圆园19年第5期水科学与工程技术
57水库大坝防渗加固设计与复核计算朱智元渊阿勒泰地区青河县水利局袁青河836200冤
摘要院某水库长年带病运行袁大坝防洪标准低袁运行中出现渗漏袁加之大坝没有护坡及溢洪道年久失修袁过流能力不足袁存在严重漏水现象遥工程设计中袁针对大坝渗漏袁提出两种方案比选分析袁选取黏土斜坡方案袁说明该方案是合理的遥关键词院水库防渗加固曰黏土斜墙曰复核计算曰方案比选中图分类号院TV223文献标识码院B文章编号院1672-9900渊2019冤05-0057-03DOI院10.19733/j.cnki.1672-9900.2019.05.18
DesignandrecheckcalculationofseepagecontrolandreinforcementofShuiquanggouReservoirdamAbstract院TakingareservoirinXinjiangasanexample袁duetotheoperationintheconditionoflowfloodcontrolstandardalltheyearsround袁andwithoutslopeprotectionandspillwayindisrepair袁theflowabilityisnotenoughandthereareseriousleakagephenomenon.Thispaperputsforwardtwoschemetoanalysis袁theclayslopingwallschemeisreasonable.Keywords院seepagecontrolandreinforcement曰theclayslopingwall曰checkcalculation曰schemecomparison
渊WaterConservancyBureauofQinghe袁AltayRegion袁Qinghe836200袁China冤
ZHUZhi-yuan
1工程概况
某水库位于维吾尔自治区阿勒泰地区青河
最大坝高4.5m袁大坝全长185.20m袁坝顶宽3.5耀5.0m袁坝顶没有硬化曰水库大坝的迎水坡坡度1颐1.5袁背水坡坡度1颐2.5耀1颐3.0遥由于设计施工标准低袁经过长期运行后病险问题较为突出袁主要表现为大坝洪水设防标准较低袁防洪能力不能满足要求曰大坝的渗漏情况较严重袁渗流量较大袁不满足SL274要2001叶碾压式土石坝设计规范曳要求咱1暂遥大坝的坝坡土体裸露袁没有护坡措施袁溢洪道和引水渠年久失修袁过流能力不足且存在较严重的漏水现象遥针对水库的现状特征袁依
县境内袁是一座以防洪为主袁兼具灌溉尧生态等功能21.34万m3遥水库工程规模为小渊2冤型袁工程等别吁等袁主要水工建筑物级别5级遥水库建成于20世纪70年代中期袁主要水工建筑物为大坝尧溢洪道和放水涵洞遥其中袁大坝为均质土坝袁坝顶高程1260.15耀1260.40m袁的小型水库遥水库的集雨面积1326.2km2袁总库容
咱收稿日期暂2019-04-12
咱作者简介暂朱智元渊1986-冤袁男渊汉族冤袁奇台人袁工程师袁主要从事农田水利工程建设管理工作遥E-mail:1873228841@qq.com
沥青心墙坝优于混凝土面板坝遥
综上所述袁沥青混凝土心墙坝优于混凝土面板坝袁因此本阶段推荐坝型为沥青混凝土心墙坝遥
条件袁但沥青混凝土坝具有防渗性能好尧施工工艺简单尧投资相对较少等优点遥综上所述袁沥青混凝土心墙坝方案优于混凝土面板坝方案遥因此选定沥青混凝土心墙坝为设计坝型遥
参考文献院
咱1暂SL619要2013袁水利水电工程初步设计报告编制规程咱S暂.咱2暂SL252要2017袁水利水电工程等级划分及洪水标准咱S暂.咱3暂GB18306-2015袁中国地震动参数区划图咱S暂.
8结语
通过对地形地质尧工程布置尧防渗体耐久性尧适
应性及可靠性尧工程施工及工程投资等方面进行综合比较袁沥青混凝土心墙坝尧混凝土面板坝均有筑坝
渊责任编辑院尹健婷冤
58朱智元院水库水科学与工程技术大坝防渗加固设计与复核计算圆园19年第5期据SL258要2017叶水库大坝安全评价导则曳对水库大坝进行评价袁确定为三类坝咱2暂遥
2
大坝防渗加固方案设计与比选
2.1
防渗加固方案设计
由于水库大坝为均质土坝袁同时建成年代较久
远袁因此不仅填筑质量不高袁同时也存在老化问题袁渗水情况较严重遥针对大坝渗漏逸出点位置偏高的问题袁参照国内外类似工程的设计经验袁提出两种加固方案进行比选遥2.1.1
方案1渊黏土斜墙冤
该方案的基本思路是在坝体上游部位利用渗透系数低的黏土构筑斜墙防渗措施袁达到大坝防渗加固的效果咱3暂碾压式土石遥坝按设照计规SL1范曳要关2013于斜叶墙小技术要型水利求水咱4电暂工程
透系数值小于1伊10-5逐层加厚袁且顶部宽度cm/s在袁袁其渗
1.5m防渗以上黏土遥
斜墙应自上而下黏土斜墙方案设计如图1遥
45.30
46.003500
图1黏土斜墙方案的设计
2.1.2方案2渊多头小直径防渗墙冤
该方案是单头小直径深层搅拌技术和双头小直
径深层搅拌技术相结合形成的一种防渗技术袁其基本技术流程是袁利用高压泥浆泵将拌制好的水泥浆输送进钻杆袁经过钻头叶片上的孔洞喷入土体袁经过与土体充分搅拌袁形成具有一定强度和防渗效果的连续墙体袁从而达到防渗加固的目的咱5暂多头小直径防渗墙方案设计如图2遥
遥
46.0045.00
图2多头小直径防渗墙方案设计
2.2大坝防渗加固设计方案比选
两种大坝防渗设计方案的优缺点如表1遥
表1
防渗加固方案的技术比较
方案优点
缺点
可全部采取机械化作业如果大坝坡度较缓简单扰度低袁工艺袁工程量会
1
袁环境干大量增加完毕后检查袁投资小曰对填筑材料的要求袁在施工补强高袁抗震和不均匀沉降不易控比较容易
制
适用地层需2
粒径院广泛适用于各种
要的施工和设备较多度不超约50mm的土层过曰处理深
相对较大曰投资
18m
好成曰如果地层条件不
袁会造一定的施工困难并影响防渗效果
袁
通过表1可看出袁黏土斜墙方案不仅可达到良好的防渗效果袁还具有投资低尧施工简单的优势袁故本次工程设计中采用方案1遥
结合水库大坝的具体参数和相关规范袁黏土斜墙顶宽2.0m袁截渗槽开挖深度1.5m遥按照水库设计水位上0.5m设计斜墙顶高程1259.30m遥
黏土斜墙的填筑材料为素黏土袁其基本参数为院黏粒含量15%耀40%袁塑性指数10耀20袁有机质含量﹤2%袁
含水量25%耀28%袁渗透系数K臆1.0伊10-5度逸0.96袁干密度>1.45t/m3不填筑材料可在下cm/s袁土料游取土压实场
直接采挖袁含水率不满足要求时采取洒水或晒干处理遥2.3
坝顶与坝坡加固设计
针对水库大坝坝坡现状袁在大坝加固设计中袁对土层裸露的大坝上游坡面新建现浇混凝土和植草护坡遥首先按照加固设计要求进行地基清理袁并将坝坡的坡度统一平整为1颐2.5袁按照水库设计水位特征袁高程1260.60m以下部分采用现浇混凝土护坡袁以上部位则采用草皮护坡遥
对于大坝的下游面袁加固施工中需要进行整形和加培施工袁将现存的不完整草皮护坡进行清理袁清基和加固完毕后袁重新利用草皮护坡遥鉴于大坝下游坡面的排水沟断面较大袁在遭遇短时强降雨时容易造成漫流和冲刷袁因此进行排水沟重建袁其设计断面为梯型断面袁宽尧深均为1.0m遥排水沟与下游渠道连接并采用预制混凝土块防护袁兼作灌溉渠道遥
水库除险加固完成后正常蓄水位1259.70m袁校核洪水位1260.50m遥但大坝现状高程并不标准袁一般在1260.15耀1260.40m之间袁不仅高程起伏较大袁填筑质量也不高遥对大坝的坝顶统一整平加高于0.96袁同高程袁达到
1270.00m时将袁宽对度不坝顶一土的体坝进行顶统压一实加袁且培压修实整度不至4.0m低
宽袁并在坝顶新建宽度3.5m的水泥路面袁提高坝顶的通行条件遥路面采取外侧单向排水设计袁坡度1.5%遥
圆园19年第5期朱智元院水库水科学与工程技术大坝防渗加固设计与复核计算593
大坝渗流安全复核计算
3.1
典型断面
根据大坝的地质勘测报告及多年来的险情发生部位袁选取桩号0+160.7断面作为典型计算断面遥3.2
构建模型
本文采用AutoBANK软件进行主坝典型断面的渗流稳定分析遥AutoBANK软件模拟包括单孔和多孔材料模型袁可用于岩土的内部孔隙水压力分布和水体运动问题的分析研究咱6暂利用AutoBANK软件分析水遥以库典型主坝坝断面体为进行研究除断险面加袁
固工程前后的渗流特征咱7暂分网格袁在典型断面上进行小遥应用软四边件单元体形单元划模分型袁其划中袁加固前的模型划分176个单元袁24197个计算节点曰加固后的模型划分25677个计算单元袁32879个计算节点遥稳定渗流场的计算采用二维有限元法袁按各项同性介质模型袁采用拉普拉斯方程式进行计算求解咱8暂遥3.3
计算参数
从除险加固工程的地质勘查报告中获取大坝计算断面各土层的主要计算指标袁并将其作为大坝渗流安全复核计算的土体参数袁如表2遥
表2
大坝渗流复核参数值
土层饱和坝身填土kN/m容重3/湿容重/剪切强度/有效应力指标/渗透系数/16.7kN/m316.731.5kPakPa04.46cm/s伊10-5黏土斜墙17.717.737.525
5.50伊10-6粉质黏土17.417.424.401.00伊10-6含砾粉质
黏土
18.1
18.7
44.4
25
7.15伊10
-6
3.4计算工况
根据SL1要2013叶小型水利水电工程碾压式土
石坝设计规范曳的有关规定袁渗流计算选择工况及相应水位组合如表3遥
表3
计算工况及相应水位组合
工况上游水位/m下游水位/m正常水位1259.701256.60设计水位1260.201256.60校核水位
1260.50
1256.60
3.5计算结果与分析
利用构建的有限元模型对水库大坝防渗加固前
后的渗流参数进行计算袁结果如表4遥
表4
加固前后大坝渗流计算成果
工况
渗透比降
坝基水平比降
最大逸出比降
正常水位
加固前0.1210.416加固后0.0600.330设计水位加固前0.1290.519加固后0.0760.487校核水位
加固前0.1610.574加固后
0.090
0.493
由表4相关数据得出袁典型断面上坝体与坝基接触面上的最大水平比降0.09袁小于粉质黏土临界比降0.4袁其渗透稳定满足要求遥校核水位工况下游坝坡渗出段的最大出逸比降0.493袁小于粉质壤土的允许出逸比降粉质黏土最大值0.6遥因此袁在渗流安全方面袁下游出逸点渗流段没有遭受破坏的可能遥
4结语
针对维吾尔自治区阿勒泰地区青河县水库
大坝渗漏问题袁进行除险加固设计与复核计算袁经过防渗加固方案的对比分析袁水库大坝防渗加固采用黏土斜墙方案遥在正常水位尧设计水位和校核水位3种工况下的渗透稳定满足要求袁下游坝脚渗出段没有产生渗流破坏的可能遥
参考文献院
咱1暂本用书全编书委渊上会冤.现咱M行暂.长水春利院水吉电林工程科学技术新规范出渊版社2000-2001袁2002.年冤实
咱2暂中北京国人民院中国共水和利国水水电利出部版社.水库袁2002.
大坝通用法规标准选编咱M暂.咱3暂姜水海资波源袁与水工程学侍克斌.坝坡报复袁2010合土工袁21膜渊防6冤院渗15-18.
体的抗滑稳定分析咱J暂.
咱4暂本北书京编院中制国组水.水利利水工程建电出版社设标袁2016.准强制性条文2016年版咱M暂.
咱5暂技术黄祚袁继2001.多头袁32小渊直10冤院径42-43.
深层搅拌桩截渗墙技术咱J暂.水利水电咱6暂法林咱淏圣J暂.水.Autobank利科技袁2018软件渊边3冤院坡42-44.
稳定计算存在的问题与解决方
咱7暂吴应湘用利咱J暂袁.张长明江工程.Autobank职业技术学和SSC程院序学在报袁土2018坝除袁35险渊加3冤院固13-16.设计中的
咱8暂云渗涛方.案基研究于Autobank咱J暂.水利的规划宁夏与旗眼设计山水袁2018库渊大8冤院坝159-163.
渗流模拟与防
渊责任编辑院尹健婷冤
