水库溢洪道高边坡加固处理分析

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:廖昌
[导读] 众所周知,溢洪道是水库工程重要的组成部分,
        摘要:众所周知,溢洪道是水库工程重要的组成部分,在水库除险加固工程中,溢洪道的加固质量直接影响水库工程总体的加固效果。基于此,本文主要对水库溢洪道高边坡加固处理分析,希望通过本文的分析研究,给行业内人士以借鉴和启发。
        关键词:水库溢洪道;高边坡;加固处理
        引言
        随着社会对水电用量需求不断增大,水利水电工程也得到快速发展,施工质量和施工效率的提升是相关管理人员一直在研究的问题,其中高边坡的加固和治理情况复杂,治理难度大,且它对整体的施工质量影响重大,因而,为了提升水利水电工程整体的施工安全与质量,必须利用科学合理的加固和治理措施解决高边坡质量问题。
        1工程概况
        某水库主要利用干渠引水冲库,原设计总库容5040万m3,集水面积33.60km3,设计灌溉面积13.07万亩。水库始建于1958年冬,至1972年春建成开始蓄水,在建成后的四十多年运行中,一般年份春灌前库水位达到40.00m)以上,但仍不能满足灌区用水的需要。某水库设计水位(50年一遇)为42.20m,校核洪水位(1000年一遇)为42.64m,总库容为5040m3,本次复核设计水位(50年一遇)为42.26m,相应库容为4659.8万m3,校核洪水位(1000年一遇)为42.64m,总库容为5054.9万m3.水库枢纽工程主要包括:均质土坝、泄洪灌溉两用涵、两座灌溉涵、溢洪道和进水闸等。水库大坝全长2829m,最大坝高15m,顶宽4m;迎水坡1∶2.5,背水坡平台以上1∶2.5,平台以下1∶3,平台高程39.00m,平台宽4m;大坝为均质土坝,坝基及坝体填土主要为粉质粘土。上游坡临水段位干砌石坡面,下游为草皮护坡,坝顶现为沥青路面。由于水库大坝建于特定的年代,施工跨度长,施工质量差,经安全鉴定,大坝安全类别评定结果为三类坝。
        2溢洪道的安全问题
        洪道工程存在严重隐患,影响泄洪安全;溢洪道混凝土浇筑质量差,破损严重,工程质量不合格;溢洪道闸室控制段局部拉应力超过规范要求,闸室、岸墙、陡坡段、溢流面多处裂缝,左岸翼墙倾斜错位,陡坡段及泄槽岸墙多次被冲毁,牛腿多处钢筋露筋,锈蚀,消能设施不完善,结构安全性为C级;闸坝结合部位存在接触渗流隐患,渗流安全性为B级。
        3水库溢洪道高边坡加固处理
        3.1混凝土抗滑桩应用
        抗滑桩结构用于对滑坡,尤其是角度较小的滑坡的加固上,主要设计在滑坡的前端位置。其可以通过灌浆技术的应用使桩体同岩层连成一个整体。抗滑桩应用的施工操作步骤为:根据边坡滑坡的程度和实际情况,在边坡外缘进行单排或多排的混凝土桩设置,在逐步将其深入至稳定层,利用抗力对边坡滑体进行加固。但是,在抗滑桩运用过程中,有一些问题需要注意,如抗滑桩应该设定合理的距离,即满足相关的标准规范,只有这样,才能充分发挥加固的作用;除此之外,要根据滑坡的具体情况合理选择打桩方法,是进行整体间隔还是独立间隔,是进行顶部连接还是底部连接。混凝土抗滑桩的应用优势较为明显,其施工工艺和方法简单,施工工期相对较短,但是必须保证良好的施工质量,才能发挥其应用优势,因为滑坡坡体通常都有疏松的特质。
        3.2锚固技术的应用
        首先是锚固洞技术的应用。在水利水电工程高边坡加固治理过程中,应用较为普遍的就是锚固洞技术,因为其能有效解决高边坡失稳问题。

但是,在锚固洞技术实际应用过程中,对施工规范性要求较高,必须严格按照锚固洞具体施工标准,遵循从里到外、从上到下,逐步推进,层层加固的施工要求开展施工工作,以便有效避开抗滑力,有效保证高边坡稳固性实现。其次是喷混凝土护坡法的应用。喷混凝土护坡方法在水利水电工程高边坡加固治理中应用也较多,因为其是见效速度最快也最明显的方法。和其他基础方法相比,喷混凝土护坡法施工速度更快,只需要按计划完成混凝土搅拌工作和建筑工作就行,这不仅可以节约时间和成本,而且效果则更为显著。为了保证施工效率和质量,在实际施工前,要注意全面系统清理待施工区域的碎石,保证施工平面的平整,以保证喷混凝土方法作用发挥。最后是预应力锚固技术的应用。预应力锚固技术是比锚固洞技术和喷混凝土护坡法更有效的高边坡基础方法,它是利用锚索来实现高边坡稳定效果的。其基本原理如下:在操作时,利用处于坡体深处稳定岩土中的锚索打入高边坡内部,有效分散高边坡力度、进而提升坡体抗滑力,实现加固效果。将预应力锚固技术应用于水利水电工程施工过程中,可以在降低施工量的同时,提升高边坡的稳定性,加固作用更加明显。
        3.3排水系统
        (1)排水沟新刷坡段和一级平台排水沟设计断面同原有排水沟尺寸。(2)仰斜泄水孔在一、二级边坡坡面布置4排泄水孔,孔内安装75mmUPVC花管,用400g/m2无纺土工布包裹2层,并用14号镀锌丝绑扎结实。泄水孔水平间距3.0m,排水管伸出坡面0.2m,孔深25.0m,上仰10°。(3)填石盲沟在一级边坡坡脚设填石盲沟,在迎水侧层厚按20cm,填较细颗粒的粒料作为反滤层,渗沟的中部用较大碎石或卵石填筑。逐层的粒径比例,由迎水面至背水面大致按4∶1递减,顶层做封闭层,用渗水土工布铺成,并在其上夯填厚度5m的黏土防水层。
        3.4闸室控制段除险加固方案比选
        根据闸室控制段的实际情况,现选取以下几个方案进行比选:方案一:将原溢洪道全部拆除重建,新建闸室控制段与原闸室结构一样,闸室长21.5m,溢流堰顶高程为147.0m,堰面由R=14.48m的圆弧段及曲线方程y=0.05x2两段组成。方案二:将原溢洪道全部拆除重建,堰顶高程降低至145.0m,堰面型式为WES实用堰型。方案三:将原溢洪道全部拆除重建,堰顶高程为145.0m,堰面型式为拆线型实用堰型。现对三个方案进行比选如下:以上三个方案均为折除重建方案,方案一是对老闸拆除后按原结构进行重建,不改变原溢洪道的泄流曲线。但该方案因风速系列延长,需对大坝加高,投资较大。方案二、方案三均将堰顶高程降低至145.0m,加大溢洪道的泄量,两方案只是堰面型式不同。方案二为WES型式,该堰型优点为流量系数大,为《溢洪道设计规范》中推荐优先采用的堰型,其缺点为堰顶较窄,不利于闸门检修。方案三为拆线型实用堰,其过流能力介于宽顶堰与WES型实用堰之间,特别是在水位较高时,其过流能力更接近于WES堰型,其优点是堰顶相对较宽,工作闸门和检修闸门布置时较为灵活,在工程投资方面,两方案工程部分投资相差不大。综上,方案一投资最大,溢洪道控制闸需拆除重建,同时大坝坝顶也需加高,工程投资大,施工工期长;方案二、方案三泄流能力和工程投资相差不大,方案二虽为规范中推荐优先采用的堰型,但就该工程而言,方案三在工程布置方面优于方案二。因此推荐采用方案三,即闸室部分拆除重建,采用折线型实用堰方案。
        结语
        综上,在实际操作过程中,可以利用混凝土抗滑、锚固、排水截水、减载反压等技术加以应用,但是具体方法要根据水文地质构造情况和影响因素进行科学合理的选择,才能发挥技术方法的最大作用,保证工程质量和效率。
        参考文献
        [1]何淑军,张春山,吴树仁,等.基于蒙特卡罗法的多级黄土滑坡可靠性分析[J].地质通报,2008,27(11):1822-1831.
        [2]李桂贤.高填方边坡的稳定性分析与治理措施研究[D].西安:西安建筑科技大学,2012.
       
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