水庫壩體土工布反濾排水體的設(shè)計(jì)與施工

水庫壩體土工布反濾排水體的設(shè)計(jì)與施工張曉文;李曉波【摘要】結(jié)合工程實(shí)例，探討了水庫壩體加固工程中無紡?fù)凉げ挤礊V體的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工技術(shù).工程實(shí)踐表明，無紡?fù)凉げ挤礊V排水體貼坡導(dǎo)滲具有技術(shù)可靠、施工方便、節(jié)約投資等特點(diǎn)，可達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求.【期刊名稱】《建材技術(shù)與應(yīng)用》【年(卷)，期】2005(000)002【總頁數(shù)】2頁(P30-31)【關(guān)鍵詞】水庫;壩體;反濾排水體;設(shè)計(jì);施工【作者】張曉文;李曉波【作者單位】廣東省茂名市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院廣東，茂名,525200;廣東省茂名市鑒江流域水利工程管理局，廣東，高州,525242【正文語種】中文【中圖分類】TV223.4;TV698.2引言高州水庫是1958年興建的大(I)型水庫，庫容11.5億m3。由于該工程是在〃邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工”的特定歷史條件下完成的，工程遺留問題較多，多次在主、副壩發(fā)生滲漏、牛皮脹、裂縫等問題，雖經(jīng)多次處理一直未能根治，1997年在〃水庫安全鑒定”中被水利部列為病險(xiǎn)水庫。厘更副壩是高州水庫擋水建筑物中安全度最低的一座壩體，壩頂高程93.5m，防浪墻頂高程94.5m，最大壩高39.2m，壩頂長(zhǎng)度318m，壩頂寬6m。壩體66.5m高程以下為轉(zhuǎn)壓式均質(zhì)土壩，干容重Yd=1.636g/cm3;壩體66.5m高程以上為水中倒土，干容重yd=1.385g/cm3，低于設(shè)計(jì)值10.6%。1998年，為了根治工程隱患，按照水庫正常蓄水位恢復(fù)到90m的方案對(duì)該壩進(jìn)行加固，其中包括下游壩趾新建土工布反濾排水體替代傳統(tǒng)的砂礫石濾層。1工程水文地質(zhì)情況壩趾兩岸為低山地形，左岸山頂高程115m,右岸110m,在壩的下游緊接著1座141.7m高程的山丘。壩基以強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖為主，在壩體中部、上游全風(fēng)化帶較厚，一般在5m以上；下游近山體，強(qiáng)風(fēng)化出露高程較高，風(fēng)化土層較薄，約2m。在壩體下游局部有淤泥質(zhì)黏土和薄層淤質(zhì)中細(xì)砂，其力學(xué)性質(zhì)較差，壓縮性高、承載力小，拒剪強(qiáng)度低。壩體填土為花崗片麻巖風(fēng)化的棕紅色粉質(zhì)黏土，含少量砂礫，砂礫粒徑一般在1~5mm，含量為5%~10%，天然含水量大多在塑限附近；填土多為硬塑性土，局部為硬塑性至可塑性土。水中倒土施工的壩體的天然密度、干密度、飽和度等均要比66.5m高程下碾壓施工的壩體小，而孔隙比、滲透性則較大。壩體填土的滲透系數(shù)一般在(10-4~10-5)cm/s，為弱透水；局部滲透系數(shù)＞10-4cm/s，為中等透水。2無紡?fù)凉げ挤礊V排水體的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案的選擇厘更副壩壩體原有〃斜臥貼坡式”(高度僅3m)排水，另加4條垂直壩軸走向、包括反濾層在內(nèi)總斷面積＜4m2的內(nèi)部水平排水暗溝，溝距40m，布置在原地形最低處。由于該排水措施過于簡(jiǎn)單，期望浸潤(rùn)線不溢出壩坡幾乎是不可能的。經(jīng)分析論證，首先要改善斜向排水設(shè)計(jì)，以確保浸潤(rùn)線不再抬高；其次是優(yōu)化貼坡剖面的體型，以保證在比較經(jīng)濟(jì)的前提下達(dá)到壩坡穩(wěn)定。因此，決定將斜面貼坡排水體置于原壩體砂夾層的夕卜側(cè)，以有效地降低并穩(wěn)定浸潤(rùn)線。傳統(tǒng)的砂礫石分層鋪設(shè)的反濾層施工干擾大、造價(jià)高、質(zhì)量難以保證，故決定選用無紡?fù)凉げ挤礊V排水體的設(shè)計(jì)方案。2.2排水體的設(shè)計(jì)2.2.1設(shè)計(jì)準(zhǔn)則無紡?fù)凉げ挤礊V層的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，根據(jù)南京水利科學(xué)研究院的試驗(yàn)成果：控制細(xì)粒土不流失：O95<d85(1)保證濾層透水性：Kg>5Ks(2)式中：O95——無紡?fù)凉げ嫉挠行Э讖?，mm;d85——被保護(hù)壩體土料的粒徑，小于該粒徑的土占總質(zhì)量的85%;Kg 無紡?fù)凉げ嫉臐B透系數(shù)，cm/s;Ks——被保護(hù)壩體土的滲透系數(shù)，cm/s。根據(jù)對(duì)壩體取樣試驗(yàn)結(jié)果繪制的土料篩分曲線，得出d85=0.7mm。由試驗(yàn)得出滲透系數(shù)Ks=2.25x10-5cm/s。設(shè)計(jì)采用400g/m2寬幅無紡?fù)凉げ?，其有效孔徑O95<0.10mm,垂直滲透系數(shù)Kg>2x10-2cm/s，則：095=0.10,d85=0.7,O95<d85;Kg=2x10-2,Ks=1.125x10-4,Kg>5Ks，故符合反濾準(zhǔn)則的要求。2.2.2排水體的構(gòu)造壩趾堆石棱體頂寬1.5m，頂部高程60.0m，由原有棱體擴(kuò)建而成。壩內(nèi)新排水體為頂部有水平段的斜臥式反濾排水體，緊貼在原下游壩坡的砂殼外側(cè)。先在下游壩坡的高程66.5m以下挖去原有壩坡土，挖深1.95~2.5m,使之成為1:3.5的斜坡；再沿高程66.5m挖出1個(gè)長(zhǎng)12m的平臺(tái)作為基面；在上述基面上逐層鋪設(shè)400g/m2針刺無紡?fù)凉げ?層，在土工布上鋪卵（碎）石并在中央夾適量塊石（厚度0.8m）構(gòu)成排水料；然后再在碎石層面上鋪設(shè)400g/m2針刺無紡布1層，構(gòu)成新的壩內(nèi)排水體并與新壩趾棱體連接，原有的排水棱體被包圍在新的壩趾棱體內(nèi)；在新壩趾棱體上游坡面上鋪設(shè)400g/m2針刺無紡布1層，與壩內(nèi)排水體搭接排水體外側(cè)的培坡土體，壓實(shí)干容重達(dá)到1.55g/cm3以上，下游坡面植草皮保護(hù)。3反濾排水體的施工3.1施工分段整個(gè)排水體，可以不分段全面施工，也可以分為左、右兩段或左、中、右3段作業(yè)。縱、橫截（導(dǎo)）滲槽的開挖不設(shè)開挖坡度，最大開挖深度達(dá)5m。為安全起見，分段不宜過長(zhǎng)；為避免在施工工序的穿插中損壞施工中的排水體，分段也不可太短，分段長(zhǎng)度以10m左右為宜。排水暗管的土工布反濾排水體可以不分段施工，也允許分成左、右兩段或左、中、右3段作業(yè)。分段施工時(shí)，應(yīng)特別注意保護(hù)好接頭。3.2施工要求在排水體施工期間，水庫水位宜控制在83.00m左右，不宜過高，不宜在雨天施工。參加土工布鋪設(shè)的人員，必須穿干凈的、不沾泥的軟底膠鞋施工；進(jìn)入濾體石料層的工作人員，鞋底不得沾有泥土或污物。3.3施工程序土工布反濾排水體的鋪筑作業(yè)程序大致如下：（1） 開挖基坑，基面坡度不陡于1:3.5；（2） 砌筑壩趾新棱體；平整基面：用以鋪設(shè)土工布的基面必須平整、堅(jiān)實(shí)，無樹根、石塊及其他尖硬物體，坡面的松土層應(yīng)予以人工夯實(shí)；檢查土工布：土工布必須完整，若有小的破損，可用3倍大小的好布仔細(xì)縫補(bǔ);如果破損范圍較大，則應(yīng)剪去不用；⑸底層土工布鋪設(shè)：將土工布平整地鋪設(shè)在基面上，不宜過松或過緊；縱、橫幅面的連接，宜采用縫搭方式，搭接長(zhǎng)度一般＜10cm，用雙排尼龍線手工縫合或用手提電動(dòng)縫包機(jī)縫合，針距1cm;為防止土工布沿坡面滑動(dòng)，可用“V”形釘將其錨定在壩坡基面上，釘距一般為50~100cm;卵(碎)石鋪砌：在鋪設(shè)就位的底層土工布上人工鋪砌粒徑40-80mm的卵(碎)石，鋪砌厚度80cm，中央可夾裹適量的大塊石，不得用自卸車傾倒；面層土工布鋪設(shè)：平整并拍實(shí)卵(碎)石層后，鋪設(shè)面層土工布；覆土保護(hù)：面層土工布鋪設(shè)完畢、檢查合格后，立即覆土30cm并人工夯實(shí)，以防止土工布受到日曬雨淋或污染；填土培坡：覆土保護(hù)完成后，可以全面展開填土培坡工程，使之達(dá)到加固設(shè)計(jì)斷面的目的，最后植草皮保護(hù)。4結(jié)語與常規(guī)的砂礫濾層相比，使用土工布反濾排水體施工方便、干擾少，