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1、塘坝清淤整治常用技术 浙江水利水电学院水利工程研究所 陈晓东 主要内容 一 山塘的定义及病害类型二 土石坝渗漏的处理三 防洪标准不足的处理四 土石坝护坡的处理五 溢洪道及放水设施的处理六 山塘的清淤七 土石坝的白蚁防治 专业机构 是指在山区 丘陵地区建有挡水 泄水建筑物 正常蓄水位高于下游地面高程 总容积在小于10万m3的蓄水工程 一 山塘的定义及病害类型 浙江省山塘数量 一 山塘的定义及病害类型 山塘主要特征参数1 集雨面积2 坝高3 坝长4 坝顶高程5 溢洪道溢流堰顶高程 集雨面积 集雨范围的投影面积 一 山塘的定义及病害类型 坝高 坝高1 坝高2 一 山塘的定义及病害类型 坝长 坝轴线的
2、长度 直线或曲线 一 山塘的定义及病害类型 坝顶高程 37 15 还是67 55 一 山塘的定义及病害类型 溢洪道堰顶高程 与正常水位相等 一般 最高位置 一 山塘的定义及病害类型 A 渗漏坝身 坝基 接触 刺墙 绕坝 涵管 白蚁危害等B 防洪标准不足泄流能力 坝顶超高 防渗体顶高程等C 输水系统机电设备问题启闭机 闸门 止水 启闭机拉杆等D 其它坝坡稳定 异常裂缝等 一 山塘的定义及病害类型 浙江省1万 10万山塘 二 土石坝渗漏的处理 渗漏 坝基渗漏 坝体渗漏 散渗 集中渗漏 接触渗漏 坝基渗漏 二 土石坝渗漏的处理 坝体渗漏 散渗 二 土石坝渗漏的处理 坝体渗漏 集中渗漏 渗漏痕迹 二
3、土石坝渗漏的处理 坝基渗漏 透水地基渗漏 坝肩绕渗 接触渗漏 二 土石坝渗漏的处理 处理原则 上堵下排 二 土石坝渗漏的处理 处理方法 1 套井回填防渗2 帷幕灌浆防渗3 土工膜 复合膜 防渗4 粘土斜墙防渗5 下游坝坡坡脚排水6 钢筋混凝土防渗面板7 劈裂灌浆防渗 2 1套井回填防渗处理技术1 概况1972年源于浙江温岭 是我省处理堤坝漏水的主要技术措施之一 目前还没有统一的设计与施工技术标准 2 应用一般用于土坝体渗漏处理 如大面积散渗 出逸点高 水平薄弱面渗漏等 3 适用条件适合用心墙坝 均质坝和类均质坝 在低水位条件下进行 4 设计要点 1 套井轴线 一般布置在坝轴线或坝轴线上游1m左
4、右 但要兼顾防渗体底部齿槽的位置 2 深度 隐患以下1 2m 4 厚度 井距 排距厚度通过渗流计算确定 其计算公式为 允许渗透坡降一般采用Jg 6 8 有关 H的确定 要通过坝体的渗流计算 要保证大坝渗流出逸点位置降落到有出口保护 贴坡反滤 排水棱体 的范围内 如图1 通过坝体的渗漏量在允许的量值内 图1套井处理后浸润线降落情况 套井常用的井距 排距 有效厚度计算 如表1 图2所示 表1防渗墙套井参数计算表 一般高度在20 25m以下的土坝渗漏处理 一排套井基本可以满足要求 5 土料设计强制性 渗透系数k 1 10 5cm s 水溶盐含量不大于3 有机质含量不大于2 非分散性土 分散度 30
5、推荐性 粘性含量35 45 粉粒含量 25 设计干密度 2 3组击实试验 以0 96 max为设计干密度 要求试验单位提供击实曲线 可用施工控制 4 施工控制 1 施工程序 2 孔斜孔偏斜率小于0 4 有效厚度小于设计的90 95 补打套井 抓 爪 成孔 抓出来的土 用于回填的土 夯锤 抓 爪 3 回填 回填前应下井检查 安全器 清除井底的浮土 碎石杂物 掏干积水 土料含水量控制Wop 2 附近 有利于击实 松土的层厚30 50cm为宜 换算成重量倒土 井底较湿时 可底部1 2m填土掺入15 20 的水泥 重量比 4 夯实理论计算并结现场试验确定击数理论计算公式 5 施工记录造孔 回填 孔底检
6、查 6 质量自检每个孔回填质量情况进行检测 可选择偶数孔号每填4 5m下井取3个土样 1个本井土样 2个为相邻套井侧边的土样 进行含水量 干密度试验 取样的空隙用泥球填塞击实 对于原坝体的每隔10孔 按每隔5m取1样进行干密度 含水量试验 便于绘制老坝体的纵剖面干密度分布图 作为工程管理资料 2 帷幕灌浆防渗处理技术 一 参考标准1 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 SL62 94 2 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 DL T5148 2001二 应用一般用于坝基渗漏 接触渗漏 绕坝渗漏处理 三 适用条件适用于所有坝型 斜墙坝两岸处理较困难 要点1 灌浆轴线 与坝体防渗体连接 一般位于齿槽轴线位
7、置 2 范围 根据地质情况和实际渗漏情况确定 3 防渗标准 岩石基础 q 5 10Lu 非岩石基础 建议q 7 10Lu4 帷幕深度一般要进入相对不透水层不小于5m 相对不透水层按上述防渗标准确定 5 帷厚 T 孔距 D 排距 L 孔序帷厚要根据渗透比降来确定 Jg 水泥粘土浆3 4 水泥浆6 8对小型土石坝而言 一般一排帷幕即可满足要求 若达不到防渗要求 可设二排帷幕 常用厚度估算单排 T 0 7 0 8 D 多排 T n 1 L 0 6 0 7 D一般 15L 常用孔距离1 0 2 5m 孔序 常用三序 6 灌浆段长接触段 不超过2m 含坝体与坝基二种材料 坝体部分一般为0 2 0 5m
8、以下各段 m 7 灌浆方式和方法孔内循环式 常用 有自上而下 自下而上的灌浆方法 纯压式 不常用 有自上而下 自下而上的灌浆方法 8 灌浆压力土坝的接触段 9 灌浆材料地层可灌性好的 可采用普通水泥 漏水量大的可用速凝水泥 可灌性差的可选用超细水泥或磨细水泥 10 水灰比规范分为7级 水与灰的重量比 5 1 3 1 2 1 1 1 0 8 1 0 6 1 0 5 1 一般普通水泥宜以3 1开灌 超细水泥为2 1或1 1 2 帷幕灌浆防渗处理技术 3 土工膜 复合膜 防渗处理技术 2 4土工膜 复合膜 防渗处理技术一 参考标准1 水利水电工程土工合成材料应用技术规范 SL T225 982 聚乙
9、烯 PE 土工膜防渗工程技术规范 SL T231 98二 应用一般用于坝体渗漏处理 三 适用条件大面积渗漏的斜墙坝 均质坝 四 土工膜的耐久性情况山东省打渔湾灌溉渠道使用PVC膜防渗 填土保护层厚0 4m 经26年后取样研究 认为有效期可达60年 美国佛州海岸工程使用的PVC织物 经27后取样检查 性能仍十分良好 一 设计要点1 选材水利工程常用二大类 PVC PE 土工膜形式 单膜 一布一膜 二布一膜 三布二膜要考虑二点 防渗膜体有保护 膜体破损可减少渗漏量 2 结构设计总体上三层结构 支持层 防渗土工膜 保护层 碾压式土坝可不设支持层 用粘土进行整平可以 防渗层 复合土工膜设计 膜厚 无纺
10、布的单位质量 幅宽 物理力学指标规范有要求 规范要求膜厚 0 5mm 膜厚有理论公式可计算 但不太用 膜厚承受水头前苏联全苏水工科学研究所曾做过不同支持层试验 如表2 PE膜铺在颗粒支持层上能承受的水头 对一般小型土坝来说 0 5mm 已满足要求 保护无纺布的选用 常用的250g m2 300g m2 350g m2 同时结合坝坡的坡度来考虑 表3列出了不同材料间的摩擦系数可供参考 表3不同材料之间的摩擦系数 成都科技大学 幅宽 常用的4 6m 长度 根据施工需要确定 订货时要厂家留边10 15cm 保护层 要考虑二个方面a 保护防渗土工膜 有一层厚度 50cm 粒径要小 b 自身的稳定 透水
11、性好 保护层填料 通常分二层 内层砂质粘土 或细砂20cm 外层天然砂砾石30cm 护坡 混凝土预制块 厚度15cm左右 楔口联接 块重根据波浪作用力的大小进行计算 然后确定尺寸 3 稳定计算 首先复核原坝坡的稳定性 上游坝坡主要考虑库水位降落时的稳定性 复核保护层的稳定性 厚保护层 按计算 不等厚保护层 按楔块法计算 见规范SL T225 98 如不稳定 放缓坝度或增设抗滑沟 抗滑沟的稳定计算 设两抗滑沟间保护层的重量为G 则下滑力 T Gisina阻滑力 Si Gicosa f 如安全系数K Pb Si Ti K 则稳定4 渗流计算 浸润线计算 下游坝坡的出逸点是否满足要求 可用有限元计算
12、 水力学计算等 按斜墙坝考虑 渗流量计算 知道渗漏量情况 5 联接设计 与两岸连接 一般为基岩 开挖进入弱风化基岩0 5m 浇混凝土齿槽 螺栓 设止水条 压板固定 然后槽浇二期混凝土 膜体伸入长度不小于0 8m 齿槽底部不满足防渗要求的进行帷幕灌浆 要预留变形量皱折 底部连接 与防渗墙可浇墙齿槽连接同 与粘土嵌槽嵌入槽内长度不小于2m 顶部连接 与防浪墙底浇接 无防浪墙挖槽连接 预留变形量皱折 幕体间连接 一粘接 二焊接 目前常用焊接 省时 易于检查 二 施工应注意的问题1 土工膜存放 放在阴凉地方 避免日晒 高温 2 施工时 土工膜铺设时间尽量要短 铺好后及覆盖保护层 外露的要用黑色薄膜保护
13、 3 整平层 上保护层要清理一切尖角的杂物 4 焊接前定要进行焊接试验 最后选定焊机的速度与温度 焊接体要进行强度检测 最好请专业人员或厂家进行焊接 现场焊接时 一定保持电压稳定 5 铺设土工膜时现场要干净 清理有一切的尖角的石子 严禁抽烟 铺设时要穿胶底鞋 6 施工自检 每条焊缝都要检测 三 工程应用中应注意的问题1 设计土工膜尽量采用复合膜 支持层不要太硬 与刚性连接部位膜体预留变形量 2 施工支持层上不要有尖角石子 焊接要有专业人员 铺设人员穿胶底鞋 膜体避免日晒 高温 一 参考标准 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 二 设计要点1 土料 渗透系数k 1 10 5cm s 水溶
14、盐含量不大于3 有机质含量不大于2 非分散性土 分散度 30 2 压实度 0 96 最小0 93 3 最小厚度 机械施工要求4 反滤层 过渡层 三 注意事项1 工程量大 粘土用量多 2 必须有护坡 3 原来是心墙坝的不适宜 5 下游坝坡坡脚排水 排水体型式 棱体排水 贴坡排水 棱体排水 贴坡排水 排水的错误做法 浆砌石 排水沟不能排坝内渗水 贴坡排水无反滤层 三 防洪标准不足的处理 三 防洪标准不足的处理 防洪设计标准 强制性条文规定 建议 1 各省有一个统一的要求 2 可以区分几个档次 如按容积10万 5万 5万 1万 1万 0 1万等 3 设计洪水标准不要低于10年一遇 三 防洪标准不足的
15、处理 防洪分析 降雨推求设计洪水 调洪预算 三 防洪标准不足的处理 处理原则 不升不降 不升坝顶高程不降堰顶高程 三 防洪标准不足的处理 处理措施 拓宽溢洪道 加设防浪墙 三 防洪标准不足的处理 注意事项 拓宽溢洪道的注意事项 1 往山体方向拓宽 2 侧向溢流堰 加深泄槽可减少工程量 3 靠坝侧挡墙不允许用干砌石或浆砌石 防渗很重要 三 防洪标准不足的处理 注意事项 加设防浪墙注意事项 防渗体顶高程不低于最高静水位 防浪墙与防渗体连接良好 防浪墙高度不高于0 85m 四 土石坝护坡的处理 四 土石坝护坡的处理 四 土石坝护坡的处理 坝坡稳定 稳定分析资料过少 浙江省山塘综合整治技术导则 的最小
16、坝坡 四 土石坝护坡的处理 土石坝护坡 上游护坡 下游护坡 干砌石浆砌石混凝土预制块现浇混凝土 干砌石混凝土预制块草皮护坡 四 土石坝护坡的处理 干砌块石护坡 整治前 整治后 四 土石坝护坡的处理 干砌石护坡 整治前 整治后 四 土石坝护坡的处理 混凝土预制块护坡 改进 太平整不安全 预制块加肋 整治前 整治后 四 土石坝护坡的处理 六角形草皮下游护坡 混凝土预制块草皮下游护坡 干砌石下游护坡 草皮养护成本高 五 溢洪道及放水设施的处理 五 溢洪道及放水设施的处理 五 溢洪道及放水设施的处理 一 溢洪道的处理 溢洪道存在的问题 断面狭小 杂草纵生 淤塞 边坡坍塌 五 溢洪道及放水设施的处理 一 溢洪道的处理 溢洪道处理前后对比 五 溢洪道及放水设施的处理 一 溢洪道的处理 出口远离坝脚 靠坝挡墙防渗 靠坝挡墙与坝体防渗体良好连接 五 溢洪道及放水设施的处理 二 放水设施的处理 五 溢洪道及放水设施的处理 二 放水设施的处理 启闭机 素混凝土管 无法关死 放水涵管问题 五 溢洪道及放水设施的处理 二 放水设施的处理 处理措施 原则上废除 原涵管挖除 重新埋设封堵原涵管 隧洞输水封堵原涵管
