大黑松沟水库防渗设计
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摘要: 大黑松沟水库坝体渗漏严重,无法正常蓄水,坝体防渗采用混凝土灌注桩和旋喷桩相结合的方案,坝基采用帷幕灌浆进行防渗。
关键词: 土坝、渗漏、防渗、帷幕灌浆
1.概述
大黑松沟水库位于头道松花江的二级支流大黑松沟河上,隶属吉林省白山市。坝址位于白山市江源区湾沟镇东北约5Km。
大黑松沟水库于2001年动工兴建,2002年交付使用,使用过程中发现水库渗漏比较严重,无法满足正常蓄水要求。因此在2005年又进行了一次水库防渗处理,但处理后发现渗漏情况更加严重,至今尚无法蓄水。
工程等别为Ⅳ等,主要建筑物等级为4级。校核洪水位821.11m(P=0.33%),设计洪水位820.33m(P=3.3%),正常蓄水位819.0m,死水位811.2m。水库枢纽工程建筑物由土坝、溢洪道、输水洞等组成。
目前坝体渗漏非常严重,水库无法蓄水,库中水位813.26m时,就发现下游坝脚出现多处漏水点。当库中水位达到816m左右时,水库左岸下游坝坡出现大面积散浸现象,而且坝后坡在桩号0+030~0+090m之间出现多股明显的渗流发生,下游坝脚沿线均出现明显的渗水点。
2.大坝质量评价
2.1坝体质量评价
坝体与坝基接触带无砼盖板,坝体填筑料质量差,由碎块石含粘性土[1-1]及块石[1-2]组成,局部坝段碎块石集中,分布无规律。其中坝桩号0+071.6～0+166.6m段坝基用块石[1-2]填平,块石上部覆盖0.3～0.5m未碾压碎块石含粘性土[1-1],松散;0+010～0+027m、0+235～0+242.4m碎块石主要成分为页岩,局部有架空。钻探在0+071.6～0+166.6m处揭露块石[1-2]层,揭露厚度0.5～3.4m,块径以30～40cm为主。坝体(1-1)层根据25组锥探统计平均值为10.7击,为中密性土,局部有页岩密集架空及渗漏产生的渗流孔洞。
2.2 坝基评价
坝基由卵石(2-2)层、页岩(4-1)层及粉砂岩(4-2)层组成,卵石层厚0.9~3.5m,分布桩号0+032.0~0+170.4m,其下为强风化页岩及强风化粉砂岩。卵石(2-2)层平均渗透系数K=1.0×10-1cm/s,属强透水层,坝基存在渗漏问题。
卵石(2-2)层以下及两侧为页岩及粉砂岩均为强风化岩,岩体节理裂隙发育,节理角度以近垂直为主,岩石呈碎块状,页岩多呈薄片状,粉砂岩多为碎块状及短柱状。其中在桩号0+042.0m(0802孔)存在一组节理密集带。在基岩钻进过程中孔口多不返水或返水少,说明岩体渗漏严重,又经18段岩体压水试验,透水率一般为q=12.8~42.0lu,大者67.3Lu(仅在钻孔底部有两段压水吕荣值小于5Lu),属中等透水岩体。因此坝基基岩存在渗漏问题。
3.水库防渗设计
3.1 土坝防渗设计
(1)坝体防渗
针对水库目前的渗漏情况及近期工程地质的勘察成果,土坝防渗设计首先对坝体进行防渗,然后对坝基进行防渗。
坝体防渗自坝桩号0-001.254～0+250m段,长251.254m,防渗中心线距上游坝肩1.5m。坝桩号0+010～0+170m段坝体填筑材料从上至下依次为碎块石含粘性土、块石、砂卵石,根据填筑该段坝体材料的特殊性,采用混凝土灌注桩和旋喷桩结合的方案,混凝土灌注桩与旋喷桩交替布置,混凝土灌注桩(旋喷桩)中心距1.6m,混凝土灌注桩与旋喷桩之间中心距0.8m,混凝土灌注桩直径0.8m。根据《碾压式土石坝设计规范》土坝防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位,该水位即为水库校核洪水位,另根据洪水调节计算成果,水库校核洪水位为821.11m,因此灌注桩和旋喷桩顶部控制高程为821.2m。因在水库防渗过程中,坝体与坝基衔接部位的防渗处理尤为重要,为保障该衔接部位处理后能达到良好的防渗效果,同时也考虑便于坝基的帷幕灌浆,设计将混凝土灌注桩(旋喷桩)底部深入基岩1.5m。
(2)坝基防渗
坝基帷幕灌浆在坝体防渗施工结束后进行,灌浆范围坝桩号0-016.254～0+260m,长276.254m。根据地质勘察成果,坝基透水率一般为12.8~42lu,最大达67.3lu,属中等透水岩体。坝桩号0-001.254~0+250m段自岩面起灌,坝桩号0-016.254~0-001.254m段自溢洪道泄槽底板顶高程起灌,坝桩号0+250~0+260m段自820m高程起灌。帷幕灌浆深度考虑基岩的透水率、渗漏量及结合工程投资,帷幕灌浆最大灌浆深度按1.0倍坝前水头控制,单孔灌浆最小深度不小于8m,灌浆孔距2.0m。
3.2 输水洞
本次设计对输水洞采用混凝土塞封堵,塞长6m,混凝土塞沿坝轴线方向的中心线与坝体防渗中心线重合。
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