闹龙河水库下游排水减压沟水毁原因及修复设计方案分析.pdf

2 0 1 0年第 3期 ( 第 3 8卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y N o ． 3 ． 2 0 1 0 ( T o d a l N o ． 3 8 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 f 2 0 1 0 ) 0 3— 0 1 6 0— 0 2 闹龙河水库下游排水减压沟水毁原因及修复设计方案分析 赵文军， 关英华 ( 北安市水务局， 黑龙江 北安 1 6 4 0 0 ) 摘 要： 阐述了闹龙河水库大坝排水减压沟工程水毁程度， 并分析工程施工质量差、 渗漏、 淤积严重等水毁原因， 提出了水毁修复设 计方案及施工控制措施。 关键词 ： 闹龙河水库； 排水减压沟； 水毁原因； 修复方案 中图分类号 ： T V 6 4 0 ． 3 2 文献标识码 ： B 闹龙河水库位于乌裕 尔右岸一 级支流 闹龙河 干流上 ， 坝 址在北 安市城东8 k m 处 ， 水库控制 流域面 积3 4 9 ． 3 k m ， 以供 水为主， 目前 是 北 安 城 区 唯 一 的 市 政 供 水 水 源 ， 年 供 水 l 6 0 0万 1T I ， 兼顾防洪、 灌溉等综合利用 的 中型水 库 ， 水 库总 库容9 6 6 0万 m 。 水库由大坝、 溢洪道、 输水洞、 取水塔组成。大坝为泥岩 和黏土混合坝， 坝顶高程2 6 1 ． 1 0 m， 最大坝高l 5 ． 7 m， 上游坡 比 I ： 2 ． 8 ， 下游坡 比 l ： 3 ． 0， 坝 长2 2 3 6 m， 土 坝下游设 贴坡式 排水和坝脚减压排水沟1 9 0 0 m长， 排水沟工程于 2 0 0 2年修 建 1 排 水减压 沟工程水 毁程 度及原 因分析 1 ． 1 排水减压沟水毁程度 经实地检查和水准测量发现 ： 1 ) 0十 2 0 0～ 0+ 7 5 0 段 已基本被泥土淤平 ， 完全看不到排 水沟模样 ， 上面杂草丛生 ， 完全丧失排水减 压功能 ； 0+7 5 0～ 1+ 5 0 0段 已被泥土淤积 5 0 ％ 一9 0 ％ ， 仅能看到沟两边部分干 砌石， 排水 减压功能基本 丧失 ； 1+ 5 0 0～1+8 0 0段已被泥土 淤积 2 0 ％ 一 5 0 ％ ， 可 以看 到沟中渗 出水 流动 ， 排水 减压功能 大减 ； 1 + 8 0 0— 2+1 0 0段基本未淤积 。 2 ) 排水沟 各段露 出水 面 的干砌 石 均 已松动 ， 且 高低 不 平 。 3 ) 原设计 1 +3 5 0处第 二横 向排水沟 未开挖 ， 0+6 0 0处 第一横 向排水沟也未开挖 ， 下游河道也 已淤积并长满杂草 。 1 ． 2 水毁原因分析 水毁原因主要体现在以下 3个方面 ： 1 ) 施工质量差。经查验施工记 录发现 ， 绝大多数 沟段为 边开挖 、 边渗水 、 边抽水 、 边铺设无纺 布 、 边铺筑 碎石垫层 、 边 砌石 。这种施工环境 和条件 ， 很 难保证沟底 和边坡平整坚实 达到设计要求 的干 密度 ， 沟 底 和沟坡 砌石 沉 陷破 坏在 所难 免 。 2 ) 严重渗漏 、 冻 融导致 砌石护 坡 、 护底破 坏。 由于坝 基 截渗槽多未开挖到设计 高程 ， 回填时槽 内积水 、 积冰未清除 ， 填 土中有冻块且碾压不实 ； 坝体 由黏土心墙坝 改为风化泥岩 和黏土混合坝 ； 坝基 和坝体 渗漏量 都远大 于设计 值 ， 沟 内渗 出水不能顺利排人承泄区， 加之反复冻融导致砌体破坏。 3 ) 坝坡水土流失导致排水沟淤积。坝顶和坝坡均为风 化泥岩 ， 土粒黏聚力小 ， 贴坡 排水 和碎石 护坡等 尾工一 直未 投资修建 。每次较大降雨 ， 坝顶和坝后 坡雨水都造成坝坡严 重 面蚀和多处沟蚀。特别是今年 6月降水量 高达4 0 7 I F lm， 大 于一般枯水年的年降水量 ， 坝后坡水土流失更为严重， 顺坡 而下的泥水经排水 沟流 向下游 滩地 ， 土粒 沉积在排 水沟 内 ， 并将部分沟段淤平 ， 同时也加剧 了未淤 部分干砌石 的破坏 程 度 。 2 排水 沟工程 建设 的必要性 排水减压沟是大坝主体工程的一部分， 起到排除土坝渗 流和减压作用 ， 是土坝工程 “ 上堵 下排 ” 的重要 工程项 目， 排 [ 收稿 日期] 2 0 1 0一 O 1 — 2 1 [ 作者简介] 赵文军( 1 9 6 7一) ， 男 ， 黑龙江北安人 ， 工程 师； 关英华( 1 9 7 6一) ， 男， 黑龙江北安人 ， 助理工程 师。 一 l 6 0 ～ 赵文军 ， 等 ： 闹龙河水库 下游 排水 减压沟水毁原 因及修复设计方案分析 第 3期 水减压效果不好 ， 将会造成 土坝坡脚 破坏 、 坝坡 下滑 ， 甚至发 生管涌 、 流土现象 ， 危及土坝安全 。 由于水库建设时坝基处理和坝体填筑均未按土坝设计 和施工规范要求施工， 后虽对严重渗水段坝基进行过高喷灌 浆处理 ， 但在 2 0 0 3年汛期蓄水 达到2 5 7 ． 4 0 m( 距 正常蓄水 位 尚差0 ． 4 9 m) 时土坝后 坡多 处渗水 ， 排 水减 压 沟遭受 严重 破 坏 ， 干砌石出现坍塌、 沉陷， 大部分沟段淤积失去排水减压功 能。又对渗水严重段坝体进行多头小直径水泥土搅拌桩 防 渗处理 ， 方转危为 安。2 0 0 9年北 安是 特大 丰水年 ， 仅 6月 份 降水就高达4 0 7 ． O 0 m m， 排水减压沟水毁更为严重。在土坝 仍 未经受过 正常 蓄水位 、 更 未经 受过 洪 水考 验 的情 况 下 ， 应 急修复排水减压 沟 ， 对保证蓄水安 全 、 供 水安全 、 防汛安全 更 为重要 。 3 排水减压沟水毁修复工程设计 为 了确保 水 库 蓄水 、 供 水 、 防汛 的安 全 ， 修 复设 计 项 目 为 ： 土坝下游排水减压沟水毁修复工程。 排水减压沟设计 ， 根据工程设计标准和闹龙河水库工程 地质情况 ， 提出 3个设计方案 ， 进行 比较 。 第一方案 ： 排水 减压沟挖穿基础 黏土层 ， 与 沙层相 接 ， 沟 底宽3 ． 0 m， 上游边坡 1 ： 2 ． 2 5 ， 下游边 坡 1 ： 2 ． 0 ； 排水 沟护砌 型 式 ： 砂垫层0 ． 3 i n ， 碎石垫层0 ． 3 m， 干砌块石0 ． 3 m。 第二方案 ： 排水减压沟挖穿基 础黏土 层 ， 与砂层 相接 ， 底 宽2 ． 0 m， 上游坡与 2 0 0 2年水库 工程设 计变更 后 的贴 坡排水 一 致 1 ： 3 ． 0 ， 下 游坡 1 ： 1 ． 0 ； 排水 沟护 砌型 式 ： 下铺 无 纺布 1 层 ， 碎石垫层厚0 ． 1 5 m， 干砌块石厚0 ． 3 m。 第三 方 案 ： 排 水 沟 挖 穿 基 础 黏 土 层 ( 一 般 底 高 程 2 4 7 ． 5 0 m) ， 与砂层相 接 ， 沟底宽2 ． 0 m， 上游坡 比 l ： 3 ． 0 ， 下 游 坡 比 1 ： 1 ． 0 ， 堤 顶护 1 ． 5 m； 排水 沟 护砌 型 式 ： 下 铺无 纺 布 1 层 ， 风化料保 护层0 ． 0 5 m， 碎石垫层0 ． 1 5 m， 干砌石0 ． 3 m。 第一方案是 1 9 9 7年水 库初 步设 计 中提 出 的， 在实 施 中 已改变 了坝型和大坝下游坡 比， 已不可行 ， 第 二方案 2 0 0 2年 已经实施但 因无纺布上层没有保护 层 ， 碎 石棱 尖易刺 破无纺 布， 加之上述的其它原因， 是已水毁的排水减压沟方案。经 比较， 本次水毁修复设计方案采取第三方案： 全部拆除已有 水毁排水减压沟进行重建 。每5 0 m为一 个设计 断面 ， 在排水 沟 0+ 6 0 0 、 1+ 3 5 0处设两道横 向排水沟将大坝渗流排人泄洪 闸的泄水沟。并在排水沟2个出V I 设量水堰各 1座， 排水出 口及量水堰一并设计修建， 沟底宽2 ． 0 m， 沟底高程上游比排 水 沟底低0 ． 2 m， I~ 1J 2 4 6 ． 8 0 m， 下游 与泄水 沟底衔接 。两边坡 均 为 1 ： 1 ． 0 ， 两边堤 顶均砌 护 1 ． 5 m 砌护 层次 与厚度 均与排 水沟一致 ， 两条横 向排水沟砌护 长度均 为5 0 n l 。为 满足后续 贴坡排水施 工要 求 ， 排 水减 压 沟上 游 侧无 纺 布及 垫 层 上延 0 ． 5 m； 为运用要求 ， 排水沟下游 堤顶无 纺布外 延0 ． 5 m， 其上 填土整平夯 实。 4施 工控制 措施 1 ) 由于原排水沟大部分沟段长 期在渗流浸 泡 、 积水 和淤 积中运行， 给施工带来 了一定难度， 封冻后施工机械才能进 去 ， 故拆 除和备料应 在封冻后进行。 2 ) 施工前 ， 先 进行排 水减 压沟 的两条 横 向排水 沟开 挖 ， 既可降低排水减压 沟 和下游 滩地 的水 位 ， 创 造施 工 条件 ， 解 决施工 中的抽水费用 ， 又可使重建 的排 水减压 沟 内渗 流及时 排出， 使减压沟内不形成积水。 3 ) 挖除沟中淤泥和拆除水毁砌体 ， 挖除的淤泥弃置于沟 下游坝顶6 i n 以外， 完工时摊平 ； 拆除的块石先放在沟下游用 抽排水冲洗， 可以重复利用的运至马道暂存 ； 拆除的碎石垫 层平铺在 已清基水沟下游堤外 2～ 6 m范围内。 4 ) 沟底及沟坡土体经多年沉陷已基本密实稳定 ， 整形后 即可在无水的情况下铺无纺 布 ， 其 上再铺0 ． 0 5 m厚风化 料保 护层。 5 ) 碎石 垫层 不得 混杂超 标 的杂质 ， 并保 证设 计厚 度 ； 干 砌石质 量严 格 施 工规 范 控 制 、 坚 固、 平整 ， 起 码 达 到合 格 要 求 。 6 ) 为防止排水 沟 淤积 ， 在排 水沟实 施后 ， 及 时 安排 大坝 下游坡的碎石护坡 工程 ， 干砌 石 贴坡排 水工 程 的施工 ， 防止 下 游土坡水 土流失淤积排水沟 。 7 ) 在减压 沟两处 排水 出 口设量水堰 ， 并建立 自动测 报设 施 ， 掌握土坝渗流量， 以利水库调蓄控制， 确保土坝渗流安 全。 参考文献 ： [ 1 ] 孙艳玲 ， 王斌 ， 施容芬 ．关于排水减压 沟设 计[ J ] ．黑龙 江水 利 科技 ， 2 0 0 4， 3 2 ( 2 )： 7 9 ．