混凝土防渗墙在大清沟水库除险加固工程中的应用.pdf

Q ! 生箜 塑 丕 皇 [ 文章编号】 1 0 0 2—0 6 2 4 ( 2 0 1 1 ) 0 1 —0 0 6 7—0 2 工程建设与管理 混凝土防渗墙在大清沟水库除险加固工程中的应用 孙殿文 - ， 刘春洋 z ， 刘福春 。 ( 1 ． 辽宁省阜新市水利局 ， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 ； 2 ． 辽宁省彰武县水利技术推广 中心站 ， 辽宁 彰武县 1 2 3 2 0 0 ； 3 ． 辽宁省阜新市清河 门区河西镇水利站 ， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 ) [ 摘 要]本文以彰武县大清沟水库除险加固工程为实例，介绍了大坝防渗墙厚度与混凝土配 合比的计算成果， 通过实际观测资料分析了混凝土墙的防渗效果， 提 出了基本结论。 [ 关键词 】 混凝土防渗墙； 除险加 固工程； 大清沟水库 [ 中图分类号]T V6 9 8 ． 2 + 3 ； T V 5 4 3 + ．8 2 [ 文献标识码] A 1 工 程 概 况 大清沟水库位于辽河水系柳河左侧一级支流大清沟 河下游处， 距人柳河 口 1 ． 5 k m。 水库控制的全流域均为内 蒙古科尔沁沙丘 区，年径流多为降水入渗后通过深度下 切的河岸补给。坝址 以上实测产流面积 1 5 ． 0 k m2 ， 总库容 1 1 2 0万 r n 。 大清沟水库始建于 1 9 5 8年 4月，经过五十多年的长 期运行 ， 累积病险问题逐年加重： 大坝上游护坡块石风化 破碎严重 ， 下游排水体淤堵失效 ； 坝体浸润线逸出点高 ， 渗 漏严重； 泄洪洞进水塔框架断裂 ， 闸门启闭不正常； 溢洪道 悬槽井柱、 槽体断裂 ， 闸门与启闭机老化等， 已经对水库安 全构成威胁。 2 0 0 3年经水利部大坝安全管理中心鉴定复核为三类 坝 ， 2 0 0 5年列入国家水库除险加固工程投资计划， 2 0 0 6年 开 工建设 。 2 混凝土防渗墙的应用条件 2 ． 1 大坝 基本情况 大清沟水库大坝为均质土坝 ， 最大坝高 2 3 ． 5 m， 筑坝 材料取 自大坝两端的沙丘 ，均为第四系级配不良中沙 ， 粒 径在 0 ．0 0 5 ～ 2 ． 0 IT U T I 之间， 渗透系数 2 ． 6 6 x 1 0 4 c m／ s 。 实施除险加固= 】 一 程前的高库水位时 ， 大坝浸润线在下 游坡上逸出， 坡面积水深度近 2 0 c m， 坝脚多处出现管涌先 兆， 下游坝坡多次产生塌坑 ， 大坝处在十分危险的境况。为 此，解决坝体渗透与稳定是本次水库除险加固的核心内 容。通过分析筑坝材料、 坝基地质、 运用方式等条件 ， 计算 大坝的渗流稳定， 确定在大坝轴线上实施混凝土防渗墙的 加固方案。 2 ． 2 混凝土 防渗墙设计 本次设计混凝土防渗墙厚 0 ． 3 r n ， 墙高 2 5 ． 0 r n ( 其中 坝高 2 1 ． 5 m、 坝基深 3 ． 5 m) ， 轴线长 3 8 0 ． 0 m， 防渗体总面 积 9 4 8 6 m3 。 1 ) 混凝土防渗墙厚度 本次设计参照《 大坝基础防渗墙》 中墙体厚度计算公 式。 最高库水位 1 6 8 ． 0 2 m， 河底高程 1 4 7 ． 0 I T I ， 下游无水 ， 故 作用在防渗墙上的最大水头差 △ 一为 2 1 ． 0 2 m； 取抗渗坡 降安全系数 K为 4 ． 0 、 防渗墙渗透破坏坡降 3 0 0 ， 混凝土 防渗墙计算厚度 6为 0 ． 3 m。由于沟槽施工超挖的原因， 实 际墙体厚 度约 O ． 4 I T I 。 2 ) 墙体混凝土配合比 借鉴国内外已建设大坝防渗墙的各种材料 ， 结合大清 沟水库大坝的工程条件 ，选择普通混凝土为防渗墙体材 料， 混凝土强度等级 C2 0 、 抗渗等级 W8 。 混凝土配合比： 3 2 ． 5普通硅酸盐水泥 3 6 0 k g ／ m3 、 河沙 8 7 7 k g ／ m 、小碎 石 9 5 0 k g ／ m* 、水 1 6 3 k g ／ m 3 、外加 剂 3 ． 6 k g ／ m ， 水灰 比 0 ． 4 5 。 3 混凝土墙 防渗效果的分析 大坝混凝土防渗墙工程于 2 0 0 6年 8月 1 5曰开工建 设 ， 同年 1 1月 8目全部完工 ， 历时 8 6 d 。为检验混凝土墙 的防渗效果 ， 对混凝土防渗墙建设前与后 ， 库水位基本相 同时原测压管中排 2至 4号孔 、 西排 2至 4号孔的九组观 测资料进行对比 ， 从测压管内水位高度变化情况 ， 分析防 渗墙 的丁作效果 。 通过对大坝浸润线实测资料的对比分析， 结果是 ： 防渗墙实施前与后， 库水位在 1 6 4 ． 4 0 IT I 时 ， 中排测压 管的两次水位变化差值 ： 2号管 ( 坝上部 ) 4 ． o 2 m， 4号管 ( 坝下部) o ． 6 4 m； 西排测压管的两次水位变化差值 ： 2号管 2 ． 7 2 m， 4号管 0 ． 5 8 lT l 。库水位在 1 6 2 ． 6 2 I 1 2 时 ， 中排测压管 的两次水位变化差值： 2号管 2 ． 6 4 m， 4号管 0 ． 3 3 m；西排 67 工程建设与管理 东北水利水 电 2 0 1 1 年第 1 期 测压管两次水位变化差值 ： 2号管 2 ． O 9 m， 4号管 0 ． 3 3 m。 其他 7组库水位介于 1 6 4 ． 4 0 ~ 1 6 2 ． 6 2 m之间，变化规律与 上述 两组一致 。 同一库水位 ， 混凝土防渗墙建设前后 。 测压管 内水位 有较大变化 ， 库水位越高， 水位差值越大； 西排测压管比中 排测压管内水位变化幅度小 ； 库水位越高， 中、 西两排测压 管内水位变化幅度差值越大。其原因为西排测压管受西侧 高沙丘地下水及坝肩绕渗补给影响所致。 防渗墙建设前后的浸润线与渗透水量情况： 1 ) 大坝浸润线 的对比 依据一般渗流公式计算防渗墙施工前后的大坝浸润 线 ， 同一水平位置 ， 浸润线高度下降很大； 坝后 1 6 0 m处 ， 浸润线高度下降近 1 0 m，充分显现了混凝土墙的防渗效 果。计算结果见表 1 。 2 ) 大坝渗透水量的对比 根据观测资料 ，大清沟水库原年渗漏水量达 9 3 ． 1 万 r n 3 。 在大坝设置棱体排水的情况下 ， 计算加固前通过坝体和 坝基的单宽渗流量； 加固后， 由于混凝土防渗墙的渗透系数 小 ， 渗流通过墙体后水头损失大， 浸润线形成较大跌落 ， 忽 略上游坝体的水头损失 ， 计算防渗墙的渗流量见表 2 。 混凝土防渗墙实施后与实施前， 大坝单宽渗漏量相差 7 5 1 倍。 4 结语 通过对实测资料的对比分析 ， 得出 ： 大清沟水库坝体 混凝土防渗墙工程的实施 ，大幅度降低了大坝浸润线 ， 减 表 1 防渗墙建设后 与前浸 润线对 比表 注 ： 为水平距 离、 Y为浸润 线高度 。 表 2 混凝土 防渗墙建 设前后渗漏 量对 比表 少了大坝渗漏水量， 消除了大坝渗透破坏的隐患 ， 实现了 除险加固工程的目标。实践证明 ， 混凝土防渗墙是解决科 尔沁沙漠区域中细沙均质坝渗漏的有效措施 ， 该工程方案 具有施工技术先进 ， 施工方法可靠 ， 运行年限长久， 投资经 济合理， 保证大坝安全等优点。 [ 参考文献】 ] [ 1 ]高钟璞． 大坝基础防渗墙[ M] ． 北京 ： 中国电力出版社． 【 收稿 日期】 2 0 1 0 —1 0 - 0 9 ( 上接第 5 7页 ) 2 2 6 ． 1 7 m，出现时间是 8月 1 3日9时 ，总的涨水幅度为 2 ． 2 3 I T I 。 此次洪水的起涨时间为 8月 1 2日1 7时， 起涨水位 为 2 2 3 ． 9 4 m． 相应的流量为 1 ． 0 7 mVs ； 洪峰流量为 6 9 0 m3 ／ s，出现时间是 8月 1 3日 8 时 ， 涨洪历时为 1 5 h ； 落水时间 是 8月 1 7日8时 ， 流量为 2 ． 1 9 mVs ， 整个洪水过程为 1 1 3 h 。此场洪水周户屯水文站一天洪量为 4 5 5 5万 m3 ， 二天洪 量为 5 2 5 6万 m3 ， 3 d洪量为 5 4 3 7万 ，洪水的总量为 5 5 2 7万 m 。 3 ． 2 径 流系数 d 根据公式 R= I O W ／ F ， 求出径流深 尺的值 ， 其中 R为径 流深 ， r n m； 为径流总量， 1 0 4 r n 3 ； F为流域面积， k m2 。 根据公式 = R ／ P ， 经分析径流系数 = 0 ． 6 3左右 ， 其中 P为流域平 均降 雨量 ， r n lT l 。 3 ． 3 洪水的重现期 2 0 0 6 年 “ 8 1 3 ”周户屯水文站实测洪峰流量为 6 9 0 m 3 ／ s ,是有实测水文资料以来的第二位 ， 第一位是 1 9 9 5 年 7 月 2 9日 为 7 0 3 r n 3 ／ s 。根据洪水频率计算， 此次洪水的重现 6 8 期约 5 0年左右。 4 结语 通过对孤山河流域“ 8 1 3 ” 洪水的分析， 不仅了解和掌 握了突发性暴雨洪水的产汇流特点和规律 ， 而且对该河流 域造成的洪水损失有了更清醒的认识， 对流域上游近期的 植被状况和水利设施的建设情况有了进一步的了解和掌 握，要准确预报洪水不能完全依赖短期洪水预报方案， 更 应结合流域的产汇流特点和水利工程影响的实际情况， 分 析洪水做出预报。二龙山水库是吉林省大型水库之一， 孤 山河的流域面积占该水库流域面积的 1 3 ％，孤山河流量的 准确预报对二龙山水库的来水量有着很大的影响 ， 随着水 文预报科学技术的发展和预报员技术水平的不断提高， 能 够更加科学、 准确地做出孤山河流域的突发性暴雨洪水预 报 ， 最大限度地减少预报误差， 为抗洪减灾缄言献策。 【 收稿 日期】 2 0 1 0 -1 1 -0 9