浅谈宝江水库大坝右岸边坡裂缝原因分析及应对措施

浅谈宝江水库大坝右岸边坡裂缝原因分析及应对措施

刘春华

南雄市河堤管理处广东南雄邮编:512400

摘要:本文通过对宝江水库大坝边坡裂缝的勘察及分析,得出其应对措施。供同行参考!

关键词:水库大坝;边坡裂缝;分析及应对措施

1工程概况

宝江水库位于南雄市浈江支流宝江河上游,地处水口镇下楼村黄竹坪。水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水隧洞、放水塔及坝后电站等建筑物组成。水库控制集雨面积48.1Km2,坝顶高程203.086m,主坝最大坝高42m,坝顶长180m,坝顶宽6m;副坝最大坝高11m,坝顶长40m,坝顶宽6m。水库正常蓄水位为198.086m,正常库容1901万m3,总库容2350万m3,是一宗以灌溉为主兼顾防洪养殖等效益于一体的中型水利工程。

水库建于1982年,目前水库工程各水工建筑物出现了不同程度的安全隐患,经安全鉴定水库大坝为二类坝。为消除工程隐患,发挥水库工程功能和效益,决定对水库进行除险加固,加固工程按50年一遇设计,1000年一遇校核。

2水库坝坡裂缝情况

根据当时的施工总体计划,2008年12月开始水库放空工作,水库放空速度控制在每天20cm~25cm,2008年11月14日当水库放空至水位172.64m附近时,坝顶及右岸坝体与山体接触面出现长短不一的裂缝,裂缝最宽处达到8cm,长度2.5m~34.8m不等,水库管理所立即停止放水,并对出现裂缝部位予以标记并详细记录了裂缝的开展情况,根据现场统计,裂纹主要出现于桩号主0+141~主0+239段,共计出现裂缝25条,裂缝宽度0.1~8cm,其中宽度大于1cm的裂缝共有9条,超过8cm的1条,小于1cm的16条,裂缝主要集中于主坝迎水面上游右岸坝坡与岸坡相接部位、坝顶及坝面部位。

照片1:大坝迎水面右岸坝坡裂缝图

岸坡、坝面裂缝情况统计表表1

3水库裂缝规模勘察

裂缝出现后,工程管理所停止了水库的放空工作,以避免坝顶裂缝的进一步扩大。同时于坝顶裂缝出现部位布置探坑,对裂缝的深度与范围进行进一步的确定,沿坝顶靠近右岸山体侧共布置4个探坑,探坑开挖完毕后立即回填,避免汛期洪水渗入坝体对坝体稳定产生影响,各探坑的规模与裂缝开展情况统计见下表2,探坑布置与裂缝开展情况见所附照片2~3。

探坑规模与裂缝开展情况统计表表2

4裂缝原因分析

根据现场探坑分析,初步确定产生坝顶及坝面裂缝的原因如下:

1、根据水库运行记录,水库建成至今,也从未出现过超低水位172.64m运行工况,本次安全加固工程施工放水,虽然放水速度较慢,但是由于水位较低,坝体本身存在的问题在放水过程中进一步发展、暴露。

2、根据水库放空后岸坡的出露情况,结合坝坡勘测成果,大坝

右岸部分岸坡接近80度~85度,局部甚至出现反坡,水库坝体填筑施工时对右岸岸坡未进行充分的修坡处理,使得坝岸之间存在明显的沉降剥离空隙,这也是右岸坝体渗水的一个重要原因。本次施工中,随着水库水位的下降,右岸长期渗漏形成的缺陷与坝体放水后土体干缩脱水共同作用下,右岸相关部位产生较大沉降,致使土体与岸坡岩石之间剥离加剧,接触面裂缝规模加大,抗剪面进一步减小,局部土体沉陷同时拉动附近土体,在坝顶、右岸上游坝面形成较大的竖向沉降张拉裂缝,根据现场观察,坝坡未产生滑动。

3、宝江水库土坝施工是在80年代初,坝体材料主要由粗粒砂壤土组成,当时坝体施工填筑采用的方法是水中填土,坝体土料均匀性及施工质量较难保证,并且由于这种施工方法本身的特性,填筑的土料颗粒呈分散状,级配差,易形成粗、细颗粒相间层的蛋糕层状,细粒层由于其力学指标尤其是抗剪强度指标的不足,形成薄弱层面,当水库水位由正常蓄水位放空至死水位过程中,水位下降较快,由于坝体填筑土料的不均匀性,水位下降过程中带走一定量的土颗粒,产生坝面的不均匀沉降,这也是裂缝产生并进一步加剧的内在原因之一。

照片2:坝顶探坑布置图

照片3:坝顶1#探坑裂缝视图

5裂缝出现后采取的应对措施

根据迎水坡现场出现裂缝的测量记录,共出现25条裂缝,总长144.1米,大于1cm以上的裂缝主要集中于岸坡与坝体接触面及坝顶,上游坝面出现的裂缝宽度均小于1cm,并且长度在2.5~4.2m,因此裂缝处理主要针对坝顶及坝体与岸坡接触面进行,裂缝处理综合了瀑布水库处理方法并根据实际情况,采用开挖裂缝槽,回填粘土塞的加固措施。出现裂缝部位开挖深度至出现裂缝界面以下至少1.0m,具体处理如下图:

土坝裂缝表层处理图

回填土设计指标根据钻孔试验资料,干容重γd取1.55t/m3,湿容重γs取1.76t/m3,内磨擦角ψ取27°,粘结力c值取2.4t/m2。

回填土要求分层填筑,每层厚度不大于250。土体填筑严格按碾压土石坝规范进行,土料渗透系数不大于0.0004cm/s,有机质含量不大于5%,水溶盐含量不大于3%;土料的压实度不小于96%。

6、结束语

由于及时采取了以上应对措施,避免了水库大坝右岸边坡裂缝的进一步发展,为后续水库除险加固打下了基础。

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