某水库大坝坝体防渗方案探讨(精)

某水库大坝坝体防渗方案探讨某水库大坝坝体防渗方案探讨 1 工程背景 本次设计根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 确定工程 规模 按加固后校核水位相应库容 1935 万 m3 大小划分工程等级为 工程 规模为中型 主要建筑物包括 主坝 副坝 溢洪道 输水涵管 进 出水闸 等为 3 级 次要建筑物为 4 级 临时建筑物级别为 5 级 主坝的设计洪水标准 为 p 2 重现期为 50 年 校核洪水标准为 p 0 1 重现期为 1000 年 大坝最大坝高 14 6m 目前主要存在问题为渗漏严重 后坝坡发现多处渗漏点 且由于建坝时清基不彻底 存在接触渗透的可能 所以 结合以上情况来选择 经济合理的垂直防渗加固措施 2 设计基本资料 2 1 特征水位及洪峰流量 校核洪水位 14 63m 设计洪水位 13 77m 正常水位 12 00m 死水位 5 0m 2 2 水文气象 多年平均气温 21 88 最高年平均气温 22 5 最低年平均气温 21 4 多年平均降雨量 1973mm 最大年降雨量 2677 mm 最小年降雨量 894mm 多年平均蒸发量 1570mm 最大年蒸发量 2040mm 最小年蒸发量 1310mm 风速风向 对工程不利的主要风向 NE 相应年最大 10min 平均风速为 9 46m s 2 3 坝基和坝体土料物理力学指标如下表 注 现坝体土的 C 值是坝体所取 51 个土样的小值平均值 抗剪强度指 标为慢剪 详见地质勘测报告 2 4 地震设防烈度 根据 中国地震动参考数区划图 GB18306 2001 本水库地震动峰值加速 度为 0 10g 相应地震列度在 度地震区 因此本工程按 地震烈度设防 3 大坝加固设计方案 3 1 大坝防渗设计方案选择 根据本水库周边土料场调查的情况 本区域缺乏充足的斜墙土料场 受材 料的制约 水库不宜采用粘土斜墙方案 土工膜有容易破裂 容易脆裂 老化 问题和化学腐蚀等缺点 水库不宜采用土工膜方案 本次设计的防渗加固方案 主要在坝中防渗方案中选取 目前国内常运用的大坝坝中防渗加固方案主要有冲抓套井 劈裂灌浆 高 压喷射灌浆 砼防渗墙等 冲抓套井可以再造土质防渗墙 适用于局部堵漏 劈裂灌浆可以在坝中心线上将坝体劈开 浆液渗入缝中形成防渗幕墙 高压喷 射灌浆可用高速液 气 流切割 破碎坝体 基 水泥浆与坝体 基 材料 混合后凝固成防渗体 砼防渗墙采用置换办法在坝体 基 内形成一道砼防渗 墙 从各加固方案在国内的运行上看 冲抓套井形成防渗体后 由于新防渗体 与坝体沉降不同步形成拱效应使新防渗体易形成细微裂缝影响防渗效果 近年 来运用不多 劈裂灌浆造价低 但形成的防渗幕墙太薄 且做到强风化层有难 度 防渗效果有限 砼防渗墙根据墙体深度 成槽工艺较多 各种成墙深度均 有适宜的成槽工艺 在国内运用普遍 高压喷射灌浆也有较好的防渗效果 根据本工程的地址情况 结合当地的施工水平 现对坝体防渗采取塑性混 凝土防渗心墙或高压旋喷灌浆方案进行比较 3 2 塑性混凝土防渗心墙设计 根据本工程的地质情况 确定塑性混凝土防渗心墙深度贯穿全风化板岩层 塑性混凝土防渗心墙是利用专用的造槽机设备营造槽孔 并在槽孔内注满 泥浆 以防孔壁坍塌 最后用导管在注满泥浆的槽孔中浇注塑性混凝土并置换 出泥浆 筑成柔性墙体 参考 中国堤坝防渗加固新技术 防渗墙厚度与防渗墙体内的水力坡降 最大允许值有关 防渗墙厚度可用下式计算 式中 墙体体内的允许水力坡降 本设计将塑性混凝土防渗心墙的渗 透系数设计指标定为 10 7cm s 对应允许水力坡降值 500 作用在防渗墙上的最大水头差 本工程加固后校核水位为 14 63m 坝基处防渗墙对应水头为 12 70m K 抗渗坡降安全系数 一般取 3 5 本次设计取 5 将数据代入公式可计算得需要达到的防渗墙厚度 T 0 18m 考虑到如采用 较薄的防渗墙 目前国内的施工工艺水平难以保证工程质量 并参照国内已有 的实际工程 设计采用厚度 T 0 30m 施工使用射水法成槽 沿着坝轴线布置 一次成槽宽度 2000mm 形成塑性 混凝土防渗心墙的有效厚度为 0 30m 防渗墙总长度为 435m 3 3 高压旋喷防渗墙设计 高压旋喷防渗墙深度与塑性混凝土防渗墙相同 深度贯穿全风化板岩层 高压旋喷防渗墙厚度的计算过程与塑性混凝土防渗心墙相同 设计厚度采 用 T 0 30m 根据坝体及水头都不是很高的实际情况 本次设计喷射方法为三管法 孔 距为 1 2m 孔径为 1 25m 高压旋喷防渗墙有效厚度可达 0 3m 3 4 防渗方案的选择 现对塑性混凝土防渗心墙 高压旋喷灌浆两种防渗方案进行比较 详见表 2 方案比较方案一 塑性混凝土防渗心墙方案二 高压旋喷灌浆 适用范围适用于多种地质条件 如砂土 砂壤土 粉土以及直径小于 10mm 的卵砾石土层 适用于集中处理已查清问题来源的 处理范围不宜太大 只要 高压射流能破坏的地层如细砂 特细砂 粘性土均可处理 尤其适用夹杂于地 层中的各类土 施工条件施工条件要求宽 可昼夜施工 加快施工速度 一般要求在枯水 季节水库低水位时进行 以加速泥浆固结 保证土坝安全 相对成槽法造墙工 艺来讲 高压喷射灌浆无需护壁浆液和混凝土制作浇注系统 其对施工场地的 要求不高 工作原理通过混凝土墙体的弱透水性 阻隔坝体渗漏 借助于高压射流冲 切掺搅地层 浆液只是在高压射流作用范围内扩散填充 有着较好的可灌性和 可控性 施工工艺有多种施工工艺 主要设备为造孔设备和浇注设备 本次设计造 槽采用射水法 高压喷射灌浆成套设备共分造孔 供水 供气 供浆 喷灌等 五大系统和其他配套设备等六个部分 造价 172 万元 306 25 万元 防渗效果其防渗系数可达到 10 7m s 以下 效果良好 破坏水力坡降大 渗透系数可小至 10 7m s 效果较好 塑性混凝土防渗心墙造价较低 且防渗效果较好 其渗透系数随着时间的 增长而降低 两年后一般可降低到 28d 渗透系数的 1 10 1 100 破坏水力坡 降可以达到 500 以上 如控制好施工质量 建成后可彻底解决坝身渗漏问题 施工工艺和施工设备均比较简单 且库水位骤降时心墙下游面不会产生顶托作 用 通过以上综合比较 本工程大坝坝体防渗采用塑性混凝土防渗心墙加固措 施 由于大坝建设时清基不彻底 大坝坝基部位存在接触渗漏的可能 是大坝 渗流安全的隐患 坝基及坝肩基岩为板岩 花岗岩 根据全风化和强风化板岩 的钻孔注水试验揭露坝基为中等透水岩层 故对主坝坝基采取帷幕灌浆加固措 施 以透水率小 10Lu 的位置为相对不透水层 帷幕深度要求深入不透水层 w 10lu 下 5m 设计孔距为 2 00m 主坝的岩基虽然属于中强透水性 但地质条件比较简单 且坝工设计对基 础没有特殊要求 故