华儿湾水库坝肩帷幕灌浆方案优化研究.pdf

四 川 水 利华儿湾水库坝肩帷幕灌浆方案优化研究邓建文(四川南充水利电力建筑勘察设计研究院四川 南充)【摘 要】大坝坝肩帷幕灌浆范围按照规范采用正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处方式确定明显不便于施工和不经济时应通过渗流计算确定 文章通过建立简化模型结合绕坝渗流分析计算确定华儿湾水库坝肩的帷幕灌浆防渗范围对小型水库坝肩帷幕灌浆方案优化设计具有参考意义【关键词】坝肩 帷幕灌浆 绕坝渗流 中图分类号:文献标志码:文章编号:()引言水库工程建设依然是我国水利行业发展的重要核心近年来全国每年都有数百座新建水库工程开工建设同时还有上千座已建水库的除险加固水库大坝的防渗处理是保证水库安全运行和发挥效益的根本保障 特别是小型水库建设条件相对较差很多水库位于山谷中两岸山高坡陡在设计坝肩帷幕灌浆范围时往往不能按照正常蓄水位与相对不透水层在两岸相交处的方式处理进而采用两岸延伸一定范围后直接截断的方式很多水库在确定这个范围时一般是采用经验判断缺少理论依据与规范要求不符 案例工程基本情况华儿湾水库是一座以农业灌溉、乡村供水为主的小()型水利工程总库容 万 兴利库容 万 灌溉面积 万 乡村供水 万人 工程枢纽为等工程主要建筑物级别为 级次要建筑物为 级临时建筑物为 级渠系建筑物为 级 华儿湾水库工程由大坝、泄洪(放空、取水)设施、渠系工程及管理设施等组成 大坝为粘土心墙石渣坝坝长 最大坝高 坝顶高程 坝顶宽 左坝肩所在山嘴地段岩体厚度为 处于侧向强、弱风化带风化带内裂隙发育左坝肩强、弱风化带和新鲜带上部 段岩体透水率为 属中等透水层透水层厚度 存在坝肩及绕坝渗漏新鲜岩体在高程 段岩体透水率为 亦属中等透水层其余地段岩体透水率为 属弱透水层 右坝肩强、弱风化带及新鲜基岩上部 段岩体透水率为 属中等透水层新鲜岩体在高 程 段 岩 体 透 水 率 为 亦属中等透水层其余地段岩体透水率为 属弱透水层 左、右坝肩存在渗漏问题大坝坝基沿坝轴线布置一排帷幕灌浆孔孔距 灌浆由建基面灌至弱透水层()以下 坝肩帷幕灌浆范围的拟定根据碾压式土石坝设计规范()灌浆帷幕伸入两岸的长度可根据下列要求之一确定:()至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处()至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处()根据防渗要求按渗流计算成果确定比较常用的是第二种方式这种确定方式简单明确 但当坝肩两岸山体高陡空钻段很深时邓建文:华儿湾水库坝肩帷幕灌浆方案优化研究 如果完全按照“至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处”确定灌浆长度范围往往向两岸山体延伸太多或者采用灌浆平洞也很长可能造成不利于施工和投资较高、不经济的情况 因此在实际工程中大部分工程没有完全按照第 条确定都对长度进行了缩减但基本基于经验数据未认真分析计算本工程根据坝肩地形地质条件拟定采用的坝肩帷幕灌浆范围为:左坝肩帷幕灌浆轴线沿坝轴线延长 孔距 坝肩顶部灌至高程 底部灌至弱透水层()以下 右坝肩帷幕灌浆轴线沿坝轴线延长 孔距 坝肩顶部灌至高程 底部灌至弱透水层()以下 图 大坝帷幕灌浆布置 左右坝肩渗流分析计算()计算工况:根据水库运行经常出现的情况选取上游正常蓄水位 时相应下游水位及所形成的的稳定渗流期()计算方法:按照达西定律采用二维有限元法进行渗流稳定分析计算分析软件采用河海大学编制的水工结构有限元分析系统 ()边界条件:大坝粘土心墙、防渗帷幕、坝基及两岸 线以下的岩体组成相对不透水体两岸上游迎水面以粘土心墙上游岸坡边界和天然岸线为入渗边界 两岸下游以粘土心墙下游岸坡边界和天然岸线为出逸边界 大坝轴线(及两岸延长线)上为帷幕灌浆结束处至正常蓄水位与 线相交处的区间范围()计算断面的假定:根据水库特征水位、粘土心墙结构布置及相对不透水岩体分布确定渗流分析计算高程区间为 按平面渗径最短分高程确定岩体厚度并投影至竖直平面确定渗流计算剖面左右岸坡岩体渗透系数见表 表 岩体渗透系数岩性风化程度渗透系数(/)砂岩强风化 弱风化 新鲜 砂质泥岩强风化 弱风化 新鲜 左左岸岸坝坝肩肩渗渗流流分分析析计计算算左岸岸坡拟定两个计算断面:左岸 断面(坝)、左岸 断面(坝)()左岸 断面:上游迎水面从冲沟处入渗下游从粘土心墙下游岸坡边界出逸大坝轴线(及 两 岸 延 长 线)上 为 帷 幕 灌 浆 结 束 处 按、高程分别确定岩体厚度并投影至竖直平面确定渗流计算剖面 左岸 断面渗流计算见图()左岸 断面:上游迎水面从冲沟处入渗 四 川 水 利下游从冲沟位置出逸大坝轴线(及两岸延长线)上为正常蓄水位与 线相交处按 、高程分别确定岩体厚度并投影至竖直平面确定渗流计算剖面 左岸 断面渗流计算见图()左岸 断面计算结果:单宽渗流量 /下游出逸点高程 低于棱体顶()左岸 断面计算结果:单宽渗流量 /下游出逸点高程 低于棱体顶图 左岸 断面渗流计算图 左岸 断面渗流计算 右右岸岸坝坝肩肩渗渗流流分分析析计计算算右岸岸坡拟定两个计算断面:右岸 断面(坝)、右岸 断面(坝 )()右岸 断面:上游迎水面从粘土心墙上游岸坡边界入渗下游从粘土心墙下游岸坡边界出逸大坝轴线(及两岸延长线)上为帷幕灌浆结束处按 、高程分别确定岩体厚度并投影至竖直平面确定渗流计算剖面 右岸 断面渗流计算见图()右岸 断面:上游迎水面从粘土心墙上游岸坡边界入渗下游从粘土心墙下游岸坡边界出逸大坝轴线(及两岸延长线)上为正常蓄水位与 线 相 交 处 按 、高程分别确定岩体厚度并投影至竖直平面确定渗流计算剖面 右岸 断面渗流计算见图()右岸 断面计算结果:单宽渗流量 /下游出逸点高程 低于棱体顶()右岸 断面计算结果:单宽渗流量 /下游出逸点高程 低于棱体顶图 右岸 断面渗流计算图 右岸 断面渗流计算 坝肩渗流计算结果分析()左 岸 岸 坡 渗 漏 量:上 游 正 常 蓄 水 位 相应下游水位时的稳定渗流期左岸 断面单宽渗流量/左岸 断面单宽渗流量 /平均单宽渗流量 /大坝轴线(及两岸延长线)上计算长度 年渗漏量 水库正常蓄水位以下库容为 万 左岸岸坡年渗漏量占比 ()右 岸 岸 坡 渗 漏 量:上 游 正 常 蓄 水 位邓建文:华儿湾水库坝肩帷幕灌浆方案优化研究 相应下游水位时的稳定渗流期右岸 断面单宽渗流量/右岸 断面单宽渗流量 /平均单宽渗流量 /大坝轴线(及两岸延长线)上计算长度 年渗漏量 水库正常蓄水位以下库容为 万 右岸岸坡年渗漏量占比 综上左岸岸坡、右岸岸坡(绕坝)渗漏量均很小小于水库正常蓄水位以下库容的 对水库的功能基本无影响 因此拟定的左右坝肩帷幕灌浆范围合适 结语虽然坝肩渗流分析计算模型不好确定但根据水库的地形地质条件通过合理的分析计算可作为大坝设计时帷幕灌浆范围确定的重要参考在实际工作中具有较强的可操作性对优化帷幕灌浆方案有较好的应用意义参 考 文 献尤东京胡爱龙张丹青.帷幕灌浆在金牛湖大坝坝肩防渗处理中的应用.中国水运(下半月)():.赵富祖.水库除险加固工程帷幕灌浆设计及施工探析.广东科技():.杨俊华.会泽县长海子水库除险加固工程帷幕灌浆设计与施工.水利建设与管理():.碾压式土石坝设计规范.邓建文.四川省阆中市华儿湾水库工程初步设计报告.南充:四川南充水利电力建筑勘察设计研究院.刘发付.水库大坝防渗工程中帷幕灌浆技术应用分析.建筑知识(学术刊)():.作者简介:邓建文()男四川夹江人高级工程师主要从事水工 建 筑 结 构 设 计 等 方 面 的 研 究 工 作 :(上接第 页)对各灌浆段进行钻孔取芯及压水试验检测灌浆效果其中岩芯结石率及透水率均满足设计要求土体稳固性与止水性均有较大提升 整体洞门灌浆加固效果良好土体稳定强度高满足工程要求 结论始发井施工过程中受不良地质条件影响顶管洞门出洞方向发生塌方造成地面塌陷 分析各种加固方案后选定注浆法对洞门进行灌浆加固并将其运用到施工方案中经此加固方案处理后的土体强度及止水性均有较大提升 通过采用顶管后背墙注浆、洞门水平注浆、塌腔回填、地表注浆、井壁堵水等一系列处理方法保障了始发井及洞门整体稳定性使得洞门塌方问题得到有效解决参 考 文 献王 雪王成虎马孝春等.国内外顶管施工技术的对比分析.施工技术():.张 鹏.拱北隧道超大型曲线顶管管幕施工关键技术及理论研究.中国地质大学.王云峰王延辉王 伟等.富水地层大直径泥水盾构始发洞门垂直冷冻加固技术.现代隧道技术():.刘 祥赵玉善解文杰等.水平冻结法在无锡地铁站盾构始发与接收洞门加固中的应用.城市轨道交通研究():.王志鑫胡 俊高 林等.盾构进出洞洞门环形冻结加固温度场数值分析.公路():.谢 超廖章章.土压平衡盾构隧道端头加固范围优化分析研究.施工技术():.王 杰杨 平张翔宇等.水平冻结水泥土加固盾构洞门温度场敏感性分析.南京林业大学学报(自然科学版)():.陆 路石荣剑李兆坤等.人工冻结法在富水砂层地铁洞门加固工程中的应用.铁道建筑():.武冰冰蔡海兵程 桦.地铁隧道盾构洞门的垂直冻结加固技术.铁道标准设计():.黄 华张永厚.超前加固支护技术在改建铁路隧道洞门施工中的应用.铁道建筑():.作者简介:罗飞轮()男四川成都人高级工程师从事水利水电施工技术管理工作