平原水库修建的主要目的 [平原围封水库施工期排水措施]
时间：2019-05-27 03:29:57 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：山西省万家寨引黄入晋北干线墙框堡水库为平原围封水库，水库大坝为碾压均质土坝，水库坝基及库区内的地下水位埋深较浅，而坝体填筑对土的含水率要求比较高，如何在有效的时间内降低坝基和库区地下水位成为本工程的一个难点。
关键词： 平原围封水库；施工期；排水措施
Abstract: shanxi of wanjiazhai yrdp into the main wall of Shanxi Province at the box for plain reservoir surrounded sealing reservoir, RCC dam for homogeneous Banks of earth dam reservoir in the reservoir area of underground water level and shallow, and the moisture content of the soil dam filling the demand is higher, and how to effectively reduce the time of dam foundation and underground water level of this project as a difficulty.
Keywords: plain seal around the reservoir; Construction stage; Drainage measures
中图分类号：TV62文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
墙框堡水库是山西省万家寨引黄入晋北干线末端最后一座调节水库，水库位于大同市南郊墙框堡村南，为平原围封水库。建筑物主要由大坝、进水系统、出水系统及事故放空系统等建筑物组成。坝轴线总长约2.8km，水库总库容218.4万m3；正常蓄水1034.87m，相应库容210.3万m3，调节库容195.3万m3；死水位1028.68 m，相应死库容15万m3。
水库位于口泉河洪积扇中部地段，库区地形较平坦，地下水埋深浅，勘察期间地下水位埋深约2.4～4.4m，含水层主要为第四系全新统中上部的低液限粘土所夹的粉砂和含砂低液限粉土，隔水层为下部低液限粘土，隔水顶板分布高程一般为1008.13～1017.37m。
坝基土层多具中等压缩性，地下水水位以上土层多具轻微～中等湿陷性，坝基存在湿陷压缩变形和沉降变形。坝基下20m深度范围内的饱和土层大多为不液化土，在部分坝段局部段存在液化土。坝基在不考虑防渗措施的工况条件下估算坝基渗漏量为1.23×104m3/d。坝基低液限粘土的渗透变形型式以流土型为主，其临界水力坡降为0.65，允许水力坡降为0.3。
工程开工后，施工单位分三段进行了坝基开挖，坝基均开挖到了设计高程，但在不同桩号段出现了不同情况。坝0+000～坝0+180段基础情况良好，可以按设计要求进行坝基处理和坝体填筑；坝1+095～坝1+282段基底面出现地下渗水，测得坝基含水率为22.4%；坝2+332～坝2+352段坝基底面土质湿润，含水率达到18%及以上，后经过试碾一遍即出现弹簧土。
根据施工前期出现的情况，施工单位按设计要求对整个库区范围进行了挖坑测量地下水位，成果表明测得库区南半段地下水位比招标文件提供的地下水位高，南部坝基无法按设计要求直接进行坝基碾压。经过业主、设计、监理、施工单位四方多次会议商定及试验，最终决定采取降排地下水位对坝基及库区进行处理。
2、排水方案
2.1 库区地表水排放
库区采用纵、横向相通的井字型排水明渠进行排水，排水明渠底部宽度约为1 m、深度为1.5m左右。排水沟开挖边坡为1：0.5。纵横向排水明渠间隔60～80m，明渠距内坝坡坡脚至少10m。排水明渠自西北 → 东南按0.5%降坡。
库区地表水排水系统与库区地下水位降排明沟系统相连，通过设置的集水坑集中抽排。跨越坝基部位采用在坝基顶部开挖50cm基槽，利用排水软管采用虹吸法排水；软管外部套设钢管上部覆盖1m左右的砂土进行保护。库区集中的地表水，通过开挖集水井配合潜水泵直接排放至下游的放空系统箱涵基槽。
库区施工道路跨排水明渠时，埋设两根长度4m、内径50cm的预制混凝土涵管、上覆厚度不小于1m的砂土作为临时道路。
2.2地下水降排
根据现场的实际情况，施工单位采用不同方案分别对坝基和库区进行地下水抽排，坝基采用内外侧开挖深沟，集水井汇集地下水，水泵抽排降水；库区采用轻型井点降排地下水。
2.2.1坝基排水方案
根据坝基的地质情况，在坝基内、外两侧距离坝基边线10m位置，开挖深沟。深沟第一层开挖深度为1.5m，沟底宽度为6m，两侧开挖边坡为1：0.5，然后在6m宽深沟基础上向下再开挖至地下水位下0.6m，两侧开挖边坡也为1：0.5，且每隔50米设深1×1×1m的集水坑，让坝基地下水渗流到沟内和集水坑内，用水泵抽排集水坑内积水,通过泥浆泵排至就近的库区排水系统内，将水排出库区，达到降低地下水位的效果。
排水沟开挖前，测量放样放出坝轴线和坝基内外边线，并定出水沟的开挖线，用白石灰画出水沟的中线位置。采用挖掘机进行开挖，挖出的土料采用自卸车运至弃料场，开挖时用实际测得的地下水位高程做为参考，根据现场的实际渗水高程决定最终的开挖深度，确保沟底高程低于地下水位。根据坝基合适的开挖碾压长度以及库区地表水排水系统来分段进行排水沟的开挖与抽排，水沟的长度至少比计划开挖的坝基两端各长出50m，此坝基降水水沟与库区的整体排水沟统一考虑，避免不必要的重复与破坏。跨排水沟临时施工道路部位埋设内径50cm的预制混凝土涵管、上覆厚度不小于1m的砂土作为临时道路。
根据集水沟的积水程度进行沟底排水，排水选用12KW的泥浆泵，15KW的移动式发电机供电，当一段水沟开挖完成后开始排水，刚开始排水时，水量比较大，此时多投入水泵进行抽排，抽排点选在沟底的集水坑。第一次排清沟内的渗水后，根据渗水量的大小，分时段进行抽排，保证沟底无积水。当地下水位降至适合坝基碾压程度后进行坝基碾压处理，至少在第一层坝体填筑结束后方能停止地下水的抽排。
当排水段的坝基处理完成后，对水沟采取分层碾压回填，集水坑和排水沟回填第一层时必须抽干坑内集水，采用18T凸块碾分层压实，回填土料质量要求和碾压指标与坝体填筑相同。
2.2.2 库区排水方案
库区范围广，面积大，采取轻型井点降水。因库底必须进行碾压，地下水位偏高会带来与坝基碾压同样的问题，另因施工进度的要求，只有大量的库内取土料直接上坝方能满足工程需要，所以库区取土料不能进行翻晒，必须进行地下水降排，最大限度的直接取料上坝。所以在库区采用轻型井点进行降水。
（1）轻型井点布置
由于本工程地下水位埋深相对较浅，约2.4～4.4m，且该层多处于低液限粘土层，轻型井点对地下水影响半径较小。轻型井点管直径32mm，成方格网状布置。单次井点排水区域为50m×50m，总管直径75mm，配套V5型真空泵和3BA-9型离心泵。轻型井点布置示意图如图一所示。
图一、井点布置示意图
（2）轻型井点施工
①井点管采用32mm直径钢管，布置间距2m，单根井点长度5m，下端2m制作成滤管，管壁上梅花形布置小孔，用棕皮或无纺土工布缠裹后，铁丝扎紧，底部用钢板封死；多根轻型井点联合接引到共用总管，总管用75mm直径钢管，单根长度4m，法兰连接，总管上间隔2m布置32mm直径接头，接头管使用32mm直径橡胶软管。
②将一条长度为6m的钢管，底部采用钢板封堵着斜坡状，在钢管两侧加焊两只吊耳。在井点布置位置采用反铲式挖掘机将钢管压入土壤内，当孔深达到5m时，将钢管拔出，随即下井点管和在孔四周灌入中粗砂，孔口用粘土封闭。
③根据真空泵和3BA-9型离心泵的抽排能力，将多根井点管连接到75㎜的总管上，水泵连接在总管上进行抽排。
（3）轻型井点抽水
抽水前先试抽，检查管路是否漏气、漏水及淤塞现象，正常出水后开始投入使用，抽水过程中经常检查，是否有异常现象，根据水量大小调整抽排时间，并及时维修维护。
（4） 轻型井点孔的处理。
抽水结束后及时对井点孔进行回填封堵，采用砂石料回填，水夯法夯实。
3、结语
实践证明，通过采取明沟抽排和轻型井点排水相结合的方案有效的解决了墙框堡水库地下水位埋深浅的难题，保证了施工质量，也为坝体填筑争取了时间，取得了预期的效果,可为类似工程的施工提供借鉴和参考。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
