水庫大壩防滲處理方案優(yōu)化

水庫大壩防滲處理方案優(yōu)化

1基本情況1.1大壩溢洪道概況數(shù)千座水庫屬于長江流域的張河水系。水庫水庫位于南陵縣葛橋村，距南陵縣14公里。壩址控制面積5.75km2,總庫容62.97萬m3。為小(2)型水庫。水庫樞紐建筑物有均質(zhì)土壩、溢洪道及放水涵洞。設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。水庫大壩為均質(zhì)土壩,現(xiàn)狀壩頂高程123.3m,壩長204m,最大壩高16.6m,壩頂寬6~20m。大壩上游坡比為1∶3.0~1∶3.2,采用干砌塊石護砌。下游坡比為1∶3~1∶4.5,采用草皮護坡,壩腳無反濾排水設(shè)施,壩頂無防浪墻。溢洪道位于位于大壩左側(cè),為開敞側(cè)槽式溢洪道,堰頂高程119.2m,堰頂寬24.0m,最大下泄流量117.77m3/s,消能采用消力池型式。放水涵位于大壩右側(cè),2008年已重建,控制段豎井內(nèi)設(shè)平板閘門控制,孔口尺寸1.0m×1.2m。1.2壩體及壩肩邊坡該大壩壩體上部填筑以砂壤土夾碎礫石為主,局部重粉質(zhì)壤土,下部含碎礫石相對較少,壤土相對較多。碎礫石含量不均,局部密集,密實度不均勻,下部多呈稍密狀,上部多呈松散狀,稍濕。壩基建于殘積卵礫石夾砂壤土上。兩壩肩多為殘積土,壩肩及臨庫岸邊坡較緩,且植被良好,無滑坡、崩坍等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在,也不在較嚴(yán)重的庫區(qū)滲漏。本次勘探推薦壩身填土滲透系數(shù)值為k=7.0×10-4cm/s,屬中等透水,大壩壩基砂壤土夾卵石土層滲透實數(shù)k=6.0×10-4cm/s,屬中等透水,強風(fēng)化細砂巖滲透系數(shù)k=2.5×10-4cm/s。1.3壩體防滲嚴(yán)重由于建壩時壩基處理不完善,特別是對壩基清理不徹底,壩身回填料控制不嚴(yán)格,經(jīng)多年運行,大壩運行安全隱患較多,主要有:(1)壩基和壩身存在嚴(yán)重滲漏,下游壩腳潮濕常態(tài)化,有多處明顯滲水點,高水位下形成較大的管狀集中流水,影響大壩運行安全。(2)由于大壩壩體填土質(zhì)量較差,壩基未進行防滲處理,經(jīng)滲流復(fù)核計算,壩體浸潤線位置偏高,在滲流作用下,壩身及壩基的水力坡降值以下游出逸坡降值較大,接近土質(zhì)的允許坡降值,存在滲透破壞的隱患。(3)下游坡腳無反濾排水設(shè)施,易形成壩腳沼澤化,上游坡塊石護坡風(fēng)化、水毀嚴(yán)重,水流直接沖刷壩坡,這些對壩坡穩(wěn)定構(gòu)成威脅。2處理效果2.1粘土防滲層針對千山水庫大壩存在的上述險情,本次除險加固初步設(shè)計報告推薦采用粘土斜墻加固壩身,粘土截水墻和帷幕補強加固壩基的綜合處理方案。粘土斜墻最小厚度2.0m(校核洪水位高程處),緊貼原1∶2壩坡面,設(shè)計粘土斜墻外坡1∶2.5,確保斜墻底厚度不小于4m。斜墻底部結(jié)合壩基處理在開設(shè)一寬3m深至34.8m高程弱風(fēng)化巖層槽后,采用粘土回填,形成防滲截水槽與上游粘土鋪蓋相接,從而形成完善的防滲體系。初步擬訂粘土防滲層技術(shù)參數(shù):滲透系數(shù)不小于8×10-6cm/s,壓實度不小于0.96。結(jié)構(gòu)布置詳見圖1。2.2該項目在實施過程中的方案得到優(yōu)化2.2.1大壩防滲處理方案需解決的問題由于加固工程場地附近京福高鐵工程也正在施工,為避免交叉作業(yè)、減小施工相互干擾,同時為保證下游農(nóng)業(yè)灌溉和下游群眾生活供水,解決原粘土斜墻大壩防滲加固方案需放空水位問題,確保2012年年底前完成本除險加固工程,有必要重新研究本工程大壩防滲處理方案。2012年3月27日,有關(guān)單位主持召開了千山水庫施工調(diào)度會,確定了大壩防滲處理方案原則,根據(jù)本原則對千山水庫大壩防滲處理方案進行優(yōu)化。2.2.2土工膜和粘土鋪蓋斜墻防滲方案提出三種方案進行比選。(1)方案一:114.0m高程高壓擺噴防滲墻。庫水位控制為114.0m,高壓擺噴防滲墻頂高程調(diào)整至114.0m,墻底部弱風(fēng)化層以下1.0m。高程114.0m至正常蓄水位119.20m仍采用土工膜和粘土鋪蓋斜墻防滲,斜墻回填粘土層厚度1.0m,并采用預(yù)制砼護坡,護坡底部設(shè)置現(xiàn)澆砼鎮(zhèn)腳。高程119.20m以上至壩頂坡采用人工植草皮護坡。(2)方案二:114.0m高程塑性砼防滲墻。庫水位控制114.0m高程不變,將高壓擺噴防滲墻改為塑性砼防滲墻,墻頂高程為114.0m,墻底部弱風(fēng)化層以下1.0m,其他布置同方案一。(3)方案三:118.0m高程塑性砼防滲墻。庫水位控制為118.0m,將方案二中塑性防滲墻頂由高程114.0m抬高至高程118.0m處,墻底弱風(fēng)化層以下1.0m,118.0m高程以上至壩頂坡采用人工植草皮護坡。2.3噴射管安裝量根據(jù)類似工程經(jīng)驗和本工程的土質(zhì)情況,初步擬訂擺噴灌漿的主要工藝參數(shù)為:水壓35~40MPa,流量70~80l/min;氣壓0.7MPa,風(fēng)量1~1.5m3/s;漿壓0.5~1MPa,漿量80~85l/min;噴射管提升速度10cm/min;噴射管擺動速度14次/min(單程為一次);擺噴角度30°~40°;擺噴與軸線方向夾角25°。這些參數(shù)需在實際施工時,根據(jù)現(xiàn)場試驗情況調(diào)整并最終確定。3復(fù)合方案的確定結(jié)合工程地質(zhì)條件、現(xiàn)場施工條件以及考慮減小影響下游灌溉和生活用水等條件等,就千山水庫大壩防滲加固方案進行優(yōu)化,并最終確定的斜墻加垂直截滲綜合處理防案,為工程建設(shè)順利實施創(chuàng)造了條件。可為類似工程建設(shè)提供可靠的借鑒經(jīng)驗。三種方案工程量和投資以方案三最高,較方案一增加約60%,較方案二增加約12%,但方案一和方案二庫水位需降至114.00m高程,水庫降低水位需要一定時間,工期較長,而方案三可在目前正常庫水位118.0m高程即可進行施工,工期較短。經(jīng)綜選定方案一作為本次大壩防滲加固的優(yōu)選方案。優(yōu)化方案采用粘土斜墻加固壩身至114.0m,在114.0m修建平臺,便于安設(shè)鉆機,用于對該高程以下壩身及壩基進行防滲處理。粘土斜墻最小厚度1.0m(校核洪水位高程處),緊貼