南谯区东方红水库除险加固工程

南谯区东方红水库除险加固工程
赵育川
1.工程概况
东方红水库位于滁州市南谯区章广镇北面太平集村境内，属长江流域，座落于滁河支流三叉河上游，是一座以灌溉为主，兼防洪的重点小(1)型水库。由于当时施工条件限制，未按碾压式土坝技术要求施工，枢纽工程存在理论较多问题：①大坝坝顶凹凸不平，护坡塌陷、损坏严重；②下游坝坡凹凸不平，坝基与坝身结合部渗漏严重，两头坝肩绕渗；③坝体内有圬工涵口和涵身破损出现穿箱漏，出口无消能设施，无工作平台和启闭设施；④溢洪道进口段无护砌，溢流堰为浆砌石结构，下游无消能设施，冲刷严重。
2. 工程区地质概况
2.1地形地貌
东方红水库库区位于我国东部新华夏系第二沉降带和秦岭纬向构造带的复合部位。库区地貌形态为冲积形成的一级阶地，沿河流两侧阶地一般上游狭窄，下游开阔。
2.2地层岩性
水库区广泛分布第四系冲积层，上部主要为粘性土，棕褐色，可塑状。
2.3水文地质条件
根椐含水层的性质和地下水类型；坝区地下水的动态和埋藏条件，主要含水层为孔隙性含水层，属潜水型，主要分布在坝体填土及第四系覆盖层内，受气候、地形等因素影响，其补给来源主要是大气降水及库水。根据区域地质资料分析，本勘探场地范围内地下水对混凝土无侵蚀性。
2.4库区工程地质条件
2.4.1库岸稳定
库区两岸为可塑状粘性土层组成，库区周边地形较平缓，植被发育良好，未见较大规模的崩塌和滑坡等不良地质现象，库岸总体较稳定。
2.4.2 库区淤积
库区位于江淮丘陵区，气候温暖湿润，四季分明。库区周边植被发育良好，水土保持良好且库周沿岸为可塑状粘性土层覆盖。库内淤积现象不严重。
2.5抗震性能评价
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），测区设计地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，设计地震动反应谱特征周期值为0.40s。
3. 常水头注水试验及成果分析
本次勘探在大坝坝顶3＃、4＃、5＃孔进行了4(段)次常水头注水试验，试验成果见表3.1。位置见剖面图或柱状图。
 

 

通过室内外试验成果对比，室内渗透试验和野外注水试验存在一定的差异；建议每层土的渗透系数宜采用大值。
4. 坝区工程地质条件
4.1坝体体工程地质条件
4.1.1坝体地层简述
本次勘察揭示，坝体填土主要为①层素填土 (Qml)，棕褐、灰色，软塑~可塑，湿，质地以粉质粘土及重粉质壤土为主，河槽段层底为流塑状淤泥质粉质粘土，砾石和风化物含量约10-30%,局部含量较多。
4.1.2坝体工程地质评价
经野外原位测试及室内土工试验资料综合分析表明：坝体填土主要为①层素填土，河槽段层底为流塑状淤泥质粉质粘土，砾石和风化物含量约10-30%，局部含量较多。液性指数平均值0.73，塑性指数平均值15.94；压实度范围值为82.6%~97.6%，平均压实度87.4%，不满足规范要求。在大坝坝顶孔3＃、4＃、5＃做注水试验，成果表明渗透系数均值1.89×10-4 cm/s，属中等透水性，说明该大坝碾压不密实，防渗性能较差。
综上所述，由于填筑大坝时，未经碾压或碾压不实所致；坝体填土与坝基结合部没有处理好，其接触面亦成为渗漏通道；坝体土填筑质量未能达到设计要求，致使下游坝脚多处出现散浸、渗漏出逸点和局部沼泽化现象。
4.2坝基工程地质条件
4.2.1坝基工程地质评价
①层淤泥质重粉质壤土呈软塑状，含有少量砾砂；主要分布在河槽段，呈透镜体状分布；该层为软弱强度，中～高压缩性，孔隙比大，含水量大，工程地质条件差。直接快剪粘聚力建议值14.0KPa，直接快剪内摩擦角建议值8.0°渗透系数建议值为5.0×10-5cm/s，属弱透水；fk =80kPa。
②1层粘土呈可塑状，主要分布在左岸坡坝基；该层为中等强度，中压缩性，工程地质条件一般。直接快剪粘聚力建议值35.0KPa，直接快剪内摩擦角建议值14.0°渗透系数建议值为3.0×10-5cm/s，属弱透水；fk =150kPa。
③层片岩，强风化，右岸坡埋藏较浅，强度高，一般可视为弱透水层，工程地质条件较好，fk=300kPa。
4.2各层岩土主要参数值
综合室内试验与野外原位测试，结合已建工程多年运行的实际情况，坝体和坝基各层岩土物理力学参数建议值详见表4.1。
 

 

4.3土的渗透变形判别
根据《水利水电工程地质勘察规范》附录中的规定，判断土的渗透变形的类型为流土；根据公Jcr=(Gs-1)(1-n)计算土层的临界比降；再根据建筑物的重要性除以1.5～2.0安全系数，确定允许比降，具体建议值见表4.2所示。

5．正常溢洪道工程地质条件评价
正常溢洪道为宽顶堰结构，根据钻孔揭示，持力层为③层片岩，强风化，强度高，一般可视为弱透水层，工程地质条件好， fk=300kPa；抗冲刷性能一般。（土层分布详见ZP-ZP，工程地质剖面图）
6. 放水涵洞工程地质条件评价
根据钻孔揭示，放水涵涵基持力层为②1层粘土, 呈可塑状，该层为中等强度，中压缩性，工程地质条件一般。直接快剪粘聚力建议值35.0KPa，直接快剪内摩擦角建议值14.0°渗透系数建议值为3.0×10-5cm/s，属弱透水；fk =150kPa，承载力和压缩模量均满足设计要求；抗冲刷性能较差。（放水涵土层分布详见ZP-ZP，工程地质剖面图）
 

7. 结论与建议
（1）大坝坝体填土质量较差，质地以粉质粘土及重粉质壤土为主，建议对大坝进行防渗加固处理。
（2）正常溢洪道为宽顶堰结构，持力层为③层片岩，fk=300kPa；抗冲刷性能一般。
（3）放水涵涵基持力层为②1层粘土，呈可塑状；fk =150kPa，承载力和压缩模量均满足设计要求；抗冲刷性能较差。

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