土坝排水棱体异常渗水处理技术

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土坝排水棱体异常渗水处理技术

//m.kkreddy.com 15-10-03 点击: 字体: 【大中小】

土坝排水棱体异常渗水处理技术

摘要：本文结合水库主坝排水棱体异常渗水处理为例, 分析了异常渗水的原因，并提出处理措施。

关键词：棱体渗水；砂砾料；渗沟; 疏导

Abstract: this paper combining of the edges of abnormal body unsteading drainage water treatment as an example, this paper analyzes the cause of seepage water of abnormal and proposes the treatment measures.

Keywords: arrises body ooze water; Gravel material; ShenGou; counseling

深圳市某水库的主坝为均质土坝，按防御100年一遇洪水标准设计, 经多年运行, 主坝病险程度逐年加重, 发现存在有多处不同程度的异常渗漏现象, 异常的渗水造成了主坝浸润线抬高, 外坡散浸加剧, 严重危及大坝安全。经鉴定、复核,主坝排水棱体失效, 是危及大坝安全的主要原因之一。为确保堤坝安全稳定运行, 消除安全隐患, 应对该段堤坝的异常渗水段进行处理。

根据对异常渗水的原因分析, 确定主要是由于三方面的原因造成: 一是施工建材质量把关不严, 反滤层的砂砾石含泥量较大, 棱体的堆砌块石大部分是从大坝两端山头采集的风化石；二是在大坝外坡马道和坡面没有设计修建纵横排水沟, 一遇暴雨, 雨水挟带坝坡面泥土, 全部灌进排水棱体内, 淤积排水棱体。

三是一部分没有被滤层拦截的粘土细粒进入排水棱体, 阻塞排水通道, 反滤层的砂砾石含泥量过大,排水性能降低, 再加上运行中有大量细粒的粘土吸附在砂砾石上, 使得反滤层的透水能力越来越弱。

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一、异常渗水处理措施

1、方案比较

根据上述分析, 初步拟定对排水棱体进行改造的三种方案。方案一: “冲抓回填砂砾料形成垂直排水体”加“坝体表层开挖纵横导渗沟”；方案二: 在原来的老排水棱体上直接新建贴坡排水; 方案三: 拆除老排水棱体重建。

方案对比见附表。经比选, 最终决定采用方案一。

附表排水棱体改造方案对比表

2、处理方法

根据成因分析和处理方案比较, 该工程的改造措施为:在老排水棱体上游坡脚位置沿平行坝轴线方向上每隔 5 m距离用冲抓机造孔一个, 孔内铺砂砾反滤料压实, 形成垂直排水体; 两垂直排水体间开挖 2.8 m 深的联系肓沟, 把排水孔互相连通, 形成平行坝轴线的排水体。为把渗水顺利排向下游, 沿纵向排水体每隔 15 m 开挖一条深 2 m 的横向导渗沟,将坝体渗水导向排水体外, 纵横导渗沟相互连通, 组成综合排水结构。

附图为坝体排水结构布置。

（1）冲抓垂直排水孔。为尽量减少对坝脚的损害, 冲抓孔布置在老排水棱体上游坡脚的位置, 约距老排水棱体内顶角4.8 m 左右, 这正好位于大坝土体之中, 避开老排水棱体中堆砌的块石, 便于利用冲抓机开孔。造孔施工应选择在枯水季节、水库水位较低时进行, 外坡脚渗流量小, 坝体粘土含水量低, 可预防孔壁的崩垮等现象出现, 减少大坝坝体的损伤, 保证造孔质量及垂直排水体的填筑质量。

冲抓孔径 1.0m, 间距5m, 共冲抓成孔 17个, 造孔深度直接到达老排水棱体高程 165.7m 的位置, 平均深度 6.8m。

造好孔后应立即回填 1m 厚粗砂, 然后再将砾石回填至高程 169.70m 的位置, 并予压实。

(2)纵向排水盲沟开挖。在所有的排水孔冲抓回填好后,在排水孔之间开挖深 2.8m, 宽1m 的沟槽与冲抓孔连通, 高程 165.7 m 的位置清除垂直排水体泥土, 在沟槽周边铺设双层土工布, 并在距沟底 0.5 m 埋设 Φ200 的塑料盲管, 立即回填砂砾石并压实, 在砂砾上面再铺设二层土工布, 最后回填粘土夯压密实, 恢复坝坡原状。

土工布的要求: 土工布将粘土和砂砾隔开, 起反滤作用,要求有较高的强度和耐久性等, 布的厚度要求大于 6 mm, 土工织物滤层孔径小于 0.16 mm。土工织物强度要求: 握持强度820 N, 刺破强度大于 370 N, 顶破强度大于 2.1 MPa, 抗拉强度 1.2 kN/100 mm。

塑料盲管的要求: 由于塑料盲管永久性埋设在滤料中, 选择厚度为 5mm 的 PVC 管, 口径 Φ=200mm, 要求 PVC 管有一定强度和抗老化耐腐蚀性能。为了砂砾中水流进管道, PVC管要加工成花管, 即在管壁上钻直径为 6 mm 的

小孔( 一般要比砂砾石的径粒小, 防止砂砾进入盲管) , 孔距为 8 cm 左右,成梅花状布置, 管头用二通和三通管搭接。

砂砾石的质量要求: 级配良好, 干净无杂物, 质地致密, 抗水性和抗风化性良好, 有良好的透水性, 粒径小于0.075mm 颗粒含量应不超过 5%。

(3) 开挖横向导渗沟。为了将纵向导渗沟内的水顺利排向下游, 每隔15 m 设置一条横向导渗沟, 共4条。由于导渗沟布置老排水棱体内无法利用冲抓机进行工作, 只能采用人工开挖、回填砂砾石的方法施工。导渗沟开挖深度 2 m, 沟宽 1.0m, 沟底高程168.89 m。并在沟周边铺设土工布, 并距沟底 0.5m 的砂砾石中埋设 Φ200的塑料盲管,使横向导渗沟与纵向导渗沟连通。

(4) 下游棱体延伸。由于大坝外坡需要培厚, 因此排水棱体也须相应地往下游顺延, 其中棱体水平外延距离 6.7 m, 加高 0.9 m。棱体外坡面采用干砌护坡, 坡比为 1: 1.5, 内部用新鲜青块石堆砌。排水棱体加高部分与大坝脚培厚土体接触面之间反滤层也采用双层土工布代替。加宽部分与坝基之间的反滤层采用三层级配均匀、耐风化的砂、砾、碎石构成反滤系统, 每层粒径随渗流方向而增大, 厚度为 0.5 m。

为了防止坝坡面泥土被雨水冲入排水棱体, 在各级马道和坝体与山坡交接处修建 B×H=0.3 m×0.4 m 混凝土槽排水沟。

二、处理效果

2011年初完成排水棱体的改造加固工作, 4 月底蓄水至正常水位, 到目前为止, 均未发生大坝外坡散浸现象, 外坡测压管内水位比加固以前明显降低, 一直困扰着大坝安全运行的排水棱体失效问题得到了解决。事实证明排水棱体改造效果良好, 能确保水库正常安全运行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。