畢業(yè)設計---水庫除險加固工程設計

1、<p>　　水庫除險加固工程設計</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　關鍵詞1</b></p><p><b>　　1前言2</b></p>

2、<p><b>　　2綜合說明2</b></p><p>　　2.1水庫基本情況2</p><p><b>　　2.2水文氣象2</b></p><p><b>　　2.3洪水復核3</b></p><p>　　2.4主要地質問題3</p>

3、<p><b>　　2.5交通條件3</b></p><p>　　2.6主要建筑材料3</p><p><b>　　2.7氣象4</b></p><p><b>　　2.8徑流4</b></p><p>　　2.9主要建筑物4</p><

4、p>　　3大壩安全認定結論4</p><p><b>　　3.1水文5</b></p><p><b>　　3.2設計洪水7</b></p><p><b>　　3.3調洪演算7</b></p><p>　　3.3.1水位與庫容曲線、水位與面積曲線7</p

5、><p>　　3.3.2泄流曲線7</p><p>　　3.4調洪演算的基本方程與方法8</p><p>　　3.5調洪演算結果11</p><p>　　3.6調洪演算成果分析12</p><p>　　3.7防洪標準復核12</p><p>　　3.8水庫大壩壩頂高程復核12</p

6、><p>　　3.8.1基本資料12</p><p>　　3.9復核結論14</p><p>　　4除險加固設計14</p><p>　　4.1設計依據14</p><p>　　4.1.1工程等級及防洪標準14</p><p>　　4.2設計基本資料14</p><p

7、>　　4.2.2水庫特征水位及庫容14</p><p>　　4.2.3大壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)14</p><p>　　4.2.4地震烈度15</p><p>　　4.3大壩安全認定結論性意見及主要工程任務15</p><p>　　4.3.1大壩安全類別評定為三類壩。15</p><p>　　4.3.2

8、對大壩維修加固的意見和建議：15</p><p>　　4.4大壩滲流計算分析成果15</p><p>　　4.4.1計算工況15</p><p>　　4.4.2計算成果15</p><p>　　4.4.3結論16</p><p>　　4.4.4計算成果17</p><p>　　4.4

9、.5結論17</p><p>　　4.5水庫除險加固主要內容17</p><p>　　4.5.1存在的主要問題17</p><p>　　4.6除險加固主要內容17</p><p>　　4.7大壩防滲處理18</p><p>　　4.8大壩壩體充填灌漿18</p><p>　　4.9大

10、壩壩基帷幕灌漿19</p><p>　　5大壩下游坡腳增設排水棱體21</p><p>　　5.1大壩上、下游護坡21</p><p>　　5.1.1大壩上下游護坡21</p><p>　　5.2除險加固后滲流、抗滑穩(wěn)定復核23</p><p>　　5.2.1加固后滲流復核23</p><

11、;p>　　5.3大壩除險加固處理后抗滑穩(wěn)定復核24</p><p>　　5.3.1計算工況24</p><p>　　5.3.2計算成果24</p><p>　　5.3.3結論25</p><p>　　5.4新建溢洪道25</p><p>　　5.4.1溢洪道結構布置25</p><

12、p>　　5.5溢洪道水力計算26</p><p>　　5.5.1下泄流量計算26</p><p>　　5.5.2溢洪道控制段導墻頂部高程確定26</p><p>　　5.5.3消能設施計算26</p><p>　　5.6輸水涵管重建28</p><p>　　5.7涵管斷面尺寸確定28</p>

13、;<p>　　5.8長度的確定28</p><p>　　5.9輸水涵管結構布置28</p><p><b>　　6結論28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p>&l

14、t;p><b>　　附錄31</b></p><p>　　湘陰縣***水庫除險加固工程設計</p><p>　　摘 要：以地點為***，題目為水庫除險加固設計作為本次的畢業(yè)設計。***水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合效益的小型水庫，對下游農田生產發(fā)揮著重要的作用。對水文設計洪水、洪峰流量和溢洪道最大泄洪能力復核、大壩的滲流及穩(wěn)定分析、除險加固方案設計、溢

15、洪道加固設計、輸水管道設計等，使大壩達到除險加固的目的。</p><p>　　關鍵詞：除險加固；設計；復核；***</p><p><b>　　。</b></p><p>　　Design of hujia tang reservoir in xiangyin county</p><p>　　Abstract：The

16、site is hujia tong, which is designed for the design of the design for the design of the reservoir. Hu jia tang reservoir is a small reservoir which is mainly irrigated by irrigation, which is a comprehensive benefit of

17、flood control, which plays an important role in the production of downstream farmland. Of hydrological design flood, flood peak flow and spillway of maximum discharge capacity check, dam seepage and stability analysis, a

18、nd reinforcing scheme design, the spillway dam </p><p>　　Keywords：reinforcement； design； review； Hu Jia Tang.</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　農田水利工程的發(fā)展情況，緊密聯(lián)系著農業(yè)的增產穩(wěn)產情況，緊

19、密聯(lián)系著農民的增收情況，也緊密聯(lián)系著農村經濟的發(fā)展情況。農田水利工程開發(fā)建設是一個全面的、綜合的過程，不但要考慮到灌排系統(tǒng) 的布置情況，而且要做到工程設計的經濟化、合理化，完全可以說是農業(yè)基礎建設中的重頭戲。隨著農業(yè)現(xiàn)代化進程的逐步推進，農業(yè)的發(fā)展逐漸成為人類與環(huán)境、資源的全面協(xié)調發(fā)展，合理設置農田水利工程，發(fā)展農作物、林業(yè)、畜禽、果類、魚類和農產品加工等一體化的循環(huán)農業(yè)道路是今后農業(yè)的發(fā)展的主要方向。水田開發(fā)項目是農田水利工程中的一項

20、重點工程。在中央“一號文件”和其他各類政策文件的推動下，實現(xiàn)水田開發(fā)項目的高速發(fā)展，為當?shù)剞r村經濟發(fā)展壯大和建設社會主義新農村提供強有力的保證，實現(xiàn)自然環(huán)境、水土資源和社會環(huán)境的改善。***水庫運行至今已產生了較大的經濟和社會效益。但由于大壩險情不斷，且日趨惡化，已無法保證大壩的運行安全。為使工程能正常運行，充分發(fā)揮其效益，確保當?shù)厝嗣裆敭a的安全，需盡快對***水庫大壩進行除險加固。</p><p><

21、b>　　2 綜合說明</b></p><p>　　2.1 水庫基本情況</p><p>　　***水庫位于湘陰縣樟樹鎮(zhèn)白梅村，東經112°48′10＇＇、北緯28°32′20.4＇＇。壩址距樟樹鎮(zhèn)政府駐地5.1km，距湘陰縣城區(qū)24.3km。工程始建于1978年，為?。?）型水庫，交通條件較好。</p><p>　　***水

22、庫壩址控制集雨面積為0.85，干流長1.05km，干流平均坡降12‰。水庫正常蓄水位為43.11m（相對高程，下同），正常庫容為9.25萬；設計洪水位44.06m，設計庫容為14.08萬;校核洪水位為44.22m，總庫容為14.82萬；死水位為41.50m，死庫容為2.78萬；是一座以防洪，灌溉與養(yǎng)殖為主的小（2）型水庫。</p><p>　　本工程等別為Ⅴ等，?。?）型，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5

23、級。設計洪水標準重現(xiàn)期為10年，校核洪水標準重現(xiàn)期為50年。</p><p><b>　　2.2 水文氣象</b></p><p>　　***水庫地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)。多雨氣候</p><p>　　多年平均氣溫17.0°C；多年平均降水量達1436.06mm；最大日降水量196mm。歷年平均最大風速為13.88m/s。</p&

24、gt;<p><b>　　2.3 洪水復核</b></p><p>　　***水庫缺乏水庫流量實測資料，本次洪水復核參照湖南省水利水電廳1984年編制的《暴雨洪水查算手冊》，利用暴雨資料推求。</p><p>　　***水庫處險加固后，洪水復核結果為十年一遇的設計洪水位為44.06m，洪峰流量為1.92，50年一遇的校核洪水位為44.22m,洪峰流量為

25、1.92、2.43。</p><p>　　2.4 主要地質問題</p><p>　　（1）壩體散浸。散浸的主要原因：壩體施工質量差，夯壓不實或漏壓，土料分布不均，局部礫石集中，致使土層難以密實，孔隙大，滲透水較強，故產生壩體外坡散滲與集中滲漏等。</p><p>　　（2）壩體與壩基接觸界面滲漏。壩腳出現(xiàn)3處滲流水。引起散浸與滲漏的主要原因：壩基底部含礫石與草根，

26、致使接觸部土孔隙較大，導致庫水沿壩體與壩基接觸界面產生涌水，對壩體穩(wěn)定構成潛在危害。</p><p>　?。?）繞壩滲漏問題。根據調查與現(xiàn)場勘察，壩體左岸接觸帶在底部存在繞壩滲漏問題，終年外流。由于施工時對岸坡清基不徹底，且未作防滲處理 ，故結合面成滲透水通道。</p><p>　?。?）其它建筑物區(qū)工程地質條件</p><p>　　大壩兩端無溢洪道，水庫泄洪由大壩

27、右岸輸水涵洞控制泄洪。</p><p>　　但運行年久，淤塞嚴重，且無消能設施。</p><p>　　輸水涵管位于大壩左端，埋在填筑土與壩基接觸帶。。由于運行年久，已裂縫滲水。</p><p><b>　　2.5 交通條件</b></p><p>　　壩址距樟樹鎮(zhèn)政府駐地5.1km，距湘陰縣城區(qū)24.3km，施工交通條

28、件較好。</p><p>　　2.6 主要建筑材料</p><p><b>　?。?）砂、石料</b></p><p>　　庫區(qū)附近沒有砂石料源，需外購，建議就近購買。工程所需塊石料需從望城縣丁字灣塊石料場購買，巖性為花崗巖，巖石致密堅硬，抗風化能力強，成材率高，飽和抗壓強度Rw>45MPa，質量較好，儲量豐富，開采運輸方便，運距約38

29、km。</p><p><b>　　（2）土料</b></p><p>　　工程區(qū)土料豐富，分布在大壩右岸山坡，儲量豐富，質量較好，開采運輸較方便。</p><p>　?。?）水泥、鋼材、木材、油料等</p><p>　　***水庫本次除險加固所需的水泥、油料等材料均可就近在樟樹鎮(zhèn)購買，運距5.1km,鋼材在湘陰縣城購買

30、，運距24.3km。木材就近采取。</p><p>　　（4）施工用風、水、電及對外通訊</p><p>　　***水庫本次除險加固施工用水主要為生產、生活及消防用水，采用水泵直接從水庫抽取使用，無需采取凈化措施。施工期用電采用***水庫的農網電，并自備電源。施工期間通訊利用樞紐現(xiàn)有通訊設備。</p><p><b>　　2.7 氣象</b>

31、</p><p>　　夏季為低緯海洋暖濕氣團所盤踞，溫高濕重。夏季之交，流域正處在冷暖氣流交匯的過渡地帶，形成陰濕多雨的梅雨天氣。4月~9月為汛期，大洪水主要集中在5月～7月。</p><p>　　根據湘陰氣象站1954～2006年觀測的氣象資料統(tǒng)計，年平均日照在1641.3小時左右；平均氣溫為16.9℃，最高氣溫40.1℃，最低氣溫為-14.7℃。多年平均降雨量1436.06mm，雨量按

32、年內分配統(tǒng)計，3~5月558.1 mm，6~8月420.5mm，9~11月219.3 mm，12~2月187.6 mm，而年際均降雨量變化較大，最多年1968年達1921.2 mm，最少年1963年為1043.2 mm，降雨變幅較大。多年平均月蒸發(fā)量最大在7月份，達204.8 mm。歷年最大風速28 m/s，風向NNE，歷年平均最大風速13.88 m/s。</p><p><b>　　2.8 徑流&l

33、t;/b></p><p>　　***水庫庫區(qū)徑流主要由降雨形成，根據湘陰縣氣象資料分析，多年平均降雨量為1436.06mm；多年平均徑流系數(shù)為0.44；多年平均徑流深為631.87mm；水庫的集雨面積為0.85,求得本流域多年平均入庫水量為53.63萬。</p><p>　　2.9 主要建筑物</p><p>　　樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水涵管等建筑

34、物組成。</p><p>　　（1）大壩：***水庫大壩為均質土壩，壩頂高程為45.50m，壩頂寬5.0-5.5m，最大壩高為5.7m，大壩壩頂軸長140m。</p><p>　　（2）溢洪道：大壩兩端無溢洪道，水庫泄洪由大壩右岸輸水涵洞控制泄洪。</p><p>　?。?）輸水涵管：大壩總共有2處輸水涵管，左岸輸水涵為Φ300的瓦管，右岸有一處高涵輸水管，Φ600

35、，壁厚50。采用臥管取水，漏水較嚴重。</p><p>　　3 大壩安全認定結論</p><p>　　***水庫大壩安全認定根據《湖南省小（2）型水庫安全認定辦法（試行）》的標準和要求，經專家現(xiàn)場查勘及綜合評定，工程存在的主要問題綜述及安全狀況認定結論如下：</p><p>　?。?）壩身、壩基接觸面及山壩結合處滲漏嚴重；</p><p>

36、　?。?）大壩上游壩坡現(xiàn)澆砼護坡多年風浪已經損壞掉落</p><p>　　（3）大壩下游壩腳無排水棱體，壩基腳局部軟化，不利于大壩的穩(wěn)定；</p><p>　　（4）下游坡面雜草叢生，有雨水沖刷溝；</p><p>　?。?）大壩溢洪道由輸水涵洞控制泄洪，滿足不了泄洪要求，出口無消能設施，下游泄洪渠渠坡垮塌，淤塞嚴重，已成安全隱患；</p><p

37、>　?。?）輸水涵管，經多年運行后，漏水較嚴重。輸水涵管采用臥管及木塞控水，結構破壞嚴重，已多處出現(xiàn)裂縫；木塞控水困難，無法保證安全運行；</p><p><b>　　3.1 水文</b></p><p>　　***水庫壩址位于湘陰縣樟樹鎮(zhèn)白梅村,屬湘水系。控制集雨面積為0.85，干流長1.05km，干流平均坡降12‰。</p><p>

38、;　　根據***水庫的地理位置和集雨面積、河流長度、干流平均坡降等資料，從《湖南省暴雨洪水查算手冊》圖一中查得該流域屬暴雨一致區(qū)第六區(qū)，從圖三“年最大24h點雨量均值等值線圖”中查得該流域中心最大24h點雨量均值為100mm，查圖四得變差系數(shù)Cv=0.45。</p><p>　　根據湘陰縣氣象站1971~2010年共計40年實測降雨資料統(tǒng)計（表1），平均多年最大一日降雨量：H=97.66mm，最大24小時降雨量為

39、最大一日降雨量的1.12倍，則求得水庫24小時點暴雨為H24點=1.12H=109.4mm，為水庫安全起見，確定采用實測值。</p><p>　　表1 湘陰縣氣象站1971—2010年共計40年實測降雨資料統(tǒng)計</p><p>　　Table1 Xiangyin county meteorological station, 1971~2010, a total of 40 years,

40、 </p><p>　　measured rainfall data statistics</p><p><b>　　續(xù)表1</b></p><p>　　求得***水庫流域內的頻率暴雨如下：</p><p>　　50年一遇點暴雨和面暴雨</p><p>　　H24點=225.0mm, H 24面

41、=224.6mm</p><p>　　10年一遇點暴雨和面暴雨</p><p>　　H24點=160.0mm H24面=159.8 mm</p><p>　　按以下公式推求1~24小時各時歷時的暴雨：</p><p><b>　　1~6小時用：</b></p><p><b>　　

42、6~24小時用：</b></p><p>　　各參數(shù)和成果見表2。</p><p>　　表2 設計暴雨參數(shù)及成果表</p><p>　　Table2 Design storm parameter and result table</p><p><b>　　續(xù)表2</b></p><p

43、><b>　　3.2 設計洪水</b></p><p>　　有關參數(shù)見表3，入庫洪水過程線見表4。</p><p>　　表3 設計洪水參數(shù)表</p><p>　　Table3 Design flood parameter list</p><p><b>　　3.3 調洪演算</b>&

44、lt;/p><p>　　3.3.1 水位與庫容曲線、水位與面積曲線</p><p>　　***水庫正常蓄水位43.11m以上的水位與庫容關系見表5，庫容曲線見圖1。</p><p>　　3.3.2 泄流曲線</p><p>　　水庫水位與溢洪道泄流量的關系見表5。</p><p>　　寬頂堰下泄流量公式：</p&

45、gt;<p><b>　　（1）</b></p><p>　　式中：ε—側收縮系數(shù)，取1.0;</p><p>　　m—寬頂堰的流量系數(shù)，通過計算m=0.32;</p><p>　　—寬頂堰取寬度為2.0m；</p><p><b>　　—堰上水頭。</b></p>&l

46、t;p>　　表5 ***水庫水位與庫容及水位與泄量關系</p><p>　　Table5 The water level of reservoir and the capacity of Hu Jia Tang and the water level and discharge relationship</p><p>　　圖1 ***水庫水位容積與水位面積關系曲線</p

47、><p>　　Figure1 The water level of the reservoir water levl and volume of Hu Jia Tang area curve</p><p>　　3.4 調洪演算的基本方程與方法</p><p>　　根據水量平衡原理，調洪演算的基本方程是：</p><p><b>　

48、　(2)</b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　式中：Q1、Q2—△t時段始未的入庫流量（）；</p><p>　　q1、q2—△t時段始未的下泄流量（）；</p><p>　　V1、V2—△t時段始未的庫容（）。</p><p>　　調洪演算采用水利

49、部水利規(guī)劃設計院、水電部天津勘測設計院及新疆水利水電勘測設計院合編的《水利水能計算軟件包（C）》中的C-2水庫調洪演算的數(shù)值解程序。各頻率洪水標準調洪演算結果見表6、7。</p><p>　　表6 水庫調洪演算數(shù)值解計算書</p><p>　　Table6 Reservoir flood routing numerical calculation</p><p>

50、;　　洪水過程時段數(shù) J=12</p><p>　　時段間隔（） T=3600</p><p><b>　　洪水過程():</b></p><p>　　防洪下限水位() = 43.11 </p>

51、;<p>　　調洪起始水位() = 43.11 </p><p>　　泄洪起始流量() = 0 </p><p>　　電站常流量() = 0 </p><p>　　下游安全限制泄量() = 500 &

52、lt;/p><p>　　泄洪洞個數(shù) = 0 </p><p>　　溢洪道數(shù) = 1 </p><p>　　流量系數(shù) 底寬() 底高程()</p><p>　　M2 B2 C2</p>

53、<p>　　0.39 1.20 43.11</p><p>　　變寬變高的泄流孔狀況數(shù) = 0 </p><p>　　變寬的溢洪道狀況數(shù) = 0 </p><p>　　其它泄流方式,水位～泄流量曲線點數(shù) = 0 </p><p>

54、<b>　　表7 計算結果</b></p><p>　　Table7 Results</p><p>　　表8 水庫調洪演算數(shù)值解計算書</p><p>　　Table8 Reservoir flood routing numerical calculation</p><p>　　洪水過程時段數(shù)

55、 J= 12 </p><p>　　時段間隔(秒) T= 3600 </p><p>　　洪水過程(立方米/秒):</p><p><b>　　0.02</b></p><p>　　0.75 3.29 7.00

56、 4.36 3.37 2.67 2.22</p><p>　　1.86 1.60 1.42 1.26 0.72</p><p>　　防洪下限水位(米) = 43.11 </p><p>　　調洪起始水位(米)

57、 = 43.11 </p><p>　　泄洪起始流量(立方米/秒) = 0 </p><p>　　電站常流量(立方米/秒) = 0 </p><p>　　下游安全限制泄量(立方米/秒) = 500 </p><p>　　泄洪洞個數(shù)

58、 = 0 </p><p>　　溢洪道數(shù) = 1 </p><p>　　流量系數(shù) 底寬() 底高程()</p><p>　　M2 B2 C2</p><p>　　0.39 1.20

59、 43.11</p><p>　　變寬變高的泄流孔狀況數(shù) = 0 </p><p>　　變寬的溢洪道狀況數(shù) = 0 </p><p>　　其它泄流方式,水位～泄流量曲線點數(shù) = 0 </p><p><b>　　表9 計算結果</b&g

60、t;</p><p>　　Table9 Results</p><p>　　3.5 調洪演算結果</p><p>　　根據調洪演算的基本原則和***水庫庫容曲線、泄流曲線以及入庫流理過程線，利用調洪演算的基本方程，求得***水庫50年一遇、10年一遇調洪演算結果，見表10。</p><p>　　表10 ***水庫調洪演算結果</p

61、><p>　　Table10 Hu Jia Tang reservoir flood regulating calculation results</p><p>　　3.6 調洪演算成果分析</p><p>　　本次調洪演算設計洪水位為44.06m，相應最大下泄1.92m3/s，校核洪水位為44.22m，相應最大下泄流量為2.43m3/s。</p>

62、<p>　　3.7 防洪標準復核</p><p>　　擋洪建筑物對底部高程復核是抗洪能力復核的主演內容。用于***水庫，就是水庫大壩及溢洪道控制段導墻頂部高程進行復核。</p><p>　　3.8 水庫大壩壩頂高程復核</p><p>　　3.8.1 基本資料</p><p>　　（1）多年平均年最大風速W=13.88m/s；

63、設計風速的取值：在正常運用條件下，采用多年平均年最大風速的1.5倍；在非常運用條件下，采用多年平均年最大風速</p><p>　　（2）風區(qū)長度：D=0.21km。</p><p>　　（3）內坡坡比：為1：2.0。</p><p>　?。?）水域的平均水深：在正常情況下H=3.31m，在非正常情況下H=4.42m。</p><p>　　(P

64、=2%)年一遇設計洪水位為44.06m，(p=10%)年一遇校洪水位為44.22m是本次復核的結論。大壩屬Ⅴ等、小（2）型工程中的5級建筑物，根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395-2007）中的第7.3條規(guī)定進行壩頂超高復核計算，壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，并按以下運行條件計算，取最大值：</p><p>　　設計洪水位加正常運行條件的壩頂超高；</p><p>　　校

65、核洪水位加非常運行條件的壩頂超高。</p><p>　　壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式計算：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式中：y—壩頂超高，；</p><p>　　R—最大波浪在壩坡上的爬高，；</p><p>　　由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應累積

66、頻率P（%）按《規(guī)范》表A.1.13規(guī)定的系數(shù)計算求得，—波浪平均爬高（）。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　　—系數(shù)；</b>

67、;</p><p>　　—波浪平均爬高（m）；</p><p><b>　　—糙率滲透性系數(shù)；</b></p><p><b>　　—經驗系數(shù)；</b></p><p>　　A—安全加高，m；大壩安全加高在正常運用時A=0.5m，在非常運用時A=0.3m。</p><p>　

68、　表11 壩頂超高復核計算成果表</p><p>　　Table11 Top high complex nuclear calculation results</p><p>　　經計算，大壩壩頂高程不得低于45.162米，各計算要素及成果詳見表11。</p><p><b>　　3.9 復核結論</b></p><p

69、>　?。?）***水庫大壩壩頂現(xiàn)有高程為45.50m，設計要求最低高程45.162，高于設計高程則滿足規(guī)范要求。</p><p>　?。?）溢洪道控制段導墻頂部現(xiàn)有高程45.00m，設計要求高程為44.52m，高于設計要求高程則滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　4 除險加固設計</b></p><p><b>　　4

70、.1 設計依據</b></p><p>　　4.1.1 工程等級及防洪標準</p><p>　　總庫容在***水庫為14.82萬。該工程等別為Ⅴ等、小（2）型，其主要建筑物，次要建筑物臨時，建筑物級別為5級，5級，5級。</p><p>　　設計灌溉400畝農田，實際灌溉260畝農田，保護下游耕地面積0.05萬畝，保護人口0.035萬人，設計洪水10

71、年一遇，校核洪水50年一遇，溢洪道消能防沖工程防洪標準設計洪水重現(xiàn)期為10年一遇。</p><p>　　4.2 設計基本資料</p><p>　　4.2.2 水庫特征水位及庫容</p><p>　　根據水文資料及調洪演算，水庫特征水位及相應庫容見表10。</p><p>　　表12 水庫特征水位及相應庫容表</p><

72、;p>　　Table12 Characteristic water level of reservoir and corresponding storage capacity table</p><p>　　4.2.3 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)</p><p>　　在使用簡化畢肖普法時，大壩壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)：正常運用條件為1.25；非常運用條件Ⅰ為1.15；非常運用條件Ⅱ

73、為1.10。通過對江龍水庫大壩壩坡進行抗滑穩(wěn)定分析計算,確定出大壩壩坡滿足規(guī)范要求壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的坡度,從而對大壩進行加固。詳細核對各種參數(shù)，保證工程安全進行。</p><p>　　4.2.4 地震烈度</p><p>　　根據國家地震局1/400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》和《中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖》,查得***水庫位于地震動峰值加速度為0.1g的地區(qū)，地震動反映譜特

74、征周期為0.35s，地震基本烈度為7度地區(qū)。</p><p>　　4.3 大壩安全認定結論性意見及主要工程任務</p><p>　　4.3.1 大壩安全類別評定為三類壩。</p><p>　　4.3.2 對大壩維修加固的意見和建議：</p><p>　　①大壩壩體用充填灌漿方法防滲，壩體及壩基接觸面用帷幕灌漿方法防滲；</p>

75、;<p>　　②大壩壩腳設置排水棱體；</p><p>　?、鄞髩紊嫌蚊鎻膲文_（即41.40m）至校核洪水位（即44.22m）采用預制六方砼塊護坡，校核洪水位以上至壩頂采用草皮護坡，下游壩坡采用砼花格草皮護坡；</p><p>　?、苄陆ù髩斡叶艘绾榈兰靶陆ㄆ涑隹谙茉O施；</p><p>　?、莶鸪蟀对休斔?。重建輸涵過水斷面為φ0.8mm，涵管

76、出口設消力井；</p><p>　　⑥拆除右岸原有輸水涵。重建輸涵過水斷面為φ0.8mm，涵管出口設消力井；</p><p>　　4.4 大壩滲流計算分析成果</p><p>　　4.4.1 計算工況</p><p>　　根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395-2007）第10.1.2條的規(guī)定，滲流計算應考慮水庫運行中出現(xiàn)的各種不

77、利條件，本次計算考慮了以下情況：</p><p><b>　　滲流穩(wěn)定期：</b></p><p>　?、偕嫌握Ｐ钏?，下游無水的穩(wěn)定滲流；</p><p>　　②上游1/3壩高水位，下游無水的穩(wěn)定滲流；</p><p>　　4.4.2 計算成果</p><p>　　大壩穩(wěn)定滲流計算成果：正常

78、蓄水位時大壩下游壩坡逸出處的最大滲流坡降Jmax為0.40；1/3壩高水位時大壩上游壩坡逸出處的最大滲流坡降Jmax為0.08。大壩現(xiàn)狀滲流計算斷面及成果見圖。壩體滲流逸出處允許滲流坡降按下式（流土的臨界坡降計算公式）計算：</p><p><b>　　（7）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p&

79、gt;<b>　　允許=；</b></p><p>　　—土的臨界水力坡降；</p><p>　　—土粒密度與水密度之比；</p><p><b>　　—土體孔隙率；</b></p><p>　　—安全系數(shù)，取2.0。</p><p>　　根據土的物理力學性質，臨界滲流坡降，

80、允許。經比較，穩(wěn)定期的最大滲流坡降小于允許滲流坡降。</p><p>　　圖2 現(xiàn)狀大壩最大斷面滲流及穩(wěn)定計算簡圖</p><p>　　Figure2 Calculation diagram of maximum section seepage and stability of dam</p><p>　　圖3 現(xiàn)狀大壩穩(wěn)定滲流計算成果圖（三分之一壩高水位42

81、.50）</p><p>　　Figure3 Status quo of dam stability seepage calculation (1/3 dam high water level 42.50)</p><p>　　圖4 現(xiàn)狀大壩穩(wěn)定滲流計算成果圖（正常蓄水位43.11m）</p><p>　　Figure.4 Status quo of dam

82、stability seepage calculation (normal water storage level 43.11m)</p><p><b>　　4.4.3 結論</b></p><p>　　根據大壩壩體滲流計算結果，結合大壩原施工情況、地質開挖情況及其它工程同類土質土工試驗資料，對大壩滲流分析可得出以下結論：</p><p>

83、　　①該水庫在壩體施工時，質量控制不嚴，基底清基不徹底且未作防滲處理，大壩下游坡面有散浸點，隨庫水的升高出現(xiàn)，有些滲漏點的滲水成渾濁狀。</p><p>　?、诠こ淘O計標準低，施工為大量勞動力填筑和夯實，既不均勻，壓實性也差。</p><p>　　③經復核：大壩在穩(wěn)定期，下游壩坡和上游壩坡滲流逸出處最大滲流坡降Jmax均小于允許滲流坡降允許，大壩不會發(fā)生滲流破壞。</p>&

84、lt;p>　　4.4.4 計算成果</p><p>　　表13 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定計算安全系數(shù)表</p><p>　　Table13 safety factor table for slope stability calculation of dam slope</p><p><b>　　4.4.5 結論</b></p>

85、;<p>　　據《輾壓式土石壩設計規(guī)范》有關規(guī)定壩坡穩(wěn)定（工程等級為5級）最小安全系數(shù)：正常運用條件為1.25；非常運用條件Ⅰ為1.15；非常運用條件Ⅱ為1.10</p><p>　　（1）大壩總體變形性狀及壩體沉降穩(wěn)定。</p><p>　　（2）大壩下游壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為1.913、1.806，均滿足規(guī)范要求；上游壩坡最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)為2.064、1.952，

86、滿足規(guī)范要求。</p><p>　　4.5 水庫除險加固主要內容</p><p>　　4.5.1 存在的主要問題</p><p>　　根據現(xiàn)場檢查，結合大壩原施工情況、大壩運行情況以及大壩安全認定，***水庫目前存在以下主要問題：</p><p>　　（1）壩身、壩基接觸面及山壩結合處滲漏嚴重；</p><p>　

87、　（2）大壩上游無護砌，浪損嚴重； </p><p>　?。?）大壩下游壩腳無排水棱體，壩基腳局部軟化，不利于大壩穩(wěn)定；</p><p>　?。?）下游壩坡未護坡，有雨水沖刷溝；</p><p>　　（5）大壩溢洪道由輸水涵洞控制泄洪，滿足不了泄洪要求，出口無消能設施，下游泄洪渠渠坡垮塌，淤塞嚴重，已成安全隱患。</p><p>　?。?）輸

88、水涵管，經多年運行后，漏水較嚴重。</p><p>　　4.6 除險加固主要內容</p><p>　　（1）對大壩壩體、壩基接觸面、山壩結合處進行防滲處理；</p><p>　　（2）大壩下游壩腳新建排水棱體，背水坡面加設縱向排水溝；</p><p>　?。?）對大壩上游坡面進行整修，拆除原上游坡面砼護坡，采用預制砼塊護坡和砼花格草皮護坡；

89、對下游坡面培厚，并采用砼花格草皮護坡；</p><p>　　（4）新建左端溢洪道及新建其出口消能設施；</p><p>　　（5）拆除左岸原輸水涵及其控水設施，重建輸水涵；</p><p>　?。?）拆除右岸原輸水涵及其控水設施，重建輸水涵；</p><p>　　4.7 大壩防滲處理</p><p>　　根據堤壩的灌

90、漿實踐和理論研究表明，采取壩體充填灌漿與壩基、壩端山壩結合部位帷幕灌漿相結合的方式，使壩身、山壩結合處、壩基形成封閉、連續(xù)的防滲體系從而達到防滲的效果，且該方案技術先進成熟，施工條件無特殊要求。本次設計采取該方案做為大壩防滲設計方案。</p><p>　　充填灌漿共三排，第一排為大壩壩頂中軸線偏上游1.0，第二排為壩頂中軸線上，第三排為壩頂中軸線偏下游1.0，每排孔距2.0，呈梅花型布置，充填灌漿深入至粉質粘土區(qū)

91、頂部。帷幕灌漿孔布置第二排充填灌漿軸線上，孔端深入弱透水層2.0,孔距2.0，布孔時將帷幕線往壩左右岸延伸，使壩身、山壩結合處、壩基形成封閉、連續(xù)的防滲體系。設計大壩充填灌漿共計140孔，總進尺770;帷幕灌漿總設計70孔，總進尺210。</p><p>　　4.8 大壩壩體充填灌漿</p><p>　?。?）材料要求： ①粘性土：有機質含量小于2％，可溶鹽含量小于2％；

92、 ②漿液采用粘土水泥漿，水與干料(水泥與粘土的總稱)重量比為0.3:1、0.5:1、1:1、1.5:1。漿液開灌比例為1.5:1，并根據耗漿量及時調整漿液濃度。以上配比需經過現(xiàn)場試驗最終確定，并報監(jiān)理工程師批準。</p><p>　?。?）灌漿壓力：0.05MPa，瞬時壓力不超過0.1MPa。</p><p>　?。?）灌漿完成后，土體滲透系數(shù)應滿足K≤1×10-5cm/s。

93、</p><p>　　（4）灌漿時應先灌上游排孔，再灌下游排孔，后灌中間排孔。應先對第一序孔輪灌，采用“少灌多復”的方法，一，二，三序孔連灌。</p><p>　?。?）造孔：采取回轉成孔的方法鉆進，鉆孔孔徑不小于Ф110mm，按序進行，一般要求2～3序孔，造孔應保證鉛直，偏斜不得大于孔深的2%。應用干法造孔，不得用清水循環(huán)鉆進。</p><p>　　（6）灌漿采用

94、全孔一次灌漿法施工，灌漿壓力采取二次或三次升壓法來控制，即灌漿開始采用低壓(＜0.1MPa)或自流式灌漿，當吸漿量較大時采取間歇灌漿，終灌時的壓力要達到設計值；灌漿結束標準嚴格按設計執(zhí)行。</p><p>　?。?）灌漿前先用稀的灌入，3-5分鐘后加大灌漿濃度。若孔口壓力下降或注漿管出現(xiàn)負壓，應加大漿液稠度。當漿液上升至孔表面，再繼續(xù)灌三次，如果不能再灌了，就可以停止了。</p><p>

95、　?。?）封孔：當每個孔都已經灌完了以后，將1.5t/m3的稠漿注入，如果漿面下降，繼續(xù)灌入，在漿面不再下降的時候停止。</p><p>　　4.9 大壩壩基帷幕灌漿</p><p><b>　?。?）灌漿孔布置</b></p><p>　　大壩壩基帷幕灌漿孔布置在第二排充填灌漿軸線上。先按單排設計，對灌后檢查不符合要求地段，再適當調整。灌漿

96、孔距2.0m，根據地勘成果及《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395-2007）和《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》（DL/T5148-2012）要求，帷幕灌漿應深入相對不透水層以下2m。按此原則布置，設計大壩基礎帷幕灌漿孔為：總計70孔。布置在帷幕軸線上，一般地段均勻布置，在吸漿量大的部位稍作變更。灌漿深度的確定，一序孔為先導孔，鉆入壩基粘土層作壓水試驗，當吸水率q小于或等于10Lu時，停止鉆孔。</p><p&

97、gt;<b>　　鉆孔要求：</b></p><p>　?、巽@孔方法采用回轉式，孔徑D為91mm至110mm不等。</p><p>　　②鉆孔位置與設計位置的偏差不得大于10cm，要求一次性鉆成。</p><p>　?、劭咨罘显O計要求，鉆徑上下均一，鉆孔偏斜度不大于1%，孔壁平直完整。</p><p>　　④鉆孔必須保

98、證孔向準確，平正穩(wěn)固，宜埋設孔口管，鉆機立軸和孔口管的方向必須與設計方向一致。</p><p><b>　?。?）灌漿參數(shù)</b></p><p>　　本設計所提供的灌漿基本參數(shù)如：孔深、灌漿壓力等根據現(xiàn)場試驗可作調整。</p><p>　　①灌漿段長度灌漿段的長度是根據地基的滲透性以及設備條件決定的。本次灌漿參照過去的經驗并根據本工程的實際情

99、況，為確保工程質量，要求灌漿段長度為3.0～4.0m。射漿管距孔底不得大于50cm。</p><p>　?、跐{壓力灌漿壓力是影響灌漿質量的重要因素，以回漿壓力為準，其值隨著孔深的增大而增大，灌漿壓力原則上由現(xiàn)場通過灌漿試驗確定的。參照同類工程的實踐經驗，最小壓力取水頭的1.5～2倍，帷幕表層段為0.40MPa，底孔段為0.60MPa，最大壓力參考值見表12。</p><p>　　表14

100、帷幕灌漿最大壓力參考值</p><p>　　Table14 Maximum reference value of curtain grouting</p><p>　　壩體接觸面的灌漿壓力應以不使壩體底部劈開或上抬為原則，根據《土壩壩體灌漿技術規(guī)范》DL/T5238-2010，壓力應控制在0.05MPa以內。</p><p>　　在左右岸山壩結合處上的灌漿壓力最大

101、值取表12中壓力值。當灌漿孔離岸坡面較近，為防壓力過大擠動岸坡，按情況降低最大壓力值，但不小于最小壓力值。在接觸面處的第一灌漿段應從最小壓力開始，視吸漿情況逐步加大或不變。</p><p>　　表15 山壩結合處灌漿最大壓力參考值</p><p>　　Table15 maximum reference pressure of grouting at dam and dam juncti

102、on</p><p><b>　?、蹪{液稠度</b></p><p>　　漿液稠度一般應隨基巖的單位吸水量而變，第一次水灰比例為5，第二次為3，第二次為2，第三次為1，第四次為0.8，第五次為0.6。漿液稠度的變換原則是：當灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當注入量已達300L以上或者灌漿時間達到30分鐘。</p&

103、gt;<p><b>　?、芄酀{材料</b></p><p>　　灌漿材料必須是新鮮的普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5，對因受潮而結塊的水泥一定要清除，以免影響施工質量。</p><p><b>　?、莨酀{次序</b></p><p>　　帷幕灌漿必須遵循分序加密的原則進行。分三序孔施灌，壩基、山壩結合

104、處帷幕灌漿孔距均為2.0m，一、二序孔距為8m，三序孔距為4m。</p><p>　　在帷幕灌漿前應進行壩體與壩基接觸處的接觸灌漿。當鉆機至基巖面時，改用回轉鉆進，用干鉆法鉆入基巖0.3～0.5m后提鉆，下放適量摻有麻絨的干粘土球，再下套管，使基巖孔壁與套管之間被干粘土球堵孔。再改用清水鉆進，深入基巖相對不透水層，即作為接觸灌漿段。灌漿壓力采用0.05MPa低壓充填式灌漿，灌漿栓塞在基巖上0.5m左右套管中。接觸

105、灌漿完成后，應待凝24h左右，再進行帷幕灌漿工序。</p><p><b>　?、藿Y束灌漿和封孔</b></p><p>　　在正常的灌漿過程中，符合下列條件者，即可結束灌漿。采用全孔一次灌漿法施工，灌漿段在最大設計壓力下，注入率不大于1L/min后，繼續(xù)灌注60min，可結束灌漿。</p><p>　　全孔灌漿完畢后，采用壓力灌漿法封孔，灌入

106、水灰比為0.5的濃漿封孔。</p><p><b>　?。?）灌漿質量檢查</b></p><p>　　帷幕灌漿完成以后，應進行質量檢查。帷幕灌漿工程質量的評定標準為：經檢查孔壓水試驗檢查，壩體與基巖接觸段及其下一段的透水率的合格率為100%；其余各段的合格率不小于90%。各類檢查都通過以后，進行灌漿和封孔處理。</p><p>　?。?）灌漿

107、結束和封孔</p><p>　　嚴格要求各個步驟，為了確保工程質量，在結束了封孔處理后都要進行抽查處理。</p><p>　?。?）帷幕灌漿完成后，要求其滲透系數(shù)滿足K≤1×10-6cm/s。</p><p>　　5 大壩下游坡腳增設排水棱體</p><p>　　***水庫大壩為均質土壩，下游壩腳未設排水棱體，導致浸潤逸出點偏高，

108、壩體飽和。為確保大壩滲流穩(wěn)定，必須增設排水體,本設計采用干砌石排水棱體。根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》相關規(guī)定，設計干砌石排水棱體頂部高程為41.60m，頂寬為1.0m，內坡1∶0.5。排水棱體選用質地堅硬耐風化的塊石砌筑而成。</p><p>　　排水棱體與壩體之間設置反濾層，反濾層由三層反濾料組成，選用耐風化的砂石、礫石和卵石構成，每層粒徑隨滲流方向變大，層厚順滲流方向取為0.1m、0.1m和0.2m。被保護粘

109、土d85≈0.04mm，D15≤0.36mm，第一層反濾料粒徑D取0.24～1mm；第二層反濾料D=1～5mm；第三層反濾料D=5～20mm。</p><p>　　5.1 大壩上、下游護坡</p><p>　　5.1.1 大壩上下游護坡</p><p>　　（1）護坡范圍及形式</p><p><b>　　1）大壩上游護坡<

110、;/b></p><p>　　根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395—2007）及湖南省小（2）型水庫除險加固工程初步設計導則，大壩上游修整至標準設計斷面后，砼護坡范圍從41.40m護至校核洪水位（即44.22m），校核洪水位以上至壩頂采用草皮護坡，并新砌上游坡面砼踏步。</p><p><b>　　2）大壩下游護坡</b></p><

111、;p>　　大壩下游護坡從壩頂（高程45.50m）至排水棱體頂（高程41.60m）為砼花格草皮護坡，并設置人行階梯、豎向排水溝等。</p><p>　　（2）上游護坡結構設計</p><p><b>　　1）預制砼厚度計算</b></p><p>　　砼塊護坡的計算，通常只計算厚度，平面尺寸預先選定。護坡砼塊采用正六邊形，邊長取0.3m，根

112、據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395—2007）“護坡計算”砼塊厚度按下式計算：</p><p><b>　　（8）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（10）</b></p><p>　　式中：—系數(shù)，對預制裝配式護面板取

113、=0.075；</p><p>　　hp—累積頻率為1%的波高，m；</p><p>　　Lm—平均波長，按莆田公式計算，m；</p><p>　　b—沿壩坡向板長，b =0.520m；</p><p>　　—預制砼板的密度，=2.4t/m3；</p><p>　　m—大壩上游坡邊坡系數(shù)， m=1.8；</p&g

114、t;<p>　　—水的密度，=1t/m3；</p><p>　　Hp—累積頻率為1%的波高，m；</p><p><b>　　（11）</b></p><p>　　式中：—平均波高，m；</p><p><b>　　—平均波周期，S；</b></p><p>　

115、　W—計算風速，取20.82m/s，采用多年平均年最大風速的1.5倍；</p><p>　　D—風區(qū)長度，D=0.28km；</p><p>　　—水域平均水深，Hm=4.23m；</p><p>　　g—重力加速度，取9.81m/s2；</p><p>　　經計算得，砼板厚度t=0.065m。</p><p><

116、;b>　?。?）護坡結構型式</b></p><p>　　其具體加固措施如下：使護坡基面密實平整后，鋪設一層100mm厚的砂石墊層，然后鋪設預制砼六方塊。砼六方塊厚取0.1m。六方塊邊長0.3m，護坡體內設縱橫間距為1.650m、1.904m的排水孔，孔徑25mm，呈梅花形排列。同時每隔14.28m設伸縮縫一條，縫間灌瀝青麻絲。底部設置寬0.5m，高0.6m的C15現(xiàn)澆砼阻滑基座，基座埋深大于0

117、.5m。</p><p><b>　　（3）下游護坡</b></p><p>　　1）對大壩下游坡面進行整修。為防止下游壩坡雨水集中沖刷而形成雨水沖刷溝，需設置豎向排水溝，匯集徑流，排到壩腳。排水溝均采用C15砼襯砌。</p><p>　　2）新建行人階梯，使之平順整齊，人行階梯用砼C15護砌厚50mm。</p><p>

118、;　　3）大壩下游坡面采用砼花格草皮護坡，護坡范圍從排水棱體頂部至壩頂，左右兩端均與山體搭接，草皮選用臺灣青草種。</p><p>　　5.2 除險加固后滲流、抗滑穩(wěn)定復核</p><p>　　5.2.1 加固后滲流復核</p><p><b>　　（1）計算工況</b></p><p>　　大壩壩體滲流分析計算時，

119、選擇計算斷面為大壩設計標準斷面，根據《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（DL/T5395—2007）中第10.1.2條規(guī)定，滲流分析計算時應考慮水庫運行出現(xiàn)的各種不利條件。滲流分析計算按以下工況進行：</p><p>　　上游正常蓄水位與下游無水時的穩(wěn)定滲流；</p><p>　　上游設計洪水位與下游無水時的穩(wěn)定滲流；</p><p>　　上游校核洪水位與下游無水時的穩(wěn)定滲流

120、；</p><p>　　上游為1/3壩高水位，下游無水時的穩(wěn)定滲流；</p><p>　　庫水位從校核洪水位降落至死水位，下游無水時的非穩(wěn)定滲流；</p><p><b>　?。?）計算方法</b></p><p>　　對大壩的滲流計算，主要根據地質勘探資料，大壩建設和運行管理等有關資料，選取大壩地質勘探斷面（大壩最大壩

121、高斷面）作有限元滲流分析。大壩滲流分析采用軟件：北京理正軟件設計研究所的《理正滲流分析軟件》——“滲流問題有限元分析”。</p><p><b>　　（3）計算成果</b></p><p>　　大壩穩(wěn)定滲流計算成果：正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位，下游壩坡滲流逸出處最大滲流坡降Jmax分別為0.14、0.19、0.21；1/3壩高水位時上游壩坡滲流逸出處最大滲流坡