某水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)報(bào)告-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】型水庫(kù)，庫(kù)址座落在XX市XX鄉(xiāng)XX村境內(nèi)，地理位置東經(jīng)111°48′38″，北緯北緯29°21′58″，該庫(kù)于1960年9月動(dòng)工，1960年12月竣工。大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水30年一遇，校核洪水300年一遇。于山區(qū)，植被覆蓋良好。集雨面積Km2,壩址以上干流長(zhǎng)，干流平均坡降‰。多年平均降水量1274mm。常庫(kù)容萬(wàn)m3，死庫(kù)容萬(wàn)m3；校核洪水位（P=%）,設(shè)計(jì)洪水位（P=%），正常蓄水位,死水位。水庫(kù)是以農(nóng)田灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖任務(wù)等綜合性小型水庫(kù)。樞紐工程由大壩、溢洪道和灌溉放水涵組成。長(zhǎng)度87m,壩頂寬度,壩基防滲型式為截水槽。外坡有兩級(jí)平臺(tái)，自上而下坡比分別為1：、1：、1：。與山體結(jié)合部位更為嚴(yán)重)。合泥進(jìn)行處理，但沒(méi)有達(dá)到理想效果。目前該水庫(kù)存在的主要問(wèn)題有：。3)輸水洞瓦管現(xiàn)已老化，漏水嚴(yán)重；4)出口渠道沒(méi)有襯砌，滲漏嚴(yán)重；主要建筑物級(jí)別為5級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。此標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)范要。求，本次仍采用上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核。另外南部有毛里湖斷層分布，被第四系覆蓋層覆蓋。

　　

【正文】 ，首先對(duì)上游壩坡進(jìn)行調(diào)坡，挖高填底，整平夯實(shí)，上游 壩坡按 1： 控制。 死水位 以下 采用拋塊石壓腳，拋石設(shè) 3m 寬平臺(tái)，坡比 1:；死水位至正常蓄水位設(shè) C20 混凝土六方塊 ，下部設(shè) 10cm 厚砂礫石墊層，墊層采用 平板振動(dòng)機(jī)壓實(shí)后 再鋪 設(shè)混凝土 六方塊 ；正常蓄水位以上采草皮護(hù)坡。 下游壩坡 周邊設(shè)排水溝 ,壩坡 設(shè) 有 上壩踏步，坡面進(jìn)行生態(tài)草皮護(hù)坡。在壩腳設(shè) 貼坡排水 體， 貼坡排水頂高 ，以下按 1： 設(shè)排水體， 厚度 350mm～400mm，下部設(shè)有 的砂礫石反濾層。 壩頂 路面采用 泥結(jié) 石硬化 ，厚度 200mm，下部設(shè)有 200mm 砂礫石墊層，兩側(cè)設(shè)有 C20 混凝土路緣石。 ② 護(hù)坡設(shè)計(jì) 為了滿足抗風(fēng)浪 和變形 要求 ,上游壩坡需護(hù)坡，采用預(yù)制 混凝土六方塊護(hù)坡。 混凝土 塊的厚度按《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的公式計(jì)算 ，設(shè)計(jì)采用10cm。 ③ 壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì) 大壩壩頂寬 5m， 壩頂路面采用 泥結(jié)石 硬化，厚度 200mm，雙面排水，坡度 3%，路面上、下游側(cè)設(shè) 厚、 寬 C20 混凝土路緣石 。 ④ 壩坡排水設(shè)計(jì) 大壩下游為草皮護(hù)坡，為避免雨水匯流沖刷壩坡，在下游壩坡 與山體結(jié)合處沿線 設(shè)置排水溝。 48 ⑤ 排水棱體設(shè)計(jì) 新建貼坡排水 體， 新建排水棱體 頂部高程 ， 高 ，頂寬 ，貼坡 坡 度 1： ，排水體內(nèi)設(shè)兩 級(jí)導(dǎo)濾層，從外至內(nèi)分別為 20cm 厚 粗 砂層（ d=10～ 20mm）、 20cm 厚卵石層（ d=5～ 20mm）。 ⑥壩腳渠道硬化 在排水棱體頂部高程內(nèi)側(cè)將原有渠道進(jìn)行 C15 混凝土硬化，厚10cm。 在進(jìn)行排水 體施工時(shí)，對(duì)下游壩坡進(jìn)行整治。 (三）大壩 防滲 設(shè)計(jì) (1)防滲方案的確定 壩基座落于 在含礫石及碎石粘土層 上 ,防滲 有三種比選方案 ： 方案一： 沖抓套井回填方案。在大壩 壩頂以下采用 沖抓套井回填 。 方案二： 上游壩腳截滲墻 +壩身 土工膜 鋪蓋防滲 方案。 方案三： 高壓噴射灌漿方案。壩頂以下 至 相對(duì) 不透水層 采用 高壓灌漿 。 上述三種防滲方案 的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)下表 。 經(jīng)綜合比較后推薦方案一，即采用沖抓套井 +帷幕灌漿的防滲方案。 （ 2）沖抓套井回填防滲設(shè)計(jì) 在 壩頂 布置 沖抓孔 ，孔經(jīng) ，孔距 。 ① 主孔和套孔的布置 先打主孔 ① 、 ③ 號(hào)，回填后打套孔 ② 號(hào)，回填后再打 ⑤ 號(hào)孔，回 49 填后返打 ④ 號(hào)孔，以此順序進(jìn)行打孔回填。套孔（雙號(hào)孔）為整圓，主孔（單號(hào)孔）被套孔切割，呈對(duì)稱蝕圓。見(jiàn)附圖。 表 大壩防滲方案比較表 比較內(nèi)容 沖抓套井方案 壩腳截滲墻 高壓噴射 +壩身土工膜鋪蓋 方案 壩頂布孔，沖抓孔經(jīng) ，孔距 , 上游壩腳設(shè) 1179。 2m的混凝土防滲墻，壩身鋪土工膜 壩頂布孔，高噴孔距 , 主要措施 防滲效果 較好 較好 質(zhì)量不穩(wěn)定 施工難度 施工技術(shù)簡(jiǎn)便，質(zhì)量容易控制 施工技術(shù)較簡(jiǎn)單，質(zhì)量有保證。但需排空水庫(kù) 噴射壓力控制較復(fù)雜，質(zhì)量難控制 工程造價(jià) 最低 中等 最高 工期 中等 較長(zhǎng) 最短 ② 單排孔孔距和防滲墻有效厚度計(jì)算 設(shè)計(jì)主孔被套孔切割，呈對(duì)稱蝕圓，選擇最優(yōu) α 角為 45176。 。本工程沖抓鉆機(jī)選用 SJZ— 95 型自動(dòng)掛卸沖抓式打井機(jī)，其技術(shù)性能 指標(biāo)為：開(kāi)孔直徑 110cm，最大鉆孔深度達(dá) ，有質(zhì)量保證的回填深度超過(guò) 20m。 單排孔沿直線錯(cuò)位相套，孔距按下式計(jì)算： L=2Rcosα 計(jì)算得孔距為 。 50 ③ 防滲墻有效厚度計(jì)算 單排孔形成的防滲墻有效厚度按下式計(jì)算 L=2Rcosα=2179。179。cos45176。=0. 78m。 ④ 所需防滲墻厚度的計(jì)算 由《水力計(jì)算手冊(cè)》滲流計(jì)算公式（ 5213， 5214）計(jì)算粘土墻承受最大水頭如下： 式中： q—— 單寬滲流量， m3/sm； H H2—— 上、下游水深， m； h—— 心墻浸潤(rùn)線的逸出高度 ， m； k2—— 粘土墻滲透系數(shù)， cm/s， k2=1179。10 6cm/s； k1—— 壩體填料滲透系數(shù)， cm/s， k1=1179。10 4cm/s； T—— 粘土墻的厚度， m； S—— 浸潤(rùn)線粘土墻出逸點(diǎn)至下游坡面出逸點(diǎn)距離， m, 設(shè)粘土防滲墻承受最大水頭為 H，根據(jù)下式確定防滲心墻厚度； T=H /[J] 式中： [J]—— 防滲墻允許坡降， [J]=7； 由加固后的壩體滲流計(jì)算結(jié)果可知，校核洪水位下心墻內(nèi)的水頭差為 △H= ，平均滲透坡降 J=△H/D= [J]=7，滲透 2 2212 T hHkq ?? 2 2221 SHhkq ?? 51 坡 降小于防滲墻的允許坡降 , 單排孔形成的防滲墻厚度即可滿足要求。 ⑤ 土料的選擇 回填土料要求顆粒含量為 35%～ 50%，滲透系數(shù)小于 1179。10 5cm/s，含水量控制在 21%～ 25%左右，干密度大于 ,干密度和含水量均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。 ⑥ 技術(shù)要求 鉆孔要求鉛直，鉆孔的偏斜率應(yīng)不大于 1/80，造孔程序：先主井后套井按兩序施工 ,鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后應(yīng)立即回填，按先主井后套井的原則，填土分層進(jìn)行，回填一層，夯實(shí)一層，不得邊填邊夯。填土層的厚度控制在 至 。夯實(shí)方式應(yīng)視 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，夯實(shí)過(guò)程中，確保夯錘穩(wěn)定，不碰撞井壁，以提高夯壓效果。當(dāng)夯實(shí)10m 以下的井段時(shí)，可適當(dāng)加大夯錘的沖擊力，擴(kuò)大對(duì)周圍土體的擠壓影響。當(dāng)接近井頂部位時(shí)，則應(yīng)減小夯錘的落距，以防壩面開(kāi)裂或孔周土體隆起。 死水位以下的沖抓回填施工質(zhì)量受地下水影響 ,應(yīng)采用相應(yīng)的技術(shù)措施 ,及時(shí)抽排滲水 ,確保施工質(zhì)量。 為保證施工質(zhì)量，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)內(nèi)容為鉆孔的深度與造孔的偏斜率，土料的含水量，最優(yōu)含水量依現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，確保滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)檢查施工質(zhì)量 ,確保填筑土體滲透系數(shù)滿足規(guī)范要求。 52 滲流安全和結(jié)構(gòu)安全復(fù)核 一、 大壩滲流計(jì)算分析 （一） 、滲透分區(qū)及指標(biāo) 大壩滲流計(jì)算斷面選取本次勘探取樣斷面。通過(guò)計(jì)算分析進(jìn)行防滲處理后的大壩滲透穩(wěn)定，并計(jì)算壩體浸潤(rùn)線高度，驗(yàn)證排水棱體高度，為大壩穩(wěn)定計(jì)算提供依據(jù)。 本次計(jì)算斷面的滲透分區(qū)主要根據(jù)地質(zhì)橫剖面，按照現(xiàn)場(chǎng)所取原狀樣的室內(nèi)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)注（壓）水試驗(yàn)，綜合大壩建設(shè)和運(yùn)行管理情況進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，將大壩計(jì)算斷面劃分為 4 個(gè)滲透分區(qū)，分別為壩體填筑土、壩基原狀土和防滲墻， 見(jiàn) 滲透分區(qū) 附 圖 41。 各滲透分區(qū)的水平、垂直滲透系數(shù)指標(biāo)由現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)、根 據(jù)壩體填土室內(nèi)土工試驗(yàn)資料，參照同類工程經(jīng)驗(yàn)確定，見(jiàn)表 。 本次滲流穩(wěn)定計(jì)算采用理正巖土計(jì)算軟件，因壩體滲透分區(qū)較多，只適用該軟件的有限元法進(jìn)行滲流計(jì)算。 表 水庫(kù) 大壩計(jì)算斷面滲透系數(shù)分區(qū)指標(biāo) 分區(qū) 巖性 滲透系數(shù) K（ cm/s） 垂直 水平 壩體土 人工填筑粘土 179。 105 179。 105 壩基 基巖 179。 105 179。 105 防滲心墻 沖抓回填粘土 179。 106 179。 106 根據(jù)選定的典型計(jì)算斷面圖，計(jì)算模型原點(diǎn)選在計(jì)算斷面 上 游側(cè) 53 壩腳位置 ， X 方向向右為正， Y 方向向 上 為正。 X 方向計(jì)算范圍為自上、下游壩坡坡腳各向外延伸 20m； Y 方向計(jì)算范圍為自壩頂至壩基。 （二）、 滲流計(jì)算工況的確定： 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 (SDJ2742021)第 條規(guī)定，本次滲流計(jì)算分析按以下工況進(jìn)行： ① 上游正常蓄水位與下游無(wú)水，穩(wěn)定滲流； ② 上游設(shè)計(jì)洪水位與下游無(wú)水，穩(wěn)定滲流； ③ 上游校核洪水位與下游無(wú)水，穩(wěn)定滲流； ④ 上游 1/3 壩高水位與下游無(wú)水，穩(wěn)定滲流； ⑤ 上游從正常水位驟降至 1/3 壩高與下游無(wú)水，非穩(wěn)定滲流。 因本次計(jì)算為已建工程的 加固，不需計(jì)算施工期工況。 （三） 、穩(wěn)定滲流計(jì)算內(nèi)容及結(jié)果 計(jì)算大壩在各計(jì)算工況時(shí)浸潤(rùn)線位置，確定最大可能滲透比降，分析大壩的抗?jié)B安全性。各工況下計(jì)算結(jié)果 及 相應(yīng)浸潤(rùn)線高度見(jiàn)本章附圖 42～附圖 46。 從計(jì)算結(jié)果看，下游逸出點(diǎn) 在 排水棱體頂部 高程 以下 ，壩坡和下游壩腳不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞。最大滲透比降發(fā)生在防滲心墻內(nèi)，小于其允許滲透比降，壩體內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞。 二、 大壩穩(wěn)定分析計(jì)算 （一） 、材料分區(qū)及力學(xué)指標(biāo) 大壩邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算斷面選取本次勘探取樣縱剖面（見(jiàn)工程地質(zhì)平面圖），計(jì)算斷面的材料分區(qū)主要根據(jù)地質(zhì)橫剖面 ，按照地質(zhì)勘 54 探的結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)所取原狀樣的室內(nèi)土工試驗(yàn)及鉆孔柱狀圖，綜合大壩建設(shè)和運(yùn)行管理情況進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，分區(qū)見(jiàn)本章 計(jì)算 附圖 41。 各材料分區(qū)的物理力學(xué)指標(biāo)采用地質(zhì)推薦值，該值來(lái)源于土樣試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)原位注（壓）水試驗(yàn)和工程類比資料。各種物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表 。 大壩進(jìn)行防滲處理后，增加了防滲心墻，心墻部份的抗剪強(qiáng)度比壩體填土高，但心墻較薄，為簡(jiǎn)化計(jì)算，從偏安全角度考慮，不單獨(dú)分區(qū)，仍按原壩體的力學(xué)指標(biāo)。 表 水庫(kù)大壩計(jì)算斷面穩(wěn)定計(jì)算材料分區(qū)指標(biāo)表 分區(qū) 巖性 濕密度 （ g/cm3） 干密度 （ g/cm3） 固結(jié)快剪 慢剪 φ （ 176。 ） C （ KPa） φ （ 176。 ） C （ KPa） 壩體（ Ⅰ ） 含礫粘土 8 5 壩基（ Ⅱ ） 含碎石及礫石粘土 5 （二） 、計(jì)算方法 壩坡穩(wěn)定性計(jì)算采用理正巖土計(jì)算軟件，該軟件采用 瑞典圓弧 法計(jì)算土質(zhì)邊坡和土壩的安全系數(shù)。 根據(jù)選定的典型計(jì)算斷面圖，計(jì)算模型原點(diǎn)選在計(jì)算斷面 上游側(cè)壩腳位置 ， X 方向向右為正， Y 方向向 上 為正。 X 方向計(jì)算范圍為 自上、下游壩坡坡腳各向外延伸 20m； Y 方向計(jì)算范圍為自壩頂至壩基。 55 （三） 、壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算工況的確定： 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 (SDJ2742021)第 條規(guī)定，本次穩(wěn)定分析中應(yīng)核算： （ 1）穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡。 （ 2）水庫(kù)水位驟降時(shí)期的上游壩坡。 在滲流計(jì)算的基礎(chǔ)上，計(jì)算下列工況大壩穩(wěn)定安全系數(shù)： ① 上游正常蓄水位與下游無(wú)水時(shí)，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應(yīng)力法）； ② 上游設(shè)計(jì)洪水位與下游無(wú)水時(shí)，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應(yīng)力法）； ③ 上游校核洪水位與下游無(wú)水時(shí)，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù) （有效應(yīng)力法）； ④ 上游 1/3 壩高水位與下游無(wú)水時(shí)，上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應(yīng)力法） ⑤ 上游水位從正常蓄水位驟降至 1/3 壩高與下游無(wú)水時(shí)，上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法）。 （四） 、壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果 計(jì)算出大壩上下游壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)列于表 ，相應(yīng)滑弧位置見(jiàn)本章附圖 48 至圖 414。 56 表 水庫(kù)大壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表 計(jì)算工況 計(jì)算邊坡 上游水位 下游水位 安全系數(shù) K 規(guī)范要求 [K] 穩(wěn)定滲流期、庫(kù)水位驟降 下游邊坡 校核洪水位 無(wú)水 下游邊坡 設(shè)計(jì)洪水位 無(wú)水 下游邊坡 正常蓄水位 無(wú)水 上游邊坡 1/3壩高水位 無(wú)水 上游邊坡 水位驟降（有效應(yīng)力法） 無(wú)水 地震 下游邊坡 正常蓄水位 無(wú)水 地震 上游邊坡 1/3壩高水位 無(wú)水 通過(guò)本次計(jì)算分析，大壩計(jì)算斷面上、下游壩坡在各工況下最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范要求，經(jīng)除險(xiǎn)加固后大壩結(jié)構(gòu)安全滿足規(guī)范要求。 （五）、壩 坡抗滑穩(wěn)定抗震復(fù)核 計(jì)算出地震工況下大壩上下游壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)列于表 ，相應(yīng)滑弧位置見(jiàn)本章附圖 48～ 附圖 414。其穩(wěn)定安全 57 系數(shù)滿足規(guī)范要求。 溢洪道設(shè)計(jì) 工程 現(xiàn)狀及主要問(wèn)題 溢洪道位于壩體右側(cè)壩肩，基礎(chǔ)為含礫粉質(zhì)粘土，為開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程為 ，寬度 ，為土渠，未作其它防護(hù)，施工中對(duì)地基未進(jìn)行任何加固和防滲處理，目前沖刷嚴(yán)重，兩側(cè)垮塌，影響過(guò)水?dāng)嗝?，溢洪時(shí)水直接沖刷溢洪道和下游農(nóng)田，當(dāng)庫(kù)水位較高時(shí)，溢洪道單處滲漏量達(dá) Q＝ ，在正常水位和高水位時(shí)滲漏量達(dá) Q＝ 。 溢洪道位于松散的坡積層土，土體結(jié)構(gòu)較松散，施工質(zhì)量差。破壞較嚴(yán)重 。 溢洪道加固設(shè)計(jì) 溢洪道由進(jìn)口段、控制段、泄槽段和消能段組成?？刂贫芜M(jìn)口底板高程 ，寬 ，長(zhǎng) 。泄槽段縱坡 1。1:。，長(zhǎng)，消力池寬 ，深 ，長(zhǎng) ，底板高程 。均采用鋼筋混凝土，混凝土標(biāo)號(hào)為 C20，每