(畢業論文)水庫除險加固工程初步設計-資料下載頁

【導讀】孔家灣水庫水庫建于長江--橫江--昭魯河上游支流上，屬長江流域橫江水系。徑流面積為，地理位置為東經103°39′12″，北緯27°14′47″。陷，下游出現多處集中滲漏點，大壩存在嚴重的壩體滲漏、壩基滲漏、兩壩肩繞壩滲漏，經大壩安全評價綜合評定孔家灣水庫大壩安全類別為三類壩。應的除險加固措施以完成初步設計。具體完成了以下內容，首先對現狀壩體滲流穩定、抗滑穩定和抗震穩定進行復核計算，然后根據壩體存在的相關病害進行除險加固設計。厚下游壩坡并新建排水棱體；對壩體及壩基、壩肩進行防滲處理等。再從水庫樞紐區地。帷幕灌漿防滲方案。最后對壩體重新分區計算物理力學指標，從而進行壩體滲流穩定、

　　

【正文】 ??? ddCu ， ? ? 26010 230 ???? ）（dddCc 二、 壩體的滲透變形的判別 壩土和壩基覆蓋層均不能同時滿足不均勻系數大于或等于 曲率系數等于 1～ 3，為 級配不良土。另由顆粒分析曲線可知壩土和壩基曲線均存在明顯臺階，為不連續級配土，對于不連續級配土，應按如下方法進行滲透變形判別： A 當 PC≧ 35%時，發生流土破壞； B 當 25%≦ PC﹤ 35%時，過渡型，取決于土的密度、粒級、形狀： C 當 PC﹤ 25%時，發生管涌破壞。 其中： cP — 土的細粒顆粒含量，以質量百分率計（ %）； 壩土：由土樣顆粒級配曲線求得大壩壩體土料的 Cu ＝ 5 , Cc =，可知其級配不良。對不連續級配的土，按規范取粗細粒區分粒徑 fd =，并從顆粒級配曲線上查得其對應含量 PC=%35%，故可判別：壩土可能發生的滲透變形類型為流土破壞。 覆蓋層：由顆粒級配曲線求得壩基覆 蓋層土料的 Cu ＝ 5 , Cc =，可知其級配不良。對不連續級配的土，按規范取粗細粒區分粒徑 fd =，并從顆粒級配曲線上查得其對應含量 PC=%35%，故可判別：壩基表部覆蓋層可能發生的滲透變形類型為流土破壞。 三、允許水力坡降的確定 流土型滲透變形的臨界水力坡降計算公式為： ? ?? ?nGJ scr ??? 11 壩土： ?sG ?e ??? )1/( een (1+)= crJ ? ?? ?4 8 ??? = [J]= Jcr/ F=而 出逸點的實際水力坡降 J 為 ： 正常蓄水位 m 下， J＝ 現狀運行水位 下， J= 云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 覆蓋層： ?sG ?e ??? )1/( een (1+)= crJ ? ?? ?4 4 ??? = [J]= Jcr/ F=而 出逸點的實際水力坡降 J 為 ： 正常蓄水位 m 下， J＝ 現狀運行水位 下， J= 計算結果見表 49 表 49 大壩滲透變形計算結果 水庫水位（ m） 計算參數 壩 體 壩 基 Ⅰ區 Ⅱ區 Ⅲ區 Ⅳ區 正常蓄水位 / 現狀運行水位 （ ） /（ ） Jcr F [J] J 根據計算結果，壩體在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（ J）為 ，大于其允許水力坡降 [J]值（ ），易于發生滲透變形；在現狀運行水位下，出逸水力坡降（ J）為 ，大于允許水力坡降 [J]值（ ） ，易于發生滲透變形。 壩基覆蓋層在正常蓄水位情況下，出逸水力坡降（ J）為 ，大于其允許水力坡降 [J]值（ ），易于可能發生滲透變形；在現狀運行水位下，出逸水力坡降（ J）為 ，大于允許水力坡降 [J]值（ ），易于發生滲透變形。 大壩滲流安全綜合分析 （ 1）通過滲流量計算，壩體存在嚴重的壩體滲漏、壩基滲漏、繞壩滲漏及壩肩結合部滲漏問題。根據地質勘察，壩基存在強透水區域。 （ 2）壩體滲漏量隨庫水位的升高而增大，滲透水流直接 在下游壩坡出逸，壩土受水浸泡，其物理、力學指標會逐年衰減。 （ 3）壩土及壩基覆蓋層在正常蓄水位和現狀運行水位情況下，易于發生滲透變形破壞。 壩體結構安全復核 云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 計算成果 根據孔家灣水庫大壩實際情況，按照《碾壓式土石壩設計規范》（ SL2742020）的要求，對大壩最大斷面進行穩定滲流期的上、下游 壩坡和庫水位降落期的上游壩坡進行全面的抗滑穩定復核計算。 對大壩分別計算了 16 種工況，其中，對正常運用計算了穩定滲流期的 6 種工況、水位緩降時的 2種工況，對非常運用Ⅰ計算了 2 種工況，對非常運用Ⅱ計算了 6種 工況。 各種工況下大壩的抗滑穩定最小安全系數計算結果見表 410 表 410 大壩抗滑、抗震穩定計算結果 工作條件 序號 計算工況 抗滑穩定 安全系數 規 范 允許值 正常運用 穩定滲流期 下游壩坡 1 設計洪水位 2 正常蓄水位 3 現狀運行水位 穩定滲流期 上游壩坡 4 設計洪水位 5 正常 蓄水位 6 現狀運行水位 水位降落時 上游壩坡 7 正常蓄水位 降至最不利水位 8 正常蓄水位 非常運用Ⅰ 穩定滲流期 下游壩坡 9 校核洪水位 穩定滲流期 上游壩坡 10 校核洪水位 非常運用Ⅱ 穩定滲流期 下游壩坡 （考慮地震） 11 正常蓄水位 ， 7176。地震 12 現狀運行水位 ， 7176。地震 穩定滲流期 上游壩坡 （考慮地震） 13 正常蓄水位 ， 7176。地震 14 現狀運行水位 ， 7176。地震 水位降落時 上游壩坡 15 正常蓄水位 降至最不利水位 ， 7176。地震 云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 （考慮地震） 16 正常蓄水位 降 至死水位， 7176。地震 大壩下游壩坡在穩定滲流期的設計洪水位、正常蓄水位和現狀運行水位下，抗滑穩定安全系數分別為 、 、 ，僅現狀水位下，抗滑安全系數略大于規范值（ ），設計洪水位與正常蓄水位均小于規范值，主要原因是由于現狀水位較低，水深僅 ；校核洪水位下，抗滑穩定安全系數為 ，小于現行規范值（ ）。上游壩坡在穩定滲流期的設計洪水位、正常蓄水位和現狀運行水位下，抗滑穩定安全系數分別為 、 、 ，均大 于現行規范值（ ）；校核洪水位下，抗滑穩定安全系數大于現行規范值（ ）；在水位從正常蓄水位緩慢降落至最不利水位時，其抗滑穩定安全系數為 ，略大于現行規范值（ ）；在水位從正常蓄水位緩慢降落至死水位時，其抗滑穩定安全系數為 ，小于現行規范值（ ）。 綜上所述，大壩下游壩坡的抗滑穩定安全系數小于或略大于現行規范值，上游壩坡存在抗滑穩定安全系數小于現行規范值的工況，綜合評定大壩抗滑穩定性差。 抗震安全復核 計算結果 孔家灣水庫大壩的抗震穩定安全系數值已列入 表 410中。 由計算結果知，大壩下游壩坡在穩定滲流期情況下，正常蓄水位抗震穩定安全系數為 ，小于現行規范值（ ），現狀水位抗震穩定安全系數為 ，略大于現行規范值（ ），主要原因是由于現狀水位較低，水深僅 ，現狀庫容僅為興利庫容的 1/2，正常蓄水位情況下，大壩抗震不滿足規范要求。上游壩坡在穩定滲流期情況下，正常蓄水位和現狀水位的抗震穩定安全系數分別為、 ，大于現行規范值（ ）；在水位緩降情況下，正常蓄水位降至最不利水位時，抗震 穩定安全系數為 ，略大于現行規范值（ ）；正常蓄水位降至死水位時，抗震穩定安全系數為 ，略大于現行規范值（ ）。 云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 水庫樞紐除險加固工程布置 孔家灣水庫控制灌溉面積達 萬畝，水庫灌溉供水可通過復蓄調節使用，抗御了多年的洪旱災害，促進了農業經濟的發展；同時水庫也擔負著重要的防洪任務，對保護水庫下游 公里處的永豐鎮集鎮、 公里處的新民村 48 組村莊（人口 4000 人，保護耕地 1500 畝）、 213 國道（距離水庫約 2 公里）及昭（通）魯（甸 ）公路等的生命財產安全起到了至關重要的作用。目前，水庫已病險嚴重，正常運行無法保障，為此做好該水庫的安全評價工作、為后期除險加固處理做好準備已勢在必行。 根據水庫現狀及安全鑒定結論，本次除險加固的工程項目主要有： （ 1）對水庫壩體、左右壩肩、壩基進行整體防滲處理； （ 2）對大壩壩體上、下游壩坡進行整修、加固處理；壩頂增設防浪墻，以滿足壩頂安全超高要求； （ 3）增設排水棱體； （ 4）根據工程區實際地形地質情況，加固現狀涵洞，并對啟閉設備進行更換處理； （ 5）對溢洪道進行拆除重建，以滿足安全泄洪需要； （ 6）鑒 于永豐高溝從大壩下游壩坡經過，為此，應做好永豐高溝的防滲處理，并在運行過程中對其加強監測管理，防止其對大壩結構穩定構成威脅。 （ 7） 新建水庫管理所； 大壩除險加固設計 壩體及壩面整修設計 壩頂設置為泥結石路面，壩頂上游側設置防浪墻，墻頂高于壩頂 1m。 上游壩面護坡塊石殘缺不全，極其凌亂，有沉陷、隆起、風化嚴重及風浪淘蝕等異常現象；故需 對壩體上游坡面進行整修，采用干砌石塊進行護坡，石塊直徑不宜小于 — ，下面墊 — 厚的碎石或礫石。壩體與兩岸坡接觸處增設 向排水溝 ,下游設永豐高溝的戧臺處增設 水溝。 下游右壩壩坡坡面凸凹不平，存在浸濕、滲漏現象，壩腳排水溝淤積嚴重、云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 排水不暢。采用草皮護坡，壩體與兩岸坡接觸處增設 排水溝。 排水棱體設計 現狀壩體下游無排水棱體， 故 設計中在壩下游新建排水棱體。 壩體排水布置于大壩下游坡腳處，型式為棱體排水，排水棱體頂部高程為，底部高程為 ，最大高度 3m，排水棱體頂部寬 ，內坡坡比 1： ，外坡坡比 1： 。棱體采用干砌塊石砌筑， 棱體底部及內側布設反濾層，層厚及粒 徑按反濾要求考慮， 壩腳排水溝淤積嚴重、排水不暢，故需對壩腳排水溝進行清淤、整修處理 ，以便能及時排泄滲漏水體。 防滲方案 目前常用的防滲處理技術很多，如振動沉模防滲板墻、劈裂帷幕灌漿、高壓噴射灌漿防滲、土工模防滲、級配料灌漿、混凝土防滲墻技術等，結合 孔家灣 水庫工程實際情況和病害狀況，壩體設計中選擇了帷幕灌漿方案（一方案）和防滲墻～帷幕灌漿組合方案（二方案），并對其進行經濟、技術等方面的比較。 （ 1） 帷幕灌漿 方案 方案一 該方案對壩體，左、右壩肩，壩基進行帷幕灌漿整體防滲處理。 （ A） 防滲邊界： 根據地 質勘探資料，按《碾壓式土石壩設計規范》（ SL2742020）的要求：壩體防滲頂界為水庫正常蓄水位；防滲底界為巖體透水率指標小于 10 Lu 分界線。 防滲左邊界為壩 0+；防滲右邊界為壩 0+； （ B） 設計參數 設計防滲體厚度 ，允許水力坡降（ [J]）為 100，滲透系數（ k）小于 1 106cm/s，防滲板墻 28 天齡期（ R28）大于 ，防滲板墻彈性模量（ E）小于 1000 Mpa，抗滲標號為 S6。 （ C） 防滲布置 防滲體布置為接地式帷幕，總長 220m，從壩 0+— 壩 0+ 進行帷幕灌漿處理。 由于無灌漿試驗資料，通過與已建成工程進行類比，巖體帷幕灌漿孔孔距確定為 ，設計中共布置 111 孔，帷幕體厚度 ～ 。設計灌漿孔分三云南農業大學水利水電與建筑學院畢業設計 昭通市昭陽區孔家灣水庫除險加固工程初步設計 序逐級加密灌注，一序孔及二序孔孔距為 ，三序孔孔距為 。 （ D） 施工質量檢測 在平行于壩軸線的方向每十個灌漿孔設置一個檢查孔，共布置了 11 個，具體尺寸見孔家灣水庫防滲參數表。用檢查孔作壓水試驗，每 5m 作為一個壓水試驗段，此方案共有 52 個壓水試驗段。 （ 2）防滲墻～帷幕灌漿組合方案（方案二） 該方案對壩體和 壩基覆蓋層采用塑性混凝土防滲墻進行處理，對左、右壩肩，壩基采用帷幕灌漿進行處理。帷幕灌漿孔距 ，混凝土防滲墻厚度 。 （ A）防滲體邊界 根據地質勘探資料，按《碾壓式土石壩設計規范》（ SL2742020）的要求：壩體防滲頂界為水庫正常蓄水位；防滲底界為巖體透水率指標小于 10 Lu 分界線。防滲左邊界為壩 0+；防滲右邊界為壩 0+（其中，防滲墻左邊界為壩 0＋ ，右邊界為壩 0+）。 （ B）設計參數 設計防滲體厚度大于 ，允許水力坡降（ [J]）為 100，滲透系數（ K）小于 k= 107cm/s，防滲板墻 28 天齡期（ R28）大于 ，防滲板墻彈性模量（ E）小于 1000 Mpa，抗滲標號為 S6。 （ C）防滲體布置 防滲體布置為接地式帷幕，總長 ，壩基及兩壩肩（壩 0+～壩 0＋ 030. 000、壩 0＋ ～壩 0＋ ）進行帷幕灌漿處理；壩體（壩 0＋ ～壩 0＋ ）進行防滲墻處理。帷幕灌漿和防滲墻平面上采用裹頭搭接。 防滲墻：設計防滲墻厚度 ，墻頂高程為水庫正常蓄水位（ ），防滲墻長度 158m，最大深度 ，平均深度 。根據工程區料場情況，考慮到防滲墻的變形狀況，防滲墻采用塑性混凝土澆注，設計塑性混凝土防滲墻 28 天齡期抗壓強度（ R28）大于 ，彈性模量（ E）為 400～ 500Mpa，滲透系數（ k）小于 k= 107cm/s，抗滲標號為 S6。 灌漿帷幕：由于無灌漿試驗資料，通過與已建成工程進行類比，巖體帷幕