城固县堰沟河水库大坝混凝土防渗墙施工方法探讨.pdf

城固县堰沟河水库大坝混凝土防渗墙施工方法探讨 丁文建王严 ( 城 固县水工队陕西城 固7 2 3 2 0 0 ) 摘要堰沟河水库是城固县综合利用的重点小( 一) 型水库， 但坝体心墙高度不符合规范要求， 以及坝 体出现的渗水问题影响其正常运行及坝体安全和下游安全。 本文着重对堰沟河水库大坝除险加 固施工方案进行论述和比较分析， 以期对水库大坝除险加固有一定借鉴意义。 关键词水库； 大坝； 防渗墙； 方案； 探讨 中图分类号： T V 5 4 3 8 文献标识码： B 1工 程概 况 城同县堰沟河水库位于汉江一级支流堰 沟河 出谷 口处 ， 属河谷 型水库 。坝址位于三合 镇余观村， 距县城 3 k m 。 水库于 1 9 6 9 年 9 月动 T ， 1 9 7 4年 5月建成并投入运行 。坝址以上控 制流域面积 1 4 7 k m ， 总库容5 1 5 万 m ， 其中设 计核定兴利库容 1 8 0 万 m 3 , 滞洪库容 2 0 0 万 m ， 死库容2 0 万n fl 。 水库设计灌溉面积 1 0 万亩， 有效灌溉而积 0 7 1 万亩 ，是一座 以农 田灌溉 为主， 兼防洪、 发电、 水产养殖等综合利用的 小 ( ) 型水库。 水库枢纽 l 程属四等， 主要建筑物级别为 四级。主要包括心墙大坝 ， 溢洪道 和放水建筑 物三部分组成。最大坝高 2 7 1 m， 坝顶宽 5 m ， 坝 顶长 l 2 0 r n ， 坝顶高程5 3 0 6 0 m 。开敞式侧堰溢 洪道位于左岸山坡 ，基 本与土坝轴线垂直 ， 泄 流 段 南三级 陡坡跌 水 组 成 。溢流 堰 顶高 程 5 2 3 5 0 m ( 原堰顶 高程 5 2 1 0 m) ，设计堰 顶宽 3 5 m，实 测原堰 顶宽 仅 2 6 m，溢洪 道渠 槽 宽 2 2 m， 一级跌差 1 4 5 3 m， 二级跌差 5 5 m， j级跌 差 2 0 m， 总跌差 2 3 1 m ， 总长度 4 5 4 m 。输水建 筑物 南放水塔 和放水涵洞组 成 ，位于大坝 右 端 。 无压涵洞长 8 4 m， 设计 引水流量为 3 r n -3 s ， 输 水洞进 口高程 5 1 1 0 0 m， 放水塔高 1 9 6 m( 原塔 高 1 6 4 m) ， 启闭机室地面高程 5 3 0 6 0 m。 堰沟河水库保护下游城固县城 、 三合镇 、 阳安铁路 、 1 0 8国道 、 3 1 6国道 、 西 汉高速公 路 以及 9 5万人口与 1 5万亩农 田。 2大坝存在的主要问题 大坝结构存在严重缺陷 ( t3 墙高度不满 足 规范 要求， 坝基渗流稳定超限) ， 原心墙 高程 5 2 3 m， 设计 水位下心墙 高程需 5 2 8 3 m， 心 墙需加 高 5 3 m ；校 核水位 下心墙 高程需 5 2 9 4 m， 心墙需加 高 6 4 m。洪水期 间大坝背水 坡 5 2 4 m高程以上2 m 3 m渗水严重。 2 0 0 5 年 水库除险加同设计时，遵照水库除险加固的 同时兼 顾 程效益 的原则 ，根据径 流调节计 算成果 ， 水库正常蓄水位须在 5 2 3 5 0 m高程才 能满足灌区用水需要 ，水库调洪计算成果表 明 ： 在大坝不 加高的情况下 ， 正常蓄水位可 抬 高 3 1 0 m ， 具有增加兴利库容的空间 ； 正常蓄 水位 由 5 2 1 0 m提高到 5 2 3 5 0 m，坝高能满 足 要求 ，大坝上 下游边坡稳定 安全系数亦 可满 足， 原溢洪道亦具备溢流堰加高条件； 说明正 常蓄水位由 5 2 1 0 m提高到 5 2 3 5 0 m是可行 的。故确定正常蓄水位 5 2 3 5 0 m， 以满足灌溉 用 水 要 求 。 为 满 足 灌 溉 需 求 堰 顶 加 高 到 5 2 3 5 m，心墙需加高至 5 2 9 4 m才能满足规范 要求。另外， 迎水坡砌护高度不够， 原砌护破 烂损坏严重， 出现渗漏现象。 3工程地质概况 T程 区位 于秦岭与 巴山之间杨 子准地 台 北 部边缘之“ 汉南 台拱 ” 中部地段 。岩性 以比 较单一 的下元古代末期侵入汉南杂岩体构 成 ， 地壳运动 以间歇性上升为 主， 区域构造 比 较简单。主要断层北部为洋( 县) 勉( 县) 断 裂 ， 距测区直线距离大于 6 k m； 南部为二里坝 一 曹家坝断层， 该断层走向 N 7 5 。w， 延伸长 度约 1 5 0 k m， 在二里坝尖 灭 ， 距测 区直线距离 大于 1 0 k m。 工程区位于下元古代侵入的花岗岩岩基 上 ， 远 离 区域 性活 断层 ， 区域构 造基本 稳定 。 地震基本 烈度建议为 6度 。 4大坝坝体防渗方案 堰沟河水库除险加固初步设计中，大坝 除险加固列出三种方案：粘土心墙防渗方案 ( 方案一 ) ； 槽钻钻孔现浇砼防渗墙方案( 方案 二) ； 帷幕防渗方案( 方案三) 进行比较。 4 1 粘土心墙防渗方案 粘土心墙防渗方案( 方案一) 主要通过大开 挖 ， 挖运走原粘土心墙以上 的透水砂质土 ， 裸露 出原心墙，在其上回填粘土并碾压达到设计密 度。 达到设计高度后， 进行原坝壳土碾压回填。 优 点是防渗效果好， 施 简单。 缺点是施工期长， 土 方量大 ， 需放空水库， 影响灌溉， 受夏季汛期影 响， 只能冬季施工。鉴于坝顶又是水库上游当地 村庄主要交通道路， 长期施T严重影响上游村民 出行及农产品运输 ， 建议不采用此方案。此方案 经概算需坝体土方开挖 9 3 6 0 m ， 粘土心墙回 填 土 1 7 8 5 m ， 坝体回填土 6 4 5 5 m ， 修建交通便道 8 0万元 ， 总投资 6 0 6 O万元。 4 _ 2 槽钻钻孔现浇砼 防渗墙 槽钻钻孔混凝 土防渗墙是在 松散透水地 基或土石坝 坝体中连续钻孔成槽 的桩柱 型防 渗墙， 以泥浆固壁， 在泥浆护壁下现浇筑砼而 成 ， 起防渗作用的连续墙 。 堰沟河水库大坝现状， 槽钻钻孔现浇砼防 渗墙 ( 方 案二 ) ， 采用 c1 5素混 凝土 防渗墙 进 行防渗加固处理方案。经计算选用钻孔孔径 6 0 0 m m， 4 4 m接 头孔一眼 ， 孔径 8 0 0 mm。防渗 墙的优点在于防渗效 果可靠 ， 墙体 的渗透和力 学性能可根据地质和结构进行设计和控制 ， 可 以适应各种地质条件， 最大优点可以在施E 时 不需要放空水库 ， 不会影响灌溉 和水库 的其他 使用功能， 防渗效果好 ； 土石方工程量小。但 施工规模大、 技术要求高， 一旦开工要求连续 作业 。缺点 ： - 序多 ， 防渗墙为隐蔽 T程， 若发 生质量 问题 ， 重新处理 比较困难。堰沟河水库 大坝 除险加 同槽钻钻孔 混凝土防渗墙 方案经 概算： 槽钻成槽 1 2 0 m； 砼防渗墙 6 7 2 m ， 回填 土 2 2 0 m ， 交通便道 3万元 ， 其他费用 4万元 ， 总投 资 5 7 4 3万元。 鉴于此方案 防渗效果好 ， 及考虑渗漏 带来 问题 的严重性 ， 加之造价较低 ， 推荐选用此方 案。比选过程如表 4 1 所示 。 4 - 3帷幕 防渗 帷幕防渗优点是： 不破坏原坝体； T期短， 7 序少； 施 1 二 干扰小。缺点是： 防渗效果欠佳； 投资较大。堰沟河水库大坝除险加同帷幕防 渗方案经概算： 钻孔总进尺 1 0 8 0 m， 灌浆总进 尺 8 4 0 m， 总投 资 6 1 4 1 万元。 根据堰沟河水库地质特点， 选用水泥浆液 作为胶凝材料。根据经验回填砂土帷幕灌浆 防渗效 果欠佳 ， 堰沟河水 库地理位置 特殊 ， 下 游有堰宾公园 、 西汉高速 、 阳安铁路 、 村庄及县 城较近， 一旦失事损失较大。 此方案不在采用。 1概 况 乐都二级水电站压力前池泄水建筑物的 设计方案探讨 摘要 关键词 韩 涛 ( 上海勘测设计研究院有限公司 上海2 0 0 4 3 4 ) 本文结合四川省乐都二级水电站压力前池泄水建筑物的型式， 经过综合比较， 确定了最优方案， 以期为类似 案例提供借鉴。 水电站； 压力前池； 泄水建筑物； 设计分析 乐都二级水 电站位 于四川省雷波县 以 北 西宁河 源头支沟 乐都沟 内，为 西宁 河流域雷波段 “ 十级 ” 开发方案中的第二个 梯级电站 ，其开发方式 为无调 节径流引水 式，开发任务为发电，无其他综合利用要 求。电站设计引用流量为 6 7 2 m 3 s ， 设计水 头 1 7 8 m， 装机容量 2 x 5 MW。 电站从 乐都 沟中游溶洞出水口建坝取水，经河道右岸 中图分类号 ： T V 2 7 3 2 6 文献标识码 ： B 引水 至 乐都 沟与烂 坝 子 沟汇 口处 建 厂 发 电 ， 工程 布置从上 至下 为 ： 底栏 栅坝 、 沉砂 池 、 引水隧洞 、 压力前池 、 压力钢 管 、 主副厂 房和尾水渠等。其中压力前池为半洞内前 池 ， 渐 变段 长 1 4 m， 池 身段 长 1 0 m， 闸室 段 长 8 2 m。前池 深 5 6 m， 宽 4 m， 泄水侧 堰长 9 5 m， 宽 0 5 m。 压力前池初步设计中采用侧堰泄水渠 泄水的方案 ， 渠道顺坡 置 ， 坡度约 2 5 。 5 0 。 ，采 用箱 涵 式 暗渠 。渠 道 总长 度 为 3 1 9 4 5 m， 底宽 O 8 m， 高 0 7 m， 底 板和 边 墙 厚均 为 0 4 m， 暗渠内设 消能阶梯 ， 渠道底部 设置齿槽 和底板锚 杆来 满足渠道的抗 滑稳 定要求 。为增强底板基础 同岩的完整性 ， 需 对底板岩石基础进行同结灌浆 。 2泄水渠方案存在的问题 初没泄水渠方案在施T 实施 过程 中存 在以下问题 ： 表 4 1 堰沟河水库大坝除险加 固方案比较 方案一 方案二 方案 三 序号 项 目 ( 粘土心墒 防渗 ) ( 槽钻钻孔砼 防渗墙 ) ( 帷幕 防渗 ) 1 、 坝体开挖 9 3 6 0 m ； 1 、 槽钻成槽 1 2 0 m 主要1 程 2 、 粘土 心墙 1 7 8 5 m ； 2 、 砼防渗墙 6 7 2 m ； 1 、 钻 孔 总 进 尺 1 3、 坝体 回填 6 4 5 5 m ； 3 、 回填土 2 2 0 m ； 1 0 8 0 m； 量及损资 4 、 交通便道 3万元 ； 2 、 灌浆总进 尺 8 4 0 m； 4 、交通 8 0万元 ： 5 、其他费用 4万元 ； 3 、 投资 6 1 4 1 万元 。 5 、投资 6 0 6 0万元 6 、投资 5 7 4 3万元 。 1 、 防渗效果好 ； l 、不破 坏原坝体 ； 1 、防渗效果好 ； 2 、 土石 方量小 ； 2 优点 2 、T期短 ， 序少 ； 2 、施工简单； 3 、 坝体上部基本保持 3 、施 _= 干扰小 ； 完整 。 1 、 施 r 期长 ； 1 、 防渗效果欠佳 ； 3 缺点 1 、T序 多 ； 2 、土方量大 ； 2 、 投 资较大 。 4 推荐意见 否定 采 用 否定 5施工方案实际选用 2 0 0 8年 l 0月大坝 采用 槽钻 钻孑 L 现 浇 砼防渗墙( 方 案二 ) 具体施。 IlI 时 ， 由于堰沟河 大坝除险加同1 = 程较小 ，购买设备不划算。 本地区又没有槽钻施T设备 ， 从外地区联 系 槽钻钻孔施_ 1 单位施_ l ， 所花的费用是概算 的几倍 ， 故放弃此方案。后改为槽孔型防渗 墙， 开槽机I j缶 近县有此设备费用较大， 而且 通往堰沟河水库的道路宽度 满足不 了开槽 机通行的要求， 村内弯道多， 施一 I ： 时影响坝 顶交通数 月， 阻碍村民 13 常通行。且原坝体 砂质土易塌方， 无法支护， 故放弃此方案。 2 0 0 9年 3 月经过论 证决定采用挖运走 大坝上部部分土 ，然后挖机 挖槽浇筑混凝 土防渗墙的施工方案 。设计 C1 5混凝土 防 渗 墙 底 高 程 5 2 1 5 m， 防 渗 墙 顶 高 程 5 2 9 4 m， 混凝土墙 高 7 9 m， 1 0 m预留伸缩缝 一 道 ， 伸缩缝 内浇筑低熔点沥青 ， 防渗墙宽 0 5 m，深入 原 粘 土心 墙 1 5 m，坝 顶 高程 5 3 0 6 m， 开槽 9 1 r f l 深 。由于挖机臂 长达不 到设计 防渗墙底高程 ， 而 且上层 7 6 m为砂 土 ， 塌方严 重 ， 无法 浇筑混 凝土 ， 需把 上层 4 m深砂土全部挖运走，其余 3 6 m砂层土 采用支护浇筑混凝土。 此方案优点费用低， 施 T期较短 ， 防渗效 果好 ， 不用放 空水库 ， 不影响灌溉，坝顶一侧可作为临时交通道 路 ， 也不影响车辆及行人通行。缺点是需在 主汛期前完成施工 或需 在冬季施工 。此方 案 ： 挖运土 方 5 2 0 0 m ， 土 方 回填 5 0 0 0 m ， 混 凝土5 0 0 m ， 总投资4 8 6万元。 2 0 0 9年 4月采用此 方案开始 施丁 ， 施 f 时由于现行挖机挖斗太宽 ，防渗墙设 计 墙宽只有 O 5 m，施 T单位在本 县 白行 加工 挖掘机外宽 0 5 m的挖 斗 ， 伸缩缝在混凝 土 浇筑时用 D 0 0钢管断缝 ，每段混凝土墙 头两边其余部位用厚 2 0 ra m木模板支护， 待混凝土墙初凝后拆 除模 板 ，临近两混凝 土墙初凝后拔掉俐管 ，混凝 土在初凝过程 中每 3 0分钟转动钢管 3圈 ， 防止混凝土与 钢管粘结。 每段墙体分两期浇筑， 一期浇筑 4 0 m高 ， 二期浇筑 3 9 m高。所有混凝土墙 体浇筑达到设计高程及完全凝 后 ，对预 留伸缩缝填筑低熔点沥青，在施工结束后 回填坝体土并碾压。在碾压过程中振动碾 在距墙体 5 0 e ra时不再震动， 其余部位震动 碾压并达到设计相对密度。 6结语 堰沟河水库大坝除险加l司采用部分开 挖挖 机挖槽 浇筑混凝 土防渗 墙处理 后 ， 经 过 6 年高水位运行，坝体原渗漏点未出现 渗漏水，防渗效果明显，说明施T质量可 靠 。通过 比较选择 的除险加同采用的部分 开挖挖机挖槽浇筑混凝土防渗措施是行之 有效的 ， 而且费用 少， 经济可靠 。陕西水利 ( 责 任 编 辑 ： 唐 红 云 ) O 厶 ( ( ) 、 ( J 1 o O