多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法

摘要

本发明公开了一种多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法，通过在面板堆石坝的趾板下游的基岩面上，结合施工期排水和安全监测仪器的埋设要求，沿所述基岩横断面挖出一条具备一定过流能力的排水通道并采用排水料回填，施工期用于施工用水和雨水的排泄通道，运行期用于收集面板渗水，供安全监测仪器观测，并作为下游排水通道。本发明优点体现在避免在面板堆石坝的面板和趾板上开孔，保证了坝体混凝土结构的完整性；省去了反向排水孔的封堵工序，节约了资源，加快了面板堆石坝工程施工进度，保证了防渗系统的可靠性；与运行期安全监测仪器相结合，提高了量测结果的准确性。

权利要求

1.一种多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法，其特征在于：通过在面板堆石坝的趾板下游的基岩面上，结合施工期排水和安全监测仪器的埋设要求，沿所述基岩横断面挖出一条具备过流能力的排水通道并采用排水料回填，施工期用于施工用水和雨水的排泄通道，运行期用于收集面板渗水，供安全监测仪器观测，并作为下游排水通道；

所述排水通道的宽度B和过水面积A按照下述步骤确定：

步骤1、收集坝址工程区附近逐日和逐时降雨资料，统计坝址区5年一遇1小时降雨强度R（i mm/h），根据邻近气象站选取；

步骤2、根据所述坝址区地形地质条件、工程布置和施工布置，计算大坝基坑的汇流面积S（m2）；

步骤3、通过相关试验，取得雨水经堆石下渗的汇流系数μ；

步骤4、计算因降雨产生的基坑径流量Q1=μ×Ri×S/（1000×3600）=2.78×10-7×μ×Ri×S；

步骤5、根据施工进度安排，计算单日最大填筑强度v（m³/天）;步骤6、根据设计文件查取堆石加水量F（%）；

步骤7、每日填筑时间按10小时计算，计算因填筑形成的基坑径流量Q2 =V×F/（10×

3600）=2.78×10-5×V×F；

步骤8、根据三维有限元分析，估算运行期通过所述面板的渗流量Q3；

步骤9、确定通过基坑的渗流量Q=max（Q1,Q2,Q3），即：Q选取所述Q1、Q2、Q3之中的最大值；

步骤10、根据设计文件，取得面板最大厚度D和抗浮稳定安全系数Kf，计算出面板抗浮稳定所承受的最大水头h=2.4D/Kf；

步骤11、根据设计文件查取所述排水料的渗透系数k，比降取原始河道比降i，根据达西公式Q=k×A×i计算排水通道的所述过水面积A，即：A= Q/（k×i）；

步骤12、根据设计文件查取所述趾板的“Y”线和“X”线之间的高差H，计算排水通道过水需要的通道宽度B1=A/（H+h）;步骤13、根据安全监测仪器的布置要求，计算安全监测仪器埋设需要的通道宽度B2；

步骤14、确定排水通道宽度B=max（B1,B2），即：排水通道宽度B选取所述B1、B2之中的最大值。

说明书

多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水利水电工程中的面板堆石坝建筑，尤其是涉及多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法。

背景技术

[0002] 在水利水电工程中，因供水或发电等需要通常要筑坝形成水库，众多在建和拟建的大坝都选择面板堆石坝。面板堆石坝下游区坝料透水性高于上游区，并且满足对上游区坝料的反滤保护要求，这样面板出现渗漏时坝体能够自由排水并防止层间渗透破坏。为了满足变形控制和防渗处理的需要，面板堆石坝趾板比堆石区基础处理要求高，趾板基础一般座落在完整、坚硬的基岩上，趾板及其下游一定区域内开挖较深，低于堆石区基础开挖面，施工期堆石区施工用水和雨水等不能自由向下游排出，反而向坝体上游汇集，形成反向渗流。由于越向上游透水性越低，反向渗流时坝内不能自由排水，对透水性相对小的垫层和面板形成反向渗压。反向渗流在面板浇筑完成前会带走细颗粒破坏垫层，在面板浇筑后盖重施工前或蓄水前，反向渗压会影响面板的抗浮稳定。为了防止反向渗压破坏面板，通常做法是在趾板或面板下部开孔，埋设排水管道将积水引至或抽排至坝外，待上游盖重施工后将排水管道采用不同的方法予以封堵。这种方法施工步骤多、要求高，并且开孔不仅破坏了趾板的整体结构，排水管道封堵质量不易保证，给大坝的安全运行和渗漏控制带来隐患。对于建在多雨地区的面板堆石坝，为了能及时排出积水，需要的排水管直径较大、数量较多，特别是对于河谷较狭窄的情况，布置尤为困难，不但给施工期垫层的渗透稳定和面板的抗浮稳定造成不利影响，而且给后期防渗系统的安全运行留下隐患。

[0003] 根据相关规定，为测算面板坝建成后坝体的渗漏量，通常要求在坝体最大断面处沿基岩和堆石的接触面布设一排渗压计以量测渗流情况，但是由于基岩面一般不是一个光滑的平面，导致运行期即使有渗流也不易观测。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供一种多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法，实现提高面板堆石坝的安全性和防渗性的要求。

[0005] 为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

[0006] 本发明所述多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法，通过在面板堆石坝的趾板下游的基岩面上，结合施工期排水和安全监测仪器的埋设要求，沿所述基岩横断面挖出一条具备过流能力的排水通道并采用排水料回填，施工期用于施工用水和雨水的排泄通道，运行期用于收集面板渗水，供安全监测仪器观测，并作为下游排水通道。

[0007] 所述排水通道的宽度B和过水面积A按照下述步骤确定：

[0008] 步骤1、收集坝址工程区附近逐日和逐时降雨资料，统计坝址区5年一遇1小时降雨强度R（i mm/h），根据邻近气象站选取；

[0009] 步骤2、根据所述坝址区地形地质条件、工程布置和施工布置，计算大坝基坑的汇流面积S（m2）；

[0010] 步骤3、通过相关试验，取得雨水经堆石下渗的汇流系数μ；

[0011] 步骤4、计算因降雨产生的基坑径流量Q1=μ×Ri×S/（1000×3600）=2.78×10-7×μ×Ri×S；

[0012] 步骤5、根据施工进度安排，计算单日最大填筑强度v（m³/天）;

[0013] 步骤6、根据设计文件查取堆石加水量F（%）；

[0014] 步骤7、每日填筑时间按10小时计算，计算因填筑形成的基坑径流量Q2 =V×F/（10-5×3600）=2.78×10 ×V×F；

[0015] 步骤8、根据三维有限元分析，估算运行期通过所述面板的渗流量Q3；

[0016] 步骤9、确定通过基坑的渗流量Q=max（Q1,Q2,Q3），即：Q选取所述Q1、Q2、Q3之中的最大值；

[0017] 步骤10、根据设计文件，取得面板最大厚度D和抗浮稳定安全系数Kf，计算出面板抗浮稳定所承受的最大水头h=2.4D/Kf；

[0018] 步骤11、根据设计文件查取所述排水料的渗透系数k，比降取原始河道比降i，根据达西公式Q=k×A×i计算排水通道的所述过水面积A，即：A= Q/（k×i）；

[0019] 步骤12、根据设计文件查取所述趾板的“Y”线和“X”线之间的高差H，计算排水通道过水需要的通道宽度B1=A/（H+h）;

[0020] 步骤13、根据安全监测仪器的布置要求，计算安全监测仪器埋设需要的通道宽度B2；

[0021] 步骤14、确定排水通道宽度B=max（B1,B2），即：排水通道宽度B选取所述B1、B2之中的最大值。

[0022] 本发明优点体现在以下方面：

[0023] 1、避免在面板堆石坝的面板和趾板上开孔，保证了坝体混凝土结构的完整性；

[0024] 2、省去了反向排水孔的封堵工序，节约了资源，加快了面板堆石坝工程施工进度，保证了防渗系统的可靠性；

[0025] 3、与运行期安全监测仪器相结合，提高了量测结果的准确性。

附图说明

[0026] 图1是按照本发明方法设计的排水通道结构示意图。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

[0028] 本发明所述多雨地区窄河谷上的面板坝施工期反向渗压处理方法，通过在面板堆石坝的趾板1下游的基岩2面上，结合施工期排水和渗压计的埋设要求，沿所述基岩2横断面挖出一条具备一定过流能力的排水通道并采用排水料3回填，如图1所示；施工期用于施工用水和雨水的排泄通道，运行期用于收集面板4渗水，供安全监测仪器观测，并作为下游排水通道。

[0029] 所述排水通道的宽度B和过水面积A按照下述步骤确定：

[0030] 步骤1、收集坝址工程区附近逐日和逐时降雨资料，统计坝址区5年一遇1小时降雨强度R（i mm/h）（可根据邻近气象站获取）；

[0031] 步骤2、根据所述坝址区地形地质条件、工程布置和施工布置，计算大坝基坑的汇流面积S（m2）；

[0032] 步骤3、通过相关试验，取得雨水经堆石下渗的汇流系数μ；

[0033] 步骤4、计算因降雨产生的基坑径流量Q1=μ×Ri×S/（1000×3600）=2.78×10-7×μ×Ri×S；i为原始河道5的比降；

[0034] 步骤5、根据施工进度安排，计算单日最大填筑强度v（m³/天）;

[0035] 步骤6、根据设计文件查取堆石加水量F（%）；

[0036] 步骤7、每日填筑时间按10小时计算，计算因填筑形成的基坑径流量Q2 =V×F/（10-5×3600）=2.78×10 ×V×F；

[0037] 步骤8、根据三维有限元分析，估算运行期通过所述面板4的渗流量Q3；

[0038] 步骤9、确定通过基坑的渗流量Q=max（Q1,Q2,Q3），即：Q选取所述Q1、Q2、Q3之中的最大值；

[0039] 步骤10、根据设计文件，取得面板4的最大厚度D和抗浮稳定安全系数Kf，计算出面板4抗浮稳定所承受的最大水头h=2.4D/Kf；

[0040] 步骤11、根据设计文件查取所述排水料3的渗透系数k，比降取所述原始河道5的比降i，根据达西公式Q=k×A×i计算出排水通道的所述过水面积A，即：A= Q/（k×i）；

[0041] 步骤12、根据设计文件查取所述趾板1的“Y”线和“X”线之间的高差H，计算排水通道过水需要的通道宽度B1=A/（H+h）;

[0042] 步骤13、根据安全监测仪器的布置要求，计算安全监测仪器埋设需要的通道宽度B2；

[0043] 步骤14、确定排水通道宽度B=max（B1,B2），即：排水通道宽度B选取所述B1、B2之中的最大值。