飛來峽水利樞紐軟基段土壩病害防治

飛來峽水利樞紐軟基段土壩病害防治

1因勢利導(dǎo),電站與省局目前聯(lián)合飛來峽輸水工程位于北江支流的中后期，位于清利港管理帶。這是一個集防洪、交通運輸、發(fā)電等綜合功能于一體的大型節(jié)水項目。水庫控制面積為34097km2，總壓力為140mw，門廊為一級，最大通過扇架為500噸。飛來峽水利樞紐建筑物由混凝土壩、船閘、發(fā)電廠房、變電站、主土壩、1號副壩、2號副壩、3號副壩、4號副壩以及社崗防護工程組成。2砂井施工情況檢測軟基段土壩地段原為常年積水的水塘,淤泥厚度最大達10m,要全部清挖施工難度較大,而且工程量巨大,因而采用部分開挖結(jié)合砂井固結(jié)的方法。1995年10月開始開挖,然后回填土至17.0m高程,鋪1.0m厚的中粗砂,回填50cm土料,再進行砂井處理,砂井以梅花形布置,其行、井距為2.16m×2.5m,井深10～12m,砂井直徑42cm,井內(nèi)回填中粗砂且要求達中密以上。1996年3月砂井施工結(jié)束,砂井施工結(jié)束后進行了基礎(chǔ)的一期檢測。根據(jù)設(shè)計的要求,壩體填筑分三個階段進行,根據(jù)前一階段的檢測的固結(jié)情況分析下一階段的施工時間和壩體高度,并通過觀測土壩的沉降以控制土壩上升速度。1996年5月開始壩體填筑,至1996年10月壩體填至21.6m高程,根據(jù)設(shè)計要求,暫停填筑進行第二期檢測。1996年11月5日開始繼續(xù)填筑軟基段土壩,至1996年12月26日,壩體已填筑至27.6m高程,部分已達28.0m,此時沉降及位移觀測顯示壩基變形仍未趨緩,且個別觀測樁有異常表現(xiàn),綜合分析認為該級填筑不能超過28.0m高程,設(shè)計為此發(fā)設(shè)計通知,建議該段土壩填筑到28.0m高程為止,待雨季過后方可繼續(xù)填土。第三期檢測未曾進行,壩體就出現(xiàn)了裂縫。1997年9月至11月,進行了軟基段土壩的防滲墻施工。1997年12月土壩繼續(xù)填筑,1998年3月軟基段土壩填筑至壩頂。3工程過程概況飛來峽水利樞紐右岸土壩軟基段(壩體樁號為2+090～2+440m),該段原有一西北展布的長形水塘斜穿壩軸線。該段土壩于1995年10月10日開始施工,1996年12月26日壩體填筑到28.0m高程,設(shè)計通知停止填筑觀測沉降情況。1997年3月22日,施工單位發(fā)現(xiàn)兩條裂縫,一條錯縫位于樁號2+383.6m,走向與壩軸線垂直,長度為10.7m,后來發(fā)展成貫穿性裂縫,另一條裂縫位于樁號2+280.5～2+290.6m,與壩軸線斜交,縫長約9m,后來此裂縫沿原弧型方向繼續(xù)發(fā)展,延伸到樁號2+340m的28.0m高程上游壩坡處。裂縫分布情況見圖1。4基土壩裂縫原因分析為查明裂縫的情況,珠江水利委員會勘測設(shè)計研究院(簡稱珠委設(shè)計院)進行了地基固結(jié)情況的第三期檢測,并用電測探法定性分析裂縫情況。結(jié)果表明,壩體填筑本身填筑均勻,均質(zhì)性好;壩基經(jīng)過砂井處理,性能得到改善,土體正在固結(jié),含水量減少;裂縫產(chǎn)生部位與壩基土體軟硬懸殊部位相吻合。廣東省水利水電科學(xué)研究所(簡稱廣東省水科所)用探地雷達法、開挖法分析裂縫狀況,通過對兩條裂縫的有代表性的部位各挖長150cm,寬80cm,深190cm的探坑檢查發(fā)現(xiàn),裂縫最大寬度23cm,呈串泡狀斷續(xù)延伸,裂縫接近成垂直方向向下延伸。裂縫寬度隨深度增加而減少,到190cm深時,裂縫寬1.5～2.0cm。探地雷達檢測結(jié)果顯示,裂縫深度為7～9m,經(jīng)過固結(jié),砂墊層連續(xù)性較好,但有起伏現(xiàn)象,個別地方起伏較大。兩個單位都根據(jù)探測結(jié)果對裂縫的成因進行了分析,認為壩基土體軟硬懸殊,受荷后壩體產(chǎn)生不均勻沉降是裂縫產(chǎn)生的原因。通過廣東省水科所的計算分析,認為土壩填筑到壩頂以后,土壩最大沉降為110～120cm。到2000年6月底,軟基段內(nèi)有代表性的樁號2+325的沉降量達105.5cm,從觀測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),壩基沉降的速度已經(jīng)明顯變緩,總體沉降量已接近水科所的分析結(jié)果。5壩體裂縫處理通過珠委設(shè)計院和廣東省水科所的計算分析,裂縫對于壩體的穩(wěn)定不會構(gòu)成威脅,處理裂縫的目的主要針對裂縫可能引起的滲流問題,為了防止沉陷裂縫漏水,將原有土壩混凝土防滲墻從樁號2+222m延伸至右壩頭,防滲墻施工完畢后,施工單位采用開挖回填法對裂縫進行了簡單處理,繼續(xù)加高壩體,1998年3月底該壩段填筑至壩頂。到1998年12月,土壩壩基固結(jié)基本穩(wěn)定,壩體沉降也逐漸變緩。設(shè)計認為可以對軟基段的裂縫進行處理。根據(jù)設(shè)計單位提出裂縫處理方案,裂縫灌漿處理以兩道主縫內(nèi)側(cè)范圍為主,裂縫兩端用充填式灌漿,灌漿寬度為20m,沿裂縫長度為10m,其中裂縫端部外側(cè)為3m。其余部分用劈裂式灌漿,每排長度為18m,方向平行壩軸線。灌漿材料為摻15%水泥的粘土。1998年12月至1999年2月,施工單位對裂縫進行灌漿處理。目前,壩體沉降還未完成,還在繼續(xù)觀測沉降和灌漿處理結(jié)果。雖然裂縫經(jīng)過處理后滿足了水庫蓄水的要求,但是處理壩體裂縫過程中消耗了大量的人力、物力。6壩體不均勻沉降設(shè)計(1)整個壩基不均一,某個地段存在軟弱地基,若軟弱地基為淤泥質(zhì)粘土,在工期緊的情況下,用砂樁進行固結(jié)處理,如果沒有荷載作用,土體固結(jié)速度慢,壩體填筑以后容易產(chǎn)生不均勻沉降,裂縫產(chǎn)生難以避免。采取清挖的方法處理效果好,壩體不容易產(chǎn)生不均勻沉降,也不會留下隱患。(2)采用砂井處理淤泥質(zhì)基礎(chǔ),必須對沉降和施工速度詳細研究,特別是采用永久建筑物作固結(jié)荷載的設(shè)計,尤其重要