复合土工膜在大庄水库除险加固工程中应用.docVIP

复合土工膜在大庄水库除险加固工程中应用 　　1．概况 　　大庄水库位于酒泉市肃州区丰乐乡大庄村，距酒泉城区50km，其水源来自丰乐河，水库库容63.77万m3，以灌溉为主，灌溉面积0.6万亩,属四等小（2）型水库，承担着下游0.2万人及0.11万头牲畜和灌区的供水任务。工程于1952年建成，水库坝长840m，其中：主坝长660m，左副坝长100m，右副坝长80m，坝顶高程现状为1370.2m， 正常蓄水位1368.8m，坝底高程为1364.5m，后坝坡坡比1：1.75，在后坝坡1367.5m高程处有一马道，兼作道路。坝顶宽4m。坝后无排水设施。大坝为均质砂壤土坝，坝前库底采用粘土铺盖防渗，由于受当时背景及客观原因限制，工程建设程序不规范，由当地政府部门抽调受益群众进行建设，工程基本上属三边工程。施工中未对水库坝基进行防渗处理，坝后也未做排水体，坝体夯填不密实，坝前库底粘土铺盖防渗层较薄，且夯填不密实，防渗效果较差。 　　近几年，水库在春汛运行过程中出现几次集中渗漏事故，均采用临时抢险措施进行了加固，但未解决大坝的根本问题。经2000年由水利专家组成的水库大坝安全鉴定委员会对大坝进行安全鉴定，鉴定结论为：（1）经坝坡稳定计算分析，水库在非常运用工况Ⅰ时（正常蓄水位加70地震工况），上、下游坝坡抗滑稳定安全系数小于规范允许值，坝坡不稳定。（2）经渗流分析计算，坝坡渗透坡降大于允许的渗透坡降，坝坡渗流不稳定。（3）水库在正常蓄水位时，经坝顶安全超高计算，其超高为1.7米,而实际仅为1.4米,超高不能满足风浪爬高的要求。(4)上游护坡滑塌、隆起，剥蚀严重，破烂不堪。（5）输水建筑物翼墙出现裂缝，发生倾斜。闸门启闭设施锈蚀变形，使用不灵活。 　　2.除险加固设计方案的选择 　　大庄水库经大坝安全鉴定委员会鉴定为三类坝，并于2000年确定大庄水库为我省重点小型除险加固水库工程。2001年进行除险加固工程初步设计，通过对现浇砼防渗墙防渗、砼预制板护面防渗及复合土工膜斜墙防渗等方案的经济、技术比较后，确定采用复合土工膜斜墙防渗，水库坝前库底高程1364.5m处开挖复合土工膜防渗齿槽嵌入库底防渗铺盖中，周边防渗使复合土工膜开槽后嵌入原坝体中，输水??周边也使复合土工膜与钢筋砼连接，使整个坝面形成一个闭合的不透水联合防渗体。2002年初步设计报告顺利批复，该项目批准立项建设。 　　3.复合土工膜联合防渗体的结构设计 　　3．1上游坝坡、复合土工膜规格及保护层厚度的选择 　　 复合土工膜规格的选择与垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及垫层最大粒径等有关，土工膜厚度设计除应考虑主要由水压力要求的强度外，尚应考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度，本工程经综合分析计算，防渗层采用规格为150g/0.3mm/150g的两布一膜(PE膜)层；加固后坝顶高程为1370.5m,加高0.3m，前坝坡由原1：2.0加固放缓为1：2.25，并在高程1367.00m、1370.00m分别设置两道复合土工膜防滑槽, 防滑槽尺寸为0.5m×0.5m,详见图1。后坝坡维持1：1.75不变，在后坝坡1367.5m高程处设5m宽的马道兼作道路。坝顶加固前宽4m，加固后宽4.7m。 　　3．2复合土工膜防渗体结构层设计 　　复合土工膜防渗斜墙结构从上到下依次为： 30cm厚的砂砾石过渡层，20cm厚的中砂上垫层，规格为150g/0.3mm/150g的复合土工膜(PE膜)层，膜下为坝体,上游坝面采用堆卵石护坡，厚60cm，粒径范围为10～30cm。 　　3．3复合土工膜防渗斜墙与库底粘土铺盖连接设计 　　该水库坝前库底采用粘土铺盖防渗，在上游坝踵（高程为1364.50m）大坝和粘土铺盖连接处,开挖一防渗齿槽,槽深1.5m,底宽1.5m,将复合土工膜嵌入槽内,并用粘土夯填,使复合土工膜防渗斜墙与库底粘土铺盖连接,形成一封闭的防渗体。 　　 3．4复合土工膜防渗斜墙与水库输水洞周边的连接 　　 复合土工膜与输水洞竖井刚性建筑物的连接,要求连接严密、牢靠，同时还必须防止因建筑物沉陷而使复合土工膜破坏，浇筑砼时，在竖井及输水洞前导流墙外墙与复合土工膜连接部位，浇筑一断面尺寸为200mm*200mm的凸出部位，该部位上部预埋槽钢，并间隔20cm预埋螺栓,复合土工膜与砼连接时,首先在预埋的槽钢上垫一厚5mm的橡胶板,其上铺三层复合土工膜,然后分别用橡胶板、槽钢通过螺栓将复合土工膜固定，由于该部位经常处于水位变化范围内，螺栓容易锈蚀，所以上部再浇筑二期砼，使其与砼严密、牢靠连接。 　　4．复合土工膜防渗斜墙的施工 　　复合土工膜的铺设，是该工程施工的关键。在整个工程的施工过程中，从材