Introducción
La presa es la estructura hidráulica más importante en la construcción de proyectos de conservación de agua. Es una instalación de conservación de agua importante e irreemplazable que controla el flujo de agua, el control de inundaciones, el riego y. generación hidroeléctrica. En particular, el refuerzo de los embalses es la máxima prioridad para la gestión de la seguridad de los embalses y las presas. Al igual que otras estructuras de ingeniería, las presas de embalses están sujetas a accidentes. Por lo tanto, durante el uso a largo plazo de proyectos de conservación de agua, la seguridad de la presa debe ser monitoreada en cualquier momento y reforzada a tiempo para prevenir problemas antes de que ocurran, garantizar el funcionamiento seguro del embalse y la presa y proteger las vidas y propiedades de las personas. La impermeabilización en proyectos hidráulicos es más compleja, difícil y exigente que otras tecnologías de ingeniería. Basado en la experiencia de construcción de refuerzo de presas en los últimos años, este artículo presenta varias tecnologías de refuerzo anti-filtración de presas de embalses y las analiza con colegas, con la esperanza de que sirvan como punto de partida.
1. Refuerzo de la sección transversal de la presa del embalse
Las medidas de ingeniería para que las presas del embalse cumplan con los estándares de control de inundaciones incluyen:
(1) Elevar la presa a aumentar la capacidad de almacenamiento de inundaciones del embalse;
(2) Renovar, ampliar o agregar aliviaderos, túneles, alcantarillas y otras estructuras de descarga de inundaciones. , es necesario realizar una comparación técnica y económica para determinar si se debe elevar la presa o aumentar la capacidad de descarga de inundaciones. A veces es técnica y económicamente viable utilizar ambos simultáneamente. Si los taludes aguas arriba y aguas abajo de la presa no cumplen los requisitos de estabilidad, también será necesario engrosar y reforzar la sección de la presa. El realce adecuado de la presa suele adoptar las siguientes formas:
(1) Ponderación en forma de "sombrero". Es decir, directamente desde la parte superior de la presa, la superficie de agua frontal puede elevarse verticalmente mediante la pared de olas. La pendiente de la parte superior de la superficie de agua trasera es más pronunciada, lo que se puede determinar mediante análisis de estabilidad. , la altura de la altura no es grande (como 1 ~ 2 m). Este método suele ser económico.
(2) Engrosamiento y realce desde la parte posterior de la presa. Cuando el realce de la "tapa superior" no cumple con los requisitos, es necesario aumentar el espesor comenzando desde la pendiente del remanso de la presa para cumplir con las condiciones de filtración estable de la presa. También existen algunas condiciones de ingeniería que permiten el espesamiento y el aumento de la superficie del agua. Para las presas de tierra y roca, generalmente se requiere el uso de materiales permeables, como materiales erosionados en la parte posterior y materiales arcillosos y francos en la parte frontal.
2. Medidas de salvaguardia y calidad del proyecto antifiltración de embalses
En cuanto a la calidad del proyecto, las presas de tierra y roca son causadas principalmente por fugas, deslizamientos de tierra y grietas, y algunas también están relacionadas. a fugas. Por lo tanto, la clave para abordar la calidad de las presas de tierra y roca es la prevención de filtraciones. A continuación se muestran algunas medidas de ingeniería antifiltración comunes. El principio general del antifiltraciones es "bloquearlo y escurrirlo". Las medidas para tapar fugas incluyen antifiltración horizontal y antifiltración vertical. La antifiltración horizontal incluye los siguientes aspectos: excavación de zanjas de desvío antifiltración, pozos de alivio de presión, cubiertas horizontales de filtraciones fuertes, etc. La antifiltración vertical incluye muro antifiltración de hormigón, antifiltración de lechada por chorro de alta presión, antifiltración de lechada dividida, carcasa de punzonado y agarre, relleno de leña y antifiltración de material geosintético.
En el refuerzo anti-filtración de embalses peligrosos, algunos cimientos de presas necesitan refuerzo anti-filtración, y algunos cimientos de presas y presas necesitan refuerzo anti-filtración. Al tomar medidas de ingeniería, a menudo se toman medidas verticales contra la filtración. Esto se debe a que, por lo general, realizar esta acción no requiere vaciar el contenedor. Por el contrario, si se toman medidas antifiltraciones horizontales, será necesario vaciar el depósito antes de poder realizarlas en su totalidad. Sin embargo, después del almacenamiento a largo plazo, siempre habrá algo de sedimentación, lo que trae ciertas dificultades para el control de la filtración horizontal; el control de la filtración horizontal no es tan completo como el control de la filtración vertical para mantener la estabilidad de la filtración de los cimientos de la presa e interceptar la filtración. Mientras tanto, en el norte de China el agua es escasa, por lo que en general es prudente vaciar los embalses.
2.1 Medidas antifiltraciones verticales
Tomar como ejemplo el muro antifiltraciones de hormigón. La principal ventaja del muro divisorio de hormigón es que puede adaptarse a cuerpos de presas de diferentes materiales y condiciones complejas de cimentación, hidrológicas y geológicas de ingeniería. Si el cuerpo de la presa y sus cimientos se tratan como un todo, se puede construir un muro antifiltración desde la parte superior de la presa hasta el lecho de roca. Ambos extremos del muro están conectados a las instalaciones antifiltración en la pendiente de la orilla o al lecho de roca de la orilla. La parte inferior del muro puede estar incrustada en roca fresca o en un lecho de roca débilmente erosionado hasta una cierta profundidad. Si solo se realiza el tratamiento antifiltración de la cimentación de la presa, la parte superior del muro antifiltración debe conectarse al cuerpo antifiltración del cuerpo de la presa y penetrar hasta una determinada profundidad. Siempre que la calidad se controle estrictamente durante el tratamiento, se puede lograr el propósito de interceptar completamente el flujo de agua de filtración. Esta es una medida común para el refuerzo anti-filtración de embalses peligrosos.
En la construcción de muros antifiltración de hormigón se debe garantizar la calidad de la construcción y se debe prestar especial atención a la conexión entre los dos muros de hormigón ranurados, que es la clave para garantizar la antifiltración. En la conexión, el espesor de la pared desde la abertura del pozo hasta cualquier altura en el fondo del pozo debe alcanzar el espesor de diseño, y las paredes de concreto deben estar firmemente conectadas sin una capa de lodo para evitar daños por penetración. Por ejemplo, la presa de tierra y roca de un determinado embalse es una presa de grava con pared inclinada con una capa de grava de 48 m de profundidad y un muro antifiltración de hormigón. Durante la construcción, debido a un laxo control de calidad, el lodo en las juntas entre las dos paredes del tanque era espeso y parte del mismo fue erosionado por filtraciones, provocando fugas de agua y colapso de la superficie de la presa. Después de perforar las juntas, vierta concreto para sellar los espacios y el depósito podrá funcionar normalmente.
2.2 Medidas antifiltración horizontales
La antifiltración horizontal se divide en cojín horizontal e instalaciones de drenaje y alivio de presión.
①Barras de acero de lecho horizontal
Para reforzar la manta antifiltración horizontal, es necesario inspeccionar las condiciones hidrogeológicas y de ingeniería del área y el sitio de la presa, que es el requisito previo para la protección contra -refuerzo de filtración. A través de la investigación, podemos comprender la distribución plana y espacial, las propiedades jerárquicas y las reglas de distribución de la grava de fundación de la presa, así como las características dinámicas y la ruta de filtración del agua subterránea, para determinar las condiciones específicas, los posibles problemas, la naturaleza y la extensión. y cojín completo El tamaño específico y el alcance del cojín reforzado, si es necesario agregar una capa de filtro debajo del cojín, si hay una base débil que necesita ser tratada, etc. Al mismo tiempo, es necesario examinar la fuente del material, la cantidad, la gradación, la densidad aparente seca máxima, el contenido de humedad óptimo, el coeficiente de permeabilidad y la pendiente permitida del suelo acolchado reforzado.
Cuando se refuerza el lecho horizontal, se elabora un perfil geológico de la capa aluvial de cobertura basado en datos de pruebas de estudio detallados complementarios para identificar aún más la gradación de partículas, el coeficiente de permeabilidad y el gradiente de permeabilidad permitido de cada capa. En términos generales, las condiciones que deben cumplirse son: ① El gradiente de permeabilidad en el aluvión subyacente no debe exceder el gradiente de permeabilidad permitido del suelo aluvial y la arena para lograr una penetración estable en la base. ② El gradiente de filtración a través del manto no debe exceder la permeabilidad; gradiente del suelo de la manta Permitir que la pendiente logre la estabilidad de la filtración del relleno de la manta (3) La cabeza de agua residual en la salida de filtración aguas abajo no causará daños por filtración y logrará la estabilidad de la filtración en la salida de filtración; El caudal es menor que la pérdida permitida para lograr la pérdida mínima por filtración. De estos cuatro, el primero es el más importante. Para cumplir con los cuatro requisitos anteriores, el diseño correcto de la barra de acero determina principalmente la longitud, el espesor, la compacidad y la permeabilidad de las barras de acero. La longitud del cojín debe mantenerse a un cierto nivel de diámetro de penetración para evitar la erosión por contacto y la tubería interna. Combinada con instalaciones de drenaje aguas abajo y alivio de presión, la pendiente de escape debe ser menor que el valor permitido. La longitud efectiva del lecho se refiere al aumento de la longitud del lecho, lo que puede reducir la filtración desde el extremo frontal del lecho hasta los cimientos de la presa, pero la filtración a través del propio lecho aumenta en consecuencia. Una vez que se alcanza la longitud efectiva, aumentar la longitud no reduce las fugas. La longitud efectiva del lecho disminuye con el aumento de la impermeabilidad del lecho y aumenta con el aumento del espesor del lecho, la profundidad de los cimientos de la presa, la permeabilidad de los cimientos de la presa y la altura del agua. El fondo de la presa homogénea es impermeable y la longitud del lecho se puede acortar adecuadamente. Para capas geológicas complejas, lo mejor es determinar basándose en pruebas de simulación eléctrica. El espesor y la densidad del lecho deben cumplir con los requisitos de estabilidad de permeabilidad del propio lecho y no serán penetrados por la fuerza de penetración de la cabeza de agua. Generalmente, cuando se utiliza la construcción rodante, el espesor del extremo frontal del lecho es de 0,5 a 1,0 m, y el espesor de la junta entre el extremo y el cuerpo de la presa es de 1/6 a 1/10 de la altura de agua de la presa homogénea. El cuerpo puede ser un poco más delgado. Si el material del suelo tiene alta permeabilidad al agua y baja densidad, se debe espesar. Cuanto menor sea la permeabilidad de la manta y mayor sea el espesor, mejor será el efecto antifiltración. Generalmente debería ser de varios cientos por ciento o incluso una milésima parte de la base. La calidad debe controlarse estrictamente, especialmente las piezas de contacto, para garantizar la calidad. Cuando el lecho de cimentación está en contacto con los cimientos, como una capa de grava con alta permeabilidad y mala gradación, se debe agregar una capa de filtro inverso para evitar grietas y picaduras repetidas en el lecho de cimentación reforzado después de que se incauta el depósito. Al reforzar el cojín, se debe utilizar el método de rodadura. En circunstancias especiales, si el depósito no se puede vaciar, también se pueden utilizar métodos como arrojar tierra en agua, arrojar tierra en aguas profundas, arrojar tierra sobre hielo, sedimentación artificial, etc., pero solo se pueden utilizar como medio auxiliar. de refuerzo.
② Reforzar las instalaciones de drenaje y alivio de presión
Las instalaciones de drenaje y alivio de presión generalmente utilizan zanjas de filtración, pozos de alivio de presión, cubiertas horizontales, etc. para fugas graves. Para el refuerzo de la zanja de filtración, la relación entre capas debe controlarse estrictamente de acuerdo con los requisitos de diseño para evitar que la zanja de filtración se obstruya.
Si hay sedimentación o daño local, se debe eliminar y reparar a tiempo. La sección transversal de la zanja de filtración debe cumplir con los requisitos para el drenaje normal del agua de filtración. Si es insuficiente, se debe ampliar.
La zanja de infiltración también debe tener una cierta pendiente longitudinal y salida de drenaje. Si se encuentra agua, las reparaciones deben realizarse a tiempo para eliminar la filtración de agua a tiempo. El refuerzo de los pozos de alivio de presión tiene como objetivo principal resolver el problema de obstrucción de los pozos y no puede reducir la presión. Debe limpiarse con agua a tiempo, pero la capa filtrante en la pared del pozo no debe dañarse para evitar perder el efecto de filtrado. También es necesario evitar que se arrojen piedras al pozo de forma artificial. Si lo encuentra, intente eliminarlo lo antes posible y fortalezca la protección de la boca del pozo para evitar que vuelva a ocurrir. Para el refuerzo de instalaciones de tapado de infiltración de presión horizontal, si la capa filtrante falla o el espesor de infiltración de presión es insuficiente, se reparará a tiempo para alcanzar el espesor de diseño.
3. Análisis del diseño de alivio y refuerzo de riesgos de yacimientos.
3.1 Diseño según especificaciones pertinentes.
El diseño de refuerzo y eliminación de peligros del yacimiento debe garantizar que, por un lado, se eliminen los peligros ocultos y, por el otro, sean económicos y razonables. Los diseñadores deben consultar las especificaciones pertinentes para el diseño.
3.2 Fortalecer la gestión de la responsabilidad y mejorar la calidad del diseño
Para los proyectos de diseño de eliminación y refuerzo del riesgo de embalses, el número de proyectos es generalmente grande y el tiempo requerido es corto, y los diseñadores locales a menudo tienen que trabajar en un tiempo limitado. Se completan simultáneamente múltiples diseños de refuerzo y alivio de riesgos de embalses a pequeña escala dentro de un cierto período de tiempo, y los diseñadores son propensos a la negligencia.
Por lo tanto, el departamento de diseño debe fortalecer la gestión de la responsabilidad y establecer un mecanismo de incentivos razonable y eficaz para que los diseñadores puedan trabajar duro para reducir los errores de diseño y mejorar la calidad del diseño.
3.3 Fortalecer continuamente el aprendizaje y la educación.
Como personal técnico y de ingeniería, debemos persistir en el aprendizaje consciente, actualizar constantemente los conocimientos y mantenernos al día con el desarrollo de los tiempos. Organizar capacitación para permitir que los diseñadores de refuerzo y alivio de riesgos de yacimientos comprendan la ideología rectora de la construcción de proyectos de refuerzo y alivio de peligros de yacimientos, comprendan profundamente los requisitos específicos de las especificaciones relevantes, comprendan la dirección del desarrollo tecnológico y promuevan la aplicación de nuevas tecnologías. El departamento de diseño debe educar a los diseñadores sobre ética profesional. Por un lado, el proyecto de eliminación y refuerzo del riesgo de embalses utiliza fondos de subsidio provincial y, por otro lado, está relacionado con la seguridad de la vida y la propiedad de las personas. Se enfatiza que los fondos limitados deben usarse donde más se necesitan y que cada diseñador debe no cometer grandes errores en los proyectos que diseña. Este es el deber sagrado de todo diseñador.
4. Conclusión
Este proyecto utiliza una variedad de tecnologías anti-filtración de presas para el tratamiento anti-filtración de presas y ha logrado resultados ideales. El proyecto pasó la aceptación del proyecto unitario organizada por una determinada oficina de agua y la conclusión de la aceptación es excelente. Después del refuerzo antifiltración del embalse, las pruebas de operación de almacenamiento de agua elevada demostraron que el efecto antifiltración fue mejor de lo esperado. La pendiente posterior de la presa original se humedeció en un área grande y la fuga concentrada en el pilar izquierdo de la presa desapareció. La línea de infiltración del cuerpo de la presa se redujo significativamente y el volumen de fuga se redujo significativamente. Después del tratamiento antifiltración, la presa se encontraba en un estado estable, cumpliendo con los requisitos para la operación segura del embalse, lo que indica que la aplicación integral de la tecnología antifiltración de inyección por chorro de alta presión, inyección dividida y inyección de cortina en este proyecto fue exitoso.
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