山心塘水庫除險加固工程主壩加固設計方案

2014-10-29 06:16:36劉彬彬

黑龍江水利科技 2014年11期

劉彬彬

(廣西玉林水利電力勘測設計研究院，廣西玉林537000)

1 基本概況

山心塘水庫是一座以灌溉、供水為主，結合發(fā)電的綜合利用的小(1)型水庫。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物等級為4 級。現(xiàn)在樞紐工程由主壩、副壩、溢洪道和放水涵管組成。主壩為漿砌石重力壩，最大壩高38.0 m，壩頂總長120.0 m，壩頂寬3.1 m，壩底高程807.0 m，現(xiàn)狀壩頂高程845.0 m。上游防浪墻頂高程為846.0 m，頂寬0.35 m，下游欄桿頂高程為846.0 m，頂寬0.2 m。大壩上游坡823.0 m高程以上垂直，以下坡比為1∶0.15，843.0 m高程以下設有混凝土防滲面板，厚度為0.5 m。下游坡839.0 m高程以上垂直，以下坡比為1∶0.65。壩腳設有集水溝、量水堰。

該大壩被核定為三類壩工程。安全鑒定評價主壩砌體為微風化花崗巖，膠結材料為砂漿，局部縫隙不滿漿，砂漿標號較低。壩體砌石砌體施工質量差，防滲面板沒有分縫且抗?jié)B標號較低，嚴重老化，左壩肩與山體接觸帶潤濕，大壩下游面820.0 m高程以下大面積滲水且右壩腳多處存在射水現(xiàn)象，嚴重影響大壩的安全運行。此外，經計算主壩應力不滿足規(guī)范要求。

2 防滲設計

山心塘水庫主壩為漿砌石重力壩，防滲為壩體上游側的防滲面板，現(xiàn)其防滲面板厚度均為0.5 m，根據《漿砌石壩設計規(guī)范》(SL25 －91)規(guī)定混凝土防滲面板底部厚度為最大水頭的1/30 ～1/60，頂部厚度≥0.3 m的要求，經計算，山心塘大壩混凝土防滲面板底部最大厚度應為1.23 ～0.62 m，所以山心塘大壩壩體混凝土防滲面板厚度不滿足規(guī)范要求。且經過30 多年的運行后，防滲面板嚴重老化，導致大壩下游面820.0 m高程以下大面積滲水且右壩腳多處存在射水現(xiàn)象。水庫淤泥較深，淤積高程至817.0 m，淤積高度高達10 m左右。如若對大壩上游防滲面板進行加固，淤泥難以清理，導致施工比較困難，無法新建防滲面板，因此本次除險加固擬采用壩體防滲灌漿+壩基帷幕灌漿方案［1］。

2.1 壩體防滲灌漿設計

壩體加固采用充填灌漿，對整個壩段在壩頂設兩排孔，排距為1.0 m，孔距為2.0 m。第一排充填灌漿孔軸線距上游面1.1 m。灌漿時先灌壩體下游排，再灌上游排，上游排灌漿先壩基帷幕灌漿后壩體防滲灌漿。壩體防滲灌漿材料為純水泥漿，水泥標號為425#;同排孔按三序施工，采用自下而上分段灌漿，每段長5 ～6 m，灌漿壓力為1.5 ～3.0 MPa;漿液濃度由稀到濃，逐級變換，漿液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶17個比級，由5∶1水灰比開灌。

2.2 壩基帷幕灌漿設計

壩基帷幕灌漿設一排孔，與第一排壩體充填灌漿同孔，孔距為2.0 m，深入壩基5 m。主壩強風化下限線即是中等透水下限線，因此本次設計灌漿孔孔深擬入弱風化帶3.0 m，灌漿材料為純水泥漿，水泥標號為425#;同排孔按三序施工，采用自下而上分段灌漿，每段長5 ～6 m，灌漿壓力為2.5 ～4.0 MPa;漿液濃度由稀到濃，逐級變換，漿液水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶17個比級，由5∶1水灰比開灌。壩基灌漿前必須通過試驗孔試驗，確定合理的有關參數(shù)。壩基抗滑穩(wěn)定及應力分析成果見表1。鉆孔設備采用150 型地質回轉鉆鉆垂直孔，自下而上分段循環(huán)灌漿法施工。灌漿泵灌漿，自動記錄儀與之配套使用。灌漿壓力根據現(xiàn)場灌漿試驗成果確定。灌漿漿液用425 號普通硅酸鹽或大壩硅酸鹽純水泥漿液。在灌漿部位搭設臨時制漿站供漿。

3 下游壩坡加固

原大壩下游坡839.0 m高程以上垂直，以下坡比為1∶0.65。壩腳設有集水溝、量水堰。考慮到原壩基出現(xiàn)拉應力，本次設計擬對主壩下游坡進行M7.5漿砌石貼坡加固設計，并恢復原壩腳漿砌石排水溝以及量水堰。加固后整個壩段下游坡832.0 m高程以上維持現(xiàn)狀不變，在832.0 m高程設個平臺，寬為2.6 m，以下坡比為1∶0.78。

加固段壩底澆筑C15 混凝土墊層，厚0.8 m。對原漿砌石壩坡坡面砂漿鑿除后，沖洗干凈，貼坡加固采用M7.5 水泥沙漿砌筑Mu40 以上塊石。新舊漿砌石之間采用Φ16 的錨筋進行連接，錨筋梅花型布置，間距為1 200 mm，錨筋垂直深入原壩體1.5 m，外伸1.0 m。壩體新砌M7.5 漿砌石及其C15 混凝土基礎均每10 m設一條伸縮縫，縫寬20 mm，縫內填聚苯乙烯硬質泡沫板。

經加固后，河床段和強風化段壩體壩基抗滑穩(wěn)定均能滿足規(guī)范要求，壩趾最大壓應力小于壩基容許壓應力，壩基不出現(xiàn)拉應力。砌體抗滑穩(wěn)定及應力分析成果見表2，主壩加固橫剖面圖見圖1。