某水庫除險加固設計初步設計報告-閱讀頁

　　

【正文】 質概況 地形地貌 XX 水庫位于澧水尾閭右岸的丘陵區，大壩及庫區周邊最高點高程在140m 左右，最低點位于壩體下游，地面高程 75m 左右，山體呈長形山體或渾圓狀山包，坡度 10～ 30176。左右，呈” U”字型南北向展布，溝谷寬 100～ 200m，地形較平坦，溝谷為水田，山坡部分為旱地。 地層巖性 根據實地地質調查及鉆孔揭露，庫壩區分布的地層有第四系人工填筑土（ QS）殘積層及沖積層（ Qal），寒武系下統牛蹄塘組（∈ 1n），現從新至老分述如下： (1)壩體人工填筑土（ QS） 本層土主要為人工填筑土，為暗黃 色、紫黃色、綠黃色含礫粉質粘土，礫石含量 20%左右，厚度 0～ 12m。呈可塑狀，含風化礫石，含量約 20%左右。傾 角 60176。 地質構造和地震 區內屬于華夏系武陵山余脈向洞庭湖沉降帶過度地帶，第四系以來地層活動較頻繁，洞庭湖沉降帶第三紀 第四紀沉降區近代仍在下降。 W；烽火山 拱背橋斷層大致沿 N30176。另外南部有毛里湖斷層分布，被第四系覆蓋層覆蓋。 水文地質 (1)水文地質條件 壩區地下水類型分為沖積層松散土體孔隙水與基巖孔隙裂隙水。勘探期間壩體地下水埋深 左右，低于庫水位 3m 左右，此類水隨季節變化而變化。 根據工程區附近資料，地下水化學類型主要為 HCO3CaMg 型， PH值 ，附近無污染源，地表水、地下水對砼無腐蝕性。據 XX、澧縣、王家廠、蓮花堰、閘口、洞市、張公廟、東門等雨量站 38 年（ 19561993 年）資料分析，按多年平均降水等值線圖，用面積加權法，量測出年平均降水量為 毫米。歷年極端最高氣溫： ℃（ 1972 年 8 月 27 日）；歷年極端最低氣溫： ℃（ 1977 年 1 月 30 日）。多年平均降雨日為 142 天。降水量最多的是 1954 年，全年降水 毫米， 1980 年為 1963 毫米；降雨最少的是 2021 年 毫米；歷年一日最大降水量為 302 毫米， 1996 年 6 月 31 日出現在澧縣官垸鄉。壩體兩側的殘積層厚度約 0～ 3m，易愛雨水沖刷形成垮塌。 樞紐工程 地質 條件評價及工程質量 壩基 (肩 )工程地質條件評價及工程質量 根據現場實地勘查與鉆探，壩基主要為厚度 1～ 厚的高液限粉土，室內土工試驗結果表明：天然含水量 ，均值為 ；干密度 ，均值為 ；孔隙比 ，均值為 ；上述指標表明：此層土具高壓縮性，結構中密，含水量差異大，干密度偏低，透水率 179。壩肩兩側為較強風化的板巖，較破碎，層理，節理發育，壓水試驗透水率 (Lu)大于 10，屬較強透水層，厚度大于 5m，但基巖上面覆蓋有一層 1～ 厚的弱透水層，只要不破壞該層，通過基巖滲漏的可能性較小，但在壩體兩側的壩肩部位覆蓋層相對薄一點，易形成繞壩滲漏和接觸面滲漏。 輸水涵管工程地質條件及工程質量 輸水涵管位于壩體右段，座落在人工填筑土上，此層土在壩體質量中有詳述，施工中未進行防滲加固處理，且管身為Φ 的瓦管，采用笛閘改為臥式啟閉機閘門，由于涵管質量差，破損較嚴重，形成漏水通道，嚴重影響大壩安全。 大壩分區 根據土工試驗資料及現狀，將大壩分為 3 個區，即壩體填筑區 (Ⅰ區 )、壩基區 (Ⅱ區 )和基巖區 (Ⅲ區 )。大壩在施工中由人力完成，夯壓不密實，施工中采用分片包干，片與片，層與層之間形定較大差異，加上各方面的原因，如天氣晴、雨、雪等，造成土體含水量差異大，密實度差，因而造成質量差。 根據室內與野外試驗結果，天然含水量 ，均值 ，干密度 ，均值為 ，孔隙比 ，均值為 ，鉆孔注水試驗滲透系數均值 179。自水庫投入運行以來。大壩現場鉆孔注水試驗統計表見表 。 104 ZK2 粉質粘土 179。 104 ZK3 粉質粘土 179。 (3)基巖區 (Ⅲ區 ) 本區內基巖為灰黃色、灰黑色、紫紅色薄 中層狀板巖，較軟，節理、層理、裂隙發育，中等風化至較強風化，地表以下 5m 左右為較強風化，為較強透水層透水率為 ，大壩 現場鉆孔壓水試驗統計表見表 。壩區巖土物理力學參數建議值取值總體原則按 照《水利水電工程地質勘察規范》（ GB50287— 99），并結合工程類比確定。 40 表 4 XX 水庫壩體填土物理力學指標統計及推薦值表 填土 名稱 項目 天然狀態下土的物理力學性質指標 含水率 濕密度 干密度 孔隙比 孔隙率 土粒比重 塑性指數 液性指數 垂直滲透系數 水平滲透系數 摩擦角(176。土場厚度平均 ，面積 1萬 m2左右，土料 萬 m3。 塊石料 塊石料主要用于溢洪道改造和少量用于其它砌體工程。 砂礫石料 工程區內砂礫石料主要位于澧水河段，現澧縣、 XX 市區內均有砂礫石場。 43 結論與建議 結論 ： (1)場地地震基本烈度值為Ⅶ度，設計施工中必須按Ⅶ度對大壩和建筑物進行抗震復核。 地下水為松散層的孔隙水與基巖裂隙孔隙水，且附近無污染源，地下水對砼無腐蝕性。 (4)壩體與壩基在施工中清淤不徹底，沒有進行完全清除與防滲處理，存在滲透問題。 (6)輸水涵管破壞嚴重，造成管身破裂，漏水嚴重危及壩體。 工程處理措施建議： (1)對大壩壩體和壩基進行防滲處理，基巖部分的防滲處理應深入至弱透水帶。 (2)溢洪道部分應進行砼或漿砌石處理，底板和側墻應進行防滲，加固處理。 44 (4)整修加固壩體，使其外觀成型。 (6)新建排水棱體。 45 4 除險加固設計 工程 等級和洪水標準 XX 水庫總庫容 萬 m3，設計灌溉面積 1500 畝，保護耕地 1500畝。 主要設計依據和技術標準 設計的主要依據 水利部、財政部《小 2 型水庫除險加固工程初步設計指導意見》 《湖南省小Ⅱ型病險庫水庫除險加固項目前期工作細則》 《湖南省小型病險庫水庫除險加固設計導則》 XX 市 水 務 局 《 XX 水庫大壩安全評定報告》和《 XX 水庫大壩安全評定核查表》 設計采用的主要 規范 和 技術標準 《水利水電工 程初步設計報告編制規程》（ DL502193） 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021） 《防洪標準》（ GB502094） 《水工 鋼筋混凝土 結構設計規范》（ DL/T50571996） 46 《水工建筑物荷載設計規范》（ DL50771997） 《碾壓式土石壩設計規范》（ SL2742021） 《小型碾壓式土石壩設計導則》（ SL18996） 《溢洪道設計規范》（ SL2532021） 除險加固設計 擋水建筑物 水文復核 根據水文計算成果 ,大壩壩頂高程至少為 。 大壩整治設計 (一 ）大壩存在的問題： a、大壩壩體壩基滲漏嚴重 ， 壩腳 沼澤化 ； b、 壩腳無排水 設施 ； c、 管理站房屬危房、防汛公路不通 順 ； d、 白蟻危害嚴重 . 針對以上存在的問題，進行以下項目的除險加固設計。 針對 壩坡存在的結構缺陷，首先對上游壩坡進行調坡，挖高填底，整平夯實，上游 壩坡按 1： 控制。 下游壩坡 周邊設排水溝 ,壩坡 設 有 上壩踏步，坡面進行生態草皮護坡。 壩頂 路面采用 泥結 石硬化 ，厚度 200mm，下部設有 200mm 砂礫石墊層，兩側設有 C20 混凝土路緣石。 混凝土 塊的厚度按《水工設計手冊》中的公式計算 ，設計采用10cm。 ④ 壩坡排水設計 大壩下游為草皮護坡，為避免雨水匯流沖刷壩坡，在下游壩坡 與山體結合處沿線 設置排水溝。 ⑥壩腳渠道硬化 在排水棱體頂部高程內側將原有渠道進行 C15 混凝土硬化，厚10cm。 (三）大壩 防滲 設計 (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。 方案二： 上游壩腳截滲墻 +壩身 土工膜 鋪蓋防滲 方案。壩頂以下 至 相對 不透水層 采用 高壓灌漿 。 經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。 ① 主孔和套孔的布置 先打主孔 ① 、 ③ 號，回填后打套孔 ② 號，回填后再打 ⑤ 號孔，回 49 填后返打 ④ 號孔，以此順序進行打孔回填。見附圖。 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 質量不穩定 施工難度 施工技術簡便，質量容易控制 施工技術較簡單，質量有保證。 。 單排孔沿直線錯位相套，孔距按下式計算： L=2Rcosα 計算得孔距為 。179。=0. 78m。10 6cm/s； k1—— 壩體填料滲透系數， cm/s， k1=1179。 ⑤ 土料的選擇 回填土料要求顆粒含量為 35%～ 50%，滲透系數小于 1179。 ⑥ 技術要求 鉆孔要求鉛直，鉆孔的偏斜率應不大于 1/80，造孔程序：先主井后套井按兩序施工 ,鉆孔達到設計深度后應立即回填，按先主井后套井的原則，填土分層進行，回填一層，夯實一層，不得邊填邊夯。夯實方式應視 現場試驗確定，夯實過程中，確保夯錘穩定，不碰撞井壁，以提高夯壓效果。當接近井頂部位時，則應減小夯錘的落距，以防壩面開裂或孔周土體隆起。 為保證施工質量，應及時進行檢測。應采用現場注水試驗檢查施工質量 ,確保填筑土體滲透系數滿足規范要求。通過計算分析進行防滲處理后的大壩滲透穩定，并計算壩體浸潤線高度，驗證排水棱體高度，為大壩穩定計算提供依據。 各滲透分區的水平、垂直滲透系數指標由現場注水試驗、根 據壩體填土室內土工試驗資料，參照同類工程經驗確定，見表 。 表 水庫 大壩計算斷面滲透系數分區指標 分區 巖性 滲透系數 K（ cm/s） 垂直 水平 壩體土 人工填筑粘土 179。 105 壩基 基巖 179。 105 防滲心墻 沖抓回填粘土 179。 106 根據選定的典型計算斷面圖，計算模型原點選在計算斷面 上 游側 53 壩腳位置 ， X 方向向右為正， Y 方向向 上 為正。 （二）、 滲流計算工況的確定： 根據《碾壓式土石壩設計規范》 (SDJ2742021)第 條規定，本次滲流計算分析按以下工況進行： ① 上游正常蓄水位與下游無水，穩定滲流； ② 上游設計洪水位與下游無水，穩定滲流； ③ 上游校核洪水位與下游無水，穩定滲流； ④ 上游 1/3 壩高水位與下游無水，穩定滲流； ⑤ 上游從正常水位驟降至 1/3 壩高與下游無水，非穩定滲流。 （三） 、穩定滲流計算內容及結果 計算大壩在各計算工況時浸潤線位置，確定最大可能滲透比降，分析大壩的抗滲安全性。 從計算結果看，下游逸出點 在 排水棱體頂部 高程 以下 ，壩坡和下游壩腳不會產生滲透破壞。 二、 大壩穩定分析計算 （一） 、材料分區及力學指標 大壩邊坡穩定分析計算斷面選取本次勘探取樣縱剖面（見工程地質平面圖），計算斷面的材料分區主要根據地質橫剖面 ，按照地質勘 54 探的結果，現場所取原狀樣的室內土工試驗及鉆孔柱狀圖，綜合大壩建設和運行管理情況進行適當簡化，分區見本章 計算 附圖 41。各種物理力學指標見表 。 表 水庫大壩計算斷面穩定計算材料分區指標表 分區 巖性 濕密度 （ g/cm3） 干密度 （ g/cm3） 固結快剪 慢剪 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） 、計算方法 壩坡穩定性計算采用理正巖土計算軟件，該軟件采用 瑞典圓弧 法計算土質邊坡和土壩的安全系數。 X 方向計算范圍為 自上、下游壩坡坡腳各向外延伸 20m； Y 方向計算范圍為自壩頂至壩基。 （ 2）水庫水位驟降時期的上游壩坡。 （四） 、壩坡抗滑穩定計算結果 計算出大壩上下游壩坡的抗滑穩定最小安全系數列于表 ，相應滑弧位置見本章附圖 48 至圖 414。 （五）、壩 坡抗滑穩定抗震復核 計算出地震工況下大壩上下游壩坡的抗滑穩定最小安全系數列于表 ，相應滑弧位置見本章附圖 48～ 附圖 414。 溢洪道設計 工程 現狀及主要問題 溢洪道位于壩體右側壩肩，基礎為含礫粉質粘土，為開敞式寬頂堰，堰頂高程為 ，寬度 ，為土渠，未作其它防護，施工中對地基未進行任何加固和防滲處理，目前沖刷嚴重，兩側垮塌，影響過水斷面，溢洪時水直接沖刷溢洪道和下游農田，當庫水位較高時，溢洪道單處滲漏量達 Q＝ ，在正常水位和高水位時滲漏量達 Q＝ 。破壞較嚴重 。控制段進口底板高程 ，寬 ，長 。1:。均采用鋼筋混凝土，混凝土標號為 C20，每 10m