第 � 期 �总第 ! ∀ 期 # 贮灰场灰坝浸润线控制
贝亡灰场灰坝浸润线控制
东北 电力设计院 ∃ 杨 四海
〔文摘〕 贮灰场灰坝是火电厂的一个重要组成部分 。 贮灰场灰坝浸润线控制是灰喳筑坝技术
的关键 ∃ 初期坝的设计与施工要考虑为后期子坝加高后浸润线控制创造有利条件 ∃ 浸润线的控
制
措施包括筑坝材料 、坝型选择 % 筑坝全过程排渗排水设施的优选 、施工 % 运行管理等环
节 ∃ 土工织物在灰渣筑坝中的应用 , 为灰坝浸润线控制提供了理想的建筑材料 。
&关键词〕 火电厂 灰坝 筑坝材料 粉煤灰 筑坝技术 土工织物 浸润线 控制
前言
贮灰场承担着燃煤火力发电厂排出废
渣的存贮任务 , 灰坝是 山谷贮灰场的主体
工程 , 是火电厂建设的一个重要组成部分 。
近 ∋∀ 余年来 , 我国火 电厂建设的数量不断
增多 , 规模日趋扩大 , 灰渣筑坝技术随之 日
趋成熟 , 并取得了显著的经济效益 , 不仅积
累了较 丰富的工程实践经验 , 开展了大量
的试验研究工作 , 同时促进了灰坝的设计 、
施 工及运行管理朝着
化 、标准化和制
度化的方向发展 。
灰渣筑坝是利用灰 渣 自身冲填作用 ,
来完成部分坝体堆筑和形成后期子坝基础
的过程 。 由于灰渣具有质量轻 、容重小 、粒
径细 、组成均匀 、相对密度小 、饱和度大 , 有
一定透水性等特性 , 因此在灰渣筑坝技术
中 , 必须解决的技术关键是灰坝渗流浸润
线控制问题 。
浸润线位置是坝体排水性能的综 合反
映 。 根据灰坝分期筑坝和渗流特点 , 初期坝
浸润线本身受筑坝材料 、坝体结构形式 、排
水设施布置 、施工质量等因素影响外 , 还受
着逐级加高的后期子坝制约 。 子坝浸润线
的影响因素 , 除包括初期坝各因素外 , 还涉
及 到灰渣特性 、筑坝位置及运行管理等诸
因素 。 因此 , 灰坝浸润线的控制 , 在初期坝
的设计与施工中所采取的工程措施 , 应当
考虑到对后期子坝的影响和作用 , 并为后
期子坝浸润线控制创造有利条件 。
∋ 筑坝材料及灰坝基本型式
灰渣筑坝特点在于将粉煤灰本身作为
一种筑 坝材料 。 粉煤灰渗透系数基 本为
∀ 一 ‘ 。( ) ∗ 这一量级 , 具有一定的渗 透性 。
并且粉煤灰颗粒的粗细程度 , 不会引起渗
透系数的较大变化 。 从灰渣筑坝过程分析 ,
贮灰场水力输灰存在着粒径分选现象和灰
浆 �灰水比为 + ∋ 一 + ,# 运动灰渣沉积
呈层状结构 。 由此产生了渗透的各向异性
问题 。 一般认为水平向与垂直向渗透系数
之 比约为 ∋ − . 。 渗透系数的各向异性 , 必
然要直接影响到灰体内浸润线的位置 , 而
且会导致采用常规水力学方法和电摸拟方
法来确定灰体内浸润线位置的较大误差 。
灰坝初期坝和 后期子坝的主体坝体 ,
一般优选常用的当地坝工材料 。 如散粒体
土料 、砂砾石料 、石渣 、块石等 。 筑坝材料不
同 , 坝前灰渣固结条件有较大差异 。 初期坝
坝体透水性好 , 坝前浸润线低 , 灰渣 固结条
东北水利水 电 / / 0 年
件越好 , 更有利于后期子坝的填筑 。 从这一
角度可以说 , 降低初期坝浸润线是灰渣筑
坝浸润线控制的基础 。
根据不同的筑坝材料 , 灰坝的基本坝
型可分为不透水坝和透水坝 ∃ 采用渗透系
数较小的筑坝材料 , 如谏壁发 电厂松林 山
灰场亚粘土均质初期坝与一二级子坝 , 浑
江电广太平对灰场亚粘土初期均质坝等 ,
均为不透水坝 , 坝体材料渗透系数为 ∀ 一 ’
− ∀一 , 1 ( ) ∗ 量级 。采用渗透系数较大的砂
砾 石 、碎石 、石块等材料作为坝体材料 , 渗
透系数在 ∀ 一 ’ 1 ( )∗ 量级以上 , 为透水坝 ,
如 山东十里泉 电厂灰坝的初期 堆石坝 , 丹
东化纤公司自备电厂贮灰场初期石碴坝
等 , 均是典型透水初期坝的工程实例 。 在透
水坝范畴 内 , 还应包括筑坝材料渗透 系数
较小 , 但设置 良好排水工程措施的灰坝 , 如
锦州电厂贮灰场砾石与山坡土混合初期坝
及各级后期子坝 , 辽宁清河电厂贮灰场风
化料亚粘土斜墙初期坝等 。 挡灰坝的目的
是贮灰 , 并不是要把灰渣沉积层孔隙中的
水也同时贮存起来 。 显然 , 透水坝型 , 浸润
级在初期便得到有效的控制 , 是灰渣筑坝
的优选坝型 。
1 ( ) ∗ 初期坝坝高 !/ ∃ ∗ ( 。 为了加强坝体
排水能力 , 降低 浸润线 , 在坝下设 通贯上
下游的水平排水带 , 形成透水坝 。 后期子坝
加高 ∋, ∃ ∗ ( , 坝体渗流浸润线得到很好的
控制 , 见图 。
灰水 面 2 ∋ ∀ ∀ ∀
! 浸润线控制的工程措施
从灰 坝筑坝 过程和 贮灰运行特 点来
讲 , 采取有效的排水排渗工程措施 , 控制坝
体浸润线 , 更显得特别重要 。 我国灰坝建设
的实践已提出许多具有特点的浸润线控制
工程措旅 , 并在工程中得到了成功的应用 。
东 初期建坝浸润线控制
透水初期坝浸润线控制的工程措施比
较简单 , 而往往透水初期坝所采取 的工 程
推旅主要是为后期子坝加高创造条件 。 辽
宁清河 电厂贮灰场灰坝 , 坝基渗透 系数为
∀ 一 , − ∀ 一 , 。( ) ∗ , 坝体风化料渗透系数为
∀ 一 ! 1 ( )∗ , 亚枯土抖墙渗透 系数为 ∀ 一 ,
图 清河电厂贮灰场灰坝漫润线控制措施
、浸润线 % ∋ 、子坝 % ! 、亚粘土 % � 、 风化料 , 0 、梭体 ,
. 、绿泥面片岩 , 3 、含有机质轻亚粘土 % , 、亚粘土 ∃
不透水初期坝 , 建坝初期最有效的浸
润线控制措施是在初期坝上游增设排水排
渗设施 。 华东地区某电厂贮灰场灰坝 , 设计
坝高 �∀ 余 ( 。 初期坝采用弱透水粘土填
筑 , 上游坡面铺设碎石滤层防渗 , 并从坝脚
起向上游铺设水平排水垫层 。 为加速排渗 ,
按一定间距设置排渗竖井 , 从而构成了不
透水坝上游排水系统 , 见图 ∋ 。 采用三维等
参元数学模型进行渗流计算
明 , 取得 了
良好的排渗效果 。
图 ∋ 华东某电厂灰坝渗流漫润线
、 ∀ 4 % ∋ 、 ∋ ∀ 4 , ! 、 ! ∀ 4 , � 、� ∀ 4 , 0 、 0 ∀4 , . 、 . ∀ 4 ,
3 、 3 ∀ 4 ∃ , 、 , ∀ 4 , / 、 / ∀ 4 ∃ ∀ 、 导渗管 % 、初期土
第 � 期 �总第 ! ∀ 期 # 贮灰场灰坝浸润线技制
坝 % ∋ 、坝基 5 , 二 ∗ 6 几7 一 ’ 8 ( ) ∗ % ! 、水平排水 5 ,
三 9 6 ∀ , 8 ( ) ∗ % � 、灰库水面 ∃
吉林热 电厂来发屯灰坝亦是典型的工
程实例 。 该贮灰场初期坝为粘土斜墙石渣
坝 , 坝高 ∋� ( , 后期子坝加高 !∀ ( 。为有效
地控制后期子坝浸润线 , 在上游坝脚设置
水平排渗管 , 接至灰水 回收系统 。初期坝贮
灰过程 中暂不使用 , 而在子坝加高前打开 ∃
电模拟渗流试验表明 , 排渗管的预设 , 大大
降低了浸润线 , 满足了后期灰渣筑坝的要
求 , 见图 ! 。
加高 0 ·( 。 渗流电模拟试验表明 , 在不透水
初期坝基础上 , 不论是子坝采用灰渣还是
采用与初期坝相同的材料 , 渗流浸润线位
置都很高 ,整个坝体几乎都处于饱和状态 ,
逸 出点在二级子坝下游坝坡 , 势必造成严
重的渗透破坏 。 为此在“期子坝沉积台面
上 增设 一道水 平排渗管 , 沿排渗管间隔
∀ ∀ ( 设集水井 , 并沿垂直坝轴线方向设
与集水井相接排水管 , 将渗水引出坝坡 。 灰
坝运行观测表 明 , 后期子坝加高采取的排
渗系统 , 排水效果良好 , 三处集水井引出的
三根排水管出流量基本均匀 , 实测坝体浸
润线基本满足设计要求 , 见图 � 。
∋ ! ∀ · ∀ 万
, ‘生二今荞 羚
∃赞群型
图 ! 来发屯灰坝排渗苍预设及浸润线
、灰水面 % ∋ 、灰渣 , ! 、排渗管 % � 、淤泥质亚粘土 , 0 、
浸润线 % . 、粘土抖墙 % 3 、碎石 , , 、蓦础换砂 % / 、粗
砂 。
! ∃ ∋ 后期子坝加高浸润线控制
如果说灰坝分期建设是灰坝与挡水坝
的主要 区别之一 , 那么灰坝后期子坝加高
浸润线控制亦是灰坝的一个突出特点 。 锦
州发电厂贮灰场灰坝 , 初期坝坝高 !∋ ( ,
在二期子坝加高中 , , 由于二期子坝距一期
子坝拉开一段距离 , 初期坝水平排水距上
游水位较远 , 排水作用减小 , 渗流从坝坡逸
出 。 为保证二期子坝的坝坡稳定 ,提 出在一
期灰场台面上设水平排水带措施 。 试验表
明排水效果显著 , 浸润线得到控制 , 满足了
坝坡稳定要求 。
浑 ∃ 江 太平 沟灰 场 灰坝 , 最 大 坝 高
/ ∃ / ∀ ( , 后期子坝加高分两级 , 每级子坝
图 � 浑江电厂太平沟灰场灰坝实侧没润线
、浸润线 , ∋ 、垂直排渗管 % ! 、水平排渗管 , � 、沉积
灰面 。
谏壁发电厂松林山灰场灰坝坝基土质
较差 ,灰渣层与坝体内浸润线过高 。在渗流
有限元分析计算的基础上 , 考虑 了地形条
件 , 提出在一级子坝与二级子坝之间开挖
一道平行坝轴线的深槽 , 埋设排渗管 , 将灰
渣层中渗流水从两岸坝肩引出 。 计算表明 ,
浸润线可以降低 ∗ ( 左右 , 见图 0 。
! ∃ ! 土工织物的应用
土工织物作为一种新 型的建筑材料 ,
近年来广泛应用于岩土工程各个领域 , 逐
渐成为岩土工 程技术 中的一个重要分支 。
土工织物具有 良好的透水性 �渗透系数为
∀ 一 ‘− 『 , 1 ( )∗ · 量级 # , 和 良好可调的排
水能力 , 又具有适当小的孔隙 。 因此 , 既可
本北水利水电 / / 0 年
满足水流通过的要求 , 可以有效地作为排
水设施把渗透水汇集起来排出 , 又可用它
来代替传统的砂砾石反撼层 , ’防止基土城
粒过量流失而造成管涌和流土破坏 ∃ 粉煤 ,
灰灰渣孩粒密度小 , 级配均匀 , 抗管涌能力
极差 , 是比夭然粉土草易发生管涌破坏的
土类 。 因此既要保证灰坝排水系统充分发
挥作用 , 又必须认真考虑设置反滤层 , 以防
造成渗透破坏 , 甚至溃坝失事 ∃ 土工织物把
排水与反滤功能集于一体 , 同时起到两方
面的作用 , 因而在灰渣筑坝技术中迅速得
到推广和应用 。
用 , 其土工织物选用重 : 大于 �∀∀ / ) ( , 的
针村涤给无纺布 , 刺玻强度不小于 0.∀ ; ,
抗拉强度经向大于 � ∀∀ ; ) ∗1( , 纬向大于 ‘
∋ , 7 ; ) ∗8 ( , 渗透 系数 大于 . ∃ ∀ 又 ∀ 一 ’
1 ( ) ∗ , 有效孔径不大于 ∀ ∃ ∀, ( ( 。
们‘∃<、=七目�叮刀、公口�, 闷!,自工、幼‘
协卜尸、、、∀
‘#王‘�‘中‘工·∃
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∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∋∀∀∀ %%%%%%%%%%%
图 ( 松林山灰场灰坝子坝排渗及漫润线
) 、 ∗ ! + , ∗ 、 ∗ ! + , , 、 ∋! + , 魂、− ! + , , 、 ( ! + ∀ .屯(! + ∀
/ 、 / ! + ∀ 0 、 0 ! + 1 2 、 2 ! + ∀ 3 ! 、排诊后浸润线 , 33 、纵
向排渗 ∀ 3∗ 、原地下水位 1 3∋ 、排渗后授润线 ∀
辽宁本钢电厂大清沟贮灰场 , 初期堆
石坝坝 高 −! 4 , 坝长 − !! 4 , 迎水坡采用
(!! 2 5耐 土工织甸反推层 ∀ 土工织物渗透
系数 − 6 3 ! 一 & 7 4 5 。 , 有效孔径 8 ∀ ! / 4 4 , 解
决了砂砾料反滤层工程量大 、施工复杂 、造
价高 、质量不易保证等向题 , 收到了很好的
效果 , 见图 . 。
滦河电厂 、谏壁卑厂 、石横电厂 、 浑江
东风煤矿电厂等请多电厂贮灰场灰坝均采
用 了土工织物作为坝芬 , 坝坡及排水梭体
的反滤材料 。
吉林热电厂来发屯贮灰场灰坝反诊排
水设旅普遗采用土工织物 , 保证了反撼层
的质量并充分发挥了排水控制漫润线的作
日 ‘ 本们电厂灰坝断面日
3 、 棍粗土 脚块 ∀ ∗ 、砂碌 料垫层 ∀ ∋ 、 土工布 (!!
9 5 4 , ∀ − 、砾石垫层 , ( 、碎石层 , . 、坝堆石体 ∀
∋ ∀ − 严格灰坝施工要求 ,加甄运行管理
实际上灰渣筑坝与贮灰场灰坝运行是
一个连续完整的过程 , 可以说一旦灰渣筑
坝过程结束 , 灰场贮灰灰坝运行历程即将
完成。 因此严格灰坝施工质: 要求 , 加强灰
坝运行管理是灰渣筑坝技术的不可忽视的
重要环节 , 是灰坝安全运行的保证 。
例如 , 坝前均匀放灰 , 保持一定的干滩
长度是灰渣筑坝降低坝体浸润线的重要运
行措旅 ∀ 丹东化纤公司自备电广贮灰场初
期坝坝高 ∗3 ∀ , 4 , 后期三级子坝坝高 3 2 ∀ (
4 ,渗流电拟试脸表明;见表 3 < , 坝前保持
干滩 ,8 4 , 坝体浸润线明显降低 ∀
土工织物在反德和排水工程中施工 ,
是一项技术性较强的工作 , 要认真懊重地
进行 。土工织物选钩要严格 , 各项指标必须
满足设计要求 , 并按要求对产品进行描检 ∀
要注意土工织物施工前与施工中的保护 ,
防止对土工织物造成伤害 。 同时在土工织
物设计中 , 要注意深入探讨土工织物在灰
坝中应用所担心的化学稳定性等向题 。
第 � 期 �总第 ! ∀ 期 # 贮灰场灰坝浸润线控制
农
千滩长度 �( #
子坝渗透系数 �1 ( ) ∗ #
子坝运行工况
排渗情况
浸润线最大降低值 �( #
逸出点降低值 �( #
丹东化纤公司电厂灰坝渗流电拟试验
0∀
∀ 一 , ∀ 一 ,
一期 三期 一期 三期
有3∃∀ ∃0无/∃∀ ,∀有�∃∀∋∃∀无�∃∀∀∃0有 �∀∃0无/∃0 ∃∀有 � ∃0无>?∃∀
注 +表中浸润线降低值为有干滩与无干滩相比
� 结语
�9# 贮灰场灰坝浸润线控制是灰渣筑
坝技术的关键 。 初期坝的设计与施工要考
虑为后期子坝加高 、浸润线控制创造有利
条件 。
�∋# 浸润线的控制工程措施包括筑坝
材料 、坝型选择 %筑坝全过程排渗排水设施
的优选 ‘施工 %运行管理等各个环节 。 因此
灰坝浸润线控制成为灰渣筑坝技术的突出
特点 。
�!# 土工织物在灰渣筑坝中的应用 , 为
灰坝浸润线控制提供了理想的建筑材料 ∃
希望得到更为广泛的推广和应用 。
�� #本文结合工程实例介绍了较典型
的浸润线控制措施 , 以供有关工程参考 ∃
�上接第 . 页 # / / � 年 月 ∋ � 日开始至 ∋
月 � 日结束 。 处理后 , 喷锚网支护没有出
现异常迹象 。下半洞开挖完后 , 考虑围岩自
稳差和施工期导流要通过高速水流等情
况 , / / � 年 / 月 上半洞作二次喷锚 网支
护 , 下半洞加强了喷锚网支护 。 系统锚杆采
用必∋ 0 , 插入岩石深 � ( , 腰线以上梅花形
布置 , 间距和排距 ∃ ∗ ( , 腰线以下方格布
置 , 间距和排距 9 ( 。 俐筋网 , 网筋必 , , 网
距均为 ∋∀ 1( 。喷混凝土层 , 标号 ∋∀∀ 号 , 膜
线以上厚 ∀ 一 0 。( ,映线以下厚 ∋∀ 。( ∃
0 结束语
引水洞和导流洞 ! 号正长斑岩脉成组
节理构成屋脊形组合体的塌方 , 都是先从
两侧沿屋脊形节理开始坍塌 , 逐渐发展 为
洞顶较大场方 。 出现塌方预兆后 , 由于现场
人员对塌方预兆认识不足 , 发生硕坏多臂
钻重大事故 ,今后应吸取教训 。
洞 内破碎正长斑岩脉 , 出现坍塌初期 ,
及时进行喷锚网支护 , 工程处理简便 , 工期
短 , 造价低 。 产生较大场方后的工程处理 ,
根据场方多从两侧开始而发展 , 场方后圈
岩松动不厚 , 两侧拱肩 尚保存等精况 , 、 ∋
号洞两种不同处理方法中 , 先从上部两边
墙开始向上打系统锚杆 , 一直打至洞顶中
部 , 从两侧向上喷一层素混凝土 ,再挂钢筋
网喷混凝土的喷锚支护方法 , 从实践情况
着 , 治理塌方效果较好 。