石林黑龍?zhí)端畮旌邶執(zhí)端畮斐U加固工程中的綜合技術措施（全波）.doc

1、石林黑龍?zhí)端畮旌邶執(zhí)端畮斐U加固工程中的綜合技術措施（全波）【關鍵詞】：p ：除險加固，綜合技術措施，石林黑龍?zhí)端畮旌邶執(zhí)端畮煳挥谥榻饔蚰媳P江水系巴江河東支頭，距石林縣城東部4km，水庫正常高水位比縣城高44m，為縣城頭上“一盆水”，位置十分重要。水庫始建于1966年，幾經(jīng)擴建現(xiàn)最大壩高33.7m，總庫容2434萬m3，興利庫容2300萬m3，系路南盆地以灌溉為主，兼供水、發(fā)電和防洪的綜合水利樞紐工程?？刂茝搅髅娣e177km2，其中地表徑流2km2，黑龍?zhí)度叵聫搅?75km2，多年平均產(chǎn)水量9870萬m3。水庫樞紐由大壩、輸水涵洞、溢洪道三部分組成，另配套有環(huán)抱路南盆地的東干渠和西干渠，

2、控制灌溉巴江河沿岸水田六萬畝，水澆地四萬畝，并可向縣城和石林風景區(qū)及附近農(nóng)村供生產(chǎn)、生活及工業(yè)用水1000萬m3/年，它對石林縣工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展發(fā)揮了極其重要的作用。1992年3月8日，水庫管理人員在做例行巡查時發(fā)現(xiàn)壩頂開裂，經(jīng)現(xiàn)場地面調(diào)查、鉆孔揭露，險情主要有以下幾點：(1)主壩左端壩頂及上游發(fā)生壩體開裂并沉陷變形，經(jīng)現(xiàn)場測量，最大裂隙口寬達10cm，勘探深度大于9m，裂隙兩側不均勻沉降差達16cm，壩頂下游側裂隙沿左右兩側向下游呈弧線展開，長度達15m。同期后壩坡兩道戧臺同斷面處最大沉降值達2045cm，壩腳倒濾體項最大下沉27.8cm，水平向外位移73.7cm，地表已出現(xiàn)滑坡前舌和后壁表

3、明壩體靜力失效，已經(jīng)出現(xiàn)滑坡前兆蠕動變形險情；(2)大壩下游坡面出現(xiàn)大量滲水點，經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計總數(shù)達173處之多，主要分布在大壩下游坡各處；(3)進一步勘察發(fā)現(xiàn)大壩壩基為第四系松散沉積層，系含有機質(zhì)高中液限粘土及粉細砂層的多土層地基，貫穿大壩上、下游，形成承壓滲漏通道，致使壩腳處老溝出現(xiàn)大的沙沸和管涌點7處，勘探時粉細砂層鉆孔起鉆時出現(xiàn)孔口涌水噴砂現(xiàn)象，封堵困難；(4)主壩左岸壩肩結合部壩體開裂，長70余m，勘探揭露裂隙從上游貫通下游，與庫水直接發(fā)生水力聯(lián)系，庫水順裂隙外流，造成壩面漏水。險情出現(xiàn)的主要原因為：(1)壩基為厚達17.6m的軟弱土層，因受壩體荷載后產(chǎn)生剪切破壞，形成不均勻沉降變形，致

4、使壩坡周邊拉裂；(2)壩體局部填筑質(zhì)量差，松散堆積，岸坡陡峻突變，造成壩體產(chǎn)生不均勻沉降變形；(3)壩基存在貫通上、下游的承壓水流，在壩基形成潛蝕破壞后發(fā)展為集中滲流通道，產(chǎn)生管涌和砂沸現(xiàn)象，同時降低壩基強度和承載力，加劇壩基及壩體不均勻沉降發(fā)生，導致下游壩坡發(fā)生蠕動變形，壩體失穩(wěn)；(4)筑壩土料主要為粉質(zhì)粘土，局部為有機質(zhì)肥粘土、白膠泥等，粘粒含量達4060%，具有“天干一把刀，遇水一包槽”的特點，施工質(zhì)量難以控制，壓實度低，加之此壩為多次擴建加壩填筑，各次壓實方法不同，填筑質(zhì)量存在明顯差異，形成壩身填筑質(zhì)量不均、壩體內(nèi)浸潤線過高的現(xiàn)象，導致層面漏水，加速了土體軟化、強度降低，使得壩坡滑動力

5、矩增加，壩體抗滑穩(wěn)定能力下降。根據(jù)實測壩坡斷面及鉆孔水位浸潤線資料，利用地質(zhì)勘探的土工試驗成果，對大壩下游坡采用園弧滑動的方法，對壩體各斷面在各種控制水位情況下，穩(wěn)定復核安全系數(shù)為K=0.931.07，表明下游壩坡處于臨界運行狀態(tài)，大壩自身穩(wěn)定非常不利，需采取工程措施予以加固除險。針對大壩存在的問題，病險加固的工程措施選用土石壩設計“上堵下排”的原則進行布置。(1)為解決壩基滲漏失穩(wěn)，徹底截斷壩基及壩體的有害滲透水流，消除壩基水壓水頭，降低壩體浸潤線，經(jīng)灌漿截流、高壓定噴截流和砼防滲墻等方案綜合比較后，采用砼垂直防滲墻為主的上游防滲方案，截斷有害滲透水流，達到“上堵”目的。(2)考慮到大壩壩基

6、為第四系河湖相沉積物，主要為低中液限粘土及厚度較大的粉細砂層，具有埋截較深，地下水位高、結構松散尚未固結、地基允許承載能力低，抗剪強度不足以維持壩體穩(wěn)定，且在地震發(fā)生時易液化等特點，經(jīng)振沖加固排水減壓井等工程方案比較，采用既提高地基承載能力和抗剪強度指標，又能滿足抗震加固的振沖碎石樁加固方案措施，置換擠密加固壩基，通過碎石樁透水性強的特點，排水減壓，封閉和排水處理易地震液化的粉細砂層，提高壩體及壩基的排水固結能力，達到“下排”的目的。(3)部分挖除下游壩腳軟土，在基面設置土工濾水布，其上設置反壓平臺，以增強下游壩坡的整體穩(wěn)定性。(4)改造下游排水條件，設人工溝道及暗管排水，給壩腳創(chuàng)造良好的重力

7、排水條件，促進壩腳及壩基的排水暢通。由于黑龍?zhí)端畮齑髩纬U加固為一復雜體系的綜合治理工程，在確定壩體結構設計過程中，需考慮的因素較多，需通盤考慮、全面兼顧各針對措施，在經(jīng)濟技術合理的前提下，逐一確定各項措施設計邊界及尺寸，在滿足大壩穩(wěn)定的前提下，盡可能減少工程量，降低工程投資，因此，重點分析p 研究了以下幾方面問題：(1)對險情出現(xiàn)后的大壩現(xiàn)狀進行分析p 驗算，采用地質(zhì)勘探及土工試驗成果進行壩體現(xiàn)狀滲流穩(wěn)定分析p 和抗滑穩(wěn)定分析p 驗算，驗證壩體險情出現(xiàn)時的實際工況效果，又以K=1時的臨界狀態(tài)要求，復核各參數(shù)指標選取的合理性，為最終確定設計參數(shù)采用值提供基礎依據(jù)。(2)結合各項工程病險處理針對

8、措施要求，對大壩經(jīng)采用園弧滑動、折線滑動等方法，僅復核驗算砼防滲墻、下游壩基振沖和反壓平臺等措施的具體邊界條件控制要求，參數(shù)尺寸設定等不同組合情況及工后效果分析p ，在保證施工期大壩安全、正常運行期和地震工況下結構、滲流安全的前提下，假設不同的壓腳平臺寬度、高度及振沖范圍邊界，反復試算直致求得維持大壩穩(wěn)定時的最小平臺寬度為20m，高度7.0m，為最終確定大壩加固設計技術方案提供決策依據(jù)。(3)從施工角度，重點研究所提方案實施的可操作性和主要施工方法，制定確保施工期大壩安全的各項措施和要求，確定重要工程，首先施工防滲墻，再進行壩腳振沖施工，最后填筑反壓平臺的合理施工順序，以滿足施工期間的大壩安全

9、。(4)強化壩腳排水體系，理順重力排水條件，設置壩腳排水溝及排水暗管，確保大壩下游排水通暢，有效降低地基承壓水壓力和壩體浸潤線高度，為壩體穩(wěn)定創(chuàng)造有利工作環(huán)境條件。經(jīng)設計分析p 、復核計算后，壩體設計的最終成果為：(1)砼防滲墻工程強度等級：C12抗?jié)B標號S8靜力彈性模量：1.82.2×10-4MPa墻體總擋水面積11643m2，最大墻深52m，嵌入壩基強風化砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖25m后即進入弱風化相對不透水層。(2)壩腳振沖加固工程振沖范圍：石碴料壓腳部位壩基4745m2孔排距：2m×2m，梅花形布孔，共14排總進尺：10560m填料：25cm灰?guī)r碎石。(3)主壩加固工程

10、填筑石碴料32280m3計算結果表明；采用綜合加固措施后的下游壩坡是穩(wěn)定的，滿足大壩穩(wěn)定安全要求。針對黑龍?zhí)端畮旃こ滩‰U情況的復雜性，經(jīng)反復論證研究，最終提出采用砼防滲墻防滲、壩腳振沖排水加反壓平臺壓腳為主的綜合治理方案，對水庫大壩病險加以根除，取得了如下效果：(1)大壩壩身及壩基軟土層，采用接地式砼防滲墻防滲，徹底截斷壩身及壩基的有害滲流，有效降低壩體浸潤線高度（降低50%以上），封堵壩體及壩基貫穿上、下游的漏水通道，改善大壩的滲流穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定工作條件，大壩及壩基滲水量降至容許范圍內(nèi)。(2)下游壩腳采用碎石振沖樁封堵、擠密、置換壩基軟土及粉砂層地基，解決地震液化問題，并通過振沖樁的排水減壓

11、作用，消散和排除壩基有害承壓水，加速壩基土的排水固結進程，整體提高地基的承載能力和抗剪強度，經(jīng)驗算壩腳復合地基承載能力指標提高54%，抗剪強度指標提高45%。(3)在壩腳設置石碴料反壓平臺，增強大壩下游坡的整體穩(wěn)定性，經(jīng)驗算下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)正常運用情況k=1.257，非常運用情況k=1.058，滿足規(guī)范要求并使得填筑工程量最小，綜合造價最低。(4)改造壩腳排水條件，設人工溝道及排水暗管，降低下游排水基面，形成良好的重力排水條件，為壩基土排水固結，消散粉砂層孔隙水壓力，降低壩腳水位提供良好的工作環(huán)境條件?？傮w來說，針對本工程病險情況，經(jīng)采取行之有效的綜合措施處理后，徹底消除了病險帶來的威脅，確保了大壩的安全運行。黑龍?zhí)端畮齑髩纬鲭U后，通過組織專業(yè)技術隊伍，深入工地，調(diào)查研究，及時組織病險調(diào)查工作和勘