黃土灘水庫(kù)面板堆石壩工程設(shè)計(jì)

黃土灘水庫(kù)面板堆石壩工程設(shè)計(jì)

1壩體結(jié)構(gòu)及壩體防滲設(shè)計(jì)黃石灘水庫(kù)位于大興安嶺以北的月河支流付家河上游，距安平約31公里。水庫(kù)為以灌溉為主,兼顧養(yǎng)殖、防洪的中型水利工程,正常蓄水位高程419.00m,總庫(kù)容4177萬(wàn)m3。黃石灘水庫(kù)面板堆石壩由攔河壩、溢洪道、輸水洞、導(dǎo)流排沙泄洪洞,岸坡防滲帷幕等建筑物組成。攔河壩采用砼面板堆石壩,壩頂高程423.6m,趾板最低高程348m,最大壩高75.6m,壩頂長(zhǎng)187m,壩頂寬8m,上游壩坡為1∶1.5,下游壩坡為l∶1.4。壩體橫剖面的最大底寬為229.64m。溢洪道位于大壩上游約200m處河道左岸,溢流堰頂高程為419m,寬為40m,溢洪道總長(zhǎng)75m,下游采用底流消能。導(dǎo)流排沙洞布置在左壩肩,進(jìn)口位于溢洪道和壩體之間,全長(zhǎng)352.46m,為無(wú)壓洞。輸水洞位于攔河壩右側(cè),距右壩肩距離為200m,輸水洞洞身由原引水渠過水隧洞改建而成,采用無(wú)壓洞形式。岸坡防滲帷幕頂高程為424m,右岸帷幕線長(zhǎng)112m,帷幕深30m~15m。左岸帷幕線長(zhǎng)為446m,帷幕深15m~20m.。黃石灘水庫(kù)砼防滲面板的強(qiáng)度等級(jí)采用C30,抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)為W8。砼防滲面板的厚度為0.3m,內(nèi)部設(shè)單層鋼筋,考慮到壩體變形和施工的需要,把面板分成了15塊,設(shè)置垂直縫14條,每塊面板寬度為12m。砼面板頂部接壩頂設(shè)置鋼筋砼防浪墻,底部接鋼筋砼趾板,面板與趾板相接處設(shè)置周邊縫,周邊縫下部、墊層料下端設(shè)置墊層小區(qū),目的是為了保護(hù)周邊縫。趾板采用C30鋼筋砼,厚度0.6m,河床段趾板寬8m,岸坡趾板寬6m,390m高程以上趾板寬4m。另外,在壩體上游面河床段趾板以上,鋪設(shè)壤土鋪蓋,頂高程為365m,上游面坡度為1∶3~1∶6,鋪蓋長(zhǎng)度25m。壤土采用瓜園料場(chǎng)表面剝離土。趾板地基穩(wěn)定性較好,但絹云母石英片巖抗壓強(qiáng)度低,斷層較發(fā)育;河床趾板有F9、F19斷層相交通過,破碎帶深度約20m左右,挖除難度大,兩岸400m高程以上及河床段趾板基礎(chǔ)條件差,強(qiáng)風(fēng)化較厚,基礎(chǔ)難以坐落于較完整的弱微風(fēng)化巖體上。因此,對(duì)趾板基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理,固結(jié)灌漿孔深6m,并布設(shè)5m長(zhǎng)砂漿錨桿。對(duì)于河床段及兩壩肩趾板基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化的巖石,進(jìn)行加密固結(jié)灌漿,孔深增加至l0m深。壩址處左右岸及河床均存在滲漏間題,因此,趾板基礎(chǔ)下設(shè)防滲帷幕,河床段采用雙排(主、副)帷幕灌漿,主帷幕孔深38m,副帷幕孔深28m,兩岸岸坡段采用單排帷幕,孔深15m~20m不等。2面板澆筑系統(tǒng)黃石灘水庫(kù)堆石壩于2001年10月截流后開始面板壩址趾板基礎(chǔ)開挖處理、壩體填筑、趾板澆筑,2002年12月填筑完畢,工程2003年8月25日開始澆筑面板,2004年3月完成面板澆筑。2004年4月,在安康市黃石灘水庫(kù)河床趾板樁號(hào)0+000至0+178.66處趾板兩岸及河床段發(fā)現(xiàn)有14條裂縫,經(jīng)人工局部鑿開檢查后,有3條小于0.2mm的裂縫,8條0.2mm~0.5mm的裂縫,3條0.5mm~1.0mm的裂縫,詳見表1。3裂縫原因分析3.1凝土的主要技術(shù)途徑隨著混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展,降低水膠質(zhì)量比、摻用活性礦物摻合料以及外加劑等成為配制高強(qiáng)高性能混凝土的主要技術(shù)途徑。但是低水膠質(zhì)量比的混凝土能提供水泥水化的自由水分少,早期強(qiáng)度發(fā)展較快使自由水分的消耗也較快,因而在無(wú)外界供水的情況下更易產(chǎn)生自收縮,尤其早期的自收縮加大,并導(dǎo)致開裂,繼而影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。在高強(qiáng)混凝土中,自收縮現(xiàn)象已是一個(gè)造成開裂破壞的主要原因。3.2實(shí)際疊縫施工,理論上已達(dá)到4.砼趾板設(shè)計(jì)為C30鋼筋砼,砼趾板標(biāo)4段伸縮縫間距設(shè)計(jì)49.50m,寬8m~4m,厚0.6m,實(shí)際是施工中砼趾板標(biāo)4段伸縮縫間距49.50m,寬12m,厚0.6m~2.5m,體積較大,面板較長(zhǎng),產(chǎn)生溫度應(yīng)力,造成裂縫。3.3地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因河床趾板D—C段的斷層F9和F19交匯于此,形成深約20m、寬10m的破碎帶。施工完成后由于重力作用,地基沉降,造成裂縫。3.4混凝土變形破碎帶分析在養(yǎng)護(hù)期內(nèi),混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2MPa,即進(jìn)行下道工序的施工,在施工初期,趾板上部鋪蓋黃土不勻,受力不均,建筑材料車輛均要通過趾板上部鋪蓋運(yùn)輸,管護(hù)不到位,尤其是重物沖撞,也容易使板面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。夏、冬兩季因晝夜溫差大,濕度變化也大,養(yǎng)護(hù)不當(dāng)影響混凝土的膠結(jié)能力,也容易產(chǎn)生溫差裂縫。針對(duì)施工中的諸因素進(jìn)行了認(rèn)真分析,檢查了施工記錄、砼強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)資料、沉降觀測(cè)記錄等,排除了砼強(qiáng)度不足等因素,認(rèn)為主要由于砼趾板標(biāo)4段伸縮縫間距設(shè)計(jì)過長(zhǎng)(49.50m),產(chǎn)生溫度應(yīng)力;加之通過河床趾板D—C段的斷層F9和F19交匯于此,形成深約20m、寬10m的破碎帶。再由于地基沉降和砼蓋板、趾板受力不均,造成該處發(fā)生裂縫。4非活性稀釋劑體系灌漿法針對(duì)裂縫情況,本著處理不留隱患、不危及結(jié)構(gòu)物安全、不因過多鑿除砼而擾動(dòng)鋪裝層的穩(wěn)定,顧及鋪裝表面觀感等原則,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裂縫進(jìn)行了觀察、劃分,確定處理方案如下:(1)對(duì)細(xì)微收縮裂紋,開裂方向不規(guī)則者擬只作表面處理。采用砼膠粘劑對(duì)其表面進(jìn)行封堵,其膠粘劑配比為礦粉∶膠液(水玻璃)∶固化劑=1∶0.5∶0.1。封堵前注意用鋼絲刷將裂紋周圍進(jìn)行清理,然后用高壓氣筒將灰塵吹凈。(2)縫寬小于0.2mm的裂縫:是由于趾板混凝土澆筑時(shí),支承鋼模板的輔助鋼筋引起的表層裂縫,對(duì)這種縫只需要人工鑿開(4cm×3cm)的“V”型槽,用環(huán)氧砂漿補(bǔ)強(qiáng)抹平。(3)對(duì)縫寬為0.2mm~0.5mm的裂縫:采用表面處理法,即人工鑿開寬×深(5cm×5cm)的“V”型槽,槽面清洗干凈后,用環(huán)氧砂漿回填密實(shí),壓光抹平。環(huán)氧砂漿配比如表2。(4)縫寬大于0.5mm的裂縫:諸如施工縫等規(guī)則及某一區(qū)域裂紋數(shù)量較少、縫隙偏大的,可采用綜合處理法,即先人工鑿槽環(huán)氧砂漿處理,后用灌漿處理。擬采用先鑿槽嵌補(bǔ),后鉆孔進(jìn)行壓力灌漿法。施工時(shí)沿縫隙上口鑿一“V”型槽寬×深(5cm×5cm),底面平整,清縫干凈,在四周涂一層環(huán)氧膠液進(jìn)行封補(bǔ)。灌漿時(shí)先用電鉆鉆兩個(gè)騎縫孔,用水清孔,然后進(jìn)行壓風(fēng)或壓水試驗(yàn),最后用壓漿設(shè)備將非活性稀釋劑體系環(huán)氧樹脂膠液(配合比為環(huán)氧樹脂∶二丁脂∶二甲苯∶乙二胺=100∶10∶60∶10)以0.5MPa的壓力灌入。具體灌漿施工方法:(1)在裂縫兩側(cè)10cm位置處鉆孔,孔距60cm,用沖擊鉆鉆灌漿孔?？紫蚺c趾板成45°~60°夾角,孔徑Φ18mm,孔深30cm~40cm,灌漿孔要穿過裂縫,交錯(cuò)分布于裂縫兩側(cè)。(2)沖洗孔與埋設(shè)灌漿管?？足@完后,用壓力水沖洗孔內(nèi)混凝土粉沫,回水潔凈后,預(yù)埋Φ8mm灌漿管,孔口用摻玻璃水的M25砂漿封閉。(3)壓力試驗(yàn)。孔口M25砂漿凝固后,做壓水試驗(yàn),確定灌漿壓力值。(4)灌漿材料配比:水泥選用秦嶺牌425R,配比見表3。(5)循環(huán)式灌漿。由低處向高處間隔進(jìn)行,壓力由壓水試驗(yàn)確定,待相鄰孔出漿后,維持壓力3min為止,灌漿管用扎絲扎緊、封閉孔口,24小時(shí)后鑿除孔口水泥漿用環(huán)氧樹脂砂漿補(bǔ)強(qiáng)。5吸濕點(diǎn)出現(xiàn)后壓水試驗(yàn)本次趾板裂縫處理數(shù)束后,24h內(nèi)觀察縫面已無(wú)潮濕點(diǎn)出現(xiàn),并且由監(jiān)理工程師于裂縫兩側(cè),根據(jù)吸漿量情況指定檢查孔,進(jìn)行了壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)成果證實(shí)此次裂縫處理效果顯