诸暨市征天水库大坝除险加固渗压计埋设及渗流分析

　　摘要：通过对加固后，渗流监测数据显示大坝加固工程取得较好的防渗效果。
　　关键词：大坝加固；安全监测；测点布设；渗流分析；
　　1.工程概况
　　水库位于诸暨市枫桥区东一乡旺妙倪家沿北大冈溪出口，库区地形狭长，北起大冈山，东靠海螺山，西连小马岭，南邻孝泉江。距枫桥镇6km，水库接纳发源于大冈山的大冈溪，控制流域面积13.4km2，引水面积5.05km2，坝顶总长241m、宽7.3m、高24.5m，坝顶高程为50.5m，防浪墙高程51.5m，设计洪水位48.18m、正常蓄水位46.27m，总库容1253万m3。坝型为心墙、均质混合坝，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电、养鱼等综合利用的中型水库，枢纽建筑物由大坝、溢洪道、输水涵洞、电站等建筑物组成。本次大坝安全监测自动化系统项目主要包括：1)坝体表面变形观测；2)大坝渗流观测；3)环境量监测；4)自动化系统工程；5)雨量站遥测；6)水位改造；7)中心站；8)视频监视系统；9)闸门计算机监控等。本文主要就改造后渗流设施及数据进行简要分析。
　　2．大坝渗流观测监测设备设计布置
　　2.1坝体渗流观测
　　为观测大坝防渗体的防渗效果，设计5个断面埋设了渗压计，具体布置见表2-1；
　　表2-1大坝渗压计布置
　　测点编号 顺水流向桩号 坝轴向桩号 测点编号 顺水流向桩号 坝轴向桩号
　　U1 坝上0+03.9 坝0+035 U11 坝下0+20 坝0+035
　　U2  坝0+075 U12  坝0+075
　　U3  坝0+115 U13  坝0+115
　　U4  坝0+155 U14  坝0+155
　　U5  坝0+195 U15  坝0+195
　　U6 坝下0+004 坝0+035 U16 坝下0+32 坝0+035
　　U7  坝0+075 U17  坝0+075
　　U8  坝0+115 U18  坝0+115
　　U9  坝0+155 U19  坝0+155
　　U10  坝0+195 U20  坝0+195
　　
　　2.2绕坝渗流观测
　　在大坝左、右岸分别设置了6根、4根测压管，每根测压管内安装1只渗压计，用于绕坝渗流观测。
　　3.监测自动化系统
　　坝体渗压计电缆及绕坝渗压计电缆用钢管保护直接引至水库管理大楼的中心控制室，使数据采集实现自动化，可以时时监测大坝的运行状态。
　　4.监测设备安装方法
　　4.1坝体渗压计安装
　　4.1.1钻孔工艺
　　①技术人员认真仔细按图纸放好孔位，埋设时技术人员常驻现场进行技术指导。
　　②在土体中钻孔采用干钻，套管跟进。一个钻孔内埋设一只渗压计时，套管直径采用108mm，超过1只时，套管层次依钻孔深度和地质条件确定。
　　③钻孔倾斜度均小于1％。
　　④钻孔时详细记录各土层的性质、土层分界线。同时按先后顺序记录跟进套管规格、长度、数量。
　　⑤钻孔深度达到设计要求时清孔，并经监理验收后终孔。
　　4.1.2埋设工艺
　　①将渗压计滤头煮沸30min，自然冷却后备用；
　　②将准备埋设的渗压计浸泡在水中24小时以上，检查读数是否正常；
　　③运往现场埋设前，在室内记录初始频率、初始温度；
　　④放置就位并准备好封孔材料；
　　⑤封孔：测头周围反滤集水带用干净的中粗砂，上、下厚50cm左右，其余部分用膨润土球封孔。
　　4.2绕坝测压管安装
　　绕坝测压管采用岩芯管冲击法，在土体中采用干钻，在碎石中采用套管保护的水钻，每天钻孔结束后将管内水位抽干，第二天钻孔开始前观测管内水位，经过连续几天观测管内水位变化不大时，认为该水位为稳定地下水位，钻至该地下水位以下1.5m即终孔。测压管管材采用直径7.5cm的UPVC管，透水段开设梅花状孔，开孔率为管壁面积12％～20%，外用土工布包裹。为防止外部降水干扰，测压管上部100cm回填水泥砂浆封孔。测压管安装、封孔完毕后进行灵敏度试验，经检验合格后，安装管口保护装置。渗压计悬挂在距测压管底部约50cm部位，在测压管顶部将渗压计电缆固定，防止渗压计位置变动。
　　5.观测数据分析
　　5.1渗流观测原理
　　本工程选用GK4500s型渗压计（美国产），它是通过实测振弦的频率换算得到渗流压力的，通过实测坝体内的渗流压力水头再加上渗压计的埋设高程可以得到渗压水位。实测测头以上水压力的计算公式为：
　　P=G（R0-R1）+K（T1-T0）
　　上式中：P为实测压力（kPa）；G、K为率定系数；R0、T0为渗压计埋设之前的读数；R1、T1为渗压计埋设之后的读数。
　　5.2渗流观测资料分析
　　5.2.1坝体渗流
　　在坝0+020~坝0+107段48.8m高程以下至坝基设D=1.2m粘土套井垂直防渗体；对坝头两岸与坝0+000~0+063及坝0+194~0+242段坝体的连接部位岩体、坝体基础进行帷幕灌浆处理，右岸帷幕延伸到正常蓄水位与相对隔水层相交处。
　　渗压计的安装埋设工作从2009年7月31日开始至2009年11月11日结束，总共布置了5个断面，每个断面有4支渗压计，共20支渗压计（U1~U20）另外在两岸共设置了10只渗压计（RC1~RC10）用来观测绕坝渗流。
　　
　　表5-10+035断面各测点位势特征值表
　　埋设位置 防渗体上游侧 防渗体下游侧 坝下0+20.0 坝下0+32
　　测点编号 U1 U6 U11 U16
　　实测水位 45.3 32.03 27.4 26.02
　　水位差 19.28 6.01 1.38 0
　　位势 95% 29.6% 6.8% 0
　　
　　
　　表5-20+075断面各测点位势特征值表
　　埋设位置 防渗体上游侧 防渗体下游侧 坝下0+20.0 坝下0+32
　　测点编号 U2 U7 U12 U17
　　实测水位 43.9 31.9 27.05 26.17
　　水位差 17.7 5.73 0.88 0
　　位势 87.8% 28.5% 4.3% 0
　　
　　
　　表5-30+115断面各测点位势特征值表
　　埋设位置 防渗体上游侧 防渗体下游侧 坝下0+20.0 坝下0+32
　　测点编号 U3 U8 U13 U18
　　实测水位 43.68 30.9 27.6 25.14
　　水位差 18.5 5.7 2.5 0
　　位势 87.6% 27.2% 11.6% 0
　　表5-40+155断面各测点位势特征值表
　　埋设位置 防渗体上游侧 防渗体下游侧 坝下0+20.0 坝下0+32
　　测点编号 U4 U9 U14 U19
　　实测水位 40.43 31.4 27.05 25.6
　　水位差 14.83 5.8 1.45 0
　　位势 71.6% 28.0% 7.0% 0
　　表5-50+195断面各测点位势特征值表
　　埋设位置 防渗体上游侧 防渗体下游侧 坝下0+20.0 坝下0+32
　　测点编号 U5 U10 U15 U20
　　实测水位 44.9 27.02 27.5 25.6
　　水位差 19.3 1.42 1.9 0
　　位势 93.2% 6.8% 9.2% 0
　　从埋设位置来看U16~U20接近于下游坝脚，且排水条件较好，可近似为下游水位，2010年4月25日受降雨影响达到最高库水位46.31m，相应下游坝基水位为25.6m（U19）。从各测点的过程线（图1-3）来看，各断面位于防渗体上游侧实测渗压水位与库水位相关性较好，符合实际情况。从断面各测点位势特征值（表5-1~5-5）看出防渗体下游侧渗压计水头有较大削减，说明套井回填起到了较好的防渗效果。
　　图1-1
　　图1-2
　　图1-3
　　5.2.2绕坝测压管
　　为了观测大坝的绕渗情况，一共埋设了10支绕坝渗压计，分别是RC1~RC10。从埋设后至现在的观测数据分析，左岸山体水位较高，孔内水位受降雨有一定影响，与库水位无关。绕坝测压管实测渗压过程线（见图2-2）。
　　图2-1
　　图2-2
　　6.总结
　　通过本工程对渗流数据分板，得出如下几条经验性结论，供参考。
　　1．对土石坝防渗体钻孔作业时应选干钻法，尽量减少对防渗体的破坏。
　　2．渗压计埋设前后的数据及时记录整理，各只仪器编号做到清楚，确准。
　　3．对两岸坝肩绕坝测压管孔每天钻孔后应抽干孔内渗水，第二天开钻前测量孔内水位，保证地下水位的准确性。
　　4．为防止外部降水对测压管内水位的干扰，测压管上部100～150cm用水泥砂浆封孔。

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