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水城县沟座水库库区渗漏问题分析及处理

2020-01-12廖文华

黑龙江水利科技 2020年7期
关键词:岸坡支沟土工膜

廖文华

(贵州中水建设管理股份有限公司,贵阳 550003)

0 引 言

库区渗漏对水库正常蓄水有很大影响,应及时发现和处理,在具体工作中,需要在明确渗漏实际情况的基础上,通过多方案比选,选出合适的处理方案,以保证渗漏处理的有效性。

1 水库概况

沟座水库工程位于贵州省六盘水市水城县果布嘎乡高石坎村西部约3.5km阿家开沟,距水城县城约58.0km,距米箩乡政府驻地10.0km,距果布嘠乡约8.0km,地理位置为E105°00′-105°10′、N26°20′-26°30′之间。阿家开沟属珠江流域西江水系北盘江的三级支流,一级支流为巴郎河,二级支流为干沟。本工程所在地有乡村公路直通县城,交通十分便利。

沟座水库位于水城县果布嘎乡,所在河流阿家开沟属珠江流域西江水系北盘江的三级支流,一级支流为巴郎河,二级支流为干沟。经初步设计阶段复核,坝址以上集水面积4.28km2,多年平均径流量318万m3。水库正常蓄水位为1681.50m,相应库容为91.4万m3;死水位1662.5m,死库容6.49万m3;校核水位为1683.12m,总库容为105万m3,调节库容84.9万m3,为年调节水库。工程规模为小(1)型,工程等别为IV等。

沟座水库工程建设内容有挡水建筑物,泄水建筑物,取水及冲砂建筑物、输水管道及水池工程等,挡水建筑物为碾压重力坝,最大坝高46.0m,坝顶开敞式溢洪道,净宽20.0m,取水建筑物为坝前设置取水口,把体内埋管形式,管道直径为900mm。输水管道总长15.3km,水池12座。

2 水库渗漏原因分析

沟座水库工程于2015年11月开工建设,2017年9月,沟座水库主体工程已经全部建成,水库进入试蓄水阶段,在蓄水水位至1664.0m高程后不再继续上升,经参建各方多次现场踏勘及讨论分析,认为水库库区存在渗漏问题。为查明水库渗漏原因,通过对沟座水库设计前期坝址区勘探钻孔资料分析,库区位于发育较好的玄武岩组地层中,库区不应存在库盆渗漏问题,但结合后期运行的情况和相关类似的工程经验来看,该库区存在一定的特殊性,通过对沟座水库试蓄水过程、大坝上下游河道的水量测量成果、以及库区物探、钻探成果综合分析,确认水库渗漏位置位于右岸支沟1662m至库尾基岩出露段[1]。

3 库区渗漏处理方案

通过对库区渗漏原因的分析,右岸主沟河床1662m至库尾基岩出露段有分散型渗漏现象,须做防渗处理。根据下游边界分析结果,右岸主沟河床1662m下部为正常库盆,无渗漏,河床1651-1661.5m基岩直接出露,为便于施工并保证安全,将河床高程1661m处作为下游防渗边界。根据上游防渗边界分析结果,将库尾基岩出露段作为上游防渗边界。

由于该段河水从深厚覆盖层中通过后和下伏(P2m)灰岩联系,而(P2m)灰岩中地下水的实际埋深相对较大,以古牛河为最终排泄基准面,其高程为1000-1100m,比库盆高程低很多。对此,单纯采用垂直帷幕灌浆的方法无法满足要求。

根据库区地形地质条件,从施工难度相对较小,且可靠性高的角度选择土工膜+上下游垂直帷幕灌浆的方案。具体为:对右岸支沟1662m河床高程以上至库尾基岩出露处和两岸坡校核洪水位高程以下采用土工膜防渗,顶部采用C15混凝土压顶,在右岸支沟1662m处及库尾处设置垂直防渗帷幕与土工膜形成封闭的防渗体系,帷幕灌浆两岸接强风化下限与正常蓄水位交点,下限进入Lu≤5岩体两段;对于库尾积水沟处,设置消力池把来水引入库区,防止尾水对土工膜的冲刷和破坏。处理区域的边坡较为平缓,表层主要为粉质黏土和粉土夹少量碎石,为方便施工,在地形比较陡峭的部位通过挖填平衡来处理。

3.1 土工膜施工

1)土工膜的选取与搭接方式:通过对埋压式、明铺式、多层防渗式的对比,最终决定选取埋压式土工膜对沟座水库右支沟进行库区的防渗;库底、库岸基础处理验收合格后铺设复合土工膜,防渗复合土工膜选用聚乙稀(PE)复合土工膜(两布一膜),膜厚1mm,布重962g/m2。对于土工膜铺设的高度,结合SLT231-1998的相关规定和实际情况,拟定以水库校核洪水位作为土工膜铺设的控制高程,土工膜与库岸结构顶部连接处采用C15混凝土压顶的方式,(土工膜与压顶链接的方式采用嵌入的形式);在整个防渗库区持力层与土工膜防渗层之间设置反滤排水层(连续排水盲沟)。给合相关规范,每隔一定的宽度,采用褶皱的形式(褶皱次数2次,褶皱宽度为60cm)预留一定的伸缩宽度[2]。

2)土工膜的实施:根据地形情况来看:整个右支沟地质环境较为复杂,左右两岸岸坡变化较大;局部岸坡为裸露的基岩,局部覆盖层较深,且坡度较陡,库盆宽度变化大,整体布局为:对岸坡整坪后坡度>1∶3的岸坡,采取岸坡修坡整坪后,用一层无纺土工布铺设作为土工膜支持层使用,再铺设复合土工膜,土工膜上部采用C15混凝土预制块作为保护层和压实盖重;对于岸坡修坡整坪后坡度<1∶3的岸坡,岸坡较为平缓,岸坡修坡整坪后,铺设20cm黏土作为支持层使用,顶部采用50cm细土压实盖重[3]。

3)土工膜的排水、排气:对整个渗漏库区,在支持层与土工膜防渗层之间设置反滤排水层,排水采取排水盲沟的形式,排水盲沟尺寸为50cm×50cm,排水盲沟内部采用砂卵石填充,内设dn90pvc打孔排气管,排气管伸出压顶边墙顶部,顶部略高于坝顶高程,高于压顶边墙顶部的排气管采用C15混凝土进行外包,尺寸为40cm×40cm×80cm。

4)消力池:为防止右支沟库尾来水对土工膜的造成冲刷和尾水进入土工膜下部对土工膜造成顶托,沿库尾积水沟水流方向设置一消力池,该消力池池主要作用为引库尾来水入库。

3.2 帷幕灌浆施工

库区帷幕灌浆施工工艺和大坝帷幕灌浆施工工艺基本相同。库区帷幕灌浆在齿墙一期混凝土施工完成,且强度达到要求后进行。帷幕灌浆施工按照测量放样→定孔位→钻机就位→造孔→钻至设计深度→试压水→制浆→灌浆→移机的顺序进行。

3.2.1 钻孔

先根据设计要求放出孔位,然后用XU-100型回转式钻机按照序次进行钻进,同时通过冲洗与压水到达设计要求的孔深,钻孔的倾斜度不能超过1.2°,孔径在Φ75-110mm范围内。对于钻孔冲洗压力,一般按灌浆压力80%控制,待冲洗的回水达到洁净后持续10min方可结束。

3.2.2 压水试验

每当钻进达到5m时就要进行一次简单的压水试验,持续压水20min,期间每5min测度一次压水流量,将最后一次得出的稳定流量作为依据对透水率进行计算。

3.2.3 灌浆

灌浆方法为按照从下到上的顺序分段分序加密灌浆,孔距在6m以内的孔不可同时进行灌注,灌浆的浆液应按照从稀到浓原则逐级变换,当采用普通水泥浆液时,其水灰比有6个比级,即5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.7∶1、0.5∶1,初灌时所用浆液的水灰比为5∶1;当采用细水泥浆液时,其水灰比有4个比级,即3∶1、2∶1、1∶1、0.5∶1。在实际的灌注施工过程中,如果灌浆压力不变,而注入率不断减少,或注入率不变,但压力不断升高,则不可对水灰比进行改变;在某个比级的灌浆材料实际注入量达到300L或注入持续时间达到30min,同时灌浆压力与注入率都没有明显改变后,采用浓一个等级的浆液关注;如果灌入量>30L/min,则需要以具体情况为依据进行越级变浓。在灌浆过程中,应使用自动记录仪进行记录,在灌浆压力满足设计要求的情况下,如果灌浆段实际吸浆量<0.4L/min,则继续灌浆30min,之后方可结束灌浆。

3.2.4 封孔

待全孔灌浆均完成后,通过压力灌浆进行封孔。在浆液达到凝固以后,对孔中的污水与浮浆进行清理,然后用标号为M20的水泥砂浆及时回填至密实状态。

4 结 论

1)为保证水库能够正常蓄水,必须重视解决库区渗漏问题。

2)该工程所用库区渗漏处理技术经过了实践的考验,处理效果良好,经济适用,可为类似工程提供参考借鉴,实现预期的防渗目标。

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