赵山渡引水枢纽尾水渠坡脚局部塌陷原因分析及处理

金 斌,金鹏程,邓成发

(1.浙江珊溪经济发展有限责任公司,浙江 温州 325211;2.浙江广川工程咨询有限公司,浙江 杭州 310020)

1 工程概况

赵山渡枢纽工程位于温州市瑞安市龙湖镇西北的赵山渡,距温州市87 km,距瑞安市41 km。

赵山渡水库通过调蓄上游珊溪水库 (电厂)下泄水量和拦引珊溪至赵山渡区间来水,经引水水库反调节,由输水渠系向温州、瑞安、平阳等市县城镇居民生活供水及工农业供水,年供水量7.30亿m3,其中生活及工业供水6.53亿m3,农业供水0.77亿m3,改善了农田灌溉6.58万hm2(98.63万亩),经济林地1.10 hm2(16.54亩),并利用多余水量发电,以达到综合利用水资源的目的。

2011年11月,在常规例行检查中,发现赵山渡引水枢纽河床式电厂尾水渠右侧护坡坡脚(水平段)出现局部断裂和塌陷,护坡表面出现水平向裂缝。2012年2月,对尾水渠右侧挡墙进行全面水下检查,发现挡墙墙身存在2处孔洞,孔洞A深度10 cm,孔洞B深度一直通往墙后。

2 工程缺陷分析

2.1 缺陷成因分析

根据水下检查结果及工程现状可知,赵山渡引水枢纽尾水渠右侧护坡坡脚水平段局部塌陷的原因为重力式挡墙墙后回填料流失,流失通道应为孔洞B(桩号0+130.50 m处,距离尾水渠右侧挡墙底板顶面以上1.50m的部位);尾水渠右侧护坡表面裂缝也是由于墙后回填料流失,使坡脚局部塌陷,局部坡面因下滑趋势而产生拉应力所导致。

孔洞A可能由于水流局部淘蚀并不断冲刷而产生。

2.2 缺陷处理必要性分析

根据对工程现状的调查以及分析,尾水渠右侧护坡坡脚局部塌陷部位如不及时处理,将使塌陷部位继续发展扩大,从而影响尾水渠右侧护坡的整体稳定,导致尾水渠右侧护坡无法正常安全运行。为确保工程安全运行,消除安全隐患,必须对现有的塌陷部位进行相应的加固处理。

本次尾水渠右侧护坡坡脚局部塌陷处理方案的目标是封堵尾水渠右侧重力式挡墙墙后回填料的流失通道,恢复尾水渠右侧护坡坡脚原有断面,对坡面现有裂缝进行加固处理,从而确保赵山渡引水枢纽尾水渠右侧护坡正常安全运行。

根据尾水渠右侧护坡坡脚水平段局部塌陷的成因、塌陷情况及坡面受影响范围,本次处理对象共分为3类:①对重力式挡土墙墙后回填料流失通道的封堵;②对尾水渠右侧护坡坡脚水平段塌陷部位的恢复;③对尾水渠右侧护坡坡面裂缝的加固。

3 缺陷处理措施

3.1 流失通道封堵施工

图1 流失通道封堵平面布置及横剖面图

3.1.1 孔洞封堵

对位于桩号0+130.50 m处,中心高程为6.60 m的回填料流失通道(孔洞B)采用出口浇筑C20F50微膨胀混凝土的方法进行封堵。孔洞B出口浇筑C20F50微膨胀混凝土(孔洞A进行C20F50微膨胀混凝土回填),深度应不小于30 cm。具体布置见图1,要求尽可能往孔洞灌注C20F50微膨胀混凝土至密实。

3.1.2 伸缩缝封堵

桩号0+107.50～0+187.50 m段共有5条尾水渠右侧重力式挡墙伸缩缝,从现场检查情况看,该桩号范围,护坡坡脚水平段有不同程度的开裂、塌陷,虽然水下检查中未发现伸缩缝有异常情况,但从出现的开裂、塌陷情况分析,部分墙后土体有可能从伸缩缝中流失,为确保该桩号段挡墙及护坡安全运行,特对5条伸缩缝进行封堵处理。伸缩缝迎水侧采用SR防渗材料进行封闭,处理范围为迎水侧墙底至墙顶。具体处理型式见图2。

图2 尾水渠右侧挡墙迎水侧伸缩缝封堵示意图

3.2 护坡坡脚水平段开裂及塌陷处理

对尾水渠右侧护坡坡脚水平段塌陷部位采取混凝土护面开挖,塌陷部位砂粒料回填,表面混凝土护面恢复的方法进行加固处理。

3.2.1 塌陷部位表面混凝土护面开挖

根据工程实际情况,对尾水渠右侧护坡坡脚水平段混凝土护面进行开挖处理,处理范围为桩号0+107.50～0+187.50 m段,顺水流方向长80.00 m,垂直水流方向宽1.00 m范围。

3.2.2 砂粒料回填夯实

对表面混凝土护面挖除后的塌陷部位采用砂粒料进行分层回填,回填顶高程为9.60 m,每层厚度20 cm,采用人工振动辗进行夯实。

3.2.3 护坡水平段混凝土恢复

在尾水渠右侧护坡水平段新建C20F50混凝土护面,厚度为40 cm,顶高程为10.00m,范围为桩号0+107.50～0+187.50 m段,顺水流方向长80.00 m,垂直水流方向宽1.00 m范围。新建混凝土护面顺水流方向每隔10.00 m设1道伸缩缝,垂直水流方向与原护坡斜面段间设1道伸缩缝。

3.3 护面裂缝处理设计方案

根据工程实际情况,对尾水渠右侧护坡坡面裂缝进行补强处理。具体处理方法如下:

3.3.1 浅层裂缝(缝深小于5 cm)

沿裂缝开“V”型槽,槽宽5 cm,深5 cm,槽内充填环氧砂浆。

3.3.2 深层裂缝(缝深大于5 cm)

封缝:沿裂缝开“V”型槽,槽宽5 cm,深5 cm,槽内充填环氧砂浆;钻孔:钻孔为骑缝孔,可采用手持式电钻钻孔,孔径20 mm,孔距50 cm,钻孔位置可根据实际情况调整;清缝:必须注意吹净孔内粉末;埋管:埋入灌浆管;试漏:用风、水或浆进行试漏;灌浆:由低到高,由一侧向另一侧依次推进,灌浆压力取0.15 MPa,灌浆材料为水泥砂浆(水泥标号不得低于425号);拔管封孔:本孔或不出浆孔在15～30min内连续吸浆率小于10 mL/min且压力不下降,即可按标准结束灌浆,拔管封孔。

4 结 语

赵山渡引水枢纽尾水渠右侧护坡坡脚局部塌陷主要是因为坡脚下部的回填料通过孔洞B流失而引起。2012年11月进行了及时处理,处理效果明显,确保了尾水渠的正常安全运行,为类似水利工程的缺陷处理提供较好的借鉴。