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梁前沟水库副坝渗漏处理方案选择及施工要求

作 者:薛立铭 (河北省灵寿县水务局 050500)

摘   要:本文主要介绍了梁前沟水库副坝渗漏处理方案选择及施工要求。
关键词:水库;渗漏;处理方案;施工要求

梁前沟水库位于谭庄乡刘库池村西,磁河支流上,控制流域面积8.5km2,总库容399万m3,是一座以防洪、灌溉为主的小(1)型水库,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级。梁前沟水库于1958年5月竣工并蓄水运用。水库枢纽主要由主坝、副坝、溢洪道、输水洞等建筑物组成。
1.工程地质
梁前沟水库水库在地貌单元上属太行山东部低山、丘陵地貌,库区植被较好,局部有基岩裸露。地下水类型以第四系孔隙潜水和基岩裂隙水两种形式存在,含水量不丰富,受降雨量影响明显。
主坝两肩岩体均为白云钾长片麻岩,风化深度1-2米。副坝下岩体为白云钾长片麻岩。副坝左肩上覆粉质黏土、粉质砂土,下伏白云钾长片麻岩。副坝右肩岩性为白云钾长片麻岩,风化深度1-2米。
2.梁前沟水库副坝渗漏处理方案的选择
2.1副坝施工前的状况
副坝为均质土坝,最大坝高12.9米,坝顶长度123m,坝顶有4.5m宽的混凝土路面。上游坡比从上至下为1:1.56、1:3.34,干砌石护坡,破坏严重,杂草丛生且局部堆满尾矿。下游坡比从上至下为1:2.31、1:1.62、1:1.14,草皮护坡,有多处冲沟,副坝设4.5m宽的混凝土路面。据水库管理人员介绍,副坝施工是在原库岸基础上加高,左肩坝体与原坝坡、基岩接触部位,未完全清基,存在绕坝渗漏和基岩裂隙漏水。
2.2存在的主要问题
根据2008年4月《梁前沟水库除险加固工程初步设计工程地质勘察报告》,副坝坝基粗砂、粉土互层的透水率为1.24~1.45Lu,渗透系数值为1.41×10-3~1.6410-3cm/s,属透水层,造成了坝体的渗漏,给下游农田带来了不利影响,该层土体分布高程87.48~84.18m,层厚一般为0.6~4.0m,最大厚度5.8m,含水率大、粉粒含量高、孔隙比大,多呈软塑局部呈流塑状态,工程地质性质不良,地基土承载力低,与库水位相连形成向下游潜流的渗漏通道;副坝坝体和坝基渗透稳定计算不满足规范要求。
2.3坝体、坝基渗透分析
经渗流分析结论为:坝体、坝基渗透稳定均不满足要求,考虑现状副坝运行情况,在副坝坝脚下游平台边坡有渗漏出逸点高程约86.5m左右,坝基存在多处渗漏出逸点,但没有发现冒砂现象。
2.4方案选择
由以上分析可知:现状副坝无论是理论计算、地质勘探、还是实际运行,都充分说明大坝处于带病运行状态,尤其是现状副坝下游存在多处集中渗漏点,若长期高水位带病运行,势必造成坝体内部的土体结构重新分布,向不利的方向发展,因此,对大坝截渗、提高坝体土和坝基土渗透稳定性,确保大坝正常运行是十分必要的。本次设计确定上游坝脚黏土截水槽和坝坡土工膜相结合、混凝土防渗板墙两种方案进行初步比较。截水槽和土工膜相结合方案,涉及土方开挖和回填工程量较大,而且需将库水放干或做大规模的施工围堰,比较适合于新修大坝情况,工程投资虽少但工期太长;而混凝土防渗板墙方案,施工方便、快捷,可缩短工期,受库区水位影响小,布置方案灵活,而且,该方案在大坝、堤防的防渗加固中技术已运行成熟,防渗效果有保障。综上所述,选用混凝土防渗板墙方案作为大坝加固处理的首选方案。
混凝土防渗板墙范围为0+000-0+138,板墙厚0.3m,混凝土标号为C15。布置在坝顶上游侧,板墙低高程以伸入强风化基岩1m为准,板墙顶高程为98.0m,需布设防渗板墙长度138.0m,高度为3.7-20.2m。板墙以上至坝顶部分采用黏土回填,粘土干容重不小于1.6t/m3。
3.混凝土防渗板墙施工技术要求
3.1施工内容
包括:准备工作与墙体施工,准备工作包括平整场地、挖导槽、做导墙;铺设轨道、安装挖槽机械;制备泥浆、注入导槽。墙体施工主要采用逐段施工法,每段施工程序,周而复始的进行。
3.2、施工程序
(1)在充满泥浆的沟槽中,利用挖槽机或冲击反循环式钻机进行挖槽。
(2)槽的两端放下接头管(又称连锁管)
(3)下入水下灌注混凝土导管,浇筑混凝土。
(4)拔出接头管,挖掘第二槽段。
3.3技术要求
(1)槽段划分。在浇筑板墙位置分期间隔开挖槽孔。
(2)成槽工艺。将“两钻一抓”和“上抓下钻”相结合,即先钻主孔,抓副孔,对副孔抓不动的仍采用钻凿法。槽段间连接采用孔套打一钻的套接法,凿孔采用泥浆固壁,抽筒抽沙。
(3)护壁泥浆。采用膨润土粉制浆,集中供给,辅加红黏土和废浆处理回收利用。
(4)槽孔浇筑混凝土。先清槽浇筑一期槽孔,一周后在一期槽孔之间开凿二期槽孔,并将一期槽孔切削一个钻孔,然后清槽浇筑二期槽孔混凝土。浇注混凝土采用直升导管法,混凝土搅拌车运料至槽孔输进储料斗后再进入导管。一期槽孔两端导管距孔端以1.0~1.5m为宜。导管口埋入混凝土深度以1~6m为宜,全槽混凝土面均衡上升。
(5)废浆利用与处理。为作好废浆处理回收利用,修建2个浆池,进行分虑,其做法是由废浆池、沉淀池、回收池、净化池调试、供浆池,依次循环进行。废浆采用浆池过渡沉淀后,再加15%~20%干膨润土粉搅拌回送槽内利用,弃渣采用罐车弃运至弃渣场。
(6)防渗板墙与现浇混凝土防渗墙的连接施工
混凝土防渗板墙与现浇混凝土防渗墙连接采用钻凿法,混凝土防渗墙两边需钻掉0.3m,灌装混凝土连接为一体。
3.4质量检查和工程验收
(1)承包单位在开工前必须建立质量保证体系,包括建立质量检查机构,配合质检人员、并制订质量检查制度及实施办法等。
(2)质检人员应对槽孔建造、泥浆配置及使用、清孔换浆、混凝土浇筑质量进行检查与控制。
(3)检查墙身质量应在成墙一个月后进行,检查内容为墙体的均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝。检查可采用钻孔取芯和其他无损检测等方法。
(4)混凝土防渗墙工程的验收,分工序质量验收和单项工程竣工验收。
工序质量验收包括终孔验收、清孔验收、混凝土浇筑质量验收。
(5)槽孔的清孔验收应包括下列内容:
1、孔位、孔深、孔斜、槽宽;
2、基岩岩样与槽孔嵌入深度;
3、一、二期槽孔间接头的套接厚度。
(6)槽孔的清孔验收应包括以下内容:
1、孔内泥浆性能;
2、孔底淤积厚度;
3、接头孔壁刷洗质量。
(7)混凝土浇筑验收应包括以下内容:
1、导管间距;
2、浇筑混凝土面的上升速度计导管埋深;
3、混凝土的终浇高程;
4、混凝土原材料的检验;
5、混凝土机口取样的物理力学指标及其数理统计分析结果。
(8)固化灰浆防渗墙泥浆固化的验收应包括以下内容:
1、固化灰浆原材料的检验;
2、槽孔内固化浆液的物理力学性能指标;
3、墙体的均匀性及抗渗性能。
副坝新作的混凝土防渗板墙,截断了坝基、坝体的渗漏通道,改善了坝体结构,降低了坝体浸润线,提高了土体的抗滑和抗剪能力,确保了大坝的安全运行并对下游2个村庄的2220口人和3555亩耕地提供了可靠的保障,社会和经济效益显著。