黄土滩水库面板堆石坝工程设计

黄土滩水库面板堆石坝工程设计

1坝体结构及坝体防渗设计黄石滩水库位于大兴安岭以北的月河支流付家河上游，距安平约31公里。水库为以灌溉为主,兼顾养殖、防洪的中型水利工程,正常蓄水位高程419.00m,总库容4177万m3。黄石滩水库面板堆石坝由拦河坝、溢洪道、输水洞、导流排沙泄洪洞,岸坡防渗帷幕等建筑物组成。拦河坝采用砼面板堆石坝,坝顶高程423.6m,趾板最低高程348m,最大坝高75.6m,坝顶长187m,坝顶宽8m,上游坝坡为1∶1.5,下游坝坡为l∶1.4。坝体横剖面的最大底宽为229.64m。溢洪道位于大坝上游约200m处河道左岸,溢流堰顶高程为419m,宽为40m,溢洪道总长75m,下游采用底流消能。导流排沙洞布置在左坝肩,进口位于溢洪道和坝体之间,全长352.46m,为无压洞。输水洞位于拦河坝右侧,距右坝肩距离为200m,输水洞洞身由原引水渠过水隧洞改建而成,采用无压洞形式。岸坡防渗帷幕顶高程为424m,右岸帷幕线长112m,帷幕深30m~15m。左岸帷幕线长为446m,帷幕深15m~20m.。黄石滩水库砼防渗面板的强度等级采用C30,抗渗标准为W8。砼防渗面板的厚度为0.3m,内部设单层钢筋,考虑到坝体变形和施工的需要,把面板分成了15块,设置垂直缝14条,每块面板宽度为12m。砼面板顶部接坝顶设置钢筋砼防浪墙,底部接钢筋砼趾板,面板与趾板相接处设置周边缝,周边缝下部、垫层料下端设置垫层小区,目的是为了保护周边缝。趾板采用C30钢筋砼,厚度0.6m,河床段趾板宽8m,岸坡趾板宽6m,390m高程以上趾板宽4m。另外,在坝体上游面河床段趾板以上,铺设壤土铺盖,顶高程为365m,上游面坡度为1∶3~1∶6,铺盖长度25m。壤土采用瓜园料场表面剥离土。趾板地基稳定性较好,但绢云母石英片岩抗压强度低,断层较发育;河床趾板有F9、F19断层相交通过,破碎带深度约20m左右,挖除难度大,两岸400m高程以上及河床段趾板基础条件差,强风化较厚,基础难以坐落于较完整的弱微风化岩体上。因此,对趾板基础进行固结灌浆处理,固结灌浆孔深6m,并布设5m长砂浆锚杆。对于河床段及两坝肩趾板基础为强风化的岩石,进行加密固结灌浆,孔深增加至l0m深。坝址处左右岸及河床均存在渗漏间题,因此,趾板基础下设防渗帷幕,河床段采用双排(主、副)帷幕灌浆,主帷幕孔深38m,副帷幕孔深28m,两岸岸坡段采用单排帷幕,孔深15m~20m不等。2面板浇筑系统黄石滩水库堆石坝于2001年10月截流后开始面板坝址趾板基础开挖处理、坝体填筑、趾板浇筑,2002年12月填筑完毕,工程2003年8月25日开始浇筑面板,2004年3月完成面板浇筑。2004年4月,在安康市黄石滩水库河床趾板桩号0+000至0+178.66处趾板两岸及河床段发现有14条裂缝,经人工局部凿开检查后,有3条小于0.2mm的裂缝,8条0.2mm~0.5mm的裂缝,3条0.5mm~1.0mm的裂缝,详见表1。3裂缝原因分析3.1凝土的主要技术途径随着混凝土技术的不断发展,降低水胶质量比、掺用活性矿物掺合料以及外加剂等成为配制高强高性能混凝土的主要技术途径。但是低水胶质量比的混凝土能提供水泥水化的自由水分少,早期强度发展较快使自由水分的消耗也较快,因而在无外界供水的情况下更易产生自收缩,尤其早期的自收缩加大,并导致开裂,继而影响混凝土的强度和耐久性。在高强混凝土中,自收缩现象已是一个造成开裂破坏的主要原因。3.2实际叠缝施工,理论上已达到4.砼趾板设计为C30钢筋砼,砼趾板标4段伸缩缝间距设计49.50m,宽8m~4m,厚0.6m,实际是施工中砼趾板标4段伸缩缝间距49.50m,宽12m,厚0.6m~2.5m,体积较大,面板较长,产生温度应力,造成裂缝。3.3地质结构的原因河床趾板D—C段的断层F9和F19交汇于此,形成深约20m、宽10m的破碎带。施工完成后由于重力作用,地基沉降,造成裂缝。3.4混凝土变形破碎带分析在养护期内,混凝土强度未达到1.2MPa,即进行下道工序的施工,在施工初期,趾板上部铺盖黄土不匀,受力不均,建筑材料车辆均要通过趾板上部铺盖运输,管护不到位,尤其是重物冲撞,也容易使板面出现不规则裂缝。夏、冬两季因昼夜温差大,湿度变化也大,养护不当影响混凝土的胶结能力,也容易产生温差裂缝。针对施工中的诸因素进行了认真分析,检查了施工记录、砼强度统计资料、沉降观测记录等,排除了砼强度不足等因素,认为主要由于砼趾板标4段伸缩缝间距设计过长(49.50m),产生温度应力;加之通过河床趾板D—C段的断层F9和F19交汇于此,形成深约20m、宽10m的破碎带。再由于地基沉降和砼盖板、趾板受力不均,造成该处发生裂缝。4非活性稀释剂体系灌浆法针对裂缝情况,本着处理不留隐患、不危及结构物安全、不因过多凿除砼而扰动铺装层的稳定,顾及铺装表面观感等原则,对现场裂缝进行了观察、划分,确定处理方案如下:(1)对细微收缩裂纹,开裂方向不规则者拟只作表面处理。采用砼胶粘剂对其表面进行封堵,其胶粘剂配比为矿粉∶胶液(水玻璃)∶固化剂=1∶0.5∶0.1。封堵前注意用钢丝刷将裂纹周围进行清理,然后用高压气筒将灰尘吹净。(2)缝宽小于0.2mm的裂缝:是由于趾板混凝土浇筑时,支承钢模板的辅助钢筋引起的表层裂缝,对这种缝只需要人工凿开(4cm×3cm)的“V”型槽,用环氧砂浆补强抹平。(3)对缝宽为0.2mm~0.5mm的裂缝:采用表面处理法,即人工凿开宽×深(5cm×5cm)的“V”型槽,槽面清洗干净后,用环氧砂浆回填密实,压光抹平。环氧砂浆配比如表2。(4)缝宽大于0.5mm的裂缝:诸如施工缝等规则及某一区域裂纹数量较少、缝隙偏大的,可采用综合处理法,即先人工凿槽环氧砂浆处理,后用灌浆处理。拟采用先凿槽嵌补,后钻孔进行压力灌浆法。施工时沿缝隙上口凿一“V”型槽宽×深(5cm×5cm),底面平整,清缝干净,在四周涂一层环氧胶液进行封补。灌浆时先用电钻钻两个骑缝孔,用水清孔,然后进行压风或压水试验,最后用压浆设备将非活性稀释剂体系环氧树脂胶液(配合比为环氧树脂∶二丁脂∶二甲苯∶乙二胺=100∶10∶60∶10)以0.5MPa的压力灌入。具体灌浆施工方法:(1)在裂缝两侧10cm位置处钻孔,孔距60cm,用冲击钻钻灌浆孔。孔向与趾板成45°~60°夹角,孔径Φ18mm,孔深30cm~40cm,灌浆孔要穿过裂缝,交错分布于裂缝两侧。(2)冲洗孔与埋设灌浆管。孔钻完后,用压力水冲洗孔内混凝土粉沫,回水洁净后,预埋Φ8mm灌浆管,孔口用掺玻璃水的M25砂浆封闭。(3)压力试验。孔口M25砂浆凝固后,做压水试验,确定灌浆压力值。(4)灌浆材料配比:水泥选用秦岭牌425R,配比见表3。(5)循环式灌浆。由低处向高处间隔进行,压力由压水试验确定,待相邻孔出浆后,维持压力3min为止,灌浆管用扎丝扎紧、封闭孔口,24小时后凿除孔口水泥浆用环氧树脂砂浆补强。5吸湿点出现后压水试验本次趾板裂缝处理数束后,24h内观察缝面已无潮湿点出现,并且由监理工程师于裂缝两侧,根据吸浆量情况指定检查孔,进行了压水试验。压水试验成果证实此次裂缝处理效果显