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基础混凝土板防渗坝设计

时间:2017-02-18 16:36  来源:  作者:  浏览量:次  
随着水资源的日益减少,水源蓄集工程更显得重要,经济实用的拦蓄坝型,在今后的实际工程中,有着切实可行的现实意义。...

[摘要]随着水资源的日益减少,水源蓄集工程更显得重要,经济实用的拦蓄坝型,在今后的实际工程中,有着切实可行的现实意义。
   [关键词]拦蓄,防渗,设计
   前言
   建昌县地处六股河和大凌河的发源地,山多地少,属典型的大陆季风气候,素有“十年九旱”之称,为了更好的利用有限的水资源,确保农业和人畜用水,建昌县各乡镇修建了许多截潜工程,总结了许多经验。截潜工程坝型主要有以下几种:粘土心墙坝,浆砌石重力坝,薄壁堰孔板消能坝。浆砌石重力坝和孔板消能坝铺设防渗布。粘土心墙坝,由于工程量较大,且主坝不能溢流,需修建溢洪道进行排洪,投资较高,主要用于蓄水量较大的塘坝。浆砌石重力坝坝面可以溢流,且坝后消能较好,但浆砌石工程量较大,投资较高,后来被薄壁堰孔板消能坝代替。
   基础混凝土板防渗坝与其他坝型相比,工程量小工程等造价低,便于施工,适用于坝体较低河床稳定的河道。基础混凝土板防渗坝的成功设计,为建昌县截潜工程设计提供了新的思路,有着切实可行的现实意义。
   一、工程实例
   ㈠、工程概况
   建昌县药王庙截潜工程,位于建昌县药王庙镇红旗村,兴玲公路(S318)左侧。设计拦河坝长80m。为五级水工建筑物。属地方投资建设的小型水利工程。由于资金有限,我们通过多个方案的比较,最后确定采用基础混凝土板防渗方案。现就多个方案中最经济的两种方案进行比较说明。
   方案一:拟采用薄壁堰孔板消能坝型。这种截潜方案由于防渗布直接铺到不透水的基岩,可完全拦截地下潜流,确保基础不发生渗流现象。
   方案二:采用“L”型钢筋混凝土坝,结构见(图一),这种坝型结构简单,便于施工,避免了大量的土方开挖及施工排水。但是拦河坝基础及拦河坝两侧可能发生滲流现象。
   结论:通过实地勘察,“L”型钢筋混凝土坝能够满足拦蓄要求,工程投资为孔板消能坝的37%,故采用第二方案。
   ㈡、基础混凝土板防渗设计
   本文以建昌县药王庙截潜工程中第二道拦河坝为例进行论述。
   1、水文特性
   设计洪峰流量420m3/S,最枯月份平均径流量为0.1m3/S。
   2、基础破坏的判别
   在工程设计中,首先需要对拦河坝地基发生变形的形式进行判别,以便选择相应的防渗措施。经实地勘察,拦河坝地基土质为砂卵石填充粉沙,饱合容重,不均匀系数Cu>10,土样中缺乏1~0.4mm之间的砂粒,区分粒径约为0.2mm,土样中细料含量约为22%,细料未能填满粗料孔隙,因此渗透破坏形式为管涌。
   3、管涌的临界坡度
   经实地勘察虽有发生管涌的可能,但能否发生,尚须视水力坡度而定。首先要确定在渗透力作用下的临界水力坡度。。在工程设计中,应将icr除以2~3的安全系数,作为允许的水力坡度[i]。本工程安全系数取3,即[i]=0.33。
   设计上下游水位差h=1.4m,≤[i]=0.33,求得防渗板基础宽≥4.2m。
   4、基础渗透力计算
   为防止坝体地基的渗流,在上下游水位差达到一定数值时,把地基下游渗流出口处的土冲走,随着被冲蚀的区域逐渐扩大,导致截潜失败,在设计中须充分考虑渗透稳定。由于本工程拦河坝上下游水位差及拦河坝基础较小,故只计算平均渗透力。
   粉沙的浮容重r`=9.7KN/m3。
   KN/m3   ⑴、拦河坝基础渗流量计算
   拦河坝基础的渗流量,采用有限深度透水地基的渗透计算公式:。
   设计拦河坝长L=80m,河道中地下潜流渗透断面宽35m,拦河坝基础设计宽度=4.2m,透水层厚度4~7m,取厚度T=7m,取K=1×10-5m/s,n由于坝基渗流线弯曲对流径进行修正的系数,取n=1.87,
   ⑵、绕坝渗流量计算
   拦河坝两侧绕渗流量,采用有限深度透水地基的渗透计算公式进行估算,设T=7m,河谷两侧台地宽为30m。Q2=0.37×10-3m3/s。
   ⑶、拦河坝总渗流量:Q=Q1+Q2=1.37×10-3m3/s。
   通过对坝基渗流和坝两侧绕流的计算均满足拦河截潜的工程要求。
   
  四、工程注意事项
   1、必需对工程地质和水文地质进行详细的勘察,尤其地下潜流主流的宽度、埋深、厚度,尽可能精确地计算出地下潜水主流的渗流量。基础混凝土板防渗适宜地下水埋藏较浅,渗流主流水层厚度较小的河谷。通过对有关资料的分析和工程实践,基础混凝土板只所以能够防渗,其关键在城地基土的粒组与级配,防渗板对地基土的要求如下:⑴、不均匀系数Cu<10的匀粒土;⑵、Cu>10的级配连续砂砾石,细料含量大于30%;⑶、对于级配不连续的砂砾石,细料含量大于20%。如果地基土指标超出以上标准宜采用其他防渗方式。
   2、在施工中必须保证地基表面土层不被破坏。具体方法如下:如果是机械开挖基础,要留20~30厘米保护层,确保地基土不被扰动;人工清除保护土层;用扫帚将地基面被扰动的浮土扫净,用流速较小的清水冲走地基面残余的细土,待地基面没有积水时撒上一层干水泥灰,开始混凝土浇筑。在施工中一定要注意保护地基面不受破坏。
   五、结束语
   我县地处大凌河、六股河的发源地,水资源完全依靠天然降水,随着我县工、农业的发展,水次源日益短缺,小流域拦蓄工程将成为我县水利工程建设的重点,开发经济、实用拦蓄坝型,能够更好地促进建昌县小流域的建设。基础混凝土板防渗坝的成功设计,为建昌县截潜工程设计提供了新的思路,有着切实可行的现实意义。

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