青山水库大坝安全评价

青山水库大坝安全评价

1水库总库容和氮、水黑龙江省农业科学院北安分局建设农场。北安市和海伦市之间的坐标为：北纬12726'2412738'24，北纬4746'394753'18。该水库地处呼兰河支流通肯河的上游,属松花江水系。水库汇水面积为101.5km2,总库容1.47×107m3,是一座以防洪、灌溉为主,兼顾养鱼、旅游等综合利用的中型水库。水库枢纽工程由土坝、溢洪道和输水洞三部分组成。坝型为均质粘土坝,长1060m,最大坝高18m,坝顶宽5m,迎水坡为1∶3,背水坡1∶2.5。该水库始建于1971年,由于历史原因,大坝施工清基不彻底,坝体土质及填筑质量差,勘察期间库水位为291.94m,在高程290.5m以上约0.5～1.5m处,下游坝坡存在渗漏,具体位置为0+300～1+000处。另外施工期间在库区内距坝脚很近处取土筑坝,破坏天然铺盖,上下游形成渗漏通道,在0+000～0+600处,坝基存在严重渗漏现象,坝基渗漏量随库水位升降有关。致使水库处于低水位运行。该工程于2002年1月通过水利部南京大坝安全鉴定中心鉴定,属三类病险库。2坝体和坝体均有较多的砾石层坝体主要由低液限粘土填筑而成,局部混杂有机质高液限粉土、有机质低液限粘土、有机土、级配不良中砂、粉土质细砂等不良土体,约有40%～50%坝段筑坝时碾压不良不匀,干密度指标偏低,压缩系数偏大,k20=3.9×10-5～6.1×10-7,属弱透水性。尤其在0+680～0+780坝段0.5～-2.0m深度处,坝体含较多的砂砾碎石。坝基表层连续分布厚度为1.4～4.5m的低液限粘土,其上部局部存在有机质土层,最大厚度为0.7m;其下为分布不连续的砾石层,在0+100～0+200桩号段,砾石层厚度最大,可达5m左右,其它地段一般厚度在1.0～2.0m;其下为强风化、弱风化花岗岩,强风化层厚度一般为0.5～3.0m,最大厚度在0+650桩号附近,厚度在4.0m左右,弱风化层出露高程与勘察、设计资料基本吻合,仅在0+178～0+219和0+640～0+830桩号段,出露高程较设计资料偏高,通过对该工程地质资料和施工现场地质的实际情况分析,该工程宜采用高压摆喷灌浆技术。3设计高压喷射防止渗透的墙设计3.1管法施工工艺高压摆喷灌浆孔布设在坝顶,距上游坝肩1.0m,板墙轴线与坝轴线平行,孔间距1.5m,喷射形式采用摆喷折接形式,摆动角度30°,摆喷中心线与板墙中心轴线的夹角为15°,喷射方法采用三管法施工。根据实际地势情况防渗长度900m(桩号0+100～1+000),按兴利水位293.50计算防渗墙厚度,经计算成墙厚度取15cm,墙体顶高程为294.40m,为使板墙与基岩良好结合灌浆深度控制在坝基弱风化层以内0.5m。高喷灌浆孔成墙形式如图1。3.2安装制造机械根据招标文件和保证水库安全度汛的要求,配置钻孔设备8台套和高喷灌浆台车2台套及必备的检测设备。3.3车内喷孔构成由放样定孔位、钻机就位造孔、拔管护壁、移钻机、台车就位、下喷杆、制浆接管路、开机输水浆气、孔底静喷、提升喷杆同时喷射浆液、终孔静喷、移台车等工序构成。3.4灌浆防渗工艺参数的设计高喷灌浆工艺技术参数选取的合理与否直接影响到所形成板墙的质量与工程造价投资,该工程首先参考国内灌浆防渗工程资料及《水工建筑物防渗工程高压喷射灌浆技术规范》,对各种灌浆参数进行初步设计,然后针对设计参数及工程地质,开工前进行现场试验,通过开挖检查成墙效果,修正设计选取参数,取得较适宜的符合工程实际情况的工艺技术参数见表1。3.5高喷灌浆施工按设计要求放线定孔位,每孔间误差≤50mm;钻孔施工时应采取预防孔斜措施,调整钻机水平度与垂直度,按设计要求测量孔斜,严格控制孔斜率应≤1%,不满足要求为费孔,否则会导致一、二序墙体不连续;钻进时详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况,钻进暂停或终停待喷时,在孔口加盖保护,并应防止塌孔。喷浆前先进行地面试喷并调准喷射方向,喷射管要达到设计深度,误差≤20cm。钻孔采用泥浆护壁回转钻进,为保证高喷灌浆质量,有利于施工进度,施工分为二序孔施工,后序孔与相邻的前序孔高喷灌浆时间间隔≥24h。灌浆水泥选用较高的强度、足够的细度及强抗侵蚀性,以保证所成墙的耐久性,采用普通硅酸盐水泥,强度≥R32.5,符合有关规范标准。浆液使用纯水泥浆,高速搅拌机搅拌时间≥30s,从制备到用完时间应<4h,温度控制在5℃～40℃。施工前应对灌浆材料与浆液作现场试验,制浆材料称量采用重量法,误差≤5%。高喷灌浆应全孔作业,当拆卸喷射管后,应进行复喷,长度≥0.2m;因事故中断后恢复施工时,应进行复喷,间隔时间<2h,将喷杆下插0.5m;若间隔时间>2h,则需重新钻孔进至顶喷高程以下1m,洗孔后静喷5min,并将喷杆下插0.5m进行复喷。3.6高喷灌浆过程中的质量检测施工过程中,由于监理部、项目经理部质检组严格监控。对发现的特殊情况及时进行处理。由于局部坝段坝体内含有碎、块石,导致有几个钻孔孔斜率超过要求,经检测发现后,及时进行纠偏处理,严格控制孔斜率≤1%,直至满足设计要求,否则会导致一、二序墙体不连续。在高喷灌浆过程中大坝处0+543～0+547与0+778～0+786处出现跑浆、串浆现象,除采用慢速喷射、加大浆液浓度外,还在浆液中掺入速凝剂。在高喷期间由于拆卸喷杆、突然停电及机械故障造成的停喷,中断0.5～2h以内的,复喷0.5m,超过2h,则重新钻进至顶喷高程以下1m,复喷0.7m,以保证墙体连续性。3.7围井注浆试验由于该工程为隐蔽工程,高喷灌浆板墙施工质量不能直接观察,检查难度较大,且防渗体基本在水下,可行的检查方法采用围井检查。该工程采用三边形围井注水试验,即在防渗墙的一侧加喷2个孔,与所检测防渗墙形成三边形围井,待凝结一定时间后,在井内打孔。围井注水试验宜在围井高喷灌浆结束7d后进行,高喷板墙墙体质量钻孔检查宜在该部位完成28d后进行。试验结果直接反映该施工质量,采用达西定律计算检测处渗透系数均小于10-7cm/s。抗压强度R28≥4MPa,检测围井如图2所示。4结论4.1坝体防渗工程该工程于2003年7月底竣工后,经过2a多的运行,水库能正常蓄水,0+300～1+000处下游坝坡未发现渗漏现象,0+250处坝基渗漏量比加固前低水位时明显减少,2005年8月由黑龙江省水利科学研究院采用DB—3型堤坝管涌探测仪对该工程进行检测,高喷灌浆成墙效果良好,满足要求。4.2板墙施工质量控制(1)施工前一定要详细了解工程地质条件,进行现场试验,修正设计技术参数,取得适宜的符合工程实际情况的施工工艺技参术数。(2)该工程为隐蔽工程,设计、施工要严格规范,施工除进