水库大坝防渗处理方案优化

水库大坝防渗处理方案优化

1基本情况1.1大坝溢洪道概况数千座水库属于长江流域的张河水系。水库水库位于南陵县葛桥村，距南陵县14公里。坝址控制面积5.75km2,总库容62.97万m3。为小(2)型水库。水库枢纽建筑物有均质土坝、溢洪道及放水涵洞。设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为200年一遇。水库大坝为均质土坝,现状坝顶高程123.3m,坝长204m,最大坝高16.6m,坝顶宽6~20m。大坝上游坡比为1∶3.0~1∶3.2,采用干砌块石护砌。下游坡比为1∶3~1∶4.5,采用草皮护坡,坝脚无反滤排水设施,坝顶无防浪墙。溢洪道位于位于大坝左侧,为开敞侧槽式溢洪道,堰顶高程119.2m,堰顶宽24.0m,最大下泄流量117.77m3/s,消能采用消力池型式。放水涵位于大坝右侧,2008年已重建,控制段竖井内设平板闸门控制,孔口尺寸1.0m×1.2m。1.2坝体及坝肩边坡该大坝坝体上部填筑以砂壤土夹碎砾石为主,局部重粉质壤土,下部含碎砾石相对较少,壤土相对较多。碎砾石含量不均,局部密集,密实度不均匀,下部多呈稍密状,上部多呈松散状,稍湿。坝基建于残积卵砾石夹砂壤土上。两坝肩多为残积土,坝肩及临库岸边坡较缓,且植被良好,无滑坡、崩坍等不良地质现象存在,也不在较严重的库区渗漏。本次勘探推荐坝身填土渗透系数值为k=7.0×10-4cm/s,属中等透水,大坝坝基砂壤土夹卵石土层渗透实数k=6.0×10-4cm/s,属中等透水,强风化细砂岩渗透系数k=2.5×10-4cm/s。1.3坝体防渗严重由于建坝时坝基处理不完善,特别是对坝基清理不彻底,坝身回填料控制不严格,经多年运行,大坝运行安全隐患较多,主要有:(1)坝基和坝身存在严重渗漏,下游坝脚潮湿常态化,有多处明显渗水点,高水位下形成较大的管状集中流水,影响大坝运行安全。(2)由于大坝坝体填土质量较差,坝基未进行防渗处理,经渗流复核计算,坝体浸润线位置偏高,在渗流作用下,坝身及坝基的水力坡降值以下游出逸坡降值较大,接近土质的允许坡降值,存在渗透破坏的隐患。(3)下游坡脚无反滤排水设施,易形成坝脚沼泽化,上游坡块石护坡风化、水毁严重,水流直接冲刷坝坡,这些对坝坡稳定构成威胁。2处理效果2.1粘土防渗层针对千山水库大坝存在的上述险情,本次除险加固初步设计报告推荐采用粘土斜墙加固坝身,粘土截水墙和帷幕补强加固坝基的综合处理方案。粘土斜墙最小厚度2.0m(校核洪水位高程处),紧贴原1∶2坝坡面,设计粘土斜墙外坡1∶2.5,确保斜墙底厚度不小于4m。斜墙底部结合坝基处理在开设一宽3m深至34.8m高程弱风化岩层槽后,采用粘土回填,形成防渗截水槽与上游粘土铺盖相接,从而形成完善的防渗体系。初步拟订粘土防渗层技术参数:渗透系数不小于8×10-6cm/s,压实度不小于0.96。结构布置详见图1。2.2该项目在实施过程中的方案得到优化2.2.1大坝防渗处理方案需解决的问题由于加固工程场地附近京福高铁工程也正在施工,为避免交叉作业、减小施工相互干扰,同时为保证下游农业灌溉和下游群众生活供水,解决原粘土斜墙大坝防渗加固方案需放空水位问题,确保2012年年底前完成本除险加固工程,有必要重新研究本工程大坝防渗处理方案。2012年3月27日,有关单位主持召开了千山水库施工调度会,确定了大坝防渗处理方案原则,根据本原则对千山水库大坝防渗处理方案进行优化。2.2.2土工膜和粘土铺盖斜墙防渗方案提出三种方案进行比选。(1)方案一:114.0m高程高压摆喷防渗墙。库水位控制为114.0m,高压摆喷防渗墙顶高程调整至114.0m,墙底部弱风化层以下1.0m。高程114.0m至正常蓄水位119.20m仍采用土工膜和粘土铺盖斜墙防渗,斜墙回填粘土层厚度1.0m,并采用预制砼护坡,护坡底部设置现浇砼镇脚。高程119.20m以上至坝顶坡采用人工植草皮护坡。(2)方案二:114.0m高程塑性砼防渗墙。库水位控制114.0m高程不变,将高压摆喷防渗墙改为塑性砼防渗墙,墙顶高程为114.0m,墙底部弱风化层以下1.0m,其他布置同方案一。(3)方案三:118.0m高程塑性砼防渗墙。库水位控制为118.0m,将方案二中塑性防渗墙顶由高程114.0m抬高至高程118.0m处,墙底弱风化层以下1.0m,118.0m高程以上至坝顶坡采用人工植草皮护坡。2.3喷射管安装量根据类似工程经验和本工程的土质情况,初步拟订摆喷灌浆的主要工艺参数为:水压35~40MPa,流量70~80l/min;气压0.7MPa,风量1~1.5m3/s;浆压0.5~1MPa,浆量80~85l/min;喷射管提升速度10cm/min;喷射管摆动速度14次/min(单程为一次);摆喷角度30°~40°;摆喷与轴线方向夹角25°。这些参数需在实际施工时,根据现场试验情况调整并最终确定。3复合方案的确定结合工程地质条件、现场施工条件以及考虑减小影响下游灌溉和生活用水等条件等,就千山水库大坝防渗加固方案进行优化,并最终确定的斜墙加垂直截渗综合处理防案,为工程建设顺利实施创造了条件。可为类似工程建设提供可靠的借鉴经验。三种方案工程量和投资以方案三最高,较方案一增加约60%,较方案二增加约12%,但方案一和方案二库水位需降至114.00m高程,水库降低水位需要一定时间,工期较长,而方案三可在目前正常库水位118.0m高程即可进行施工,工期较短。经综选定方案一作为本次大坝防渗加固的优选方案。优化方案采用粘土斜墙加固坝身至114.0m,在114.0m修建平台,便于安设钻机,用于对该高程以下坝身及坝基进行防渗处理。粘土斜墙最小厚度1.0m(校核洪水位高程处),紧贴