资源描述：
《南水北调东线八里湾泵站渗透稳定研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、南水北调东线八里湾泵站渗透稳定研究摘要：为了解决八里湾泵站主泵房场区潜水和承压水复杂渗流问题，采用地下连续墙围封、排水孔、水平排水管、减压井等多种渗透稳定控制措施，延长渗径，增加上游水头损失，降低下游水位。与此同时，采用三维渗流数学模型法对地基渗流场进行求解，确定了地下连续墙的深度和排水孔、排水管、减压井间距，优化了渗流控制措施方案，成功解决了泵站的设计难题。研究结果可以为平原成层地层地区泵站工程的渗流和渗控设计提供参考。关键词：八里湾泵站；渗透稳定；承压水；地下连续墙;排水孔；减压井；中粗砂垫层中图分类号：TV68；TV223
2、.4文献标识码：A文章编号:1672-1683(2014)01-0110-04渗透稳定分析是水工建筑物设计工作中必不可少的重要环节之一。对于砂土地基上的水工建筑物来说，由于长期处于高水位差运行，极易在地基土中形成稳定的渗流场，使得土体内部的细颗粒被冲出、带走，从而导致土体变形，引起土体的稳定问题，严重时，会酿成破坏事故[1-3]o目前的实际工程中，对水工建筑物的渗透稳定分析和防渗排水设计有很多成功的案例。但是在平原地区成层地层的砂土地基上，既有承压水也有潜水，既有有压流也有无压流，既有饱和带也有非饱和带，而对于这类复杂的多元的渗
3、流场进行深入分析的工程较少［4］。本文通过对具有该渗流特性的八里湾泵站工程进行分析计算，以确定渗透稳定控制措施。1工程概况八里湾泵站工程为南水北调东线第一期工程南四湖-东平湖段输水与航运结合工程的组成部分，位于山东省东平县境内的东平湖新湖滞洪区，是南水北调东线工程的第十三级泵站，也是黄河以南输水干线最后一级泵站。工程主要任务是抽引前一级邓楼站的来水入东平湖向北调水，并适当承担东平湖新湖区的排涝任务。泵站站址位于东平湖新湖区内、柳长河以东。泵站设计调水流量为100m3/s,安装4台机组,单机容量2800kW,总装机11200kW,
4、为I等工程，主要建筑物为1级，泵站上、下游设计防洪标准为30年〜1000年一遇。泵站设计洪水位站上为44.8m,站下为43.8m。泵站采用堤身式站身直接挡洪方案，主泵房顺水流向长35.5m,宽34.7m,是东平湖防洪大堤重要组成部分，泵站一旦存在地基渗透稳定问题，将危及整个泵站的稳定性。因此，必须对泵站地基渗透稳定进行充分分析计算，采取合理的渗透稳定控制措施。2泵站水文地质条件泵站场区地下水类型为松散岩类孔隙水。根据地层岩性和含水层水力特性，可以将场区含水层系统划分为4层含水层和4层隔水层。其中，第1、2含水层为潜水，第3、4含
5、水层为承压水，第4层含水层和隔水层位于建筑物基础以下较深部位，可不考虑其对泵站渗透稳定的影响［5］。其余各土层渗透特性见表1。［JP+1］场区内潜水受季节或枯水和丰水期的影响，与周围地表水体（沟、渠、塘、湖）有一定的水力联系，主要接受沟、渠渗漏和大气降水补给，并通过地面蒸发排泄。潜水水位为37.60mo第3层弱承压含水层与东平湖湖水有水力联系，且随东平湖上级湖水位升降而升降。在勘探期间内（7月、8月份，正值主汛期），东平湖水位为40〜43.52m,承压水水位为3&4〜39.1m,水头为13.3〜15.2m,超出地表约1.2m左右
6、。3渗透稳定分析与控制3.1稳定分析泵站未建前，场区潜水与承压水相互影响不明显，无密切水力联系。泵站建成运行后，场区潜水和第3含水层的承压水便一起汇积到泵站第1或第2含水层中，然后流向泵站进水池和前池，在场区潜水和承压水共同作用下，泵站基础底面形成了一个复杂的多元的渗流场［6］。泵站主泵房底板底面为折线，底高程为24.6〜25.65m不等，持力层主要为第（8）土层，取渗径系数C=7［7-8］,泵房上、下游设计最大水头差38m,经计算，需防渗长度L=58.66mo现有建筑物的正向防渗长度约为65.5m,侧向防渗长度约为60.5m,
7、均满足防渗安全要求。但因基础位于或接近承压含水层即第（8）层中细砂层，承压水头高达约15m,且与东平湖老湖区有一定的水力联系，经过泵站多年运行，泵房地基下形成了一个渗流场，因此，在进水池低水位运行条件下，尤其在老湖区滞洪条件下，承压水对主泵房的抗滑稳定（因承压水引起浮托力增大）、地基的渗透稳定都不利，泵房进水池、前池的抗浮稳定均存在安全隐患。因此，在考虑主泵房的防渗措施之前，必须先对前池和进水池（取前池和进水池底板高程最高处，为31.3m）进行抗浮稳定计算。根据地质勘探资料，取承压含水层顶面计算高程为26.5m,按老湖滞洪时的计
8、算承压水位43.5m与设计运行水位36.42m的不利组合工况计算，结果显示，在承压水的顶托作用下，前池和进水池底的抗浮稳定安全系数为0.9,不能满足文献［9］规定的抗浮稳定允许安全系数1.05o由此可见，虽然主泵房正向和侧向防渗长度均满足规范要求，但是仍然需要对
