无纺土工布在庙滩水库坝体暗沟排水中的应用.pdf

第 1期 2 0 1 0年 1月 广 东水利水电 GUANGDONG WATER RES OURCES AND HYDROPOW ER No 1 J a n 2 0 1 0 无纺土工布在庙滩水库坝体暗沟排水中的应用 陈永强， 贺事忠 ( 博罗县水利水电勘9 n , 4 设计室， 广 东 博 罗5 1 6 1 0 0 ) 摘要： 在庙滩水库加固工程中， 因当地缺乏合格的块石， 棱体用块石需到4 0 k in外采运， 运输费用很大， 坝体排水采用无纺 土工布暗沟排 水代替传统的块石排水棱体 ， 不仅效果好 、 施 工进度 快， 而且 降低 了工程 造价。该文介绍无 纺土工布暗沟排 水设计及相关问题 。 关键词 ： 水库 ； 土工布 ； 坝体排水 中图分类号 ： T V 4 9 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8一 O 1 1 2 ( 2 0 1 0 ) 0 1 0 0 5 4 0 3 1 工程概况 庙滩水库位于博罗县仍图镇 ， 设计 总库容为 1 5 3 3 万 m ， 正常库容为 1 1 2 7万 I 13 ， 水库主要任务是农 田灌 溉。水库枢纽 主要建筑物 有均质土坝 4条 、 溢洪道 I 座、 灌溉放水涵管 1 条。该水库安全加固工程经省审批 列入 1 9 9 82 0 0 0年度基 建计 划， 总投资为 9 9 2万元。 主要加固项 目包括 4条土坝坝体加固、 溢洪道改建 、 涵 管改造等。下面仅对坝体暗沟排水设计进行论述。 2 坝体排水设计 水库 4条均质土坝 中规模最大的为一副坝， 一副坝 坝顶长为 3 1 0 m， 最大坝高为 1 2 m， 上游坝坡为 1 ： 2 6 ， 下 游坝坡为 1 ： 2 5 。一副坝存在的主要安全问题是坝身 单薄 ， 经计算加固前背水坡坝坡稳定达不到规范要求 ， 需培厚加 固； 其次是坝体浸润线较高 ， 库水位接近正常 水位时 ， 下游坡约 1 3坝高以下较大范围出现牛皮胀现 象 ， 经勘探查明： 一副坝坝体 由粉土 、 粉质粘土填筑而 成 ， 其渗透系数为 A 1 0 c m s ， 坝基为第 四系冲积层 ， 多为粉质粘土和粘土， 下伏基岩为侏罗系砂页岩 ， 其渗 透系数为 A1 0 一 A X 1 0 c m s 。 为了有效降低坝内浸润线高程 ， 在进行坝体排水结 构设计时， 做了2种设计方案进行 比较 ： 坝后坡脚干 砌块石棱体排水； 坝内无纺土工布暗沟排水。经计 算 ， 2种方案坝坡稳定均能满足规范要求。 2 1 坝后坡脚干砌块石棱体排水方案 如图 1 ， 排水棱体基底高程为 1 6 2 0 m， 棱体顶高程 为 1 9 2 0 m， 顶宽为 2 0 m， 内坡为 1 ： 1 0 ， 外坡为 1 ： 1 5 。 考虑到坝后 1 5 0 m左右为东江， 东 江高水位骤降时， 由 于坝体排水反滤的需要 ， 棱体顶至 2 2 0 m高程 以下背 水坡布置贴坡排水 ， 干砌块石排水棱体方案是一种传统 的做法 ， 施工简单 、 技术成熟可靠 。缺点是块石用量大 ， 本工程坝址 附近无 合格 的块 石料场 ， 棱 体块石 要到 4 0 k m外采运 ， 运输费用很大， 这是最终放弃干砌块石棱 体排水方案的主要原因。 图 1 排水棱体断面示意 ( 单位 ： 高程 m； 长度 m m) 2 2 坝内无纺土工布暗沟排水设计 图2为采用坝内无纺土工布暗沟排水方案一副坝 加固平面布置。在坝线桩号 0+ 7 5至 0+ 3 4 0布置坝内 排水暗沟， 全长为 2 6 5 m。纵向排水 暗沟布置在距下游 坝址 为 5 1 1T I 处， 采用无 纺 土工 布包裹 粒径 为 2 0 4 0 m m的碎石， 倒梯形断面， 中间设 q b l 5 0 m m的 P V C滤 水管 ， 如图3所示。横向排水暗沟每隔 4 0 m布设 1 条 ， 也是采用无纺土工布包裹粒径为 2 0 4 0 m m碎石的倒 收稿 日期 ： 2 0 0 91 21 4； 修回 日期 ： 2 0 1 0 0 1 0 5 作者简介 ： 陈永强( 1 9 7 4一) ， 男 ， 本科 ， 工程师 ， 长期从事水利水 电工程设计和建设管理工作 。 5 4 2 0 1 0年1月 第1期 陈永强， 等： 无纺土工布在庙滩水库坝体暗沟排水中的应用 梯形断面， 过水断面略小 于纵 向暗沟断面， 中间同样埋 设一根 b l 5 O m m的 P V C滤水管 ， 横 向排水 暗沟与坝脚 7 2 00 排水明沟相接。纵横向 P V C滤水管的开孔率为 1 6 ， 孔径为 l O m m。 】 。 两 I 。 l ； 莓 I llillllll 。 目 l Jlllllll 。 。 国 I 目 一 I ! a 垦 一 司 、 ll 。I、 = 、 、 、 一 | _ I 。 0 。0 I 1 6 00 0 I, o o 、 ， 【 T 图 2 副坝加 固平面布置示意 ( 单位 ： 高程 m； 长 度 in m) 2 0 00 图 3 纵向排水暗沟断面示意 ( 单位 ： 高程 m； 长度 mm) I 1 n 14 n O I 4 n O I n l 1 R ? n I _ _ 图4 横向排水暗沟 11断面示意( 单位： 高程 m； 长度 m m) 3无纺土工布的选择 本工程无纺布的作用是作为坝内暗沟排水体 的反 滤层 ，在选择无纺布时主要考虑满足以下原则 ：保 水性准则 ，被保护土料颗粒不能从无纺布 的孔隙中流 失 ，要求土工 布的等 效孑 L 径 0 小于或等 于被保护土 的特征粒径 d 透水性准则 ，无纺布的透水性应大 于被保护土料 的透水性 ，以保证渗透水流通 畅，无纺 布的渗透系数 应大于 1 0倍被保 护土料 的渗透 系数 K s ；防堵性准则 ，被保护土料小 于某一粒径 的颗粒 不能停留产生淤堵现象。应 以现场土料制成的试样和 拟选土工织物在进行 淤堵试验后 ，所得梯度 比 G R应 不大于 3 ，对于一些工程重要部位 ，排水失效后影响 S 5 2 0 1 0年 1月 第 1期 广 东水利水电 N o 1 J a n 2 0 1 0 主体工程安全或修理费用高时，应以拟用的土工织物 和现场土料进行室内淤堵试验。另外，无纺布的抗拉 强度 、延伸率及撕裂强度也应符合国家标准。经综合 比较，本工程选用核工业湖南无纺布厂生产 的银 山牌 4 0 0 g m 绦纶长丝土工布。 4施工 中应 注意的 问题 1 ) 无纺土工布在提货前一定要进行抽样检查 ， 对 照相关技术指标 ， 不合格的产品坚决不用 ， 因为土工布 的可靠性是保证暗沟排水反滤的基础 ， 一旦土工布失 效， 则反滤就会失败 ， 将带来严重的后果。 2 ) 暗沟基槽开挖宜在坝体填筑到滤水体顶部高程 以上时进行 ， 以确保暗沟排水断面尺寸达到设计要求不 变 形变位 。 3 ) 土工布在运输 、 储存和施工期间， 应避免被阳光 长时间照射 ， 以防止无纺土工布老化速度加快 ， 影响其 强度和使用寿命。 4 ) 土工布在铺设过程 中， 两幅之间搭接宽度应符 合 3 0 2 e ra， 以保证其整体性。同时要防止泥土或杂物 弄脏土工布 ， 以免影响渗透效果 ， 使坝体浸润线抬高。 5 结 语 庙滩水库一副坝加固施工于 1 9 9 9年 1 2月完工， 运 行 已6年多。通过运行观测 ， 坝体渗流全部由排水管排 出， 排水管渗水清澈透明， 渗流量随库水位上升而增大 ， 坝下游坡未出现散浸现象 ， 说 明坝体暗沟排水有效 ， 能 有效降低坝体浸润线 ， 渗出水清澈透 明， 说明土工布 的 反滤作用 ， 效果良好 ， 排水反 滤两者均达到了设计 预期 的效果。同时与坝后坡脚干砌块石棱体排水方案相 比， 采取坝 内无纺土工布暗沟排水方案 ， 使工程投资节省 5 2 。 当前 ， 我省还有许多 中小型水库土坝需要加固， 而 坝体排水是土坝加固设计 中的重点之一 ， 当坝址附近没 有合适的块石或块石价格较高时， 坝内土工布碎石排水 暗沟可作为一种较经济的选用方案 ， 且施工工期短 ， 质 量也有保证。 ( 本文责任编辑罗睿) ( 上接 第 4 9页) 保证锚杆的自由段在设计位置和埋人结构混凝土 内的 长度 ， 以保证高强锚杆 的受力 。对于施工 中碰 断的锚 杆 ， 要求施工单位及时接长。 2 4 3 锚杆与墙后排水管交叉的处理 由于施工误差 ， 少数锚杆与闸室边墙排水管交叉， 如不处理将长期受水的浸蚀 ， 不 能保证锚杆的使用寿 命 ， 也影响排水管的检修。为此 ， 要求施工单位在施工 排水管时 ， 在满足排水和检修 的同时适当调整位置， 避 免与锚杆交叉 ， 对 已经出现的情况 ， 应锯断锚杆并在 附 近补打。 2 4 4 地质构造部位的处理 因地质构造影响和双向爆破作用 ， 岩体较破碎 ， 节 理较发育 ， 局部边墙少数部位伴有渗水 ， 致使锚杆注浆 时浆液流失 ， 影响锚杆孔充填密度和锚固力。对此要求 先对岩体进行固结灌浆 ， 再进行锚杆施工； 已施工部位 按照先固结灌浆后锚杆的原则进行补打。 2 4 5 混凝土施工缝的设置 由于闸室边墙混凝土高达 5 06 0 m， 除采用滑模 5 6 外 ， 大多数施工采用分层浇筑 ， 混凝土施工缝面将可能 与锚杆安装位置在同一平 面上， 这对锚杆受力不利 ， 因 此监理在施工现场及时进行了调整， 要求高强锚杆埋入 混凝土施工缝 面以下 6 0 e m， 同时要求在混凝土施工中 采用支架 ， 保证锚杆安装位置处于水平， 混凝土罐不得 撞击锚杆。 3 质量 评价 永久船闸高强锚 杆施 工 自 1 9 9 8年 5月开 始， 到 2 0 0 2年 4月基本完成 ， 共计安装约 1 0万根高强锚杆。 施工过程中进行 了拉拔试验和无损检测， 截止到 2 0 0 2 年 4月共对 8 8 9 4根高强锚杆进行了检测 ， 为高强锚杆 总数的 9 7 7 ， 检测情况表 明高强锚杆抗拔力均达到 设计要求， 没有发现质量异常情况 ； 同时高强锚杆观测 资料表明锚杆的应力基本稳定 ， 无异常变化 ， 边坡得到 有效锚护， 施工质 量是可靠得。2 0 0 2年通过业 主、 设 计 、 监理 、 施工单位的验收， 工程被评为优 良工程。 ( 本文责任编辑罗睿)