刘 娟
(湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131)
湘阴县燎原水库始建于1976年,控制集雨面积16 km2,总库容达1 024.8 万m3,实际灌溉面积0.21万hm2(3.1 万亩),是一座以灌溉为主,兼防洪、养殖和旅游等为一体的中型水利工程。经过30 多年的运行,水库存在一些安全隐患,被国家水利部大坝管理中心和湖南省水利厅鉴定为Ⅲ类病险库,急需进行除险加固。为此,国家投入750 万元用于该水库除险加固,于2009年年底招标并开工建设,进行土方开挖。本次除险加固工程主要项目有:主坝防渗、引水隧洞、灌溉渠道改造等。工程枢纽建筑物主要有大坝、引水隧洞和灌溉渠道等。拦河坝为土石坝,坝高342 m。引水隧洞布置在大坝左岸,为岸塔式进水口,进水口设置一扇拦污栅和一扇检修闸门,隧洞全长1 356 m,为圆形有压隧洞,衬砌后洞径为2.2 m,进水口底高程585.0 m,出口底高程545.0 m,隧洞平均纵坡1.267%,隧洞出口为压力钢管。
(1)渗漏问题。拦河坝左右岸坝体在592.0 m高程以下有大面积渗湿,并有青苔、杂草,且有游离钙析出附着堆积;当水位达到605.0 m,多处呈射流情况;在高程为(595.0~605.0)m 左坝端与坝基结合部存在渗漏现象。经地勘成果分析,其坝体透水率为(11.4~40.0)Lu,坝基面以下8.0 m 内其坝基透水率为(5.8~28.0)Lu,不满足现行规范要求。
(2)引水隧洞进口段存在渗漏现象,且隧洞洞身局部围岩出现坍塌现象。
(3)拦河坝未按规范设置水平、垂直位移观测点,观测设施配套建设未落实。
通过对工程实际存在问题的勘察、研究、探讨,并经翻阅相关规范、文件的要求,建议从以下4个方面来对水库进行加固。
(1)坝基。坝 段 桩 号K0+67.7~K0+102.4,设单排孔,共布设19个灌浆孔,孔距2 m,帷幕长度为217 m;从桩号K0+000~K0+53.0、K0+135.2~K0+189.2 坝段沿坝轴线设单排孔,共布设52个灌浆孔,孔距2 m,帷幕长度为724 m;从左、右岸向两岸各延伸8 m,设单排孔,共布设9个灌浆孔,孔距2 m,帷幕长度为196 m。
(2)坝体。对坝体防渗加固采取坝顶沿坝轴线方向布置竖向孔与下游局部布置水平孔相结合的灌浆方案,采用普通硅酸盐水泥,竖向孔按自上而下分段循环式灌浆原则进行,灌浆压力控制在0.20 MPa。在桩号为0+000~0+021.75 的左岸布置4 排竖向灌浆孔,为梅花形,排距2.5 m,孔距2.0 m,共布设53个孔;在桩号为0+022.75~0+052.95 和0+133.23~0+179.35 的坝段坝顶布置单排竖向灌浆孔,孔距2.0 m,共布设31个孔;在桩号为0+051.95~0+71.83 和0+97.33~0+131.23 的坝段除坝顶布置单排竖向灌浆孔27个,孔距2.0 m 外,还在高程591.0 m 以下下游坝面局部布置下倾角15°,孔距为2.5 m,呈梅花形的水平斜孔,共布置394 孔。
对引水隧洞进口段的渗漏采取回填灌浆处理方案。在桩号为0+000~0+176 的洞顶及侧面的围岩布置回填灌浆孔,每排10个孔,排距为2.0 m,回填灌浆孔孔径为46 mm,孔深为深入围岩或穿过混凝土进入岩石2.5 m,其灌浆材料采用普通硅酸盐水泥,Ⅰ序孔灌注0.5∶1 的水泥浆岩,Ⅱ序孔灌注1∶1 和0.5∶1 两个比级的浆液。空隙大的部位在Ⅰ序孔灌注水泥砂浆,其掺砂量少于水泥重量的200%,灌浆压力为0.4 MPa。
对引水隧洞坍塌段的采取钢筋混凝土衬护处理方案。在桩号为0+080~0+178 的的洞身段布置C20钢筋混凝土衬砌,其钢筋采用双层布置,外层钢筋为ф20@200,内层钢筋为ф16@200,钢筋混凝土厚度为0.3 m。
在坝顶配套水平、垂直位移观测设备。水平位移观测采用视准线法,设2 条视准线、2个工作基点、2个后视基点、4个位移观测点;垂直位移观测采用水准法,水准基点设在左岸承压区以外的基岩上。
本工程于2011年2月底竣工,截止目前为止,工程运行状况良好,从根本上消除了水库安全隐患问题,恢复并改善了水库的功能,尤其是运用坝体竖向灌浆、水平向灌浆与帷幕灌浆相结合的技术对于提高大坝坝体、坝基的抗渗性效果显著,有效解决了大坝渗漏问题,工程竣工后,燎原水库蓄水、防洪能力将极大增强,对促进灌区农业经济的发展、服务“三农”将发挥十分重要的作用。
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