板橋河水庫壩體防滲基本型式及其比選,水工建筑物論文

板橋河水庫壩體防滲基本型式及其比選,水工建筑物論文摘要：板橋河水庫擴建工程由水庫樞紐工程、輸水及灌排工程組成。水庫擴建后總庫容將達11559萬m3，為Ⅱ等大〔2〕型水庫。當前推薦擴建方式為在現(xiàn)有大壩體型基礎(chǔ)上加高擴建。壩體加高的主要難點在于壩體新防滲體系的構(gòu)建，壩體新防滲體系的構(gòu)建主要有兩種型式，型式1：防滲體搭接，即加高壩體部分的防滲體與原混凝土防滲墻搭接構(gòu)成新的防滲體系；型式2：新設(shè)防滲體。文章通過技術(shù)經(jīng)濟綜合比照，推薦板橋河水庫擴建工程防滲方式為新設(shè)防滲體。本文關(guān)鍵詞語：板橋河水庫擴建工程;防滲體系;防滲體搭接;新設(shè)防滲體;Abstract：BanqiaoRiverReservoirexpansionprojectiscomposedofreservoirproject,waterconveyanceprojectandirrigationanddrainageproject.Theexpandedreservoirwillhaveatotalcapacityof115.59millionm3(Ⅱ-levelbig(2)typereservoir).Atpresent,itisrecommendedtoincreasetheheightofthedambasedontheexistingstructure.Themaindifficultyofdambodyelevationliesintheconstructionofnewanti-seepagesystemofdambody.Therearetwotypesofnewanti-seepagesystem.Type1:Anti-seepagelapping.Theincreaseddamanti-seepageislappedwiththeoriginalconcreteanti-seepagewall.Type2:Newanti-seepagebody.Basedonthecomparisonoftechnologyandeconomy,anewanti-seepagebodyisrecommendedastheseepagepreventionmethodofBanqiaoRiverReservoirexpansionproject.Keyword：BanqiaoRiverReservoirexpansionproject;anti-seepagesystem;anti-seepagelapping;newanti-seepagebody;1、工程總體布置板橋河水庫位于云南省瀘西縣舊城鎮(zhèn)木龍村，距縣城約28km。水庫總庫容7940萬m3，是一座以灌溉為主，兼顧水力發(fā)電、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活和工業(yè)供水等綜合效益為一體的中型水庫，覆蓋灌溉面積達14.4萬畝，為瀘西縣城區(qū)、金馬片區(qū)、舊城片區(qū)的飲水水源地，也是瀘西縣工業(yè)園區(qū)主要供水點之一。板橋河水庫擴建工程由水庫樞紐工程、輸排工程組成。水庫樞紐工程由樞紐工程和引水工程組成，樞紐工程包括攔河主壩擴建、副壩1新建、副壩2新建、左岸輸水洞改造、右岸泄洪兼輸水隧洞改造、溢洪道改建。引水工程包括矣維河引水工程改造、者黑河提水增蓄泵站改造、竹箐河引水干渠改建。輸排工程由輸水干渠工程和排灌工程組成，輸水干渠工程包括南干渠、北干渠、低干渠的維修改造，竹箐河水庫干渠改建。排灌工程包括溢洪道出水渠維修改造、金馬排灌渠維修改造、金馬閘改建。本擴建工程計劃總工期32個月。水庫正常蓄水位由1857.2m抬高至1862.5m后，攔河大壩加高擴建擋水?；炷练罎B心墻土石壩的壩基高程1821.9m，壩頂高程1866m，壩高44.1m，防浪墻高1m，壩頂長400m，壩頂寬10m。壩體擴建主要利用原壩頂下游坡填筑風化料培厚加高，上游原壩坡維持不變。2、防滲基本型式根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在狀況攔河大壩的上、下游壩坡均較緩，大壩穩(wěn)定知足要求；采用防滲墻處理后的大壩滲流量較小，滲流穩(wěn)定知足要求；當前大壩運行狀態(tài)基本正常，大壩具備加高擴建的條件。原壩加高在施工期間可為瀘西縣的灌溉、防洪、生活、工業(yè)供水等提供基本保障，工程投資、施工組織均優(yōu)于拆除大壩重建，因而推薦在現(xiàn)有大壩上加高擴建?，F(xiàn)有大壩為粘土斜墻土石壩，壩體填筑料為粘土料和風化料，利用混凝土防滲墻防滲，基本等同于均質(zhì)壩與混凝土防滲墻結(jié)合的混凝土防滲心墻壩?，F(xiàn)在狀況條件下不合適采用混凝土壩加高，宜采用土石壩的型式加高擴建。根據(jù)水庫擴建規(guī)模，大壩加高約5m，鑒于上游壩面總體置于庫水位下，壩體加高向上游放坡難以施行，主要利用下游壩坡培厚構(gòu)成，壩體加高的主要難點在于壩體新防滲體系的構(gòu)建。壩體新防滲體系的構(gòu)建主要有兩種型式，型式1：防滲體搭接，即加高壩體部分的防滲體與原混凝土防滲墻搭接構(gòu)成新的防滲體系；型式2：新設(shè)防滲體。(1〕防滲體搭接型式土石壩形式較多，大致可分為三種基本形式：均質(zhì)壩、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩、非土質(zhì)防滲體壩。均質(zhì)壩在低壩中應用較多，但現(xiàn)在狀況大壩利用混凝土防滲墻防滲，采用單一的均質(zhì)壩難以與現(xiàn)有的防滲體系銜接，高水位時混凝土防滲墻后的大壩滲流穩(wěn)定和壩坡穩(wěn)定較難知足要求，不適宜采用單一的均質(zhì)壩加高擴建。土質(zhì)防滲體分區(qū)壩主要分為粘土斜墻壩和粘土心墻壩，無論粘土斜墻或粘土心墻，底寬大、滲徑長，其與原混凝土防滲墻的浸透特性相差較大，搭接后防滲風險相對較高。非土質(zhì)防滲體壩主要有混凝土面板壩、瀝青混凝土心墻壩、土工膜壩等，混凝土面板、瀝青混凝土心墻為剛性防滲體，與原防滲墻搭接時在變形協(xié)調(diào)性和止水搭接等方面存在困難；土工膜為柔性構(gòu)造，適應變形能力強，與原防滲墻易于搭接。綜上所述，粘土斜墻和土工膜具備與原混凝土防滲墻搭接的條件，比擬而言，土工膜浸透系數(shù)小，構(gòu)造簡單，適應變形能力強，搭接構(gòu)造簡單，作為防滲體搭接的推薦型式進行比選。(2〕新設(shè)防滲體在現(xiàn)在狀況壩體基礎(chǔ)上新設(shè)防滲體可選擇的方式有限，粘土心墻、瀝青混凝土心墻均不具備施行條件，在上游面設(shè)置混凝土面板或土工膜都將牽涉水下作業(yè)或放空水庫，也難以施行。對于已蓄水的土壩，多項選擇擇混凝土防滲墻處理，對本項目而言，采用混凝土防滲墻作為主壩加高擴建新防滲體系的主要構(gòu)造是可行的。綜述所述，選擇以土工膜面板壩為代表的防滲體搭接方式、以混凝土防滲心墻壩為代表的新設(shè)防滲體進行比照分析。(1〕土工膜加高壩土工膜加高壩的壩基高程1821.9m，壩頂高程1866m，壩高44.1m，壩頂長370m，壩頂寬10m。壩體擴建主要利用原壩頂下游坡填筑風化料培厚加高，上游原壩坡維持不變，原壩頂1860.8m處留5.65m寬平臺，平臺至新壩頂壩坡1:2；下游壩坡均位于新填筑區(qū)，分三級變坡，分別在變坡分界高程1852m、1838.4m設(shè)5m、10m寬平臺，各級壩坡自上而下為1:2、1:2.5、1:2.7。在原防滲墻頂部上游面搭接2m土工膜，土工膜沿上游坡面鋪設(shè)至壩頂與防浪墻搭接，土工膜上部設(shè)置保衛(wèi)層和干砌石護坡，下部設(shè)置墊層和反濾層。防滲墻兩岸基巖采用帷幕灌漿防滲，防滲帷幕兩岸延伸至正常蓄水位與地下水線交接處，防滲底界深切進入q5Lu的相對隔水層，左岸帷幕線長217m、右岸帷幕線長262m，帷幕深度20m～70m，帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.5m，帷幕利用灌漿洞或灌漿平臺施灌〔見圖1〕。(2〕混凝土防滲心墻壩混凝土防滲心墻土石壩壩體加高型式同上。在新壩軸線處布置新防滲墻，防滲墻頂高程1865.5m，下部嵌入弱風化基巖1.5m或嵌入相對隔水的強風化基巖上，防滲墻下部及兩岸基巖采用帷幕灌漿防滲，防滲帷幕兩岸延伸至正常蓄水位與地下水線交接處，防滲底界深切進入q5Lu的相對隔水層，帷幕線長715.5m、帷幕深度10m～65m，帷幕灌漿采用單排孔，孔距1.5m，兩岸帷幕利用灌漿洞或灌漿平臺施灌，防滲墻部位采用預埋管灌漿〔見圖2〕。3、防滲型式比擬3.1、工程地質(zhì)壩址不存在影響方案成立的重大工程地質(zhì)問題，均能知足土工膜壩、混凝土防滲心墻壩加高至45m級壩高的要求。兩種壩型壩基開挖基本一樣。大壩為2級壩，規(guī)范要求防滲底界深切進入透水率q5Lu的相對隔水層，土工膜壩方案的原防滲墻底部距q5Lu的相對隔水層尚有10～20m，該區(qū)間難以施行帷幕灌漿；混凝土防滲心墻壩方案可利用新建防滲墻埋管施行帷幕灌漿，防滲底界深切進入透水率q5Lu的相對隔水層，混凝土防滲心墻壩方案在大壩基礎(chǔ)防滲處理方面優(yōu)于土工膜壩方案。圖1土工膜面板壩橫剖面圖2混凝土防滲心墻壩橫剖面3.2、工程布置兩方案樞紐布置基本一樣，僅大壩防滲體系不同。土工膜壩方案的原混凝土防滲墻厚0.8m，防滲墻檢查孔壓注水試驗成果表示清楚浸透系數(shù)平均約0.410-7cm/s，防滲墻使用年限估算剩約30～50年，低于規(guī)范要求的工程合理使用年限100年的要求；混凝土防滲心墻壩方案擬新建的混凝土防滲墻厚1m，浸透系數(shù)要求小于0.110-7cm/s，工程合理使用年限可知足100年的要求。加高體型利用土工膜搭接防滲，土工膜在施工期間及運行期容易出現(xiàn)毀壞，新建混凝土防滲墻相對更可靠。防滲墻下部存在部分q5Lu的透水區(qū)，土工膜壩方案難以施行帷幕灌漿，混凝土防滲心墻壩方案可利用新建防滲墻埋管施行帷幕灌漿。土工膜壩方案在工程耐久性及防滲處理方面突破了規(guī)范要求?；炷练罎B心墻壩方案在工程耐久性及防滲處理方面知足規(guī)范要求，工程耐久性和可靠性方面明顯優(yōu)于土工膜壩方案。3.3、工程施工土工膜壩方案施工技術(shù)相對簡單，混凝土防滲心墻壩方案技術(shù)成熟，但工程量較大、工序較冗雜，土工膜壩方案略優(yōu)于混凝土防滲心墻壩方案。3.4、工程占地和水土保持土工膜壩方案和混凝土防滲心墻壩在工程占地和水土保持方面基本一樣。3.5、土工膜壩方案大壩投資約5973萬元，混凝土防滲心墻壩方案大壩投資約11028萬元，土工膜壩方案比混凝土防滲心墻壩方案節(jié)約投資5055萬元，土工膜壩方案投資優(yōu)于混凝土防滲心墻壩方案。3.6、防滲型式選擇兩方案相比，混凝土防滲心墻壩方案在工程耐久性及防滲可靠性方面明顯優(yōu)于土工膜壩方案，但工程投資高于土工膜壩方案。本項目擴建的目的主要為調(diào)蓄供水，水量對本項目彌足貴重，為減少庫水滲漏、延長水庫運行期限，綜合比照推薦新建混凝土防滲心墻方案。4、結(jié)束語通過以上分析能夠看出兩種防滲型式各有優(yōu)缺點，采用土工膜搭接防滲體方案投資明顯低于新建混凝土防滲墻方案。但根據(jù)(水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計規(guī)范〕(碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范〕等國家和行業(yè)標準規(guī)范，大Ⅱ型工程及大壩合理使用年限應到達100年，壩基下存在相對不透水層且埋藏深度不大時，2級壩的防滲底界深切進入透水率q5Lu的相對隔水層。土工膜壩方案的原防滲墻底部難以施行帷幕灌漿，防滲底界無法深切進入相對隔水層，混凝土防滲心墻壩方案可利用新建防滲墻埋管施行帷幕