巖門水庫是思南塘頭、板橋二個鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌區(qū)配套修建的龍頭水庫,是一座以灌溉為主、兼顧防洪、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水、旅游及水庫養(yǎng)殖等功能的(一)型蓄水灌溉水利工程。
    巖門水庫始建于70年代,已建成均質(zhì)土(實為碎屑混合)壩,最大壩高23m,壩頂寬5m,壩長102m,壩頂高程619.55m,迎水坡坡比1:3,背水坡坡比1:2.4,壩址以上集雨面積為4km2,設(shè)計總庫容329萬m3,有效庫容272萬m3,灌溉面積6974畝,是在特定的歷史背景下,采用發(fā)動受益村、組群眾投工投勞興建的,屬大兵團作戰(zhàn),是典型的“三邊”工程。所以,受認識水平、經(jīng)濟條件、施工條件等諸多因素的制約,造成設(shè)計不完善,布置不合理,加之無施工專業(yè)機械,施工隊伍無專業(yè)技術(shù),管理人員管理水平低等。導(dǎo)致大壩基礎(chǔ)清基、上壩土料和壩體填筑、施工工藝和設(shè)備均沒有達到土壩施工規(guī)范要求,造成水庫自建成蓄水以來,壩體及壩基多處出現(xiàn)漏水、浸潤線出露高、施工導(dǎo)流涵洞斷裂漏水、迎水面壩坡產(chǎn)生塌坑、放水閘門及啟閉設(shè)備失靈,溢洪道達不到設(shè)計泄洪標準要求等。為了保證水庫大壩安全,長期處于限制蓄水位(即低水位)運行,達不到設(shè)計效益,工程明顯存在隱患。灌溉效益逐年減少,截至2000年實際灌溉面積只能達到960畝,若不治理,危害逐漸加大,將給下游人民的生命財產(chǎn)帶來了嚴重的威脅,整治病險庫,已勢在必行。

    2、病害情況及成因分析

    2.1病害情況

    ⑴ 壩前多處出現(xiàn)塌陷,面積達 m2,深度達 cm,主要集中反映在原放水管部位。
    ⑵ 壩頂出現(xiàn)多處塌陷,造成壩面平整度差。 
    ⑶ 在下游壩面浸潤線出露高程低,壩面出現(xiàn)多處浸水,導(dǎo)致蠕動而形成凹槽,深達0.1~0.5米,且局部隆起,高度達0.2~0.5米。
    ⑷ 大壩外坡二級馬道(610m高程)以下基本形成沼澤地。經(jīng)現(xiàn)場測定,壩體最高天然含水量68.4%,最大飽和度大于100%。
    ⑸ 在壩腳處有集中滲漏點達8處,總滲漏量30L/S,并可見輕微管涌現(xiàn)象。已產(chǎn)生滲漏破壞。

    2.2成因分析 

    經(jīng)過現(xiàn)場的實地勘察和對所收集到的資料的綜合分析,主要由下列成因: 
    ⑴ 由于當?shù)責o優(yōu)質(zhì)粘土作為壩體填筑材料,只有就地取材,利用頁巖風(fēng)化之亞粘土,砂粘土、亞砂土作為壩體填筑材料,這些土質(zhì)透水性強,質(zhì)量差。不符合規(guī)范中的壩體對土質(zhì)的要求。
    ⑵ 由于受當時客觀條件的制約,施工過程中的作業(yè)面之間銜接不好,土料鋪填摻合不均,碾壓不密實,致使壩體的孔隙率較大,碾壓質(zhì)量達不到規(guī)范要求。
    ⑶ 多年以來,由于投入工程運行期檢修、整治的費用不足,致使工程年久失修,加上管理方面比較欠缺,導(dǎo)致現(xiàn)在不利的狀況。

 

    3、對策和措施—防滲處理

    3.1防滲方案的選擇和設(shè)計

    通過以上的病害調(diào)查和成因分析,結(jié)合本工程的建筑材料與施工條件等實際情況和類似工程的處理經(jīng)驗,經(jīng)過多方案的技術(shù)、經(jīng)濟比較,選定采用復(fù)合土工膜處理土壩滲漏的整治方案。
    在方案確定以后,我們收集了相關(guān)的規(guī)程規(guī)范和類似的工程范例,并進行了如下設(shè)計過程。
    a、首先,是防滲體結(jié)構(gòu)的擬定巖門水庫上游壩坡防滲體結(jié)構(gòu)由復(fù)合土工膜、保護層及護坡組成,為確保反濾、排水系統(tǒng)始終保持正常工作,對表面防護和復(fù)合土工膜的固定采取如下措施。為防復(fù)合土工膜被刺破,復(fù)合土工膜下面先鋪10cm厚的粗砂,平整后再鋪復(fù)合土工膜,在復(fù)合土工膜上再鋪10cm厚的粗砂,20cm厚的碎石,再用30cm厚的干砌塊石護坡。在坡頂將復(fù)合土工膜埋入砼內(nèi),如圖1;在坡腳處,為了防沖,將復(fù)合土工膜延長回折,做成壓枕,埋入砼齒槽內(nèi),如圖2;坡腳壓枕達沖刷線下,在壩坡上每隔7m設(shè)抗滑齒槽,如圖3。

   

      

    b、復(fù)合土工膜的基本特征
    復(fù)合土工膜是一種新穎的工程材料,它是由土工織物、土工膜、土工織物三層組成,積聚了土工織物 和土工膜的優(yōu)點,具有質(zhì)輕、防滲性能有較好的延展性,適應(yīng)變形、施工簡單,造價低等特點,是一種理想的防滲材料。
    根據(jù)整治原則,首先將壩坡整形,然后按擬定的防滲結(jié)構(gòu)鋪設(shè)復(fù)合土工膜。選定的復(fù)合土工膜為兩布一膜,膜厚0.5mm。
    c、穩(wěn)定復(fù)核
    由于復(fù)合土工膜與土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)及土石介質(zhì)間的摩擦系數(shù)將影響防滲體的穩(wěn)定,必須復(fù)核復(fù)合土工膜與壩坡、復(fù)合土工膜與保護層的抗滑穩(wěn)定性。
    ⑴ 復(fù)合土工膜穩(wěn)定性驗算
    根據(jù)公式:FS=tgδ/tgα
    FS:安全系數(shù);
    δ:上墊層土料與土工膜之間的摩擦角;
    α:土工膜鋪設(shè)坡角。
    根據(jù)上墊層土料,查資料得tgδ=0.5。
    壩體上游坡坡比為1:3,即tgα=1/3
    所以, Fs=tgδ/tgα=1.5>1.25
    通過計算得復(fù)合土工膜防滲系統(tǒng)是穩(wěn)定的,滿足要求。

    3.2復(fù)合土工膜的施工要求

    a、 復(fù)合土工膜的鋪設(shè)
    在土壩上游壩面鋪設(shè)復(fù)合土工膜有兩種方式,一種是順壩軸線方向鋪設(shè)(順鋪);另一種是垂直壩軸線方向鋪設(shè)(橫鋪),上游坡面設(shè)七道抗滑齒槽,齒槽間距為5~10m;齒槽底寬1m,深 0.8m,其細部結(jié)構(gòu)如圖3,本工程采用的是橫鋪法。復(fù)合土工膜在齒槽上端應(yīng)留50cm折疊以作伸縮。
    復(fù)合土工膜與周邊連接采用砼槽固結(jié),及將復(fù)合土工膜嵌固在砼齒槽內(nèi)(見圖4)。
    b、 復(fù)合土工膜的焊接
    為了加快焊接施工進度和提高焊接質(zhì)量,采用先在平地上拼接焊好后再運到壩面上鋪設(shè)、焊接,每條焊縫正式施焊前,先用長100cm,寬20cm的復(fù)合土工膜料進行試焊,目測縫合格后方可正式施焊,并把目測合格的試焊樣品進行拉伸強度檢測。本工程采用熱熔焊法,搭接縫采用專用焊縫機焊接合格,焊縫搭接寬約10cm。
    c、 復(fù)合土工膜的施工要點
    ⑴ 復(fù)合土工膜鋪設(shè)應(yīng)力求平順,松緊適度,不得繃拉過緊;復(fù)合土工膜應(yīng)與土面密貼,不留空隙。
    ⑵ 相鄰復(fù)合土工膜塊拼接可用搭接或縫接。本工程采用搭接。平地搭接寬度可取30cm,不平地面或極坎土應(yīng)不小于50cm。
    ⑶ 坡面鋪設(shè)采用自下而上進行,坡頂、坡腳應(yīng)以錨固溝或其它可靠方法固定,防止其滑動。
    ⑷ 回填時,不得破壞復(fù)合土工膜,不得使用重型機械或振動壓實。