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五华县益塘水库主坝坝后坡出现湿润的原因分析及处理措施

2007-04-16 16:25    【  【打印】【我要纠错】

  1、概况

  五华县益塘水库位于五华县转水镇,总库容1.65亿立方米,属大(Ⅱ)型水库。水库于1971年开始动工,1974年建成蓄水,主坝是均质土坝,最大坝高42米,坝顶高程159.30米,坝顶宽6米。1997年8月3日,受10号台风影响,水库库区普降暴雨,库水位上升至154米,经大坝检查人员检查发现,坝后坡142米高程处出现湿润,面积44平方米,直至2000年5月,该湿润仍存在。

  主坝坝后坡出现湿润,是土石坝安全运行的一大隐患,随着时间推移,当渗流出逸部位的渗透坡降大于临界坡降时,使土体发生管涌或流土等渗透变形破坏。这种渗透变形对土坝的安全影响极大,往往造成大坝滑坡,甚至垮坝事故,严重影响土坝的安全运行。所以必须查明原因,采取妥善的维修处理措施,防止危害扩大。

  2、原因分析

  为了查明坝后坡142米高程处出现湿润的原因,我们进行了以下观测和检查分析:

  2.1 坝后坡湿润与库水位高低的关系

  为了查明坝后坡湿润与库水位高低的关系,我们进行了以下检查:2000年12月18日至2001年1月4日,天气晴朗,无降雨,库水位达到147.59至147.37米时,湿润面积为12平方米,插入钢钎带有湿泥和水,土壤成湿泥状。2001年11月20日,天气晴朗,无降雨,库水位达151.03米,湿润面积缩小为3平方米,插入钢钎带有湿土没有带水,土壤成湿土状。2001年12月4日,库水位达150.89米,湿润面积为1平方米,插入钢钎带有少量干湿土。

  从观测检查情况分析,库水位低时坝后坡湿润面积更大,土壤更湿,成湿泥状。库水位较高时,湿润面积反而缩小,土壤较湿润成湿土状。说明142米高程处的湿润与库水位高低变化没有直接关系。

  2.2 坝后坡湿润与降雨的关系

  根据降雨资料分析,2000年12月11~13日,降雨65毫米,由于坝坡地面水入渗作用,坝后坡142米处湿润面积达12平方米,钢钎插入带出的是湿泥和水。2001年9月下旬至11月20日没有降雨,天气晴朗,坝坡没有地面水入渗,坝坡湿润处面积缩小到3平方米,钢钎插入带出湿土没有水。说明坝后坡142米高程处的湿润变化与降雨有直接关系。

  2.3 坝后坡湿润与地下水位的关系

  主坝第一排第二个测压管(1—2)距坝后坡第一平台的水平距离6.1米,距坝后坡步级左边缘水平距离10米。2001年11月21日进行灌水试验,测压管工作正常,从1998年9月11日开始观测至2001年11月20日,根据实测资料的整理和分析1—2测压管的资料有以下几个异常情况:

  2.3.1 第一排的第一个测压管(1—1)管内水位比第二个测压管(1—2)管内水位低,也就是说,下游测压管水位高于上游测压管水位,与理论不符。

  2.3.2 主坝坝体内其它测压管管内水位随库水位高低而变化,但1—2测压管水位的变化与库水位高低变化没有太大变化,管内水位经常保持在146~147之间。

  2.3.3 1—2测压管内水位长期高于设计浸润线的水位。

  2.3.4 根据降雨资料,降雨量多的雨天以后几天至十几天,1—2测压管内水位就上升,无雨少雨的旱天几天至十几天以后,管内水位就下降。说明1—2测压管管内水位的变化与雨天和旱天有密切关系。

  根据以上几个异常情况分析,1—2测压管观测的不是土坝湿润线的规律,而是地下承压水位变化规律,说明1—2测压管附近可能有一小股地下渗泉水。

  综合所述,造成坝后坡142米高程处湿润原因可能有以下三点引起的:

  一是在1—2测压管附近的左岸坝基条形山,有一小股地下渗泉水,经过坝体薄弱地方流向坝后坡。

  二是坝坡地面水入渗坝体,从薄弱的地方流向后坝坡。

  三是坝后坡142米高程处,渗透系数较大,地下渗泉和坝坡地面入渗水从142米高程处渗出,造成坝后坡土壤湿润。

  2001年12月组织有关工程技术人员对该湿润处进行开挖检查,当挖至2.35米时,发现有一小股清水渗出。证明以上分析结论正确。

  3、处理措施

  根据前面分析可知:产生坝后坡142米高程处湿润的原因是左岸坝基条形山的渗泉水和坝坡地面水入渗从142米高程处逸出,形成土壤湿润。这种湿润目前没有水流出,没有产生渗透破坏,属正常渗水,但是,它是土坝安全运行的隐患。为了解决这一隐患,使这两部分水不停留在坝体内,使坝面土保持干燥,我们采用“Y”型导渗沟法,将坝体内的水排引到138.5高程的坝面排水沟内,确保坝体不发生渗透变形,确保土坝的安全运行。

  我们于2001年12月25日开始组织施工队开挖2#导渗沟。2#导渗沟距坝后坡步级右边7米,沿坝后坡面以“Y”型为轴线,纵向排水导渗沟由138.352米高程到142.513米高程,底宽0.6米,面宽0.9米。截渗导渗沟从142.513米高程处左右分别布置,轴线长7米,水平角120°,宽1.5米。

  2#导渗沟开挖好后开始填反滤料:

  1、在导渗沟底平铺一层300毫米的中粗砂;

  2、在中粗砂面上中间部位装两排模板,模板间距240毫米,高200毫米,内填粒径5~10毫米的小石子,厚200毫米,模板外边回填中粗砂与小石子相平,然后抽掉模板;

  3、在小石子上面覆盖一层300毫米的中粗砂;

  4、导渗沟出口先用粒径5~10毫米小石子封堵反滤料,然后用20~40毫米碎石封口,再用内径为40毫米镀锌管导引到坝面排水沟;

  5、放好反滤料后回填原坝身土,并逐层夯实,每层厚200毫米。

  2002年1月5日开始开挖1#导渗沟。1#导渗沟距坝后坡步级左边6米,沿坝后坡面以“Y”型为轴线,纵向排水导渗沟由138.42米高程到142.497米高程,底宽1.0米,面宽1.2米。截渗导渗沟从142.497米高程处左右分别布置,轴线长6米,水平角120°,底宽1.0米,面宽2.0米。

  1#导渗沟开挖好后开始填反滤料:

  1、在导渗沟底平铺一层250毫米的中粗砂;

  2、在中粗砂面上中间部位装两排外模板,模板间距540毫米,高500毫米,内填粒径5-10毫米的小石子,厚150毫米,模板外边回填粗砂;

  3、在小石子上面中间部位再装两排内模板,模板间距240毫米,高200毫米,内填粒径20-40毫米的碎石,厚200毫米;

  4、在内外模板之间填满粒径5-10毫米的小石子,厚200毫米,抽掉内模板,再填粒径5-10毫米的小石子,厚150毫米,在外模板外,填满中粗砂,抽掉外模板;

  5、在粒径5~10毫米的小石子上面覆盖一层中粗砂,厚250毫米;

  6、导渗沟出口先用粒径5-10毫米小石子封堵反滤料,然后用20-40毫米碎石封口,再用内径为25毫米镀锌管导引到坝面排水沟;

  5、放好反滤料后回填原坝身土,并逐层夯实,每层厚200毫米。

  4、结语

  益塘水库主坝坝后坡导渗沟施工从2001年12月25日开始至2002年1月20日结束,施工质量良好。坝内渗水经导渗沟排出,水质清彻,坝后坡原湿润处坝体保持干燥。到目前为止,已运行二年多,导渗效果良好,未发现异常现象。

温育维

延伸阅读:五华县 益塘 水库
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