提出了采用抽排的方式进行山区小型水库的施工

作者:澳门新葡亰553311b

本文在总结小型水库的施工组织设计的基础上,提出了采用抽排的方式进行山区小型水库的施工导流,并通过工程实例分析知,采用抽排的方式可以节约大量的资金,为小型水库的除险加固设计提供切实可行的施工方案。

本文阐述了病险水库除险加固工程的技术特点,对坝体坝基存在的问题进行评价, 从而有针对性地提出加固处理措施, 分别从坝体渗漏、滑坡、护坡裂缝等方面归纳病险库大坝加固处理研究现状。以供参考。

小型水库 施工导流设计 抽排 围堰

病险水库大坝加固 处理研究 现状

1引言

中图分类号:TV62文献标识码: A 文章编号:

小型水库问题多,资金少,在资金有限的情况下,尽可能的完成病险水库的除险加固设计,给设计人员带来了极大的挑战,特别是施工导流方案,几乎每个小型水库的施工组织设计都遇到这个难题,在设计的过程中,作者根据几个小型水库的特点进行了总结。主要存在2个方面的问题:一是库容曲线较为平坦,

一.前言

施工期水库水位上升小,这种情况一般采用围堰的方式较为经济;二是库容曲线较陡,施工期水库水位上升快,如果按照传统的导流方案,采用围堰的型式,是小型水库总投资300多万不能承受的,遇到这种情况,作者认为采用抽排的方式较为经济实用。本文以竹山县古家沟水库施工组织设计为实例重点阐述第二种情况的施工导流设计。

土石坝以其取材方便、适应性强、施工灵活、结构简单等优点而在当今世界中得到广泛的应用。由于土石坝的突出优点, 我国已建成了众多的土石坝, 但经过长期的运行, 这些土石坝都发生了不同程度的老化,有的已直接影响到正常运行. 本文阐述了病险水库除险加固工程的技术特点,对坝体坝基存在的问题进行评价, 从而有针对性地提出加固处理措施,希望有所帮助。

2工程概况

二.病险水库的主要病害及其原因分析

古家沟水库位于湖北省竹山县擂鼓镇西河村,水库大坝拦截西河上游古家沟和武昌庙沟来水,水库坝址以上承雨面积3.2km2,河道长2.9km,分水岭至坝址主河道平均坡降为115.2‰,地势较高。坝址距擂鼓镇10km,距竹山县城60km。是一座以灌溉为主,兼有防洪和供水等综合利用功能的小型水库枢纽工程。水库枢纽工程现有建筑物包括:粘土心墙大坝、溢洪道和输水涵管组成。水库总库容171.0万m3,其中兴利库容140.7万m3,死库容6.3万m3。水库为下游灌区0.3万亩农田提供灌溉用水,同时还担负着下游擂鼓镇及305省道等设施的防洪任务,保护农田0.30万亩、人口1.0万人。古家沟水库枢纽属Ⅳ等工程,小型规模,其挡水、泄水、输水建筑物为4级建筑物。水库除险加固初步设计项目主要包括:①对大坝心墙部位采用充填灌浆法进行处理,解决心墙渗透系数不满足要求的问题;对大坝和溢洪道基岩中等透水层采用帷幕灌浆处理;②针对坝坡变形和护坡风化破碎情况,对上游坝坡翻修,采用30cm厚的干砌块石护坡,下游坝坡在整平的基础上种植草皮护坡,完善坝面构造;③封堵原输水涵管,于大坝右岸上游新开泄洪隧洞,兼作灌溉输水。将原溢洪道封堵,拆除重建进水渠和控制段左边墙,新建长21m的挡水土坝;④更新启闭设备,增设进口检修闸门和出口工作闸门。

1.水库库坝区渗漏 主要原因在于坝址选择不合理,坝基基础处理不当,坝肩处理不当,坝前末设防渗铺盖。 2.坝体裂缝 主要原因在于:坝体断面不安全,填筑质量差,坝肩与岸坡接茬不良,在施工中清基不彻底。土坝块石护坡在施工过程中,常常由于块石砌筑不紧密垫层不实,经长期自然沉落和冰胀、水冲等综合作用,使护坡体局部坍陷、下滑,个别块石从护坡体中挤出在外,造成整个坝坡凸凹不平,产生裂缝。3.库岸失稳 主要原因在于: 水库蓄水后,库岸长期在水的浸泡作用下,岩土产生了物理化学、孔隙静水压力和动水压力等效应,并引发的中小型滑坡、崩塌和泥石流等,对水库的安全运用和水土保持以及库岸边人民生命财产的安全都构成了较大的威胁。 4.水库淤积由于淤积严重,使一些水库己无效益,防洪和兴利矛盾十分突出。

3.施工组织设计

其主要原因:一是水库上游水土流失严重;二是水库本身缺少排沙底洞,累计淤积所致。据统计,70%~85%的水库防洪标准偏低,主要原因是洪水分析成果不准,防洪标准偏低,泄洪能力不足。5.水库防洪不安全。

古家沟水库所在流域地区属亚热带大陆性季风气候,具有温暖湿润,四季分明,雨量充沛,光照充足等特点。无霜期为250天左右,年平均气温10.2℃~15.6℃,极端最底气温零下9.9℃,极端最高气温43.4℃。区域库区多年平均降雨量849.5mm,多年平均迳流深353mm,多年平均来水量429万m3。流域内洪水由暴雨产生,暴雨发生时间一般为7~10月,暴雨形成多为低涡切变线和锋雨面,台风深入形成大暴雨次数极少。暴雨历时一般1~3天,大暴雨范围一般遍及整个流域,降雨特点是雨量集中、强度大,洪水峰高量大、陡涨陡落。坝址处多年平均最大风速13m/s,风向一般为东北风。3.1 施工导流标准本工程永久建筑物属4级建筑物。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303—2004)和本工程的具体条件,导流临时建筑物级别定为5级。结合本工程的导流要求,选用枯水期5年一遇洪水作为导流标准。3.2 施工组织设计根据本工程工程量及项目特点,利用1个枯水期完成大坝枢纽工程的加固及管理设施建设,即施工总工期定为12个月。第一年7月为施工准备期,准备期内修筑、完善施工道路,做好料场的准备工作,保证施工期有合格的土料和良好的施工道路。第一年8月上旬主体工程全面开工,首先进行输水隧洞0+010~0+080段的开挖,该项目是控制工期的关键项目。先进行隧洞出口明挖,明挖结束即进行洞挖,利用3个月的时间完成隧洞0+010~0+080段石方洞挖,然后利用3个月时间完成隧洞砼衬砌和隧洞洞顶回填灌浆施工。第一年11月上旬隧洞进口段0+000~0+010段施工待库水位降低后立即开始,至第二年2月中旬,完成泄洪隧洞的全部施工。同时可完成进、出口闸室、出水渠施工。第一年11月上旬也可进行大坝坝顶整治、上、下游坝坡平整和护砌的施工。同时完成坝体帷幕灌浆施工。在第二年2月中旬隧洞衬砌工作全部结束后可进行原低输水涵管的封堵,利用1.5个月时间完成全部封堵工作。同时非常溢洪道加固等项目也可进行。至第二年4月底,完成大坝上游坡护坡、下游坡整治和大部分主体工程以及金属结构、启闭设备的安装调试工作等施工;第二年5月完成全部施工、坝顶道路施工和大坝管理设施建设;第二年6月进行工程收尾及清场工作。3.3 施工洪水根据对流域内的降雨特性情况分析,古家沟水库的汛期在每年的4~10月,枯水期在每年的11月到次年的3月。根据本次施工组织设计,需要施工导流的时段为枯水期,导流建筑物洪水标准为5年一遇。根据堵河流域四级区1956~2000年共45年径流深排频计算出各月相应频率的径流总量。根据竹山气象站1980~2006年共27年实测枯水期逐年逐月24小时最大降水量资料,得施工期设计洪水计算成果。枯水期径流计算成果见表1、施工期设计洪水成果见表2。

其原因主要有:缺少水文分析, 以致泄洪设施设置不足; 或随着水文系列资料的延长, 洪水资料发生变化; 泄洪建筑物存在安全隐患, 不能正常发挥功能。

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6.大坝结构不安全。

造成的原因主要有: 土石坝坝体断面不足, 坝坡导致安全系数降低。

7.抗震不安全。即水库大坝的抗震性能不满足现行规范要求。

造成的原因主要有: 原设计地震烈度小于新的地震烈度区划图确定的场地基本烈度; 原设计未考虑地震工况。

  1. 输水及泄洪建筑不安全。

造成的原因主要有: 输水隧洞或涵管的衬砌结构施工质量差或设计不完善, 出现裂缝、 露筋、 剥离、 冲蚀、 漏水, 影响建筑物结构的整体性。特别是土石坝坝下埋管漏水, 容易产生接触冲刷破坏, 危及坝体安全; 对于溢洪道, 主要存在结构裂缝及失稳破坏, 或溢流面及泄槽未衬砌或衬砌质量差, 出现冲蚀破坏; 无消能工或消能工不完善, 无法保证洪水安全下泄。

9.金属结构和机电设备不安全。多数病险水库的金属结构和机电设备已运行 30 ~ 50 a, 已超过或接近折旧年限, 老化、 锈蚀严重, 无法正常运用, 严重影响水库安全。

造成的原因主要有: 缺少维修更新与养护。

  1. 管理设施不完善。多数病险水库的水文测报与大坝观测系统不完善, 特别是小型水库中大部分没有水文测报及大坝观测设施; 许多水库的管理设施陈旧落后, 防汛道路标准低, 甚至没有防汛道路。

造成的这种状况原因主要是: 重建设、 轻管理。

三. 病险水库大坝加固处理

1. 面板堆石坝裂缝处理对于面板结构裂缝,特别是贯穿性裂缝,应采用结构胶压力灌浆处理。 对于非结构裂缝的成因,根据混凝土面板堆石坝的不同裂缝成因,应采用弹性结构胶进行不同方法的处理。 压力灌浆应考虑面板底部、上部的密封处理,特别是应慎重考虑底部灌浆前的密封问题。对于贯穿性裂缝,或则严禁采用贯穿面板的灌注水泥类浆液处理。

2.泄水建筑物与放空建筑物统一布置。

修建泄水建筑物,关键是要解决好消能防冲和防空蚀、抗磨损。对于较轻型建筑物或结构,还应防止泄水时的振动。放空建筑物是水利枢纽的一种建筑物,主要用于放水用途,如在混凝土坝内设放水孔,在河岸开凿放水隧道等,可考虑泄水建筑物与放空建筑物统一布置。

3.大坝加高加固

提高水库防洪能力的措施归纳起来主要有两种:一是加高大坝, 增加水库调蓄能力; 二是加大泄洪建筑物规模, 扩大泄洪能力。我国在 20 世纪 70 年代末至80 年代, 许多大、 中型水库大多采取了以上加固措施来提高水库的防洪能力。

4.土石坝渗漏处理措施

混凝土防渗墙

混凝土防渗墙加固方法, 就是沿土石坝的坝轴线方向建造一道混凝土防渗墙。防渗墙可建在坝体部分, 也可深入到基岩以下一定深度, 以截断坝体和坝基的渗漏通道。

高喷灌浆

高喷灌浆最初主要用于粉土层和砂土层的防渗,近年来在砂砾层中也有许多成功应用的例子。如河南弓上水库, 土石坝填筑质量差, 坝体变形、 开裂, 坝下30 m 厚的砂卵石强透水层未清基, 加固前坝后渗漏出浑水, 渗漏量 90 L/s, 1999 年采用高喷灌浆法加固后,坝后渗漏消失。

5.土石坝坝坡稳定及抗震加固

坝坡稳定加固

土石坝坝坡的稳定加固, 主要有培土放缓坝坡和削坡放缓坝坡法。对上部局部坝坡偏陡的坝坡稳定问题, 可采用格构护坡加固; 对于下游坝坡浸润线较高引起坝坡稳定性不足的问题, 可与防渗加固措施相结合,采用防渗墙加固。

护坡加固

土石坝上游护坡加固可采用块石护坡、 现浇混凝土护坡及预制混凝土块护坡; 下游护坡加固可采用草皮护坡、 格构草皮护坡、 块石护坡、 现浇混凝土护坡及预制混凝土块护坡等。对于具有旅游功能的水库, 其上游坡可选用具有美化作用的预制混凝土块护坡, 下游护坡除可选用与上游坡相同的形式外, 还可选用草皮护坡及格构草皮护坡。

6.坝下涵管及隧洞加固

改坝下涵管为隧洞。我国过去修建的许多水库, 其灌溉、 发电及供水用的输水建筑物采用坝下涵管。由于坝体变形、 涵管质量差及结构不完善等原因,大量涵管出现漏水, 发生接触冲刷破坏, 危及大坝安全。因此, 涵管出现渗漏缺陷后最好废弃封堵, 并在岸边新建隧洞替代。

加钢内衬。即在原涵洞或隧洞中增加钢衬使其达到结构安全和防渗的要求。钢衬与洞壁之间的空隙灌注水泥砂浆, 使钢衬与原洞壁形成整体。

7.除险加固应与增容和恢复库容同时考虑。在水库的病险得到有效排除的前提下,增容和恢复库容是提高水库自身经济效益和社会效益,解决水资源紧张状况的一条好的途径。8.水库的除险加固建设应与自身管理设施的改善相结合。病险水库加固规划时,应考虑增设防汛指挥调度网络系统及通信预警系统、水文水情测报自动化系统、大坝监测自动化系统等先进的管理设施。对不能满足需要的防汛道路及防汛物资仓库等管理设施一并予以改造。 9.努力提高病险水库加固的科技含量。在病险水库加固时,应通过各种途径收集这方面的信息,广泛依托科研、设计、施工、大专院校等方面的技术力量,加以推广应用。坚持加固与提高、加固与技术进步相结合,力求在病险水库治理的技术经济方面有所突破。 10.建立良性的水库运营管理机制。要建立严格的管理责任制,责任落实到人。应抓好《水库大坝安全管理条例》等法律法规的实施,使管理规范化、制度化。同时应加强水库大坝的监测和观测工作,配备齐全的监测设备,建设必要的观测设施,采用先进的观测手段,对大坝进行及时跟踪监测,及时发现大坝的隐患。

四.结束语

我国绝大多数水库遗留隐患较多,需要对水库大坝进行加固处理, 已显得十分必要和迫切。对水库大坝进行加固处理有着重要的意义。

参考文献:

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