浅谈复合土工膜在哈日朝鲁水库除险加固中的应用.docVIP

浅谈复合土工膜在哈日朝鲁水库除险加固中的应用 　　复合土工膜是水库大坝工程中一种新型防渗建筑材料，其具有质量轻、性价比较高、施工便捷、抗老化性强、耐久性好等优点，近二十年来在我国水利工程中得到广泛应用，并取得较好的防渗加固效果和社会经济效益。 　　1 工程概况 　　哈日朝鲁水库在内蒙古自治区赤峰市阿鲁科尔沁旗扎嘎斯台镇境内，坝址位于乌力吉木伦河左侧的一级支流黑木伦河下游，距旗政府天山镇约70km。 　　哈日朝鲁水库是一座以灌溉为主，兼顾生态、养殖、旅游等综合利用的中型水库。该水库工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3 级，次要建筑物级别为4 级。蓄水工程正常运用洪水重现期20 年;非常运用洪水重现期100 年，地震设防烈度为Ⅵ度。 　　2 除险加固设计方案的选择 　　由于当地的气候条件及牲畜的踩踏，坝体风蚀、浪淘严重，受当时建设环境及客观条件限制，坝前库底没有铺盖防渗，施工中未对水库坝基进行防渗处理，坝体夯填不密实，坝后也未做排水体，防渗效果较差，本次除险加固设计为清除剩余坝体，在原址重建水库大坝、新修迎水面坝坡、背水面坝坡以及排水体。即本次除险加固设计水库大坝为细砂均质坝，采用设计坝顶高程荦305.60m，并保持原坝轴线不变，坝顶轴线长为1650m，最大坝高8.6m，坝顶宽为6.0m，迎水面边坡为1：3.0，采用15cm 厚现浇砼的护坡形式，下铺设15cm 厚砂砾垫层，下再铺设500g/m2 复合土工膜(两布一膜);下游边坡为1：3，采用30cm 碎石护坡形式;上游坝脚采用70cmtimes;100cm 的浆砌石护脚。 　　大坝筑坝土料岩性为细砂，天然含水量12.3%，比重2.65，干密度1.63g/cm3，渗透系数5.3times;10-3cm/s，坝体呈中密-密实状态，属中等透水，坝体存在渗漏。除险加固防渗设计方案如下。 　　第一方案：坝坡上游采用斜墙土工膜(500g/m2 两布一膜)，下游设贴坡排水。 　　第二方案：坝坡上游采用斜墙土工膜(500g/m2 两布一膜)，坝基布置成垂直铺设复合土工膜(700g/m2 两布一膜)，拟设计垂直防渗插入透水层深度为8m，下游设贴坡排水。 　　第三方案：坝坡上游采用斜墙土工膜(500g/m2 两布一膜)，坝基采用0.6m 厚的水泥搅拌桩，拟设计垂直防渗插入透水层深度为8m，下游设贴坡排水。 　　技术上比较，目前土工膜广泛用于防渗工程，不但用于坝体防渗，而且坝基用此做防渗效果也比较好，从理论到实践都是可行的。经济上，土工膜工程造价相对较低，第三方案比第二方案在经济上可节约投资120 万元，所以本次设计不采取第三方案。 　　第一方案没有垂直防渗，渗透稳定计算出最大出逸比降0.375gt;0.35(允许水力比降)，渗透出口段不稳定。所以本次设计不采取第一方案。 　　根据渗流稳定计算结果，本次防渗设计选择第二方案。即坝坡上游采用斜墙土工膜(500g/m2 两布一膜)，坝基布置成垂直铺设复合土工膜(700g/m2 两布一膜)，拟设计垂直防渗插入透水层深度为8m，下游设贴坡排水。 　　3 复合土工膜的选择 　　本次设计复合土工膜的选择，按《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98 的规定，本工程主坝坝体防渗，上游坝坡选用铺设500g/m2 二布一膜的复合土工膜(膜厚0.35mm)，为保护土工膜设河沙垫层15cm，然后再进行坝坡现浇砼护坡。坝基采用700g/m2 二布一膜的复合土工膜防渗，膜厚0.5mm。在主坝迎水面坡脚处，用开槽机开槽、重泥浆护壁，防渗长度1652m，坝基防渗最大处理深度为8m。 　　3.1 渗透变形判别 　　根据地勘报告，坝体细砂的不均匀系数小于5，土的渗透变形类型为流土型，土的临界水力比降采用公式Jcr=(Gs-1)(1-n)，经计算细砂的临界水力比降为1.01，安全系数取2.0，则细砂层允许水力比降值为0.51，根据当地工程经验，建议坝体细砂允许水力比降值为0.2，坝坡逸出点允许比降为0.35。中砂的不均匀系数小于5，土的渗透变形类型为流土型，土的临界水力比降采用公式Jcr=(Gs-1)(1-n)，经计算中砂的临界水力比降为1.02，安全系数取2.0，则中砂层允许水力比降值为0.51，根据当地工程经验，建议坝基中砂允许水力比降值为0.13，逸出点允许比降为0.32。 　　本次坝体做防渗后计算得平均渗透比降为0.1，小于允许水力比降，说明坝体及坝基内部渗透稳定。坝坡最大出逸比降为0.262lt;0.35，坝基水平段最大出逸比降为0.197lt;0.32，说明坝体及坝基出口段渗透稳定。 　　3.2 抗滑稳定计算 ofI