某水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)報(bào)告(參考版)

　　

【正文】 長(zhǎng)，消力池寬 ，深 ，長(zhǎng) ，底板高程 。泄槽段縱坡 1。 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。 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。其穩(wěn)定安全 57 系數(shù)滿足規(guī)范要求。 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。 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）。 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。 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。 ） C （ KPa） φ （ 176。 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)。 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。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。各工況下計(jì)算結(jié)果 及 相應(yīng)浸潤(rùn)線高度見本章附圖 42～附圖 46。 因本次計(jì)算為已建工程的 加固，不需計(jì)算施工期工況。 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。 106 179。 105 179。 105 179。 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。 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 滲透分區(qū) 附 圖 41。 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。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。 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。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。填土層的厚度控制在 至 。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)。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。 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。cos45176。 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。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。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。 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。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。 （ 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 。 上述三種防滲方案 的優(yōu)缺點(diǎn)見下表 。 方案三： 高壓噴射灌漿方案。在大壩 壩頂以下采用 沖抓套井回填 。 在進(jìn)行排水 體施工時(shí)，對(duì)下游壩坡進(jìn)行整治。 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）。 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 。 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。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。 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。 (二 ）大壩 結(jié)構(gòu)加固 設(shè)計(jì) ① 結(jié)構(gòu)加固方案 經(jīng) 復(fù)核 ，水庫(kù)大壩 按 沖抓套井回填粘土 防滲后， 壩體浸潤(rùn)線降低，下游壩坡穩(wěn)定性有一定提高 ，大 壩在各工況下的 穩(wěn)定 安全系數(shù)均滿足 47 規(guī)范要求?，F(xiàn)壩頂高程 滿足規(guī)范要求。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL2522021 的有關(guān)規(guī)定， XX 水庫(kù)為?。á颍┧畮?kù)，屬Ⅴ 等工程，樞紐建筑物為 5 級(jí)，設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期采用 30 年一遇，校核洪水重現(xiàn)期采用 300 年一遇，消能防沖工程采用 10 年一遇 。 (7)壩區(qū)迎水面兩側(cè)沿山體 100m 應(yīng)進(jìn)行防滲鋪蓋，建議用粘土鋪蓋，厚度不小于 1m。 (5)壩體迎水面進(jìn)行砼護(hù)坡，背水面采用生物護(hù)坡。 (3)輸水涵管翻修重建，建議為鋼筋砼涵管。壩肩部位的防滲處理 應(yīng)向山體伸入 30～ 50m，加密鉆孔。 (7)繞壩滲漏較嚴(yán)重。 (5)溢洪道未進(jìn)行加固防滲處理，造成損壞嚴(yán)重，可造成沖毀。 (3)壩體的填筑土料和施工質(zhì)量較差，壩體滲漏嚴(yán)重，防滲性能差，達(dá)不到防滲指標(biāo)要求，壩體存在散浸問(wèn)題。 (2)庫(kù)、壩區(qū)屬丘陵地貌單元，壩區(qū)無(wú)斷層通過(guò)。礫石母巖以石英礫巖為主，級(jí)配，磨圓度良好，儲(chǔ)量豐富；砂以細(xì)一中料石英砂為主，含泥量低，硬度高，主要從岳陽(yáng)、汩羅船運(yùn)至料場(chǎng)，運(yùn)輸方便，運(yùn)距 25km。由于工程區(qū)附近沒(méi)有石料開采，所用石料須從外地購(gòu)買，購(gòu)買地主要 為 XX 新洲鎮(zhèn) 塊石料場(chǎng)，該料場(chǎng)的巖石為紫紅色厚層狀砂巖，弱風(fēng)化，巖性較堅(jiān)硬，質(zhì)量較好，含量極為豐富，運(yùn)距 35km。料場(chǎng)內(nèi)地形開闊、平坦，開采運(yùn)輸條件較好，按照均質(zhì)土壩的質(zhì)量要求對(duì)土料的有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)，土中的粘粒含量較大和含水量偏小，滲透系數(shù)小，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。 ) 凝聚力(Kpa) % g/cm3 g/cm3 % cm/s cm/s cq s cq s 人工填土 層 統(tǒng)計(jì) 組數(shù) 8 8 8 8 8 8 8 8 4 3 平均值 3 1.84 1.41 0.95 4 2.73 19.08 0.05 05 E05 1 1 22.75 20.83 最大值 4 1.97 1.56 1.212 5 2.74 20.2 0.46 05 E05 1 1 23.7 21.80 最 2 1 1 0 4 2 17 0 1 1 18 19 41 小值 .77 .23 .75 .71 .2 .21 05 E05 .9 .90 推薦值 3 1.84 1.41 0.95 4 2.73 19.08 0.05 05 E05 1 1 22.75 20.83 壩基土 統(tǒng)計(jì) 組數(shù) 4 4 4 4 4 4 4 4 1 3 平均值 3 1.88 1.44 0.91 4 2.74 18.78 0.125 05 E05 1 1 22.7 21.64 最大 值 3 1.95 1.52 0.997 4 2.75 20.30 0.36 E05 1 1 21.80 最小值 2 1.84 1.37 0.787 4 2.72 17.80 0.06 E05 1 1 21.47 推薦值 3 1.88 1.44 0.91 4 2.74 18.78 0.125 05 E05 1 1 22.7 21.64 基巖 推薦值 f= C= 42 天然建筑材料 土 料 土料場(chǎng)位于大壩左側(cè)壩體外側(cè)的山坡邊及下游，在此取土，一是運(yùn)距近，在 1km 以內(nèi)，二是土質(zhì)較好。大壩填筑土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)及推薦值表見表 。 表 XX 水庫(kù)大壩鉆孔壓水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表 鉆孔編號(hào) 試段位置(m) 試段長(zhǎng)度(m) 表 壓 力(Mpa) 透水率 備注 ZK1 9 ZK2 9 ZK3 7 物理力學(xué)指標(biāo)建議值 根據(jù)野外地質(zhì)鑒定、鉆孔試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及壩體原狀土料室內(nèi)試驗(yàn)成果分析，壩體為均質(zhì)土壩。 104 39 (2)壩基區(qū) 本節(jié)已在上節(jié)詳細(xì)敘述。 104 ZK2 粉質(zhì)粘土 179。 表 XX 水庫(kù)大壩鉆孔注水試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表 鉆孔編號(hào) 試驗(yàn)時(shí)孔深 (m) 巖土名稱 試段長(zhǎng)度 (m) 滲透系數(shù)(K=cm/s) 備注 ZK1 粉質(zhì)粘土 179。一直存在大壩滲漏，壩腳散浸嚴(yán)重。 104cm/s，從上述指標(biāo)表明：土料粗顆粒含量較高，含水量差異大，干密度偏低，具高壓縮性，結(jié)構(gòu)中密。所以存在部分土體含水量較大，最大 可達(dá) %。 38 (1)壩體填筑區(qū) (Ⅰ區(qū) ) 該工程壩體最大填高 12m，根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)定名為高液限粉土，本層土源來(lái)自壩區(qū)附近的山坡及平地，土料的均一性較差。