土壩排水棱體異常滲水處理技術(shù)
土壩排水棱體異常滲水處理技術(shù)
摘要：本文結(jié)合水庫主壩排水棱體異常滲水處理為例, 分析了異常滲水的原因，并提出處理措施。
關(guān)鍵詞：棱體滲水；砂礫料；滲溝; 疏導
Abstract: this paper combining of the edges of abnormal body unsteading drainage water treatment as an example, this paper analyzes the cause of seepage water of abnormal and proposes the treatment measures.
Keywords: arrises body ooze water; Gravel material; ShenGou; counseling
深圳市某水庫的主壩為均質(zhì)土壩，按防御100年一遇洪水標準設(shè)計, 經(jīng)多年運行, 主壩病險程度逐年加重, 發(fā)現(xiàn)存在有多處不同程度的異常滲漏現(xiàn)象, 異常的滲水造成了主壩浸潤線抬高, 外坡散浸加劇, 嚴重危及大壩安全。經(jīng)鑒定、復核,主壩排水棱體失效, 是危及大壩安全的主要原因之一。為確保堤壩安全穩(wěn)定運行, 消除安全隱患, 應對該段堤壩的異常滲水段進行處理。
根據(jù)對異常滲水的原因分析, 確定主要是由于三方面的原因造成: 一是施工建材質(zhì)量把關(guān)不嚴, 反濾層的砂礫石含泥量較大, 棱體的堆砌塊石大部分是從大壩兩端山頭采集的風化石；二是在大壩外坡馬道和坡面沒有設(shè)計修建縱橫排水溝, 一遇暴雨, 雨水挾帶壩坡面泥土, 全部灌進排水棱體內(nèi), 淤積排水棱體。
三是一部分沒有被濾層攔截的粘土細粒進入排水棱體, 阻塞排水通道, 反濾層的砂礫石含泥量過大,排水性能降低, 再加上運行中有大量細粒的粘土吸附在砂礫石上, 使得反濾層的透水能力越來越弱。
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一、異常滲水處理措施
1、方案比較
根據(jù)上述分析, 初步擬定對排水棱體進行改造的三種方案。方案一: “沖抓回填砂礫料形成垂直排水體”加“壩體表層開挖縱橫導滲溝”； 方案二: 在原來的老排水棱體上直接新建貼坡排水; 方案三: 拆除老排水棱體重建。
方案對比見附表。經(jīng)比選, 最終決定采用方案一。
附表排水棱體改造方案對比表
2、處理方法
根據(jù)成因分析和處理方案比較, 該工程的改造措施為:在老排水棱體上游坡腳位置沿平行壩軸線方向上每隔 5 m距離用沖抓機造孔一個, 孔內(nèi)鋪砂礫反濾料壓實, 形成垂直排水體; 兩垂直排水體間開挖 2.8 m 深的聯(lián)系肓溝, 把排水孔互相連通, 形成平行壩軸線的排水體。為把滲水順利排向下游, 沿縱向排水體每隔 15 m 開挖一條深 2 m 的橫向?qū)B溝,將壩體滲水導向排水體外, 縱橫導滲溝相互連通, 組成綜合排水結(jié)構(gòu)。
附圖為壩體排水結(jié)構(gòu)布置。
（1）沖抓垂直排水孔。為盡量減少對壩腳的損害, 沖抓孔布置在老排水棱體上游坡腳的位置, 約距老排水棱體內(nèi)頂角4.8 m 左右, 這正好位于大壩土體之中, 避開老排水棱體中堆砌的塊石, 便于利用沖抓機開孔。造孔施工應選擇在枯水季節(jié)、水庫水位較低時進行, 外坡腳滲流量小, 壩體粘土含水量低, 可預防孔壁的崩垮等現(xiàn)象出現(xiàn), 減少大壩壩體的損傷, 保證造孔質(zhì)量及垂直排水體的填筑質(zhì)量。
沖抓孔徑 1.0m, 間距5m, 共沖抓成孔 17個, 造孔深度直接到達老排水棱體高程 165.7m 的位置, 平均深度 6.8m。
造好孔后應立即回填 1m 厚粗砂, 然后再將礫石回填至高程 169.70m 的位置, 并予壓實。
(2)縱向排水盲溝開挖。在所有的排水孔沖抓回填好后,在排水孔之間開挖深 2.8m, 寬1m 的溝槽與沖抓孔連通, 高程 165.7 m 的位置清除垂直排水體泥土, 在溝槽周邊鋪設(shè)雙層土工布, 并在距溝底 0.5 m 埋設(shè) Φ200 的塑料盲管, 立即回填砂礫石并壓實, 在砂礫上面再鋪設(shè)二層土工布, 最后回填粘土夯壓密實, 恢復壩坡原狀。
土工布的要求: 土工布將粘土和砂礫隔開, 起反濾作用,要求有較高的強度和耐久性等, 布的厚度要求大于 6 mm, 土工織物濾層孔徑小于 0.16 mm。土工織物強度要求: 握持強度820 N, 刺破強度大于 370 N, 頂破強度大于 2.1 MPa, 抗拉強度 1.2 kN/100 mm。
塑料盲管的要求: 由于塑料盲管永久性埋設(shè)在濾料中, 選擇厚度為 5mm 的 PVC 管, 口徑 Φ=200mm, 要求 PVC 管有一定強度和抗老化耐腐蝕性能。為了砂礫中水流進管道, PVC管要加工成花管, 即在管壁上鉆直徑為 6 mm 的
小孔( 一般要比砂礫石的徑粒小, 防止砂礫進入盲管) , 孔距為 8 cm 左右,成梅花狀布置, 管頭用二通和三通管搭接。
砂礫石的質(zhì)量要求: 級配良好, 干凈無雜物, 質(zhì)地致密, 抗水性和抗風化性良好, 有良好的透水性, 粒徑小于0.075mm 顆粒含量應不超過 5%。
(3) 開挖橫向?qū)B溝。為了將縱向?qū)B溝內(nèi)的水順利排向下游, 每隔15 m 設(shè)置一條橫向?qū)B溝, 共4條。由于導滲溝布置老排水棱體內(nèi)無法利用沖抓機進行工作, 只能采用人工開挖、回填砂礫石的方法施工。導滲溝開挖深度 2 m, 溝寬 1.0m, 溝底高程168.89 m。并在溝周邊鋪設(shè)土工布, 并距溝底 0.5m 的砂礫石中埋設(shè) Φ200的塑料盲管,使橫向?qū)B溝與縱向?qū)B溝連通。
(4) 下游棱體延伸。由于大壩外坡需要培厚, 因此排水棱體也須相應地往下游順延, 其中棱體水平外延距離 6.7 m, 加高 0.9 m。棱體外坡面采用干砌護坡, 坡比為 1: 1.5, 內(nèi)部用新鮮青塊石堆砌。排水棱體加高部分與大壩腳培厚土體接觸面之間反濾層也采用雙層土工布代替。加寬部分與壩基之間的反濾層采用三層級配均勻、耐風化的砂、礫、碎石構(gòu)成反濾系統(tǒng), 每層粒徑隨滲流方向而增大, 厚度為 0.5 m。
為了防止壩坡面泥土被雨水沖入排水棱體, 在各級馬道和壩體與山坡交接處修建 B×H=0.3 m×0.4 m 混凝土槽排水溝。
二、處理效果
2011年初完成排水棱體的改造加固工作, 4 月底蓄水至正常水位, 到目前為止, 均未發(fā)生大壩外坡散浸現(xiàn)象, 外坡測壓管內(nèi)水位比加固以前明顯降低, 一直困擾著大壩安全運行的排水棱體失效問題得到了解決。事實證明排水棱體改造效果良好, 能確保水庫正常安全運行。
注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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