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不同土质河床如何处理橡胶坝工程中的基础

我国自1965年开始研制橡胶坝技术以来,迄今约兴建了1000余座橡胶坝工程,分布在全国各地。在科研、设计、生产及工程管理等部门的共同努力下,在胶料配方布纺织,坝袋成型工艺、坝袋锚固结构型式、充排系统型式,以及水工布置、底板基理等方面,均取得了卓有成效的进展。不同土质河床已建橡胶坝工程中的基础处理方法以及建坝技术加以介绍。这些工程实既有建坝成功的先进经验,也有不妥当之处,但这些都值得参考借鉴。
地质构造是复杂的,河床质的类别也是不统一的,山区河流和平原河流地质构造和河床土质都有差异。同一条河流不同河段的河床质也不相同。除岩石河床外,一般河流河床都有或深或浅的覆盖层,且覆盖层土质也不相同,相应的透水性和力学性能也有区别,因此水利水电工程要依据库区、坝址处地质情况采取有效的地基稳定和防渗等措施,保证工程安全。橡胶坝工程,是低水头挡水建筑物,目前国内橡胶坝袋挡水最大高度为6m,比起土、石、混凝土坝工程规模小得多,但是对于挡水工程最主要的基础防渗和稳定问题是同样重要的。防渗设施不当,坝基发生沉降或不均匀沉陷,都会造成工程失事。为了供待建工程借鉴,特选出四种土类即砂砾石土类、砂质土类、粉土、黏土类及低液限粉砂土类河床质橡胶坝工程为例。
基础处理方案关系到工程安全和工程投资。

橡胶坝

1、洛阳市洛河同乐园橡胶坝工程是洛河梯级开发中的第2级。同乐园橡胶坝共6跨坝袋,总长5 3 4m,左右河岸各设一控制室;河床断面为复式断面;河床质为砂卵石和砂壤土,覆盖层厚度达200m以上;库区、两岸及坝基渗透均较严重,是该工程建设的关键问题。经论证该工程采用了深齿墙、长铺盖、两岸堤前和库区填筑黏土防渗止漏方案,很好地解决了严重渗透问题。经过多年运用,证明该防止渗透方案是可靠的,达到了设计要求。此外,该工程还将河槽中的两跨坝袋顶高程设计低于其他4跨坝袋顶高程0. 2m,以溢泄枯水流量,也是该橡胶坝工程创新点之一。
2、浙江衢州塔底水利枢纽工程,包括电站、船闸、泄洪冲砂闸和橡胶坝,是橡胶坝工程较全面的布置形式。橡胶坝袋挡水高度5. 25m,设计高度5.4m,计算高度为5.55m。河床质为砂砾石,覆盖厚度4~8m,由于采砂弃料级配不良,渗透性强,又因覆盖厚度不深,故采用了混凝土薄墙防渗,坝基采取夯实和换土方案。
3、塔底橡胶坝I程采用了机充、自排、机排方式。充排系统布置合理,可以联合充排也可分散充排。还可在实际运行中,调整阀门开度,可使5跨坝袋同步同高度的均匀、蔫降。顺便说明,该工程坝袋共5跨,每跨长85m,重量约40t,又加上坝道路不通畅,坝袋上坝难度很大。但工程单位根据实际情况制定了切实可行的运坝方案,顺利地按期完成了坝袋安装任务。塔底橡胶坝工程由于泄洪冲砂闸紧靠电站泄洪时抬高了电站尾水水位,影响了发电水头,损失了电能。而且,船闸布置在泄洪闸与橡胶坝段之间,不仅交通不便,而且上、下游口门水流流态难以达到要求。
4、安阳河殷都橡胶坝、船闸枢纽工程,由控制室、船闸、鱼形岛和单跨橡胶坝组成。枢纽总长85m,橡胶坝顶长76m,坝高3.5m。河床地层在15. 35m以内,是由上部素填土及其下部第四系全新统沉积物所组成,因此采用了铺盖防渗。铺盖总长30m,其中底板前10m为钢筋混凝土,其余20m为二布一膜土工布。因为船闸与橡胶坝之间有宽12m的鱼形岛相隔,所以船闸上、下游口门水流及橡胶坝上、下游水流较平顺,工程总布置较为合理。
5、殷都橡胶坝工程采用机充、自排、机排方式。机充采取高位水塔间接充坝方法,可以限制充坝速度和充坝水头。因为泄洪时洪水位较高,超过坝内压力水头,故采取了虹吸管方法,限制坝内充胀压力。虹吸管管顶高程由螺杆式起重机操纵活动法兰盘进行调整,以控制坝裴内压调整坝高。此方法比安全溢流管装置逆止阀方法可靠。
6、南阳市城区白河第一级橡胶坝工程,橡胶坝坝袋共9跨,坝高3. 5m。工程总长709. Im。河床质为中、粗砂土,覆盖深度达30m。采用铺盖和在铺盖前端设置水泥搅拌桩防渗,并在海漫末端设置水泥搅拌桩,以固定海漫基础。这种防渗和固基方案,是砂质河床上兴建拦蓄水工程较为合理的布局。有些工程只注重防渗设施,而忽略固基(砂)问题,结果海漫甚至消力池基础被掏空,造成工程失事。
7、白河第一级橡胶坝工程为了开发利用水面,还兴建了通航建筑物——白河上第一座船闸。
8、三门峡苍龙涧河拦河工程,由土坝、进水闸和橡胶坝组成,是蓄清排洪工程。工程总长度596m。橡胶坝共2跨,分设在进水闸两侧,每跨19.0m。橡胶坝为枕式坝,坝高4. 5m。基础为第四系全新统低液限粉土、软土、圆砾、中砂等,底板稳定采用桩基方案,桩长20.0m,直径为1.2m,桩伸人承力圆砾层。底板上游端采用深齿墙和长80m土工布铺盖防渗。该工程地层情况和底板稳定处理方法,在已建橡胶坝工程还是少见的。
以上所介绍的几座橡胶坝工程,不仅采用了有效的底板稳定和防止渗漏的措施,而且在坝袋设计、充排水系统和锚固系统以及消能工布置方面都是具有一定特色的,均可以供待建工程参考采用。其中工程布置方面或充排系统等方面不妥当之处,也可吸取经验加以改进或避免。

橡胶坝
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