茶园水库大坝防渗加固设计研究.pdf
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1、第10 期2023年10 月文章编号:16 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)10-0 157-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.10October,2023茶园水库大坝防渗加固设计研究廖益群(吉水县水利局,江西吉水3316 0 0)【摘要老旧水库大坝的安全性是关乎下游人民财产安全和国家基础设施正常运行的重大问题,为解决茶园水库坝体存在的渗漏和渗透稳定问题,考虑采用在坝顶设置套井回填粘土防渗心墙的方法,从坝体、坝顶、坝坡三个部位对大坝进行综合防渗加固设计。分别对加固后的坝体和坝坡进行渗流和稳定计算,结果表明加固处理后浸润线降低很多,渗透比降很小,单宽渗流量最
2、大减小42%,大坝坡面最大坡降为0.2 0,小于大坝出逸允许坡降0.38,坝体不会产生渗透破坏,在各种工况下上、下游坝坡抗滑稳定安全满足规范要求。【关键词大坝;渗漏;防渗心墙;浸润线中图分类号TV543+.81文献标识码B0引言大坝的渗漏若不及时进行加固处理,不仅会危害坝体结构的整体稳定性,也会为水库日后的运行埋下安全隐患。常见的大坝防渗加固方法有防渗墙法、水平防渗加固法、劈裂灌浆防渗加固法等,其中防渗墙法根据施工方式的不同又包括高压喷射注浆法、垂直铺塑防渗法、混凝土防渗墙法等,水平防渗加固中常用的施工技术有反滤沟导渗技术、透水压渗平台技术、临水截渗技术等。在实际工程中,结合工程特点,考虑经济
3、和技术条件选取合适的加固方法尤为重要。1工程概况茶园水库位于江西省吉水县尚贤乡茶园村,座落于赣江水系同江支流尚贤水上,距吉水县城30 km。大坝为均质土坝,坝顶高程为9 3.9 9 m95.00m,坝顶宽4.0 m4.5m,坝顶长19 2 m,最大坝高15.0 m,上游坝坡坡比1:3.2 1:3.9,下游坝坡坡比1:3.01:3.8。根据茶园水库安全鉴定结论,大坝存在以下安全问题:(1)坝顶高低不平,沉陷不均,上游坝面无任何衬护,高程9 0.5m以下风浪冲刷严重,高程9 0.5m以上灌木杂草丛生;下游坝坡未护坡,无坝面排水系统,无坝体排水设备。(2)大坝清基不彻底,残留有第四系残坡积低液限粘土
4、,具中等透水性。坝基上部强风化岩体节理裂隙发育,岩质破碎,具中等透水性,坝基(肩)存在浅层渗漏问题。(3)大坝坝体填筑过程中,碾压施工不到位导致坝体填筑质量不符合整体工程项目标准,渗透系数大于110 cm/s,不满足规范对坝体防渗性的相关要求。2防渗加固设计大坝防渗处理的原则主要是“上截、下排”,“上截”就是在上游封堵渗漏入口,截断渗漏途径,防止渗人。结合本工程具体情况综合考虑,采用冲抓套井回填粘土防渗心墙的方法进行防渗加固设计。2.1坝体加固设计自大坝坝顶顺坝轴线方向上游侧2 m设置冲抓套井回填粘土防渗心墙,粘土防渗墙最大深度为14.2 m,防渗墙顶高程91.50m,防渗墙厚度为1.5m,冲
5、抓粘土心墙布置2 排孔,造孔直径1.1m,孔距为0.8 6 m,排距为0.9 m。设计指标如下所示:(1)粘土防渗墙设计指标如下:k110cm/s,允许渗透坡降为6 8,压实度不小于0.9 5。(2)冲抓粘土要求:粘粒含量为30%50%,干密度大于1.5g/cm,含水量控制在2 0%30%之间,水溶盐含水及有机质含量均不大于5%,土中不允许掺有草皮、树根等杂物,干密度和含水量均需通过现场试验,控制在设计要求范围内。(3)套井回填粘土心墙填筑要求:冲抓粘土心墙施工前需将库水位降至最低水位,保证粘土心墙施工。粘土心墙分两序孔施工,先单序孔,再双序孔。回填铺土要均匀平整,分层填筑,每层厚度宜控制在0
6、.3m0.5m,粘土心墙回填夯实在落锤时要保持几秒钟的的稳定,以免造成夯锤碰撞孔壁。当距坝顶2 m以内回填时,应减少冲量,夯距小于2 m,以防坝顶开裂及沿孔周雍起。(4)造孔要求:造孔要保证平整垂直,孔位允许偏差+30mm。单号井与双号井孔套接中心在任一深度的偏差,不得大于设计墙厚的1/3。收稿日期2 0 2 3-0 5-18作者简介廖益群(19 6 8),男,江西吉水人,工程师,主要从事水利工程建设与管理工作。157第10 期2023年10 月(5)坝体与两坝肩接触面存在接触渗漏,采用冲抓套井回填粘土心墙沿左、右坝肩向两侧延伸5.0 m,防渗墙底部截断坝基含砾低液限粘土层。2.2坝顶加固设计
7、(1)坝顶高程复核茶园水库正常蓄水位9 0.50 m,根据库水位 流量关系曲线,经调洪计算水库校核洪水位(P=0.33%)为9 1.46 m,设计洪水位(P=3.33%)为9 1.16 m,库区多年平均最大风速为16 m/s,吹程0.8 km。根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2020),坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定:(1)式中:Y为坝顶超高,m;R 为最大波浪在坝坡上的爬高,m;e为最大风雍水面高度,m;A 为安全加高,m。大坝为4级建筑物,正常运用情况取0.5m,非常运用情况取0.3m。波浪平均波高和平均波周期采用莆田实验站公式:0.458D0.0018ghmgH.=0.13t
8、h0.7WT,-4.438h.5s式中:hm为平均波高,m;T m 为平均波周期;W为计算风速,m/s,取W=16m/s(校核)、2 4m/s(设计);Hm为水域平均水深,m,Hm=10.76m(校核)、Hm=10.46m(设计);g为重力加速度,取 9.8 1 m/s。平均波长公式:式中:Lm为平均波长,m;H 为坝迎水面前水深,m。计算点处的风雍水面高度公式:e=(KWD/2gHm)cos式中:e为风水面高度,m;D 为风区长度,m,取8 0 0 m;K为综合摩阻系数,取3.6 10;为风向与水域中线夹角,本次复合取0。平均波高在单坡上的平均波浪爬高公式:R.=K K,/(1+m2)2(h
9、aL.)/2R/Rm=1.84(4级坝)式中:Rm为平均波浪爬高,m;K 为斜坡的糙率及渗水性系数,查表取0.9 0;K为经验系数,由风速W、坡前水深H,重力加速度g所组成,由W/(g H)2 确定,查规范得设计情况下Kw=1.01,校核情况下Kw=1.00。根据式(1)式(6),计算结果见表1。表1坝顶高程计算结果水位风浪爬雍高安全超坝顶超所需坝顶工况/m高R/mE/m高A/m高Y/m高程/m正常水位90.50设计工况91.16校核工况91.46大坝所需坝顶高程为9 3.2 4m,现状坝顶高程为9 4.50 m,高于所需坝顶高程,坝顶高程满足规范要求。根据大坝上、下游坡比、坝顶高程复核,坝顶
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