病险水库主坝防渗加固设计研究

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1、病险水库主坝防渗加固设计研究　　摘要:对于带病运行的水库，必须采取相应的防渗加固措施，这样才能保证水库的安全运行，以确保其效益的发挥。本文以某病险水库工程为例，详细介绍了主坝坝体存在的险情，经综合比较，采用培厚上游坡方案，对其具体防渗加固设计进行了分析，主坝防渗加固效果明显，坝体结构得到了加强，为类似水库除险加固提供了参考依据。关键词:主坝；渗漏；方案；加固设计；混凝土防渗墙；帷幕灌浆中图分类号：TV697.3+2文献标识码：A文章编号：水库除了为人们提供日常生活、农业灌溉、工业生产用水之外，还在防御洪水灾害发挥着不可替代的作用。然而，随着运行时

2、间的增加，水库运行中暴露出来的病害也越来越多，导致水库的整体安全性、适用性和耐久性下降，功能得不到正常发挥，并且对下游广大人民的生命财产安全造成严重威胁。因此，有必要针对存在问题的水库进行实地现状调查，并进行除险加固，使水库发挥其作用，保护人民生命财产安全。1工程概况6某水库控制集水面积8.4km2，引水集水面积38.3km2，水库总库容1010万m3，兴利库容791万m3，正常蓄水位187.70m。工程设计灌溉面积1200hm2，近年实灌面积800hm2，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养鱼等综合利用的中型水库。该水库工程由主坝、副坝(2座)

3、、溢洪道、输水隧洞和坝后电站组成。主坝为沥青混凝土土工膜斜墙坝，最大坝高45.0m，坝顶长226.0m。2主坝加固的必要性2.1主坝坝体及坝基工程地质状况坝体黏土质砂室内渗透系数平均值为1.3×10-4cm/s，钻孔注水试验平均值为4.1×10-4cm/s，属中等透水；坝体砂卵石层钻孔注水试验平均值为1.2×10-2cm/s，属强透水；坝体下游平台为漂卵石层，现场注水试验平均值为3.0×10-1cm/s，属极强透水。根据土工试验成果，黏土质砂最优含水率平均值ωop＝14.3％，最大干密度平均值ρdmax＝1.78g/cm3，土体现状干密度1.56

4、～1.62g/cm3，压实度87.6％～91％，小于SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》要求的96％。主坝坝基主要由强风化花岗岩组成，两坝肩坡残积黏土质砂土层厚约7～12m，下伏全风化花岗岩厚0～25m，强风化花岗岩厚4.0～10.0m，左坝肩存在囊状风化，局部风化较深。6据土工试验成果及注水试验成果可知，坝基坡残积黏土质砂、全风化、强风化花岗岩均具中等透水性，尤其是左岸ZK15深度33.0～38.0m段，透水率高达93.51Lu；坝基弱风化花岗岩具弱透水，微风化层为微透水。2.2主坝现状安全复核结论经安全鉴定评为三类坝，需对大坝进行彻底

5、的加固措施以消除安全隐患，确保大坝的安全运行。存在的主要问题有：①主坝坝顶高程不满足规范要求。②主坝填筑质量不满足规范要求，两岸接头防渗处理措施不完善，土工膜被拉裂，防渗体两岸接触不良，存在严重绕坝渗漏，廊道内有多处渗漏点，出口两边各有一集中渗漏点，坝肩、坝体和坝脚渗漏严重，渗透稳定不满足规范要求；上游左端岸坡护坡崩塌，检修廊道洞壁裂缝较多，留有许多灌浆埋管，容易被渗流击穿，留下了较大的安全隐患。③主坝上、下游坝坡抗滑稳定满足规范要求，但沥青混凝土斜墙厚度在167m高程以上抗滑稳定不满足规范要求，斜墙表面部分六角砖下滑。3主坝加固方案选择针对该水

6、库主坝存在的问题和鉴定结论，对主坝采用3种方案进行比较，分别为：翻新土工膜方案，上游新建防渗黏土斜墙方案，培厚上游坡+垂直防渗方案。3.1翻新土工膜方案6多年运行记录表明，坝体两端坝肩频繁发生渗流管涌破坏，两坝肩是整个主坝防渗体系最薄弱部位。采用翻修土工膜的方案对主坝进行防渗加固，首先要解决两坝端混凝土截水齿墙未达相对不透水层的问题，同时土工膜不宜往库内及两端岸坡延伸，因为两端岸坡较陡(局部达到1:1.3)，延伸的土工膜及其覆盖层很难保持稳定。要将两端混凝土截水墙延伸到相对不透水层，加固采用现浇混凝土护壁、人工挖孔桩(直径1.2m)、现浇桩孔混凝

7、土形成连续防渗墙的方式进行(两端岸坡较陡，不宜采用机械钻孔)，主坝上游两端桩孔连续防渗墙与廊道外新浇筑的混凝土齿墙连成一体，并统一对桩孔及齿墙底部基岩进行帷幕灌浆。考虑到两端坝头风化层较深，坝左端延长22m、右端延长35m进行高压摆喷灌浆。新铺设的土工膜底部往廊道上游新建混凝土齿墙及两岸桩孔连续防渗墙内延伸，保证了新建的土工膜和坝两端形成封闭防渗体系。上下游坝坡均为原坡比，坝体内廊道回填灌浆，坝顶防浪墙拆除重建，坝顶铺筑混凝土路面。3.2新建黏土斜墙方案将主坝改为黏土斜墙坝，加固时先将上游旧沥青混凝土斜墙拆除，将上游土坡面开挖成台阶形状后，采用黏

8、土分层碾压培厚成黏土斜墙，上游坡比为1:2.25、1:2.75、1:3.0(自上而下)。坝内廊道封堵；坝顶防浪墙拆除重建，坝顶混凝土路面