总体较好,运行期间未发生较大险情。目前主要存在如下问题:
1)坝体心墙渗透系数大于1.0×10-5cm/s,坝体填土渗透系数不满足 《碾压式土石坝设计规范》要求。2)大坝心墙基岩上部岩体约5 m厚存在中等透水层,透水率均大于10 Lu。大坝上下游基岩内部有强风化层,厚度约0.7 m左右,弱风化岩体同样存在中等透水层。3)上、下游坝坡局部变形严重,上游块石护坡严重风化淘蚀,下游反滤坝块石部分风化、松动,局部有淤堵现象。
通过计算可知,下游坝坡浸润线较低,渗流对下游坝坡稳定性影响不大;上游坝坡渗透坡降较大,故要求上游坝坡具备良好的反滤保护。
1.2 溢洪道存在的问题
溢洪道型式为开敞式宽顶堰,在两山包间垭口地带。溢洪道出口处两侧山体及堰基下轻微渗水,存在堰基渗漏问题;底板老化损坏,轻微开裂,防冲能力低,两侧浆砌石砂浆脱落严重;溢洪道及出口出现积淤,溢洪道出口挡土墙两侧灌木丛生,影响行洪安全。
2.1 大坝防渗处理
针对大坝存在的问题,采用充填灌浆对坝体心墙进行处理,帷幕灌浆对坝基进行处理。采用黏土浆,单排布孔对心墙充填灌浆,沿着心墙轴线进行充填灌浆。灌浆孔距、孔径分别为2.0 m、50 mm,灌浆管管径为30 mm,灌浆压力为0.05 MPa。单孔灌浆量约0.6~1.8 m3/m,灌浆次数≥5次,灌浆时间间隔≥5 d。灌浆遵循“先稀后稠,少灌多复”的原则,初始灌浆时要用稀浆对灌浆管进行前期疏通,之后约2~6 min后可以调高灌浆泥浆稠度,达到正常灌注泥浆稠度。灌浆压力≤0.05 MPa时, 灌浆孔吃浆量≤4 L/(m·min)可停止灌浆。
坝基帷幕灌浆采用岩心回转钻机成孔技术,灌浆压力为1.5 MPa,孔距2.0 m。帷幕灌浆水泥为强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥,坝体造孔总量1 201 m,岩基造孔154.4 m,灌浆1 355.4 m。沿着心墙轴线进行单排布孔,灌浆底线直到基岩下部深度约3.0 m。帷幕灌浆采用循环式中压灌浆泵自下而上分段灌浆法。灌浆孔在灌浆前全孔应进行一次钻孔冲洗和裂隙冲洗,孔内沉积厚度不得超过20 cm。在1.5 MPa灌浆压力下,当注入率≤0.4 L/min时,要不间断灌注30 min;≤1 L/min时,不间断灌注1 h,灌浆结束后采用“压力灌浆封孔法”进行封孔。
2.2 坝顶设计
综合考虑运行检修、防汛运输和保护大坝坝面及大坝加固施工交通等要求,保持原坝顶宽度不变。坝顶采用20 cm厚泥结石路面,路面长96 m,宽3.9 m。为了减少坝顶渍水,坝顶面按2%的坡度向下游侧放坡,使水排向下游坡。坝顶上游侧设0.3 m×0.6 m的预制混凝土块路缘,高出地面0.3 m,坝顶下游侧设0.3 m×0.3 m的预制混凝土块路缘,路缘与坝顶齐平。
2.3 坝体混凝土护坡
大坝上游干砌石护坡破损、风化严重,必须进行加固。由于水库枢纽附近多为砾岩,易风化,不能作为护坡材料,采用混凝土块护坡。坚固的坝面护坡,能抵抗各种因素的破坏作用,避免坝面底层受淘刷影响,选用混凝土护坡进行坝面护坡。混凝土护坡的计算原则是板厚在波压力和浮力作用下,不产生浮起、破裂。
根据混凝土块护坡厚度计算结果,结合工程经验,最终混凝土护坡厚度取12 cm,并在其下铺设10 cm厚的砂石垫层。加固后的大坝渗流情况如表1示。
表1 加固后渗流汇总
计算工况单宽渗漏量/(m3/d·m)土层名称及计算点计算坡降/%允许坡降/%心墙及截渗齿墙 坝壳料设计洪水位 1.295 心墙 2.203 5~10 ---截渗齿墙 8.362 5~10 ---正常蓄水位 1.289 心墙 2.146 5~10 ---截渗齿墙 8.153 5~10 ---水位快降 --- 上游坝坡 0.223 --- 0.13上游覆盖层 0.033 --- 0.22
由表1可知,经过加固处理后的大坝,大坝单宽渗漏量都较小,混凝土护坡及下部的砂石垫层能起到反滤保护作用,避免坝坡被冲刷淘蚀。
2.4 放水洞维修加固
溢流坝放水洞最大泄量0.6 m3/s,采用直径0.4 m的圆形钢筋混凝土管,闸阀为圆形铸铁平面闸阀,由于当前闸阀过于老化,漏水严重,影响到正常运用。为了防止放水洞堵塞,在放水洞进水口焊钢筋网,出水口控制流量采用DN400手电两用蝶阀。
放水洞的下泄流量通过计算得0.46 m3/s,小于放水洞最大泄量,满足设计要求。
2.5 防浪墙及坝顶设计
水库新建防浪墙墙顶高出坝顶1.0 m。所建防浪墙为C20混凝土结构,宽度0.4 m。为保证管理和防汛安全,需维修坝顶路面及下游侧护栏。路面采用C20混凝土浇筑,厚0.2 m。对大坝下游侧破损护栏进行拆除,新建护栏高1.2 m。
2.6 溢洪道加固措施
采用M7.5浆砌石加长溢洪道进口段长2.5 m,并做齿墙对堰基进行防渗处理,现浇C20混凝土面板厚0.15 m;溢洪道进口段右侧挡土墙以上的山坡较陡,按1∶1.25边坡进行削坡处理,并砌筑M7.5浆砌石护坡,厚0.3 m;侧墙表面砂浆清除干净之后,用1∶2.0水泥砂浆批面进行加固补强,将已损坏老化的原溢洪道混凝土底板撬掉清除,对原干砌石基础加固补强,疏通原排水系统后,重新浇筑厚0.15 m的C20混凝土面板;清除溢洪道及出口挑坎积淤,并砍除溢洪道陡坡段至出口挡土墙两侧影响行洪灌木;拆除出口浆砌石底板,采用M7.5浆砌石底板,并现浇C20混凝土面板200 mm,以保证溢洪道出口安全。
通过采用以上措施,该水库除险加固施工完成后,目前运行效果良好。
参考文献
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(责任编辑 迟明春)
【中图分类号】TV697
【文献标识码】B
【文章编号】1009-6159(2017)-06-0025-02
收稿日期:2016-12-18
作者简介:王军霞(1975—),女,工程师
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