达连河燃气贮灰坝防渗方案比选

2017-09-15 07:41程玉珍

黑龙江水利科技 2017年8期

关键词：液限河镇坝基

程玉珍

(黑龙江省水利水电勘测设计院究院，哈尔滨 150080)

达连河燃气贮灰坝防渗方案比选

程玉珍

(黑龙江省水利水电勘测设计院究院，哈尔滨 150080)

哈尔滨燃气化工总公司位于松花江右岸，依兰县达连河镇境内，贮灰坝主要是拦挡储存生产煤气的废灰，最大坝高约16m，两期坝，由于在坝体不同地段、不同深度发生渗漏，坝后遭受渗流破坏较严重。文章根据地形条件、地质、项目建设任务，对贮灰坝整修加固工程提出设计方案，进行方案比较，推荐安全、经济、可行的设计方案。

深层搅拌；防渗技术；贮灰坝；整修加固

1 概况

哈尔滨燃气化工总公司位于松花江右岸，依兰县达连河镇境内，贮灰坝主要是拦挡储存生产煤气的废灰，最大坝高约16m，两期坝，由于在坝体不同地段、不同深度发生渗漏，坝后遭受渗流破坏较严重。

2 地质

2.1 区域地质概况

工作区位于山地与平原交接部位，地貌单元为山前坡洪积台地，地层岩性主要为低液限黏土，地面高程122.15-130.87m。

根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，区内地震动峰值加速度为0.05g，相对应的地震基本烈度为VI度，地震动反映普特征周期为0.35S。本区属于构造基本稳定区。

区内地下水主要为第四系松散层孔隙潜水，局部地段具有微承压性，含水层性主要为级配不良中砂，含水层属中等透水，主要接受大气降水、地表水入渗补给，以蒸发排泄为主。

2.2 坝体工程地质条件

现有坝体全长438m，呈南西—北东走向，近于南北方向。坝顶面高程139.60-139.87m。坝体由全风化花岗岩风化料及粉煤灰组成。

坝体自左到右(D3-D7)其渗漏逐渐加重，尤其是在坝前没有粉煤灰堆积段(D4-D8),渗漏较为严重。另外在坝体与原地面接触部位以及两期坝体相互接触部位渗漏也较为严重，渗透系数K=1.10-1.53m/d(1.27×10-3-1.78×10-3cm/s)。

根据钻孔揭露坝体的物质组成自上而下为：

全风化花岗岩：黄色、干—稍湿，矿物成分主要为正常石、石英、云母，厚度8.80-11.5m，层顶面高程139.72-139.87m，在不同的部位、不同的深度其密度程度差别较大，但大部分坝段还是较密实的。

粉煤灰：灰色、湿、较软，伴有难闻刺鼻气味。层顶面高程128.16-131.05m，厚度5.40-7.70m，其容许承载力建议值[R]=80kPa，见于坝段桩号0+000-0+320m 下部。

2.3 坝前粉煤灰堆积层工程地质条件

坝前粉煤灰是哈尔滨气化厂自建厂以来，长期排放的粉煤灰污水经过较长时间的沉淀、堆积产物。根据钻孔揭露坝前现有粉煤灰堆积厚度为14.50-15.00m，上部0-2.50m(在勘查期间库水位以上)较密，经现场进行标准贯入试验测试得知，地基容许承载力建议值[R]=80kPa，2.05m以下(勘查期间库水位以下)由于长期饱水、很软，其地基容许承载力建议值[R]=50kPa。

由于粉煤灰含水率的大小变化很大，堆积形态有很大差别，当其在水上时，随着含水率的降低而逐渐变密，其干燥时则以粉灰的形式随风飘落；在水下时由于长期饱水、极软，密实性差，变形大。在水上的粉煤灰压缩系数α1-3=0.203，凝聚力c=12kPa，内摩擦角φ=15°；而坝前的粉煤灰大部分长期位于库水位以下，其为欠固结不稳定坝基，倘若在此上建坝很容易发生坝体的不均匀沉陷，导致坝体变形破坏，并且其透水性能介于粉土与粉细砂之间，抗渗能力差。为保证坝提安全，应该采取必要的安全措施。另外，由于该物质中含有较多的有毒化学物质，库区水质污染十分严重，对动植物及人类都有一定的危害性。目前库区周围的树木已有很多死亡，对此污染应采取妥善的处理及防护措施。

2.4 坝基的工程地质条件

现有坝基在桩号0+000-0+070段为花岗岩，呈全风化，肉红色，矿物成分分为正长石、石英、云母；地基容许承载力建议值[R]=230kPa。桩号0+070-0+130段为级配不良中砂，呈黄色、湿—饱和、松散，仅在D3号孔处一带下部见到，在勘探深度内未揭穿，层顶面高程121.92m,地基容许承载力建议值为[R]=120kPa，由于级配不良中砂的渗透性较强，故应该采取必要的防渗措施；桩号0+130-0+430段为低液限黏土，黄色、湿、可塑、黏性较强，厚度超过4.30m，连续分布，在勘探深度内未揭穿，层顶面高程121.74-130.87m，地基容许承载力建议值[R]=200kPa。

坝基岩性除基配不良中砂、低液限黏土外均为花岗岩，其抗压稳定性较好，经勘察未见到软弱夹层或不良土体，故其抗滑稳定性较好。

3 工程设计

3.1 工程现状

贮灰坝位于达连河镇东北约9km处，库区东、南、北三面环山，西邻达连河镇通往依兰县的公路。贮灰坝于1992年10月建成并交付使用，当时施工坝体最大坝高为8m，坝型为土石混合亚黏土斜墙坝，坝顶宽5m，一孔溢洪道。二期贮灰坝于1998年10月完成，在一期坝的基础上加高8m，两期坝坝体总高约16m，由于在坝体不同地段、不同深度发生渗漏，坝后遭受破坏较严重。

3.2 存在的主要问题

经大坝质量检测发现，局部坝体填料松软，含水量高，形成渗漏通道；当年贮灰坝二期施工时，部分坝基为粉煤灰，是坝后局部渗漏的主要原因。桩号0+070-0+370坝体下游坡一、二期坝体衔接部位已严重变形，下游坝坡破坏严重。桩号0+000-0+070、0+370-0+438段，上游粉煤灰堆积较厚，坝下游坡未发现破坏。因此，水库虽在低水位情况下运行，仍多次发生坝后散浸等险情。经观察发现桩号0+070-0+370坝段下游渗漏特别明显。因此，坝体存在渗漏问题，需进行防渗处理。

3.3 防渗方案

因坝基多为含有机质高液限黏土及含有机质低液限黏土, 部分为砂砾基础，含水量高，分布层厚，经分析比较确定对坝后渗漏严重区采用垂直防渗效果较好。根据本工程的实际以及目前国内垂直防渗措施的应用情况，归纳起来大体有高压喷射灌浆、混凝土防渗墙和多头小直径深层搅拌截渗墙3大类。3种方案造价比较见表1、表2、表3、表4。