達連河燃氣貯灰壩防滲方案比選

2017-09-15 07:41:25程玉珍

黑龍江水利科技 2017年8期

關鍵詞：承載力

程玉珍

(黑龍江省水利水電勘測設計院究院，哈爾濱 150080)

達連河燃氣貯灰壩防滲方案比選

程玉珍

(黑龍江省水利水電勘測設計院究院，哈爾濱 150080)

哈爾濱燃氣化工總公司位于松花江右岸，依蘭縣達連河鎮境內，貯灰壩主要是攔擋儲存生產煤氣的廢灰，最大壩高約16m，兩期壩，由于在壩體不同地段、不同深度發生滲漏，壩后遭受滲流破壞較嚴重。文章根據地形條件、地質、項目建設任務，對貯灰壩整修加固工程提出設計方案，進行方案比較，推薦安全、經濟、可行的設計方案。

深層攪拌；防滲技術；貯灰壩；整修加固

1 概況

哈爾濱燃氣化工總公司位于松花江右岸，依蘭縣達連河鎮境內，貯灰壩主要是攔擋儲存生產煤氣的廢灰，最大壩高約16m，兩期壩，由于在壩體不同地段、不同深度發生滲漏，壩后遭受滲流破壞較嚴重。

2 地質

2.1 區域地質概況

工作區位于山地與平原交接部位，地貌單元為山前坡洪積臺地，地層巖性主要為低液限黏土，地面高程122.15-130.87m。

根據中華人民共和國國家標準《中國地震動參數區劃圖》GB18306—2001，區內地震動峰值加速度為0.05g，相對應的地震基本烈度為VI度，地震動反映普特征周期為0.35S。本區屬于構造基本穩定區。

區內地下水主要為第四系松散層孔隙潛水，局部地段具有微承壓性，含水層性主要為級配不良中砂，含水層屬中等透水，主要接受大氣降水、地表水入滲補給，以蒸發排泄為主。

2.2 壩體工程地質條件

現有壩體全長438m，呈南西—北東走向，近于南北方向。壩頂面高程139.60-139.87m。壩體由全風化花崗巖風化料及粉煤灰組成。

壩體自左到右(D3-D7)其滲漏逐漸加重，尤其是在壩前沒有粉煤灰堆積段(D4-D8),滲漏較為嚴重。另外在壩體與原地面接觸部位以及兩期壩體相互接觸部位滲漏也較為嚴重，滲透系數K=1.10-1.53m/d(1.27×10-3-1.78×10-3cm/s)。

根據鉆孔揭露壩體的物質組成自上而下為：

全風化花崗巖：黃色、干—稍濕，礦物成分主要為正常石、石英、云母，厚度8.80-11.5m，層頂面高程139.72-139.87m，在不同的部位、不同的深度其密度程度差別較大，但大部分壩段還是較密實的。

粉煤灰：灰色、濕、較軟，伴有難聞刺鼻氣味。層頂面高程128.16-131.05m，厚度5.40-7.70m，其容許承載力建議值[R]=80kPa，見于壩段樁號0+000-0+320m 下部。

2.3 壩前粉煤灰堆積層工程地質條件

壩前粉煤灰是哈爾濱氣化廠自建廠以來，長期排放的粉煤灰污水經過較長時間的沉淀、堆積產物。根據鉆孔揭露壩前現有粉煤灰堆積厚度為14.50-15.00m，上部0-2.50m(在勘查期間庫水位以上)較密，經現場進行標準貫入試驗測試得知，地基容許承載力建議值[R]=80kPa，2.05m以下(勘查期間庫水位以下)由于長期飽水、很軟，其地基容許承載力建議值[R]=50kPa。

由于粉煤灰含水率的大小變化很大，堆積形態有很大差別，當其在水上時，隨著含水率的降低而逐漸變密，其干燥時則以粉灰的形式隨風飄落；在水下時由于長期飽水、極軟，密實性差，變形大。在水上的粉煤灰壓縮系數α1-3=0.203，凝聚力c=12kPa，內摩擦角φ=15°；而壩前的粉煤灰大部分長期位于庫水位以下，其為欠固結不穩定壩基，倘若在此上建壩很容易發生壩體的不均勻沉陷，導致壩體變形破壞，并且其透水性能介于粉土與粉細砂之間，抗滲能力差。為保證壩提安全，應該采取必要的安全措施。另外，由于該物質中含有較多的有毒化學物質，庫區水質污染十分嚴重，對動植物及人類都有一定的危害性。目前庫區周圍的樹木已有很多死亡，對此污染應采取妥善的處理及防護措施。

2.4 壩基的工程地質條件

現有壩基在樁號0+000-0+070段為花崗巖，呈全風化，肉紅色，礦物成分分為正長石、石英、云母；地基容許承載力建議值[R]=230kPa。樁號0+070-0+130段為級配不良中砂，呈黃色、濕—飽和、松散，僅在D3號孔處一帶下部見到，在勘探深度內未揭穿，層頂面高程121.92m,地基容許承載力建議值為[R]=120kPa，由于級配不良中砂的滲透性較強，故應該采取必要的防滲措施；樁號0+130-0+430段為低液限黏土，黃色、濕、可塑、黏性較強，厚度超過4.30m，連續分布，在勘探深度內未揭穿，層頂面高程121.74-130.87m，地基容許承載力建議值[R]=200kPa。

壩基巖性除基配不良中砂、低液限黏土外均為花崗巖，其抗壓穩定性較好，經勘察未見到軟弱夾層或不良土體，故其抗滑穩定性較好。

3 工程設計

3.1 工程現狀

貯灰壩位于達連河鎮東北約9km處，庫區東、南、北三面環山，西鄰達連河鎮通往依蘭縣的公路。貯灰壩于1992年10月建成并交付使用，當時施工壩體最大壩高為8m，壩型為土石混合亞黏土斜墻壩，壩頂寬5m，一孔溢洪道。二期貯灰壩于1998年10月完成，在一期壩的基礎上加高8m，兩期壩壩體總高約16m，由于在壩體不同地段、不同深度發生滲漏，壩后遭受破壞較嚴重。

3.2 存在的主要問題

經大壩質量檢測發現，局部壩體填料松軟，含水量高，形成滲漏通道；當年貯灰壩二期施工時，部分壩基為粉煤灰，是壩后局部滲漏的主要原因。樁號0+070-0+370壩體下游坡一、二期壩體銜接部位已嚴重變形，下游壩坡破壞嚴重。樁號0+000-0+070、0+370-0+438段，上游粉煤灰堆積較厚，壩下游坡未發現破壞。因此，水庫雖在低水位情況下運行，仍多次發生壩后散浸等險情。經觀察發現樁號0+070-0+370壩段下游滲漏特別明顯。因此，壩體存在滲漏問題，需進行防滲處理。

3.3 防滲方案

因壩基多為含有機質高液限黏土及含有機質低液限黏土, 部分為砂礫基礎，含水量高，分布層厚，經分析比較確定對壩后滲漏嚴重區采用垂直防滲效果較好。根據本工程的實際以及目前國內垂直防滲措施的應用情況，歸納起來大體有高壓噴射灌漿、混凝土防滲墻和多頭小直徑深層攪拌截滲墻3大類。3種方案造價比較見表1、表2、表3、表4。