无覆盖层（精选7篇）
无覆盖层 篇1
重阳水库大桥位于上海至武威国家重点公路河南境内乡至西坪高速公路K60+057.188处。桥梁跨越重阳水库,全长664.58 m,上部构造为13×50 m后张法预应力混凝土T型梁,下部构造为单排三柱式墩,钻孔灌注桩基础,桩径1.5 m,桩长在60 m左右,其中2号～11号墩位于水中,常水位下水深5 m～22 m,水位基本稳定。
桥位区位于中低山地貌,两端地形起伏较大,除水库中央有少许淤泥、卵石层外皆为强、弱、微风化细砂岩,可以说基础基本无覆盖层,基岩大片裸露。
裸露基岩的深水桩基施工难度较大,其难度主要体现在钢护筒的埋设与工作平台的搭设。下面通过重阳水库大桥桩基施工,介绍一种经济实用的施工方法。
1 搭设工作平台
平台采用Φ600 mm钢管纵向三根四排,桥面系结构为Ⅰ25工字钢两层,行车桥面为[22槽钢,主车道从路线中间通过。平台搭设的难度主要在钢管桩的埋设。打桩船就位后,先用Φ600 mm冲击锤5 m～6 m,再用40 t振动锤振入钢管,振动前钢管先装满细砂,钢管桩打完后即进行桥面系的铺设。
2 埋设钢护筒
在覆盖层较厚的地质条件下,钢护筒的埋设可以预先用振动锤很容易地嵌入河床,但在裸露岩层上直接振打钢护筒将无法实施,必须通过河床预先冲孔,坐落钢护筒后再用锤击护筒的方法来埋设护筒。
钻机在平台上就位后,先利用冲击钻机在基桩位冲击河床,使河床形成一个比钢护筒直径稍大的浅孔,再在平台上作一井字架坐落在钢护筒上。冲孔冲击锤的直径为钢护筒直径+20 cm。先用小冲程冲平河床表面,然后用大冲程冲击河床成孔,成孔的深度根据水深、护筒的长短、冲孔的难易程度来确定,一般在6 m以上。钢护筒由厚度为10 mm的钢板卷制而成,直径为1.8 m,接缝采用坡口焊缝,加焊一道15 cm宽加劲肋。钢护筒的定位利用工作平台及导向架,待钢护筒沉至河床孔底后,用浮标法确定护筒脚平面位置,护筒可由手拉葫芦在顶面调整其垂直度,反复校正,直至其平面位置及垂直度满足要求。在钢护筒对称位置焊接内径5 cm套环,就位后,用两根Φ50钢管套入对称位置对其进行水下细砂浆压浆固脚。
3 钻孔施工
3.1 钻具的选择
钻具的选择要根据河床的地质情况、平台的承载能力、施工工期、投入的成本等因素考虑。重阳水库大桥桩基用自制冲击钻机的原因是:1)重阳水库大桥桩基持力层为微风化细砂岩,细岩强度较低,最大不超过20 MPa,用冲击钻机钻进速度能满足施工工期要求。2)冲击钻机自重轻,一般全套设备重量只有15 t左右,而同类直径的旋转钻机自重达到30 t以上,重量轻将大大减少平台搭设的费用,特别是对岩层裸露,用河床冲孔埋设钢管桩作平台支撑的更为突出,也能保证施工平台的稳定性。3)细砂岩层对旋转钻头的磨损将大大超过冲击钻锤的磨损程度,此类岩层冲击钻锤的投入比旋转钻头可节约50%以上。
3.2 泥浆池的设置
泥浆池的设置可以不用泥浆船,而直接利用邻近同一平台的另一钢护筒,在钢护筒的横桥向相对应的一面开一“U”型槽口,两钢护筒的槽口标高控制在同一水平面上,用一薄铁皮卷制的“U”型槽连接两钢护筒的槽口,形成一过泥浆的渡槽,此渡槽必须是水平的,以便泥浆可作正反方向流动,正、反循环清孔出渣都可利用。造浆时,直接向孔内逐步投放粘土,利用钻锤短冲程制成泥浆,另一护筒放置一台泥浆泵,泥浆泵出浆管一端直接绑扎在冲锤的上部,形成正循环浮渣,可以大大节省用掏浆筒掏渣的次数。正循环浮渣时,应有专人在“U”型槽内捞渣,以保证泥浆的纯度,泥浆比重宜控制在1.2～1.4。
3.3 水下爆破法处理卡锥
冲击钻锤在冲孔过程中,常遇到卡锥的事故,卡锥事故的原因很多,常见的有:1)在冲孔过程形成十字孔,锤被狭小部位卡住。2)冲锥在修补后直径比原来的稍大,又用较大的冲程冲孔。3)孔壁有探头石或孤石,或掉落铁件卡住冲锥。4)冲击时,操作不当,钢绳松放过多,冲锥倾斜。不管是因何种原因造成卡锥,一般用反复提锥或用空压机对锥周冲射可以排除,但也有常规很难排除的。如重阳水库大桥2-1号孔,在进入微风化层后形成3 m左右的十字孔,在修补冲锥后,一开锥就被卡住,用尽了各种常规办法,包括用浮吊,50 t千斤顶助力都无法排除,最后用水下小型爆破方法处理:先用空压机对锥周进行冲洗,清除锥顶及周边浮渣,再用探锥找准十字锥空隙部位,准备防水炸药500 g(用量需根据地质情况决定,不易坍孔的可适当加大用量),电雷管一只,最好用塑料纸包裹,石块配重,纤绳顺十字锥空隙下放至钻锥底部,引爆炸药,振松被卡冲锥,钻机及浮吊同时提拉,这种办法处理效果很好,严重卡锥可用两包炸药对称引爆处理。
3.4 清孔
钻孔灌注桩的质量将直接取决于终孔后清孔是否完全彻底,在一般情况下,清孔只采用一种较单一的做法。这样,由于清孔不彻底,往往在灌注混凝土时桩身容易出现软弱夹层或夹泥,影响桩身质量。
重阳水库大桥桩基的清孔采用混合二次清孔方法,比较成功地解决了清孔问题:首先在钻进过程中,采用较大的泥浆比重进行正循环排渣,泥浆比重达到1.3以上。在达到设计标高后,进行小冲程慢击,锤高控制在30 cm～40 cm,同时保证泥浆的正循环,并逐渐地稀释泥浆至比重1.1内,提起冲锤,让孔内沉淀1 h左右,用掏渣筒掏出孔底沉渣。然后安放钢筋笼及导管,做好灌注前的准备工作,此时进行第二次清孔,用风管从导管外部下至孔底,风管下端接一弯头,弯头长20 cm,将其伸入导管下口,用1台9 m3/min的空压机送风,风压控制在0.5 MPa左右,导管出口用胶管接至泥浆池,形成反循环消孔,如孔壁不易坍塌,即用水泵不断注入清水,使泥浆比重控制在1.05以内,清孔时需不断移动导管位置,以便清除整个孔底沉渣。进行第二次清孔后,一般用测锤就能感觉到孔底的干净支承岩面。
4结语
重阳水库大桥全桥桩基共129根,直径1.8 m的9根,直径1.5 m的120根,其中无覆盖层岩层的水中桩基120根,水中桩基从4月开始至11月结束,历时8个月,共投入冲击钻机10台,平均每台成桩12根,总长720 m,平均成桩速度为20 d/根,全桥桩基经交通科研所进行超声波检测,桩身质量完好,说明重阳水库大桥的桩基施工是成功的。
摘要：针对重阳水库大桥桩基施工的难点,从搭设工作平台、埋设钢护筒、钻孔施工等方面介绍了无覆盖层深水桩基施工,并对全桥桩基进行了超声波检测,结果表明桩身质量完好,从而为类似工程提供了参考。
关键词：钢护筒,桩基,稳定性,钻孔施工,质量
参考文献
[1]钟衍国.控制钻孔灌注桩施工质量的探讨[J].山西建筑,2006,32(2):129-130.
无覆盖层河床栈桥及平台施工工艺 篇2
关键词：无覆盖层,栈桥平台,施工工艺,过程监控
1 概述
南宁—广州铁路客运专线郁江双线特大桥,全长11 328 m,位于广西壮族自治区桂平县境内,主桥跨西江航运干线贵港—桂平河段上,下游距桂平航运枢纽11.5 km,上游距贵港航运枢纽98 km,处于桂平航运枢纽的库区范围内,水深条件良好。
郁江双线特大桥,主桥孔跨布置为(36+96+228+96+36)m,由5跨连续钢桁梁组成,长度为559.40 m,主塔塔高103.5 m。主墩为283号墩、284号墩,主墩基础分别由20根ϕ2.5 m钻孔嵌岩桩组成,桩长22.5 m～30.5 m,承台为圆端形承台。283号,284号主墩位于河水中,283号墩墩位处无覆盖层,河床为裸露的弱风化泥质岩层;284号墩墩位处河床以下10 m左右范围内均为细圆砾土,圆砾土以下为弱风化泥质砂岩。桥位处枯水期水深10 m左右,丰水期水深20 m左右,河床基岩裸露、无覆盖层。
2 栈桥设置
以南宁侧283号墩为例:栈桥由A,B两块组成,南宁侧A栈桥长81 m,宽6 m;B栈桥长66 m,宽8 m。在南宁侧A栈桥上设计临时码头11 m×21 m,在两侧A栈桥和B栈桥连接处A栈桥加宽为18 m。南宁侧栈桥断面及平面图见图1,图2。
栈桥桩基础采用双排一组或三排一组,每排3根ϕ630×10 mm钢管桩做支撑,纵横向采用Z字形槽钢连接系连接,形成平面刚体,桩顶设2Ⅰ45b横梁。栈桥主梁采用贝雷梁,跨度为12 m,贝雷梁顶面铺设Ⅰ22a型钢垫梁,型钢顶面铺设花纹钢板。
平台平面尺寸为45.6 m×36.2 m,采用ϕ820×10 mm钢管桩做支撑,上设2×45b工字钢横梁,横梁上为贝雷片纵梁及工字钢分配梁,搭设形成桩基的钻孔施工平台和钢围堰施工平台。围堰外侧钢管桩横向采用ϕ820×10 mm钢管Z字形连接系连接以抵御横向水平力。平台顺桥向跨度最大为6 m,垂直桥向跨度最大为12 m。
每个钻孔桩桩位处预留一个3.0 m×3.0 m钻孔桩桩位,每个平台预留20个。
3 栈桥施工
3.1 施工工艺流程
1)有覆盖层区域施工工艺流程。
栈桥桩的插打采用DZ60,DZ90振动桩锤进行插打,并用岸上及水上汽车吊机辅助施工,采用逐孔推进法建立。其施工流程如下:
栈桥桥台施工→吊船吊钢管桩就位并测量定位→振动桩锤插打钢管桩→钢管桩间连接系安装→桩顶横梁安装→架设贝雷片→Ⅰ25a分布梁安装→桥面系及附属结构安装(落后一孔)→水上汽车吊船前移→下一循环。
2)无覆盖层区域施工工艺流程。
在施工范围内采用水下爆破法,爆松岩层8 m深,形成人工覆盖层,然后进行栈桥及平台的施工。施工工艺流程同有覆盖层区域施工。
3.2 施工方法
3.2.1 钢管桩的插打
1)采用全站仪对钢管桩进行精确定位,技术人员先在船上用钢尺及定位架进行初步定位,岸上全站仪方可进行准确测控。2)钢管桩先驳接成设计桩长。接桩时必须保持各节桩的轴线在一条直线上,最大偏斜不宜大于3‰。连接处打磨成45°坡口,内衬垫板,对位后焊接,外面均布焊加强板,焊接时应与钢管密贴。3)管桩插打采用DZ60型振动锤振动下沉,先用船上吊机吊DZ60型振动锤(带液压钳)夹住钢管桩安装就位并初打,复核桩位及深度后进行复打,打入深度一般以钢管桩不再下沉为准。每次插打持续时间不大于3 min,过程中技术员全程监控及记录。4)插打完一个墩双排6根管桩立即进行横向连接系的施工以保证管桩整体稳定性,连接材料采用[20b,连接系采用Z字形连接。连接系施工采取船吊、汽车吊及人工配合施工,管桩施工完后先在各管桩上焊接牛腿搭设施工操作平台。5)沉桩允许偏差:桩位平面位置:±10 cm;桩顶标高:±10 cm;桩身垂直度:1%。
3.2.2 桩顶横梁安装
每根钢管桩桩顶做一30 cm×40 cm的凹槽,经测量放线后,安装2×Ⅰ45b分配梁,嵌入凹槽内30 cm,外露15 cm。横梁尽量放平,下有空隙应用钢板垫平,横梁与桩顶用弧形垫块焊接连接。
3.2.3上部结构施工
栈桥搭设从河岸向河中心进行,平台搭设从栈桥侧向另一侧进行。贝雷梁预先在陆上按要求尺寸拼装成两榀一组,上好端平联。用大板车运到码头,用汽车吊按安装顺序吊放到运输船上,水运到位,采用浮吊架设就位。吊装前先用粉笔在墩顶横梁上定出贝雷梁的位置,架设按照从河岸至河中的顺序进行。第一片梁架设后要采取临时固结措施,待整孔贝雷梁架设完成后,用螺栓把横向连接固定到贝雷梁弦杆上,贝雷梁下弦用倒U形卡固定到分配梁上,形成整体。
贝雷梁拼装完毕,其上铺设Ⅰ25a分配梁,间距30 cm,Ⅰ25a与贝雷梁间通过铺在贝雷梁边缘的[20b焊接连接,桥面板采用8 mm防滑花纹板铺设,并与横梁焊接固定,最后安装两侧护栏等附属设施,在每个孔位预留孔处设防护栏杆,准备下一步施工钻孔桩。
4施工过程中的过程监控
监控利用桥梁施工的四边形控制网,在控制基点上架立全站仪进行水平位移和纵向位移的测量,利用相对差值及变化速率结果来分析平台的稳定性。
监控内容为栈桥和平台顶面的水平位移和竖向位移,钢管桩顶部高程和钢管桩顶部到水面部位的弹性压缩值,钢管桩的垂直度。
监控方法:水平位移和高程用全站仪进行测量,钢管桩的弹性压缩值用精密钢尺丈量,钢管桩的垂直度用垂球和直尺测量。
5结语
1)采用水下爆破施工方法,解决了裸岩上施工栈桥和平台无覆盖层的问题。2)利用形成纵横向刚性墩的方法解决了承力层上水平约束差的环境下,搭设栈桥和施工平台等临时工程的施工难题。3)对于本栈桥结构,钢管桩是主要的受力构件,因此对其施工中的控制就十分重要,通过工程施工的检验,本桥的钢管桩插打及垂直度控制满足了施工的需要。4)栈桥与平台的设置和施工过程中,应多用可操作的施工控制方法(如施工监测受力简化计算等),达到经济合理的安全施工的目的。
总之本栈桥和平台的施工方案是可行的、经济的,取得了良好的经济效益,值得借鉴和推广。
参考文献
[1]TZ 203-2008,客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S].
无覆盖层 篇3
针对本桥的特点,水中桩基施工平台初步拟定几个方案对比如下:
1 填土筑岛方案
填土筑岛就是在河床内填粘土和石渣等材料筑岛,形成一个小岛,在岛顶部沉设钢护筒。此方案是最简单、传统的方案,其优点是不用大型船机设备,施工比较简单,一般用于岸边或水深较浅处。其缺点是整体稳定性差,占用河道过水面积大,影响通航,当水深较深时工作量大,且清理运除施工难度更大。显然此方案并不适用于本桥的施工条件。
2 钢“板凳”方案
“板凳”方案是原洪江沅水大桥采用的一种成功方案,“板凳”很通俗、形象,就是用钢管桩作“板凳”支腿,用贝雷架或工字钢与支腿连接,上面铺槽钢或钢板,组成一个似“板凳”的钢平台,四周拉锚固定,在埋设钢护筒前,先用冲锤在桩位处冲一个比钢护筒大、深约1m的坑,再下钢护筒,用灌注水下混凝土的方法灌注混凝土或抛填砂包固定护筒。此方案的优点是平台结构比较简单,不占用河道过水面积,相对比较经济。但整体稳定性较差,受洪水、水流冲刷影响,平台容易移位。特别是本桥靠近怀化市区,运输砂石和打渔的船只较多,拉锚将影响过往船只的安全。
3 钢“板凳”与套箱基础组合方案
由于钢“板凳”的钢管桩支腿直接落在无覆盖层的河床上,牢固性、整体性、稳定性差,为了解决钢管桩支腿与河床裸岩面的固结问题,在全部钢管桩支腿范围内设置一钢套箱,所有钢管桩落在钢套箱内,再在套箱内灌注水下混凝土,通过混凝土将所有钢管桩连接成一整体基础,同时与河床裸露基岩也固结成一整体。在灌注套箱内水下混凝土前,桩基钢护筒也必须先就位固定好,使得桩基钢护筒也包裹在混凝土内,可有效的解决桩基钢护筒底在河床基岩处因结合不好产生漏浆的问题。此方案最大的优点是浇注的水下混凝土与河床岩面、钢管桩粘结成一体,相当于造了一个岩层覆盖层,平台整体性、稳定性好,钢护筒不会移位、不漏浆、不塌孔。同时,套箱体积较小,施工速度快,钢管桩、套箱、平台可回收利用,比较经济。本桥主桥水中桩基施工采用此方案。
3.1 施工工艺流程
3.2 水下地形的测量
根据地质勘察报告,调查清楚套箱处河床地形起伏情况,为保证套箱垂直、平稳性以及与河床面空隙最小,需要对混凝土套箱范围内的河床进行测量,这是混凝土无底套箱是否顺利安装的关键。水下河床地形测量采用测绳,测点应尽可能密,由小吊船配合测量。测量后按所测数据绘制地形图。
3.3 水下基础套箱设计
由于考虑桩基施工在枯水期间施工,桥位处的水流平稳,流速很小。考虑制作安装方便,套箱采用矩形套箱,套箱平均高度1.2m。保证套箱与外侧钢管桩的间距最少0.5m,也就是说,确保混凝土基础襟边宽度不小于0.5m。详见图3。
3.4 套箱安装
分块制作的套箱转运到“钢板凳”平台上后,利用驳船上的吊车将单块套箱模板按顺序暂时悬挂在平台四周,然后将单块模板拼装成整体,再利用悬挂模板用的链葫芦,缓慢均匀下放套箱,下沉时应保证套箱垂直,可采用拉锚索等方式来克服位置的偏斜。下沉至1m高左右时,用全站仪精确定位(利用钢管桩作观测点)套箱后再沉放。考虑到预制套箱底的坡度与河床坡度并不完全一致,应由潜水员在水下安放预制垫块的方式来配合进行套箱的安装及位置调整,套箱准确就位后通过拉锚等方式进行固定。套箱安装后水平偏差应小于0.3m,垂直度偏差小于1.5%。
3.5 钢护筒安装
钢护筒按所需长度驳接,由于桩基直径为2.5m,钢护筒直径设计为2.9m,为了防止钢护筒变形,钢护筒钢板厚度取12mm。在平台上先安装钢护筒导向架,由驳船上的吊车吊起通过导向架下放,安装后由潜水员配合定位。
3.6 套箱塞缝
浇注封底混凝土前,先由潜水员清除岩面杂物和用高压水清洗箱内基岩面,以增强封底混凝土与河床基岩的联接,并用土工布、砂包或泥包进行塞缝,避免混凝土的流失和确保水下封底混凝土质量。
3.7 水下封底混凝土灌注(人造岩)
封底混凝土灌注是最关键的一道工序,人造岩的质量既关系到平台的稳定,又影响到钢护筒与岩面的密实性。混凝土采用强度等级C20,封底厚度取1.0m。封底混凝土灌注时,按每个护筒分格进行施工,逐格灌注。封底混凝土可用二种方法灌注施工:
方法一是在钢护筒外四周分别下导管,按水下灌注钻孔桩的工艺将钢护筒外灌满混凝土;
方法二是在钢护筒内下导管,按水下灌注钻孔桩的工艺,先按填满整格的混凝土方量灌至钢护筒内,用起重船适当提起钢护筒,使混凝土扩散填满套箱内各分格,再随即重新测量定位钢护筒并反插或用振动锤振入。
相对来说,方法二比方法一效果好。
注意事项:
(1)钢护筒应尽量下至基岩面,减少空隙。
(2)应计算首方灌注混凝土方量,保证埋管深度。
(3)灌注过程中应经常量测水深和检查灌注混凝土情况,确保封底混凝土的厚度。
4 水中桩基的施工
水中桩基施工平台完成后,通过160t的驳船及驳船上的25t吊车将冲击钻机安装在平台上,然后按陆上冲孔方法成孔,在成孔过程中可利用另外一桩基钢护筒作为泥浆循环池或在平台上加工一钢箱作为泥浆循环池,但因泥浆池高于桩孔口需增添一泥浆泵来循环泥浆。同时可减少泥浆对河水的污染,保护好水源地。
桩基钢筋笼在岸上分节制作,再通过驳船从码头上运送至桩孔处,用驳船上的吊车来接长和下放钢筋笼,在下放钢筋笼时,应充分考虑驳船上吊车的起吊能力,确保吊车安全的情况下作业,可将驳船起吊侧与平台用粗钢丝绳临时联结,在驳船起吊反向侧增加平衡荷载。当驳船上的吊车无法单独下放钢筋笼时,应考虑用平台上的钻机来配合吊车下放,如在钢筋笼顶吊点位置设置动滑轮组,让钻机和吊车各吊一个吊点缓慢均匀下放。
在岸边与平台间搭设简易浮桥(用空油筒、钢管、竹跳板、钢丝绳绑扎而成)来安装混凝土输送泵管进行桩基水下混凝土的输送,同时作为施工人员进出施工平台的通道。
对于存在溶洞的桩基成孔时,特别注意钻机落钻头的行程,避免出现卡钻头的情况;在钻进过程出现漏浆情况时,应马上停止钻进,尽快回填片石及黄泥,防止塌孔。水中桩基成孔过程和水下混凝土灌注工艺与陆上钻孔灌注桩的施工工艺相同,不再累述。
摘要：在山区河流建桥,经常碰到因水流冲刷造成岩面裸露而无覆盖层的情况,对吉首至怀化高速公路舞水大桥对该种地质情况处桥梁施工工法进行了简要介绍,以供参考。
关键词：河流,无覆盖层,桥梁桩基,工法
参考文献
[1]桥涵施工手册[M].人民交通出版社,2000.1.
闸基深厚覆盖层地基防渗处理研究 篇4
关键词：闸基,深覆盖层,防渗处理
1 闸址区工程地质、水文地质特性
1.1 工程地质情况
闸址区分布地层主要有3层:①下伏基岩为侏罗系上统西山头组(J
1.2 水文地质特性及渗透稳定评价
孔隙水赋存于第四系覆盖层中,水位埋深浅,受季节影响明显。河床和河漫滩冲洪积层是主要的孔隙潜水含水层。根据透水性不同,可分为4层:1)河槽段上部砂砾卵石为极强透水层,厚度2.0 m～4.0 m,结构松散,渗透系数K>1 cm/s,其底板分布高程-6.5 m～1.48 m;2)河床段及滩地段上部砂砾卵石为强透水层,渗透系数K=1.0E-2 cm/s～9.2E-1 cm/s,其底板高程-30.4 m～-5.01 m;3)河床下部含泥砂砾卵石为中等透水层,渗透系数K=5.2E-3 cm/s～1.8E-4 cm/s;4)河床左侧下部粉质黏土透镜体及含泥砂砾卵石属弱透水层,渗透系数K=1.3E-5 cm/s～9.4E-5 cm/s。
河床覆盖层为第四系全新统砂砾卵石与上更新统的含泥砂砾卵石。全新统砂砾卵石和含淤泥砂砾卵石:容重r=21 kN/m3,不均匀系数Cu=92>20,细颗粒含量16%<25%,此层渗透变形主要为管涌型,建议摩擦角ϕ=32°。
粉细砂,容重r=18 kN/m3,标贯击数N63.5=3击,
含泥砂砾卵石:容重r=20 kN/m3,不均匀系数Cu=175>20,细颗粒含量38%>25%,根据颗粒分布曲线特点,此层渗透变形的主要形式为管涌,内摩擦角ϕ=28°。
2 闸基防渗设计
拦河闸基础覆盖层最大厚度约为85 m,根据基础的透水性分为4层:1)右岸上部砂砾卵石层属极强透水层,其底板高程-6.5 m～1.48 m,渗透系数K>1 cm/s;2)河床段上部砂砾卵石层属强透水层,渗透系数K=0.010 cm/s～0.92 cm/s,其底板高程-30.4 m～-11.41 m;3)河床左侧下部含泥砂砾卵石为中等透水层,渗透系数为K=0.005 2 cm/s～0.000 66 cm/s;4)河床左侧下部粉质黏土透镜体及含泥砂砾卵石属弱透水层,渗透系数K=0.000 03 cm/s～0.000 09 cm/s。
由于覆盖层较深,不可能也不必要挖除覆盖层,闸底板基础置于砂砾卵石上,砂砾卵石承载力能满足设计要求,但它的透水性为中等～强透水,渗透变形的主要形式为管涌,一旦产生管涌会危及闸坝的安全运行,同时由于渗水会使闸底板的扬压力升高,从而对闸底板的稳定产生影响,许多已建水利工程由于防渗未做好,产生事故占较大比例,一旦产生破坏很难补救。
根据拦河闸的布置,1号～7号挡水闸闸底高程最低,为1.5 m高程,对基础渗流相对不利,本工程按1号～7号挡水闸进行基础渗流分析。按照水闸的运行工况,当闸上水位为正常蓄水位9.0 m,闸下为极限低水位0.5 m时最为不利。此时,挡水闸上下游最大水头差ΔH=8.5 m。
闸基础为砂砾石及含泥砂砾石地基,且在闸下消力池末端及护坦部分(基础渗流溢出位置)设置了土工布反滤层,取渗径系数C=7,所以闸基最小防渗长度为:
Lmin=C·ΔH=7×8.5=59.5 m。
拦河闸基础采用悬挂式混凝土防渗墙处理,墙底高程深入中等透水层以下5 m。计算中墙底高程取-27 m,墙深为29 m。闸基防渗长度为L=102 m>Lmin=59.5 m。
为进一步分析闸基础渗流量、地基内渗透比降,本文又用稳定渗流有限元对闸基础进行分析,拦河闸基础总渗流量为0.45 m3/s,闸基下游出口最大渗透比降为0.08<[J]=0.1。同时,考虑在闸下消力池末端及护坦部分(基础渗流溢出位置)设置了土工布反滤层,因此拦河闸基础渗流稳定满足要求。
3 结语
基于闸坝基础渗流的计算结果,在工程设计及技术研究过程中提出了闸坝地基防渗处理方案。该方案在各种组合工况下主要建筑物的稳定、渗透均能满足规程规范要求。通过对深厚砂砾卵石地基渗流和渗透坡降的研究和计算分析,解决了闸基的渗透变形问题,为工程的顺利实施提供了有利的技术依据。
参考文献
无覆盖层 篇5
钢铁产品 (除不锈钢外) 在大气环境中暴露, 易产生黄锈, 随着时间延长, 锈蚀不断发展, 严重时可能产生腐蚀断裂, 大大降低钢铁产品的使用寿命。因此, 对钢铁表面进行耐腐蚀保护是钢铁生产和应用中重要的课题之一。近年来, 随着国家基础设施、工业化、城市化建设的发展, 表面防腐技术被大量应用于钢结构工程、高速公路护栏、城市景观路灯、汽车车身等, 其中以锌覆盖层技术应用最广, 目前常见的有热 (浸) 镀锌或热 (浸) 镀锌-铝等合金、热喷涂锌、真空渗锌、电镀锌、机械镀锌等。不同的锌覆盖层其组织结构不同, 金相检验技术作为锌层组织结构检验的一种基础手段, 存在着制样和组织显示两大难点:一是由于表面锌覆盖层的厚度往往较薄, 一般在几个微米到一百多微米之间, 而锌或锌合金的硬度比钢铁基体低, 样品制备时往往先于基体被磨削, 在金相观察时, 造成与基体成像焦距不一致, 影响观察效果;同时金相试样制备过程中, 锌覆盖层容易剥落;二是由于锌覆盖层的合金元素不同, 工艺不同, 很难把各种组织分辨出来。因此, 寻求一种适用于锌覆盖层金相样品制备和组织显示技术, 有助于钢铁表面锌覆盖层金相检验技术的发展。
1 锌覆盖层试样制备技术
选取有代表性的锌覆盖层:热浸镀锌、电镀锌、真空渗锌、热喷涂锌等4种不同镀锌方法的样品。对不同锌覆盖层的样品分别采用不同的镶样方法, 进行样品的制备研究, 通用的锌覆盖层试样制备包括试样的截取、机械夹持、研磨、抛光和浸蚀等步骤。
1.1 试样截取
由于观察的是钢铁表面的锌防腐层, 而锌又是较软的金属, 熔点低 (420 °C) , 因而样品制取过程中, 应保护好表面镀层不受破坏, 同时应避免过热而改变样品的组织。对在Q235, Q345等碳素钢、低合金钢材料上进行锌覆盖层处理的样品, 一般可采用手工锯切、线切割加工等方法。对手工锯切的样品, 在镶嵌前用锉刀将锯切面锉平;线切割加工的样品, 在镶嵌前用无水乙醇等有机溶剂将试样清洗干净。对镀层很薄的试样, 观察组织时, 可截取斜面, 采用这种方法, 镀层的厚度会由于斜切而变大, 有助于观察到清晰的组织。
试样尺寸以满足操作工序的方便及适应设备的要求为准则。若试样太小, 不利于试样的后期处理;试样太大, 则不利于试样的镶嵌和制备。一般选取试样宽度约10～20 mm, 高度约15 mm。
1.2 试样机械夹持
由于锌覆盖层试样观察的位置处于试样边缘, 为保护试样边缘在制备过程中不产生倒角或表面缺陷, 保护锌层免受破坏, 试验发现机械夹持方法适用于锌覆盖层试样。
机械夹持可采用不锈钢板或紫铜板做成的夹具, 用螺栓将试样夹紧, 试样与试样或试样与夹具间放入铜薄片间隔, 以更好地区别锌层 (见图1) 。夹持时, 应保证试样与试样之间没有空隙, 由于表面锌层较软, 如果有空隙, 锌层会把空隙填满或在空隙处剥落, 同时研磨与抛光过程中, 液体和研磨颗粒会渗到其中, 产生反渗现象, 使试样边缘模糊并污染试样。
1.3 试样研磨
试样研磨分粗磨和细磨两步。粗磨主要是为了得到一个平整的表面, 去除试样截取时产生的变形层。对锌覆盖层试样来说, 粗磨质量很重要, 关系到能否得到一个完整的锌层表面。对机械夹持的试样, 经锉刀锉平后, 可以再用金相砂轮机的细砂轮进行适当的粗磨, 粗磨时, 应握紧试样, 使试样受力均匀, 压力不要太大, 并随时用水冷却, 以防止受力太大引起锌层破坏和受热引起金属组织的变化。
细磨是消除粗磨时产生的磨痕, 为试样磨面的抛光做好准备。粗磨平的试样经清水冲洗并吹干后, 随即把磨面依次在由粗到细的各编号金相砂纸上磨光, 一般用360#, W0, W01, W02, W03金相砂纸。磨制时用力要均匀, 务求平稳, 否则会使磨痕过深, 造成试样磨面的变形。当磨面上旧的磨痕被去掉, 新的磨痕均匀一致时再调换下一号更细的砂纸, 同时将试样上磨屑和砂粒清除干净, 并转动90°, 使新、旧磨痕垂直。
1.4 试样抛光
抛光的目的是去除试样磨面上因细磨而留下的磨痕, 使之成为光滑、无痕的镜面。锌覆盖层试样宜采用机械抛光。
机械抛光是在专用的抛光机上进行的, 抛光盘上铺以细帆布、呢绒或丝绒等。抛光时应将试样磨面均匀地压在旋转的抛光盘上, 并沿盘的边缘到中心不断作径向往复运动。抛光时间一般为3～5 min。抛光后的试样, 其磨面应光亮无痕, 并用清水冲洗后用吹风机吹干。
抛光布要求有一定的致密度, 回弹力小。提供的绒布要求没有弹性, 如弹力过大, 易导致试样表面的磨削效率差, 边缘易倒圆影响其试样边缘的保持程度。在制备锌覆盖层试样时, 为保证试样边缘, 常常用提高磨削效应, 减少抛光时间的方法。因而, 粗抛光时一般采用Cr2O3抛光粉悬浮液;细抛光时, 用1 μm的金刚石喷雾抛光剂在无绒、短绒或中绒抛光布上进行, 最后用清水进行精抛, 以得到一个完整、无划痕、无变形、边缘无倒圆的镜面试样。对空隙较多的镀层试样, 如热喷涂锌试样, 抛光时可以用酒精当湿润剂。
2 锌覆盖层显微组织显示技术
最常用的显微组织显示方法是化学浸蚀法, 其主要原理是利用浸蚀剂对试样表面进行化学溶解或电化学作用来显示组织。由于金属及合金的晶界上原子排列混乱, 并有较高的能量, 故晶界处容易被浸蚀而呈现凹沟。同时, 由于每个晶粒原子排列的位向不同, 表面溶解速度也不一样, 因此, 试样浸蚀后会呈现出轻微的凹凸不平, 在垂直光线的照射下将显示出明暗不同的晶粒。当光线照射到凹凸不平的试样表面时, 由于各处对光线的反射程度不同, 在显微镜下就能看到各种不同的组织和组成相。
浸蚀方法是将试样磨面浸入浸蚀剂中, 或用棉花沾上浸蚀剂擦拭表面。浸蚀时间要适当, 一般试样磨面发暗时就可停止。如果浸蚀不足, 可重复浸蚀, 浸蚀完毕后, 立即用清水冲诜, 接着用酒精冲洗, 然后用吹风机吹干。如果一旦浸蚀过度, 试样需要重新抛光, 或在砂纸上进行磨光, 抛光后重新再浸蚀。
金属基体上锌覆盖层的浸蚀由于锌和钢铁是完全不同的两种金属, 对大多数浸蚀剂来说, 其受腐蚀的程度不同, 对锌适合的浸蚀剂不一定适合钢铁基体, 通过试验, 发现对不同的锌覆盖层, 适用的浸蚀剂不同。
2.1 热浸镀锌层显微组织显示
有研究发现[1]:钢板浸入锌液中数秒钟, 取出时发现钢板表面形成松散的锌层, 即ζ+η相, ζ相的成分均匀, 锌液中的锌原子要通过ζ相层向铁的扩散较困难, 因而, 在ζ相层与钢铁基体之间形成富含铁的δ相, 由于δ相可以从铁基体中源源不断地得到铁原子, 又从ζ相中获得锌原子, 所以随着浸镀时间延长, δ相层不断增厚, 其长大方式是以垂直于铁基体表面以柱状晶形态成长。
当镀锌结束, 钢板离开锌炉时, 锌在α-铁中的溶解度急骤下降, 此时Γ1相从α-Fe表面析出, 由于Γ1和α-Fe同为立方晶格, Γ1相与α-Fe的界面具有最大晶格连续性, 因而Γ1与基体的结合程度很好, 晶粒也极为细小, 相层较薄。离开锌液面后, 锌层锌液凝固, Γ1相生长完成, 为形成锌/铁比例较Γ1相更高的Γ2相创造了条件, 根据相图可判断, Γ2相晶核生长是始于δ相侧 (富锌侧) , 靠蚕食Γ1相形成, 其先决条件是存在δ相层, 其表面形貌为马氏体的浮凸图像。因而, 热浸镀锌层组织由表及里分别为η相、ζ相、δ相、Γ相 (Γ1, Γ2相) 。用不同的浸蚀剂和浸蚀时间, 可清晰地显示热浸镀锌层组织, 浸蚀剂和浸蚀时间见表1。
从试验结果可以看出, 热浸镀锌可采用的浸蚀剂较多, 但镀锌层与基体组织一起显示时, 可选2%～4%硝酸酒精溶液;若仅观察镀层组织时, 以结晶碘碘化钾水溶液、铬酐盐酸水溶液、铬酐硫酸钠水溶液为最佳。用不同浸蚀剂浸蚀时, 镀层与钢基体之间有一条宽度约1～2 μm的齿状条带 (Γ1相) , 图2为铬酐硫酸钠水溶液浸蚀的热浸镀锌层组织。
2.2 热喷涂锌层显微组织显示
热喷涂锌层组织主要由孔隙、线性分层和氧化物组成[2], 当采用不同浸蚀剂浸蚀时, 热喷涂锌层变色, 从试验结果可以看出, 热喷涂锌层可以不通过化学浸蚀, 来确定涂层的孔隙、氧化物分布等情况, 见图3。
2.3 真空渗锌层显微组织显示
真空渗锌是以锌粉为原料, 在转动的密封容器中, 让加热的钢铁被渗件在真空条件下与锌粉接触, 使锌原子均匀扩散渗入钢铁表面, 从而在钢表面形成致密均匀的锌铁比例不同的锌铁合金渗层, 真空渗锌层组织由表及里分别为: (ζ+η) 相、ζ相、δ相、Γ相。采用2%～4%硝酸酒精溶液、苦味酸乙醇水溶液、铬酐盐酸水溶液、结晶碘碘化钾水溶液、铬酐盐酸水溶液、铬酐硫酸钠水溶液、三氯化铁硝酸氢氟酸水溶液、盐酸硝酸水溶液均能浸蚀出真空渗锌层;若仅显示锌层组织时, 以铬酐盐酸水溶液、铬酐硫酸钠水溶液、饱和氢氧化钠水溶液、盐酸硝酸水溶液为最佳, 图4为铬酐硫酸钠水溶液浸蚀的真空渗锌层组织。
2.4 电镀锌层显微组织显示
电镀锌是在室温下, 通过电流将电解液中的锌离子转化成金属锌沉积在钢铁表面, 形成锌镀层, 由于没有金属间的扩散, 其组织结构较单一, 采用2%～4%硝酸酒精溶液、苦味酸乙醇水溶液、铬酐盐酸水溶液、铬酐硫酸钠水溶液、三氯化铁硝酸氢氟酸水溶液均能浸蚀出电镀锌层组织;若电镀锌层组织与基体组织一起显示时, 可选用2%硝酸酒精溶液;若仅显示电镀锌层组织则以铬酐盐酸水溶液为最佳。图5为2%硝酸酒精溶液浸蚀的电镀锌层组织。
3 结 论
(1) 采用机械夹持、粗磨、细磨、抛光的通用制备方法, 可以制取符合检验要求的锌覆盖层试样。
(2) 采用2%～4%硝酸酒精溶液、苦味酸酒精水溶液, 可同时显示各种锌覆盖层和钢基体的显微组织;若仅需要观察锌覆盖层显微组织时, 采用铬酐盐酸水溶液或铬酐硫酸钠水溶液, 浸蚀效果最佳。
参考文献
[1]李新华, 张大兴.热浸镀锌合金层形成机理的新观点[A].第7届亚太镀锌大会[C], 2007, 9:14—17.
某水电站深厚覆盖层渗透特性研究 篇6
已有资料表明,坝址覆盖层深厚,最厚达到127.66 m;其物质组成以粗~巨颗粒为主,并普遍发育架空结构,渗流系数较大;在大坝建成后,坝基覆盖层的渗漏问题比较突出。而且覆盖层中发育两层相对稳定的堰塞湖相砂土层,其对整个覆盖层渗流的影响也有待研究。故有必要对坝基深厚覆盖层在推荐坝型下的渗流特性进行研究,为大坝防渗处理提供依据。
1 覆盖层特性
1.1 空间分布特征
钻孔揭示坝址区河床覆盖层厚度变化较大,最厚可达127.66 m,一般厚度在40 m~100 m之间。总体上形成了左岸基覆界线较陡,右岸基覆界线较缓的不对称“V”字形。坝址覆盖层自下而上可分为5大层,各大层又可分出若干亚层。
(1)漂(块)卵(碎)石层(Q3al+pl),为晚更新世冲洪积物,灰、灰褐、灰白等杂色,密实,厚度一般为10 m~30 m。砂呈透镜状或团块状分布,最厚达4.58 m;分布于坝址区河床底部深槽部位。根据ESR电子自旋共振测年,距今(2.5±0.25)万年。
(2)粉土、粉砂层(Q3l),为晚更新世堰塞湖相沉积层,深灰色,饱和,中密~密实,具水平交错层理,局部含少量中细砂及卵(碎)砾石,厚度为0.65 m~10.80 m。分布于坝址区河床下部,较连续稳定。根据ESR电子自旋共振测年,距今(1.29±0.13)万年。
(3)漂(块)卵(碎)砾石层(Q4al+pl),为全新世河流相冲洪积物,灰、灰褐、灰白等杂色,中密~密实,厚度一般为20 m~50 m。粗颗粒间为砂土充填;钻孔揭示该层在河床中部连续分布。根据ESR电子自旋共振测年,距今(0.63±0.10)万年。
(4)为全新世多成因沉积堆积的混合层,主要由不同时期的泥石流堆积和冲洪积物以及河床堰塞湖相沉积物组成,厚一般为20 m~45 m;按其成因和组成可细分为3个亚层。
(5)砂卵砾石层(Q4al),为全新世河流冲积物,灰、灰褐、灰白等杂色,稍密~密实状。局部存在架空现象;主要分布于河床表部,较连续。
1.2 渗透性质特征
坝址覆盖层各层渗透参数建议值见表1。
2 渗透模型建立
2.1 边界条件
根据坝址轴线布置、河流走向及地层岩性分布,本次模型计算选取具有代表性剖面(河道中部两纵向剖面)进行计算。模型中所使用的坐标系以平行于河流轴线为X轴方向,顺河流水流方向为正;以垂直方向为Y轴,正方向铅直向上。
根据坝址区的工程地质条件及研究目的,覆盖层渗流场模型的主要边界条件为:水位以下、上下游坝坡、非坝基段河床为定水头边界;坝顶、水位以上坝坡及模型底部为零流量边界;模型左右两边则采用无限单元网格边界。
2.2 计算工况
渗流计算中需考虑电站运行中可能出现的各种不利条件,并根据规范[1,2]和一些已建工程的经验,分别计算下列几种工况:1)上游死水位与下游枯期地下水位;2)上游正常蓄水与下游相应的最低水位;3)上游设计洪水位与下游相应的水位;4)上游校核洪水位与下游相应的水位。
3 渗透模拟结果
通过对计算结果的分析,坝址覆盖层在各种工况下的渗流场具有如下特征:
1)由于覆盖层中弱透水层砂土层的存在,对地下水的渗流影响明显,以(4)-2层为渗流的主要含水层,出现集中渗流现象。同时受到弱透水层(4)-1层的影响,覆盖层含水系统以(4)-1层为分界线分成两个相对独立的子含水系统,(4)-1层以上子系统主要受河流补给,以下子系统主要受(4)-2层越流补给及上游渗流补给。
2)在3—3′剖面中(3)层厚度相对较小,且其存在一个厚度较大的砂层透镜体,对地下水体在(3)层中的渗流有较明显的控制作用,造成该层渗流出现较明显的“绕流”和“越流”现象。在2—2′剖面不存在这样的砂层透镜体(见图1),(3)层作为渗流的主要含水层。
3)虽然覆盖层中的砂土层能有效限制地下水的渗流,但依然有部分地下水在水力梯度的作用下,出现“越流”现象;在(4)-1层较薄处表现尤为明显,故(3)层也是渗流的主要通道之一;而且上游河水位越高,(4)-1层的“越流”现象越明显。
4)通过对4种工况下覆盖层的渗流场分析,可以发现覆盖层内的等水头线随着上游水位线的提高而逐渐向下游偏移;而且明显受覆盖层中砂土层的影响,使水头在砂土层处出现跳跃现象,出现较大的水力梯度降。
5)由于在覆盖层内出现较大水力梯度的位置主要在(4)-3层,(4)-1层,(3)层的砂透镜体,(2)层的顶底板界面处。
6)通过计算得出:2—2′剖面中最大单宽渗流量为5.85E-3 m2/s,3—3′剖面中最大单宽渗流量为4.97E-3 m2/s。
7)坝基覆盖层的层内最大水力梯度、层间最大水力梯度以及单宽渗漏量等基本上均是出现在工况2)和工况4)。表明坝基覆盖层的层内最大水力梯度、层间最大水力梯度以及单宽渗漏量等与水头差、水头高程等有着一定的联系。
4 结语
1)覆盖层中砂土层的存在对地下水的渗流影响明显,特别是(4)-3层,(4)-1层和(2)层,能够有效限制水的渗流。
2)在水力梯度的作用下,砂土层中出现“越流”现象,在(4)-1层较薄处表现尤为明显。
3)覆盖层内出现较大水力梯度的位置主要在(4)-3层,(4)-1层,(3)层的砂透镜体,(2)层的顶底板界面处。
4)计算结果表明坝基覆盖层的层内最大水力梯度、层间最大水力梯度及单宽渗漏量等与水头差、水头高程等有着一定的联系。
参考文献
[1]中华人民共和国水利部.碾压式土石坝设计规范[S].
[2]中华人民共和国水利部.混凝土面板堆石坝设计规范[S].
[3]毛昶熙.渗流计算分析与控制[M].北京:水利电力出版社,1990.
无覆盖层 篇7
1.1 水平铺差。
以增长渗径, 降低坝基渗透比降, 使渗漏量控制在允许范围之内为目的。
1.2 水平铺盖结合垂直截渗。
主要优点是在万一其中一项措施失效时, 另一种防渗仍能保证坝基的渗透坡降在完全允许范围内, 确保大坝安全。缺点是工程量大。
1.3 垂直截渗。
是控制坝基渗流的有效措施, 也是一种成熟的技术, 其主要型式有混凝土防渗墙和帷幕灌浆。混凝土防渗墙已经成为垂直截渗处理深厚覆盖层的一个重要手段, 施工已有相当高的水平。采用帷幕灌浆进行深厚覆盖层坝基的渗流控制, 在国内外已成功应用。其最大缺点是坝基处理量大, 施工期长。
2 工程防渗设计实践
根据某水库坝基河床的地形地质条件, 初步对坝基采用水平黏土铺盖, 水平黏土铺盖结合垂直防渗和垂直防渗三种型式进行综合比较;以确定合理经济可行方案。针对水平铺盖方案, 配合的坝型为碾压式斜心墙坝, 垂直防渗对应的坝型为心墙坝和沥青心墙坝, 同时针对不同的防渗形式对枢纽布置和死水位, 也进行了论证分析。
2.1 水平防渗铺盖。
水平防渗铺盖的关键问题是如何查清大面积库区范围内的工程地质及水文地质条件, 针对某地工程地质特点, 地质勘察分别采用浅层地震法、槽深和钻孔揭示相结合的力法, 对库坝区进行全面地质勘察, 其主要结论意见:一是库区两岸的崩坡积体的压缩性, 剪切波速, 密实度, 均比坝基河床的冰债层差, 不能作为坝基但能作为铺盖基础。二是软土夹层的上层淤泥质黏土含水量高, 压缩变形太大, 必须进行加固处理, 加速固结, 加大施工期的沉降, 减少剩余沉降。三是右岸岩石破碎, 侧面渗漏量大, 需采用有效防掺措施, 并与铺盖填土形成完整防渗, 综合比较, 水平铺盖的基本坝型为斜心墙坝。
对铺盖填土与岩石接触部位, 采用厚lcm混凝土板, 并没810m的固结灌浆, 防止侧向绕渗, 对正常高水位以下的岩石面采用喷射混凝土进行表面封闭。对铺盖基础的软土采用砂井加速固结排水, 计算结果见表1。砂井处理后的软土加速固结排水效果显著, 蓄水运用2年, 基本完成全部沉降。
考虑到填土铺盖在水库蓄水后易产生坍坑和裂缝, 为确保防渗效果, 在填土铺盖下再铺-层复合土工膜, 做为第二道防线。为减小降低坝基下游的剩余水头, 可能性较大的孔隙水压力、集中渗流, 沿坝坡脚打一排排水减压井。估算水平铺盖工程投资1.99亿元。
2.2 水平铺盖结合垂直防渗方案。
针对水平铺盖结合垂直防渗方案进行了水平铺盖长915m结合80m深的悬挂式混凝土防渗联合防渗的渗流计算, 其与单一水平铺盖比较, 前者渗流计算的防渗效果并不显著。如铺盖长915m与其下部加80m的悬挂式防渗墙后的单宽渗漏量前者仅比后者大83.1m3, 但墙底最小渗秀比降加大为0.092比不加混凝土防渗墙的坝基最大渗透比降0.074增加了0.018, 增加工程直接费用3924.44万元。若水平铺盖失效, 坝基80m深悬挂式混凝土防渗仅能承受60%的水头, 墙底最大渗透比降为0.306, 由此可以看出:坝基防渗采用水平铺盖再附加80m的悬挂式混凝土防渗墙对控制减小坝基渗漏效果不大, 但加大了坝基冰债层的渗透比降。一旦水平防渗失效, 也不能保证坝基的渗透稳定, 同时增加工程投资和施工难度, 由此看来, 水平防渗结合坝基悬挂工混凝土防渗墙是不宜采用的。
2.3 垂直防渗。
2.3.1悬挂式垂直防渗。某坝高只有8lm, 作为垂直防渗, 首先研究是否可采取悬挂式垂直防渗的可行性, 计算结果, 采用80m的悬挂式垂直防渗, 坝基最大单宽渗漏量为39lm3, 其减小量仅为不处理的26.3%。即使施工水平能达到截断90%的冰馈砂砾石层, 坝基最大单宽渗漏量为239m3, 为不处理的55.1%, 同时可以看出, 采用悬挂式垂直防渗.坝基最大渗透比降发生在防渗的底部, 且随垂直深度的增加呈加大的趋势, 由此, 从渗流计算结果可以看出悬挂式垂直防渗不满足坝基对渗流控制的要求。因此垂直防渗工程必须截断整个砂砾石层。针对全断面防渗, 拟定了全部帷幕灌浆方案和深开挖的全灌方案和墙灌结合方案。采用垂直防渗的基本坝型为心墙坝和沥青心墙坝。2.3.2全惟幕方案。某坝基水泥黏土灌浆的可灌比为15-60, 可接受灌水黏土浆。帷幕厚度按幕体的允许水力坡降和承受水头确定, 对于水泥黏土浆的允许水力坡降, 碾压式土石坝设计规范值为3-4, 结合工程实践, 对不同深度的允许水力坡降取值为坝基下70m为2.0, 坝基下70-100m为3.0, 坝基下100以下取4.0, 相应的帷幕厚度分别为30、20、10m, 灌浆排数为12、8、4排。最大灌浆深度158m, 灌浆总进尺8.81万m。2.3.3墙幕结合方案由于表层灌浆易产生串冒浆和地表抬动, 而不能施加较大灌浆压力, 效果较差。为避免以上不利因素, 同时减小工程量, 降低投资, 垂直防渗采用上部为混凝土防渗墙, 下部为砂砾石帷幕灌浆方案, 在心墙下部设二排灌浆廊道, 钻灌在廊道中进行, 以避免灌浆施工和坝体填筑的相互干扰, 同时为运行观测、监视、可能的补灌提供场所。廊道断面3.5m×5m, 进出口交通洞于左右岸, 通向下游, 兼作排水洞。2.3.4全墙方案。某坝区的基本烈度为8度, 地震危险性分析评价报告推荐大坝设防地表峰值加速度为0.309g, 坝基下的粗细砂透镜体是影响坝体稳定边坡的控制指标, 结合对粗细砂透境体的处理和全部实现混凝土防渗墙的构想, 将坝基冰陨砂砾石开挖深度按40m考虑, 混凝土墙深110m, 形成全墙方案。增加砂砾石开挖235万m3, 混凝土防渗墙2.04万m2。
3 结论
综合以上因素, 某水库坝基防渗推荐采用上墙下幕的垂直防渗方案。采用先进设备和先进工艺, 进行现场试验研究, 将是对工程的最大挑战。
参考文献
[1]覃新闻, 杨智睿, 路文波, 樊曙光.新疆下坂地水库坝基深厚覆盖层防渗形式的论证分析[J].陕西水力发电, 2001 (3) .
[2]沈长松, 黎军锋, 孙学智.复合土工膜自然老化特性及抗拉强度变化规律研究[J].大坝观测与土工测试, 2001 (6) .