天河口水库除险加固工程设计.pdf

第42卷第12期
民长江
2011年6
River
2011
文章编号:1001-4179(2011)12-0089-04
天河口水库除险加固工程设计
彭琦',陈朝旭2,ま涛,章藏2
(1.长江勘测规划设计研究院,湖北武汉430010;2.国家大坝安全工程技术研究中心,湖北武汉430010)
摘要:天河ロ水库在除险加固前存在大坝渗漏、溢泆道未完建、3条隧洞洞身未完全村砌及已衬砌混凝土碳化
严重等问题,因此,需要采取相应的加固措施。大坝坝体、坝基和坝肩米用混凝土防渗樯与帷幕灌浆结合的加
固方案,加固后,浸润线明显降低,渗漏登明显减少,防渗加固效果显著;溢洪道采用大圆弧泄槽且泄槽中间设
隔墙的方衆,并通过水工模型试验验证了该方案的可行性;针对3条隧洞及鹾洞建筑物存在的问题,也分别采
取了加固描施,达到了工程除险加固的目的。主体工程现已通过了验收并投入使用,其实践经验可为今后类
似工程设计提供参考。
关键词:除险加固;弯曲溢洪道;中隔墙;渗流安全;天河口水库
中图法分类号:TV698
文献标志码:A
170.0m。放空洞位于大坝左侧与东输水洞之间的山
I工程概况
体中,进口底板高程146.30m,洞径为2.0m,全长
天河口水库位于湖北省随州市厥水支流董家河325.7m,出口段采用钢筋混凝土衬砌,出口底部高程
上,水库集雨面积70km2,是座以灌溉为主,兼顾防为146.0m。工程主要建筑物布置见图1。
洪、城镇供水等综合利用的大(二)型水库。水库正常
蓄水位185.0m,死水位169.50m,总库容1.029亿
水库工程主要由大坝、溢洪道、东输水洞、西输水
Y流向
洞、放空洞等建筑物组成。
堰塘
大坝为黏土心墙坝,坝顶长237.0m,最大坝高
56.3m,上游坝坡为干砌石护坡,下游坝坡为草皮护
坡,坝脚设贴坡排水。溢洪道位于大坝右岸,由开挖山
防沒塘
体而成,为开敞式宽顶堰,堰顶高程185.0m,堰顶宽
大坝
20m,其后为泄槽段,未设消能防冲设施。东输水涧位
于大坝左岸山体中,进口底板高程169.5m,洞身为直
径2.0m的圆形隧洞,全长109.5m,隧洞进口和出口
东水泡
采用0.4m厚钢筋混凝土衬砌;出口段为消能防冲段,
底部高程为169.2m。西输水洞位于大坝右岸山体
中,进口底板高程170.50m,身为直径1.5m的圆
形隧洞,全长156.2m,进口和出口采用0.4m厚的钢
图1天河口水库工程主要建筑物布置平面
筋混凝土衬砌;出口段为消能防冲段,底部高程为
天河口水库工程经多次加固和改建才达到现有规
收稿日期:2011-05-05
基金项目:国家“十ー五”科技支撑计划“病险水库除险加固关鍵技术研究”(2006BAC14B04);国家大坝安全工程技术研究中
心资助项月(2009FU115×17)
作者简介:彭琦,男,工程师,硕士研究生,主要从事水工结构设计与研究工作。E-mail:pengqi@c]wsy.com.cn
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模。水库运行40多年来,为当地的工农业生产和经济贯穿裂缝,裂缝渗水,未衬砌部分岩体风化严重,局部
建设做出了较大的贡献。但是由于各种原因,水库在脱落。
运行时不断有险情出现,威胁着下游人民生命财产的
(6)水库防汛公路为碎石路面,高低不平,弯曲且
安全,需要采取相应的除险加固措施。
坡陡,通行困难,不满足防洪抢险的要求。
2坝区工程地质条件
4主要建筑物除险加固设计
天河口水库大坝地处丘陵地带,坝址区大部分出4.1大坝加固设计
露基岩,岩性为下元古界桐柏群天台山组浅黄色花岗
片麻岩,单斜岩层。坡脚及河床覆盖第四纪全新统沖4.1.1坝体、坝基与坝肩防渗加固
积物,具中等透水性,主要为细砂夹砾石、粉质黏土,厚
为解决大坝坝体、坝基与坝肩的渗漏问题,设计采
2.3~6.1m,心墙部位已清除了此层冲积物。坝基岩用混凝士防渗墙对坝体进行防渗加固,采用帷幕灌浆
体主要存在强风化层、弱风化、微风化一新鲜岩石3个对坝基与坝肩进行防渗加固。混凝土防渗墙沿大坝中
分带,其中弱风化层厚度变化大,岩体基本上为弱风化心线布置,厚度为60cm,大坝防渗墙沿坝轴线总长
层直接过渡到较新鲜岩石。基岩渗透性整体属于弱透232m,最大墙深56m,墙内预埋直径110m钢管,以
水帯,局部为中等透水帯;左、右坝肩岩体上部为中等进行帷幕灌浆。帷幕灌浆范围为整个大坝轴线并向左
透水带,下部为弱透水带。
岸山体延伸15.6m,向右岸延伸至溢洪道左侧边墙底
溢洪道主要蕗浅灰黄色花岗片麻岩,构造不发部,再沿边墙向上游延伸至溢洪道控制段底板下,接着
育,为单斜岩层。
沿垂直于溢洪道底板轴线方向至右岸高程193.5m平
西隧洞岩为花岗片麻岩,属硬岩,固岩呈弱一微台下的山体。坝基和坝肩帷幕灌浆按深入基岩透水率
风化状态。东输水洞、放空洞埋深较大,围岩多为微风
u以下5m控制,帷幕灌浆为单排孔,孔距2m。帷
化一新鲜状态。
幕灌浆采取自上而下的灌浆方式,灌浆段长度分为:第
1段2m、第2段,3m,以下各段5m。灌浆材料采用水
3工程存在的主要问题
泥浆液,灌浆压力通过现场试验确定,压力取值范围为
经过对水库运行监测资料分析、现场安全检查、工坝前水头的1.5~2.5倍。帷幕灌浆位于隧洞以上,不
程质量检测及地质勘查等综合考量,天河口水库工程影响隧洞结构安全。
各主要建筑物存在以下问题。
大坝坝体、坝基与坝肩防渗加固方案确定后,设计
1)大坝上游干砌石护坡风化,局部松动、零乱;通过计算分析进一步了解了大坝进行防渗加固前后的
防浪墙裂缝、变形;下游坝坡不平,贴坡排水块石风化;渗流情况,对比分析了防渗加固的效果。其中,设计洪
大坝下游坝坡存在渗漏。
水位工况时大坝加固前后典型剖面渗流情况见图2
(2)溢洪道为山体开挖而成,两侧边坡未衬砌,底
由图2可见,大坝经防渗加固后,防渗墙与帷幕灌
板仅局部衬砌,岩体风化严重,局部出现崩塌;无消能浆形成的垂直防渗体使浸润线明显降低。大坝渗透分
防冲设施,泄洪渠未和主河道连接,冲刷坝脚和防汎公析计算成果统计见表1。
路
92.30
(3)东输水洞进口挡土墙开裂、变形严重;进口工
ッ设计洪水位188.
作桥栏杄局部缺失,排架局部破损;竖井混凝土剥蚀,
黏土形
144.5
破损露筋。洞身仅进、出ロ局部用混凝土衬砌,其余部
0%30%2%9%
位未护砌,柎砌混凝土碳化严重,骨料裸露,未护砌部
分岩体冲蚀严重。
(a)加同前
(4)西输水溺进口工作桥栏杅局部缺失,排架立
设计法水位188
泥燚士渗墙
柱局部麻面、破损;竖井混凝土质量较差,蜂窝较多
曼润线
144
洞身仅进、出口局部用混凝土衬砌,其余部位未护砌,
0%
岩
骨料局部裸露,未衬砌部分岩体冲蚀严重。
(5)放空洞进口工作桥栏杄局部缺失,排架立柱
(b)加
局部麻面、破损;竖井泥凝土表面骨料裸露。洞身仅出
口局部用混凝土衬砌,其余部位未村砌,衬砌混凝土有2设计洪水位工況大坝加固前后典型剖面渗流情况(单位:m