淮南市八公山區(qū)南唐水庫滲漏加固處理的設(shè)計(jì)論文
一、概述
南塘水庫位于淮南市八公山區(qū)山王鎮(zhèn)大頂山、英家山之間，是一座集防洪、旅游、灌溉和養(yǎng)殖于一體，發(fā)揮綜合效益的小(1)型水庫。水庫集水面積2.08km2，正常蓄水位44.30m(黃海高程系，下同)，按50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水設(shè)計(jì)，500年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水校核;設(shè)計(jì)洪水位45.03m，校核洪水位45.82m，總庫容107.66萬m3。
南塘水庫樞紐工程由土壩、正常溢洪道和放水涵洞組成，大壩為均質(zhì)土壩，壩頂全長(zhǎng)約268m，頂寬3.0m左右，壩頂高程46.88~47.02m，最大壩高13.0m，壩背水坡比為1:3.5左右，為草皮護(hù)坡。壩迎水坡比為1:3.0，干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡厚0.3m，護(hù)砌高程36.70~46.80m。
2009年淮南市水利局對(duì)南塘水庫進(jìn)行安全鑒定，評(píng)定南唐水庫為三類壩。根據(jù)滲流分析計(jì)算和研究分析結(jié)果，結(jié)論如下:壩基清理不很徹底，壩基與河床接觸面存在滲漏問題;雖然下游逸出滲流比降小于允許滲流比降，但滲流出逸點(diǎn)較高。參照《水庫大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL258-2000)，確定大壩滲流穩(wěn)定安全等級(jí)為“C”級(jí)。
二、地質(zhì)條件
2.1壩體工程地質(zhì)條件
2.1.1壩身填土組成
壩身人工填土成分主要為粉質(zhì)粘土、粘土和少量碎石等雜物，灰黃、棕黃等色，可塑狀，結(jié)構(gòu)松散，主要來源于庫區(qū)附近表層土，土質(zhì)以粘土為主。
2.1.2壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)
壩身土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土、粘土，基本符合均質(zhì)土壩的土料質(zhì)量要求，但局部有小礫石、全風(fēng)化砂巖和腐爛植物等雜物，影響壩體的密實(shí)度。壩身為人工填筑，未經(jīng)機(jī)械碾壓，土質(zhì)松散。擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果為:壩身填土的最優(yōu)含水率為21.3~22.9%，最大干密度為1.55~1.60g/cm3。而從取樣的物理力學(xué)性指標(biāo)來看，干密度小于1.50g/cm3的土樣數(shù)占總?cè)訑?shù)的68%，以上指標(biāo)均說明說明土體的壓實(shí)度不夠，從現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)看上部壩身的滲透性較大，填筑質(zhì)量差。
2.2壩基工程地質(zhì)條件
2.2.1壩基土層工程地質(zhì)特征
根據(jù)勘察成果，壩基上部為第四系粘性土覆蓋層，為粉質(zhì)粘土及殘積土，下部西半部分為砂巖，東半部分為灰?guī)r。壩基各巖土層自上而下分層敘述如下:
�、趯佑倌噘|(zhì)粉質(zhì)粘土:灰、灰褐色，含少量鐵錳質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾高嶺土，稍有異味，軟-可塑狀，濕。天然含水量23.4~29.8%，平均27.8%，濕密度1.96~2.01g/cm3，平均1.98g/cm3;干密度1.52~1.60g/cm3，平均1.55g/cm3;孔隙比0.695~0.872，平均0.781;固結(jié)快剪內(nèi)聚力36~50kPa，平均43kPa，內(nèi)摩擦角為7.8~10.7°，平均8.8°;壓縮系數(shù)(a1-2)0.23~0.31MPa-1，平均0.26MPa-1;壓縮模量4.41~9.99MPa，平均7.42MPa;單橋靜探Ps值平均1.37MPa。該層屬第四系上更新統(tǒng)沖(洪)積層(Q3al+pl)。
�、蹖诱惩�:灰黃，雜色，夾較多灰?guī)r、砂巖碎石塊等，夾高嶺土，可塑狀，濕。天然含水量26.7~31.8%，平均29.8%，濕密度1.86~2.03g/cm3，平均1.95g/cm3;干密度1.43~1.52g/cm3，平均1.50g/cm3;孔隙比0.800~0.922，平均0.832;固結(jié)快剪內(nèi)聚力45~117kPa，平均65kPa，內(nèi)摩擦角為9.7~13.5°，平均11.6°;壓縮系數(shù)(a1-2)0.14~0.29MPa-1，平均0.17MPa-1;壓縮模量10.76~12.91MPa，平均12MPa;單橋靜探Ps值平均1.97MPa。該層屬第四系上更新統(tǒng)殘積層(Q3el)。
�、�1層泥質(zhì)頁巖:主要分布于大壩西半部分，土黃色，強(qiáng)風(fēng)化，層理明顯，巖性為頁巖，泥質(zhì)含量較高，未揭穿。
�、�2層灰?guī)r:主要分布于大壩東半部分，青灰色，中~微風(fēng)化，厚層狀，節(jié)理發(fā)育一般，巖性為泥灰?guī)r、石灰?guī)r，局部有泥質(zhì)填充，未揭穿。
2.2.2 水文地質(zhì)條件
壩區(qū)主要為第四系上更新統(tǒng)地層，壩身為素填土及基巖出露。壩區(qū)地下水主要為潛水及上層滯水，分布于壩身填土中，受大氣降水和庫水位補(bǔ)給，隨水庫的水位升降而變化�？碧狡陂g水庫的水位已接近死水位，測(cè)得各鉆孔地下水位埋深4.20~7.60m，水位標(biāo)37.50~ 3文秘站－您的專屬秘書，中國最強(qiáng)免費(fèi)！8.90m，根據(jù)室內(nèi)滲透試驗(yàn)成果:①層壩身填土的現(xiàn)場(chǎng)鉆孔注水試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)應(yīng)在10-5~10-4cm/s之間。
2.2.3 壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)
根據(jù)勘察成果，壩基上部為第四系粘性土覆蓋層，未見有砂性土層，土層的強(qiáng)度稍低，滲透性較小。南塘水庫大壩壩基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層粘性土結(jié)構(gòu)，壩基基本不存在抗?jié)B穩(wěn)定、抗震穩(wěn)定問題，壩基土具有一定膨脹性，但對(duì)本工程基本不存在特殊土引起的工程地質(zhì)問題，工程地質(zhì)條件較好。
三、水庫壩基滲漏加固設(shè)計(jì)
3.1帷幕灌漿設(shè)計(jì)
壩基基巖滲漏加固采用帷幕灌漿，采用單排孔，孔距2m，灌漿孔深度以深入相對(duì)不透水層、基巖透水率10Lu下限以下3.0m 控制，灌漿壓力為0.2~0.4Mpa。終孔采用機(jī)械濃漿封孔，排除孔內(nèi)水或稀漿。灌漿全部結(jié)束后，質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范執(zhí)行，主要是用檢查孔壓水方法來判定。
3.1.1帷幕灌漿布置
壩體以下基巖灌漿布置為單排孔，孔距2m，采用水泥灌漿。選定防滲軸線在上游壩肩處位置。水灰比采用10比級(jí):8、6、5、4、3、2、1、0.8、0.6、0.5從稀到濃灌注。開始灌漿濃度的選擇，依據(jù)簡(jiǎn)易壓水試驗(yàn)ω值或鉆進(jìn)去的迥水損失大小確定，當(dāng)①極嚴(yán)重漏水，ω>10L/min.m.m時(shí)，開灌水灰比采用5:1;②嚴(yán)重漏水，ω=1~10 L/min.m.m時(shí)，開灌水灰比采用6:1;③漏水較小，ω<1 L/min.m.m時(shí)，開灌水灰比采用8:1~6:1。
灌漿段長(zhǎng)度一般采用5m，當(dāng)漏水量很小(ω<0.5L/min.m.m)可適當(dāng)加長(zhǎng)到5~8m。特殊孔段的灌漿濃度為5:1起灌，或者采用停停灌灌及加速凝劑等方法。每段灌漿的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是:在該段灌漿壓力下，吸漿量小于0.3L/min，繼續(xù)灌注30分鐘。
3.1.2 灌漿范圍
壩基帷幕灌漿將壩基及兩岸巖體與相對(duì)透水層封閉，以達(dá)到降低壩基水頭壓力、防止?jié)B透破壞、減少滲漏損失的目的。大壩右岸灌漿范圍為溢洪道控制段邊墻0+010~0+080m，水平延長(zhǎng)70m。左岸灌漿范圍為0+180~0+250m，水平延長(zhǎng)70m。
3.1.3防滲要求及深度
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274―5001)第6.3.9條的規(guī)定:對(duì)三級(jí)以下的中低壩，相對(duì)不透水層的標(biāo)準(zhǔn)可按基巖透水率q≤5~10Lu確定�？紤]到壩體較矮，因此，確定防滲帷幕底界深入相對(duì)不透水層(q≤10Lu)內(nèi)不少于3m。
3.2充填式灌漿設(shè)計(jì)
為解決水庫在修建時(shí)未進(jìn)行清基或清基不徹底而造成的壩身與壩基的接觸部位存在的'滲漏問題，在左壩肩至0+180和→右壩肩至0+080范圍，壩體與壩基接觸面以上2.0m范圍的壩體內(nèi)采用水泥粘土充填灌漿，采用單排孔，孔距2m，灌漿壓力為0.05~0.1Mpa。
3.2.1布置的原則
結(jié)合本工程的實(shí)際特點(diǎn)，充填式灌漿布置的原則為:①確保工程質(zhì)量，保證大壩加固后正常運(yùn)行;②降低工程造價(jià)，力求防滲體工程量最小;③保證防滲體施工期大壩穩(wěn)定安全，不因施工造成壩體失穩(wěn);④減少施工與蓄水的矛盾，盡量滿足用水需要;⑤施工單一，便于與其它處理措施相協(xié)調(diào)。
3.2.2墻體軸線擬定
防滲軸線位置選擇主要考慮的因素有:施工期壩體安全穩(wěn)定;具備良好的施工場(chǎng)地條件;灌漿后受力條件好，壩體應(yīng)力分布狀態(tài)得以改善。考慮壩頂現(xiàn)有旅游景觀長(zhǎng)廊，選定防滲軸線在上游壩肩處位置，以使不影響到旅游景觀長(zhǎng)廊。
3.2.2充填灌漿頂界、底界高程的確定
壩頂高程為47.00m，壩頂寬3m，充填灌漿頂界高程為接觸面以上2.0m，底界綜合考慮確定伸入基巖0.5m，其下作常規(guī)帷幕灌漿。
3.2.3充填式灌漿參數(shù)
大壩防滲處理采用單排孔，孔距2m，其配比確定為1:2，灌漿壓力為0.05~0.1Mpa。其所用孔與帷幕灌漿同孔。
四、結(jié)語
南唐水庫除險(xiǎn)加固工程施工于2011年汛前完工，并完成了各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。加固處理后，很好地解決了壩基滲漏問題，已能滿足防洪、蓄水灌溉及水產(chǎn)養(yǎng)殖的要求。本文的處理措施和方法，對(duì)以后水庫防滲漏處理具有很好的參考借鑒價(jià)值。
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