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浅谈小型砌石拱坝安全评价工程地质勘察

中图分类号:TV641文献标识码:A

福建省宁德市共有小㈡型以上水库(水利)316座,其中中型水库9座,小㈠型水库52座,小㈡型水库255座。相当部分的小型水库大坝是浆砌石拱坝,且运行时间日久,由于维护经费不足。管理不善等原因,许多论文网砌石拱坝存在诸多病险隐患。2007年以来,随着国家对水利基础设施安全的重视,投入大量资金,支持农村水利工程进行安全鉴定与除险加固。为彻底消除小型水库病险隐患,宁德市启动了全区农村病险水库大坝全面安全鉴定与除险加固工作。

由于众多小型砌石拱坝都是在二十世纪八九十年代开工建设的。受当时施工条件。经费等诸多原因制约,很多砌石拱坝前期施工都没有进行地质勘察工作。水库蓄水投运后,又缺乏维护资金,加上管理不善,致原设计。施工及相关验收资料大部分缺失,几乎无法进行大坝安全评价。鉴定与相应除险加固设计工作。因此,对这些砌石拱坝现状地质勘察工作尤为重要。

1。工程概况

已建砌石拱坝大部分年代久远。按规范先进行大坝现场地质查勘,检查,调绘,初步摸清坝址工程地质与水文地质条件,如坝肩稳定状况。大坝渗流状况等。通过此举,虽也能发现大坝外部地质环境一些问题,但坝体内部与大坝基础情况究竟如何。工程质量控制主要指标,如坝基岩性。开挖是否到位。坝体砌筑材料的组成与胶结情况。砌筑密实度。砼等胶结材料强度变化等则无法获知,因此,对砌石拱坝进行地质钻探勘察,在某种意义上讲,就好比对人体作CT检查。通过坝体。基础地质钻探勘察,才能全面摸清坝体内部与坝基情况,为大坝安全评价。鉴定与除险加固设计提供有力依据。闽东小型浆砌石拱坝多为单曲或双曲拱坝。很多坝顶宽度都不足2m,有的浆砌石拱坝甚至只有0。8m～1m,钻探操作与平常的工民建地质勘察存在天壤之别。不仅要求钻探孔位选择合理,而且在安全操作方面也需高度重视。要根据坝高。坝型特点,布置搭设钻机操作平台。防护拦杆,施工时还要严格按相关规范进行作业,才能确保操作人身安全。

2。水库大坝勘察安全评价

2。1水库大坝钻孔布置原则

砌石拱坝地质勘察工作原则上应在坝顶左。右非溢流段及溢流堰中部布置钻孔。

通过3个勘察点钻探取芯分析,可以较全面了解大坝坝体砌筑用毛块石质地。胶结料(主要是砼与水泥砂浆)与毛块石胶结情况。两岸坝肩与河床基础岩性。开挖是否到位等情况。

2。2勘察工作内容

通过压水试验可以反映大坝砌筑密实度。基础岩层(包括坝体与基岩接触层)透水率与破碎情况。

通过芯样室内试验,可以获知胶结材料。毛块石等抗压??度。岩体弹模与变模等地质物理力学参数。

如果大坝中部溢流堰为平顶堰且有设置交通桥的情况,可以直接在交通桥上钻孔,但实际操作过程中许多小型砌石拱坝中部溢流堰都没有设置交通桥,而且溢面是自由溢流的,这就给地质勘察带来很大难度。在这种情况下可以在下游河床靠近坝脚位置进行钻孔,有些人认为在坝脚钻孔没有多大意义,其实不然。如果河床基岩裸露的情况下,确实可以通过地质调绘形式对河床段基岩地质描述,但有些大坝坝脚堆填了弃石及经年累积的冲洪积卵漂石等,在原资料有关坝高及坝基情况不明确情况下,大坝河床段地质勘察尤其重要。

2。3工程地质勘察

案例一:

宁德市蕉城区赤溪乡东坑水库大坝,位于赤溪支流安乐溪上,距赤溪镇政府所在地4km。该水库于1987年12月建成,水库大坝为单曲砌石拱坝,最大坝高21。8m,坝顶最大弧长53。0m。溢流堰位于大坝中间,为宽顶堰式,溢流宽度22m,最大泄洪流量58。0m3/s。放水涵洞为直径0。5m塑料pvc管,最大放水流量为0。3m3/s。坝址以上控制集雨面积3。82km2,总库容15。2万m3,灌溉面积1000亩,是一座以灌溉为主的小(二)型水库。

此坝两岸坝肩岩石裸露,但河床堆积漂砾。勘察在左。右岸坝肩及溢流堰背水坡坡脚处各布置1个勘探点,当时在坝脚位置钻孔,原预计3m～5m应该就到岩石基础。然而实际钻探钻了坝脚后填土的深度深达11m,才见岩石基础,简直是难以想象。钻探后经走访当地早期参与建设施工人员以及当地老乡,才知道河床处坝基处,原为深切之龙潭“深槽(地质术语),由于坝基无法开挖到位,后期采用桥拱基础处理,在坝后的龙潭“深槽,则采用了回填土处理。正因为有了地质勘察,才查明了坝基情况,对于后期大坝培厚加固与河床基础处理等设计起了关键性作用。

案例二:

古田县院坪里水库主体工程为砌石单曲拱坝,坝顶高程为426。0m,河床处建基面高程为408。25m,最大坝高15。8m,坝顶宽1。2m。

勘察在左。右岸坝肩重力墩及靠近溢流堰(河床)坝顶共布设勘探点3个。即坝体右岸重力墩(JK1)。河床段坝体(JK2)。左岸重力墩(JK3)。根据钻孔取芯柱状分析可知,坝芯为混凝土砌毛石,碎。毛石约占70百分号～90百分号;混凝土胶结质量较差,砼芯表层松散。钻进出现塌孔。漏水现象,下部砼芯总体质量一般,砼芯呈短柱状。柱状为主,芯样一般为5cm～20cm。总体呈两岸重力墩处混凝土质量较差,河床坝段质量相对较好,上部砌筑质量较差,下部较好的态势;根据取砼(胶结料)芯试验其抗压强度范围值为8。7MPa～11。8MPa,极限饱和抗压强度平均值为10。2MPa。为坝体结构应力分析提供了根据。

钻探结果表明,大坝右岸重力墩坝基(JK1)为弱风化辉绿岩,河床(JK2)孔段坝基为弱风化碎斑熔岩,两处基础开挖基本到位;左岸重力墩坝基(JK3)为碎块状强风化碎斑熔岩,说明左岸坝基未开挖到位。因此坝基处理应做为本次除险加固的重点,建议对坝基强风化层进行固结灌浆处理。

由于院坪里水库大坝地质情况较为复杂,如果当时大坝没有进行这么系统的地质勘察,很难查清坝体及坝基的情况,因为有了完整的地质资料,大坝安全评价。鉴定与除险加固设计得心应手,为后期除险加固施工提供强有力的技术保障,可以进一步保证险加固施工工程的安全性及价值性。

结语

福建省宁德市小型水库砌石拱坝数量众多,小型水库砌石拱坝具有自身的建设历史条件,在除险加固工程设计中,只有充分认识地质勘察的重要性,根据小型水库砌石拱坝其自身的建设历史。运行情况及损坏特点,通过地质勘察,查明大坝内部及坝基情况,才能为拱坝安全评价与鉴定。除险加固设计提出合理建议,最大程度地发挥工程效益。

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