石坝防渗加固设计论文.doc

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1、石坝防渗加固设计论文1工程概况平桥石坝水库位于江苏溧阳天目湖镇平桥村，水库总库容72万m3，是以供水、灌溉为主的水利工程。工程始建于1974年，至1979年8月竣工。主要枢纽建筑物为浆砌石连拱坝(共2拱，其中左岸侧拱坝为溢流堰)。坝顶总长约108m，最大坝高24m。它是溧阳市文物保护单位，天目湖风景区旅游景点之一。拱坝坝顶高程75.0m，最大坝高24m，坝顶宽度1.40m，迎水坡为1∶0.3，背水坡为反向1∶0.21，坝底最大宽度3.40m。溢流坝段堰顶高程72.00m，设13孔溢流孔，溢流净宽35.10m。该坝施工砌筑质量从外观看

2、，非常好，但是拱坝段存在以下异常情况:下游坝面长期湿润，清晰可见渗漏痕迹，中支墩平台渗漏严重。2渗漏原因及危害分析该砌石坝建设于文革末期，其防渗体系采用浆砌条石壳体+水泥砂浆勾缝→坝心填筑物→下游浆砌条石壳体→水泥砂浆灌浆。经分析其渗漏原因，主要有5点。(1)上游面水泥砂浆本身的收缩性能易形成裂缝或脱落，引起渗水。(2)施工期很长，留下较多的施工缝，一些施工缝的处理不当，易形成渗漏。(3)没有专设防渗墙，坝心填筑质量及灌浆质量控制不好，易形成渗漏途径。(4)年代久远，长期受渗水的冲蚀、溶蚀作用，形成渗水通道。(5)地基处理不严格。大

3、坝渗漏，导致水泥砂浆中钙质析出和冰冻作用，降低其粘结强度，危害大坝的稳定与安全，影响大坝的耐久性，降低水库的效益。3防渗加固设计研究3.1防渗部位坝体的防渗加固从加固部位考虑，有坝体防渗和坝面防渗。4学海无涯(1)坝体防渗。对坝体采取水泥灌浆(或化学灌浆)方式进行防渗加固，首先对坝体有渗漏部位进行钻孔，然后按坝高进行分段灌浆，在防渗加固的同时可以提高坝体受力条件。(2)坝面防渗。在大坝迎水面构筑(或加固)防渗体，主要有以下方式:(a)混凝土防渗面板;(b)喷射混凝土防渗;(c)坝面卷材防渗;(d)聚合物砂浆防渗;(e)聚脲弹性体材料

4、防渗等方式。由于该砌石拱坝的坝身单薄，单纯采用坝体灌浆防渗的方法，并没有完全消除渗漏原因，因此防渗加固重点考虑对坝面防渗措施进行比选。3.2坝面防渗方案比选3.2.1坝面防渗加固方案拟定水库具有供水功能，应选用对水质无污染影响的加固材料，提出以下4个方案。方案1，钢筋混凝土贴面防渗。在大坝上游面设置一层厚0.35m的C20钢筋混凝土面板防渗层，采用抗裂性能较好的聚丙烯纤维混凝土，面板中部采用Φ12@150的钢筋网，以提高面板的柔性;面板与老坝体采用化学植筋连接，锚筋直径Φ16，2m×2m梅花形布置;面板每隔15m设一条伸缩缝，缝内设

5、一道止水铜片。方案2，钢筋混凝土贴面+沥青过渡层的复合防渗。在方案1中的钢筋混凝土防渗面层和原拱坝浆砌块石之间设置5mm的沥青柔性过渡层，增强混凝土防渗面层适应变形的能力，改善其应力状况。面板与老坝体采用化学植筋连接，锚筋直径Φ16，1m×1m梅花形布置。面板每隔15m设一条伸缩缝，缝内设一道止水铜片。方案3，聚脲弹性体材料+聚合物砂浆复合防渗。聚脲弹性体材料可单独作为防渗材料喷涂于结构表面，因砌石坝面凹凸不平，不利于形成均匀的防渗膜，并且石面棱角易导致膜面破损，在坝体表面先喷涂聚合物砂浆作为基层，既作为聚脲弹性体材料的附着层，也可

6、作为第二道防渗体。方案4，聚乙烯丙纶双面复合卷材防渗。以水泥浆找平坝体迎水面，然后粘贴聚乙烯丙纶双面复合卷材作为防水层，再施工表层水泥砂浆，防止复合卷材受紫外线照射，延长使用寿命。复合卷材接缝采用搭接方式，选用聚氨脂作接缝胶。3.2.2防渗加固方案应力分析在坝面设置钢筋混凝土防渗层后，由于防渗层材料与坝身材料物理力学性能的差异，使加固后坝体结构应力状态发生变化。根据以往的有关混凝土面板堆石坝的计算分析成果，混凝土面板分担的水荷载及承受的弯矩可以忽略，面板主要是传力结构，而不是受力结构。它是贴在坝体表面的防渗“膜”，只要抗渗性和耐久性

7、满足要求，它的柔性越大，越能适应坝体变形。在该工程中，面4学海无涯板是贴在原浆砌石坝面设置的。浆砌石坝已经运行20多年，其变形总体来说已趋于稳定。考虑到由于温度荷载的作用以及水库水位的变化等因素，加固后浆砌石坝体也将随之发生相应的变位，由此导致面板产生一定的应变。因此，为确保坝身和防渗层结构安全，采用三维有限元对采用方案1和2加固后的拱坝进行了应力计算，以获得加固后坝体和防渗结构的应力分布情况。方案3和4，防渗材料柔性大、厚度很薄，两层之间的约束较弱，在坝体底部不会产生应力集中，不需重做应力分析。在对原坝进行复核计算时，正常蓄水位+

8、温降工况的最大拉应力明显大于其它工况，故取其为控制工况。方案比较中仅列出控制工况结果，以此比较方案的优劣。3.2.3防渗加固设计方案综合比选方案1的应力不满足要求;方案2虽能满足防渗要求，但拱坝应力未有效改善，防渗层最大拉应力仍较大，