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土坝上游坝面积水的处理方案

日期:2016-9-6 9:55:01 来源:转载 浏览数:
 
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    1· 工程概述
    杨七沟水库位于赫章县城东面的平山乡中山村境内,大坝为均质土坝,最大坝高16. 9 m,坝顶长73 m,坝顶宽3 m。水库规模为小( 2) 型,工程等别为Ⅴ等,大坝、溢洪道等主要建筑物为5 级。水库总库容20 万m3,水库主要以灌溉为主,并兼顾防洪、人畜饮水等。
    库区地层为二叠系上统龙潭组( P2 l) ,属相对弱含水层,岩溶不发育,但由于库区裂隙发育,相互切割,导致岩体破碎,风化强烈。坝址区地下水类型为浅层节理裂隙水。
    本次除险加固上游坝面设计为拆除上游原干砌块石护坡,清除坝面杂物,整平坝面后,再采用10 cm厚的细砂( 0. 5 ~ 1 mm细砂) 垫层找平,铺设0. 30 mm厚的PE 复合土工膜( 两布一膜) ,再用10 cm厚的细砂作PE 复合土工膜保护层,保护层的铺盖速度应与铺设土工膜速度相协调,最后铺设8 cm 厚边长为30 cm的六边形C15 混凝土预制块护坡。
    上游面在高程1 608. 92 m、1 605. 96 m设置防滑齿槽[1]。上游坝坡1 600. 50 m处设置C15 混凝土防渗墙,顶部高程1 602. 50 m,宽1. 5 m,高2. 0 m。左右两岸设置C15 混凝土周边截流墙,宽1. 5 m,高2. 0 m,防渗土工膜与其均有效连接。
    2· 坝面积水原因
    该工程于2012 年12 月动工,2013 年6 月初基本完成上游坝面设计内容( 包括截流墙及防渗墙,灌浆工程、砂垫层、土工膜、预制块安装、取水口等) 。由于正值汛期,连续多日降雨,导致库水由原来的死水位1 602. 7 m上升至1 605. 6 m. 由于施工需要,需将库水放至死水位。当库水排放至1 603. 8 m时,发现处于大坝中段已安砌好的预制块向外凸起。2013年6 月20 日,建设单位组织设计单位、监理单位、施工单位共同查看现场。查看后发现,在上游坝面高程1 603. 8 m出现长约10 m的拱包,预制块受顶托作用,产生错动变形。
    预制块变形原因分析:
    1) 土工膜施工过程中出现搭接不好或破损,库水位上升后,膜后积水,库水位下降后,膜后排水不畅。
    2) 上游截流墙及周边防渗墙帷幕灌浆未到达设计要求,未形成连续帷幕,导致库水或地下水通过防渗墙底部进入坝面,导致膜后积水[2]。
    3) 原上游坝面泉水由于库水上涨后,库水水压力大于泉水水头,泉水倒流,导致膜后积水。
    由于当时库水还淹没着部分凸起预制块,不能全面观察,为了查明原因,经相关单位商议后决定:
    1) 施工单位继续排放库水,将库水位排放至死水位以下,检查土工膜搭接及有无破损情况。
    2) 要求施工单位在右岸防渗墙选定位置进行钻孔,抽查灌浆施工是否达到设计标准。
    2013 年7 月8 日,施工单位已将库水放至1 602. 00 m( 死水位1602. 7) . 建设单位再次组织设计单位、监理单位、施工单位到现场踏勘,踏勘后发现,凸起部位高程在1 602. 7 ~ 1 603. 8 m,长15. 6 m。凸起处距离左岸防渗墙同高程6. 8 m,距离右岸防渗墙同高程17. 2 m。
    通过对土工膜的检查,未发现搭接不好和破损情况,右岸防渗墙通过钻孔压水试验检查,压水试验结果表明,均满足规范要求。基本排除以上2 点原因后,基本确认为上游坝面出露泉水所致。   3 ·处理措施
    根据现场踏勘情况和结合施工实际情况,拟采用以下两种办法处理:
    1) 方案Ⅰ: 以堵为主,采用灌浆封堵泉水来源途径。
    2) 方案Ⅱ: 采用大坝上游增加坝内排水管的处理。
    如采用封堵处理,由于泉水来源途径未知,给封堵带来很大难度,风险很大,成本较高。
    经过反复比较讨论,最后采用方案( Ⅱ) : 即在截流墙下游开挖浅槽,浅槽内安装Φ100 软式透水管,软式透水管周围先铺20 cm的粗砂,再铺20 cm的细砂的反滤层,防止粒土进入管道造成堵塞,以保证水流的畅通。
    透水管长35 m,在透水管中段设集水井一座,尺寸为净长× 净宽× 净高= 80 cm × 80 cm × 70 cm,集水井距透水管两端距离16. 9 m。透水管末端距防渗墙距离1. 5 m。在集水井底部安装Dn 25 mm镀锌钢管,镀锌钢管出口至上游防渗嵌固墙外0. 5 m,镀锌钢管长4 m,镀锌钢管出口采用管式单向排水阀进行控制。单向排水阀出口高程为1 602. 80 m ( 死水位1 602. 70 m) ,单向排水阀承受压力> 0. 4 MPa。单向排水阀作防腐处理。
    同时,集水井周边土工膜嵌入集水井混凝土边墙20 cm。在镀锌钢管处的坝面采用厚20 cm的C20混凝土进行护坡。
    具体排水措施如图1所示。
             
    单向排水阀工作原理: 只允许介质向一个方向流动,而且阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的,在一个方向流动的流体压力作用下,阀瓣打开; 流体反方向流动时,由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座,从而切断流动。
    根据单向排水阀的工作原理可知,单向排水阀在膜后积水高于库水位时能自动打开,排除膜后积水,在膜后积水低于库水位时,单向排水阀能自动关闭,库水不能通过单向排水阀进入坝面。
    4 ·处理后的效果
    坝内排水工程于2013 年7 月20 日施工完成,同时开始蓄水,于2013 年10 月12 日蓄水至1 604. 5 m,期间未见坝面预制块有凸起现象。并于2013 年10 月16 日开始排放库水,于2013 年10 月27 日排放至死水位1 602. 7 m。通过现场踏勘可知,未见坝面预制块有凸起变形现象,膜后积水通过排水管排向库内,达到了预期的效果。
    5 ·结语
    病险水库的治理在有序的进行中,我省的病险水库80%以上为土坝,上游坝面设计多为土工膜防渗,预制块护坡。在施工中或施工结束后,部分大坝坝面会出现积水现象,由于膜后排水不畅出现坝面凸起变形现象。为了解决类似问题,采用坝内排水办法可达到预期的效果。

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