導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)流時(shí)段 導(dǎo)流流量 導(dǎo)流方式 導(dǎo)流建筑物

1 施工條件

（1）工程概況

石峽子水庫(kù)樞紐工程位于達(dá)州市境內(nèi)，是一座以農(nóng)田灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水和農(nóng)村人畜飲水綜合利用的中型水利工程。水庫(kù)控制集水面積52.2km2，壩址以上主河道長(zhǎng)度8.2km，平均坡降11.4‰。該樞紐工程主要由攔河大壩、溢洪道、導(dǎo)流（放空）隧洞及灌溉取水隧洞等工程組成。攔河大壩為砼面板堆石石渣壩，壩軸線長(zhǎng)197.00m，壩頂高程414.50m，最大壩高58.50m。

（2）水文、氣象條件

流域處于大巴山暴雨區(qū)邊緣，徑流主要由降雨形成，其次是地下水補(bǔ)給。洪水發(fā)生的時(shí)間與暴雨相應(yīng)，年最大流量發(fā)生在5月～9月，7月最多。洪水過(guò)程具有峰高量大，陡漲陡落，過(guò)程尖瘦，歷時(shí)短的特點(diǎn)。洪水具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律。設(shè)計(jì)流域年內(nèi)洪水分為四期，即汛前過(guò)渡期（4月）、主汛期（5月～9月）、汛后過(guò)渡期（10月、11月）和枯水期（12月～3月）八個(gè)時(shí)段。多年平均降水量1188.8mm，多年平均氣溫17.2℃，多年平均蒸發(fā)量1054.5mm，多年平均日照時(shí)數(shù)1412.8h，多年平均無(wú)霜期299d，多年平均相對(duì)濕度79%，多年平均風(fēng)速1.3m/s，多年平均年最大風(fēng)速14.0m/s。

壩址分期設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表1，壩址水位流量關(guān)系成果見(jiàn)表2。

（3）地形、地質(zhì)條件

壩區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)斷裂構(gòu)造通過(guò)，為單斜地層，基巖大多，巖性為砂巖與砂質(zhì)泥巖不等厚互層，巖層產(chǎn)狀N30°～40°E/NW∠50°～54°，傾向右岸略偏下游。壩址區(qū)第四系覆蓋層一般厚1.0m～5.5m，最厚的達(dá)8.6m，結(jié)構(gòu)松散～稍密，局部具架空結(jié)構(gòu)，承載力較低，變形較大，不宜作地基持力層，應(yīng)清除；下伏強(qiáng)風(fēng)化帶巖體風(fēng)化破碎，呈碎裂結(jié)構(gòu)，巖體變形大，承載力低，弱風(fēng)化巖體相對(duì)完整，具有一定的承載力，其變形相對(duì)較小。導(dǎo)流（放空）隧洞進(jìn)、出口邊坡為斜坡～陡坡地形，基巖，邊坡巖體整體穩(wěn)定，巖性為砂巖。

2 施工導(dǎo)流方案

（1）導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流流量

本樞紐工程為Ⅲ等工程，其主要建筑物為3級(jí)，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004）有關(guān)規(guī)定，枯期低水圍堰為5級(jí)臨時(shí)建筑物。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期為5～10年。對(duì)枯水時(shí)段11～4月，五年與十年一遇導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)圍堰頂高程相差最大為0.56m，圍堰工程量相差僅1479m3，采用上限工程安全度較大，故選定導(dǎo)流洪水重現(xiàn)期為10年（P=10%），相應(yīng)洪水流量為46.2m3/s。

結(jié)合施工進(jìn)度安排、施工強(qiáng)度的均衡，選擇渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期20年的洪水（P=5%），相應(yīng)洪水流量為336m3/s；導(dǎo)流隧洞封堵后壩體的度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期50年（P=2%），相應(yīng)洪水流量為429m3/s。

（2）導(dǎo)流時(shí)段

根據(jù)水文資料，本樞紐工程洪水分為四期：11月～次年3月為枯水期，4月為汛前過(guò)渡期，5～9月為主汛期，10月為汛后過(guò)渡期。本工程擬定導(dǎo)流時(shí)段11～3月、10～3月、11～4月、10～4月進(jìn)行比較，枯期導(dǎo)流時(shí)段比較見(jiàn)表3。

根據(jù)上表分析，為減少初期基坑施工強(qiáng)度，充分利用汛前、汛后過(guò)渡期，以增加有效施工時(shí)間，故確定導(dǎo)流時(shí)段為11月～次年4月，枯期有效施工時(shí)間為6個(gè)月，滿足枯期施工要求。

（3）導(dǎo)流方式

第一方案：高圍堰擋全年洪水（Qp=10%=267m3/s），隧洞過(guò)流。該方案堰前水位375.52m，上游圍堰最大高度18.50m，導(dǎo)流洞洞徑（5.5m×6.5m）。

第二方案：低圍堰擋枯期洪水（Qp=10%=46.2m3/s），汛期壩體臨時(shí)斷面擋水渡汛，隧洞過(guò)流。該方案堰前水位369.05m，上游圍堰最大高度11.20m，導(dǎo)流洞洞徑（3.0m×4.5m）。壩體臨時(shí)擋水?dāng)嗝娌捎脭D壓砼邊墻護(hù)坡，擋水渡汛洪水標(biāo)準(zhǔn)Qp=5%=336m3/s，相應(yīng)度汛斷面水位390.0m，臨時(shí)渡汛斷面頂高程391.0m，臨時(shí)渡汛斷面填筑強(qiáng)度6.34萬(wàn)m3/月，月平均上升高度7m。

第一方案圍堰高，導(dǎo)流臨時(shí)工程量和臨建費(fèi)用較大；第二方案在一枯內(nèi)需完成壩基開(kāi)挖、基礎(chǔ)處理和填筑壩體至度汛斷面高程，填筑強(qiáng)度適中，一枯內(nèi)施工任務(wù)易于完成。

結(jié)合該水庫(kù)樞紐工程放空隧洞與導(dǎo)流隧洞相結(jié)合的有利條件，通過(guò)分析比較，本水庫(kù)樞紐工程施工導(dǎo)流選擇第二方案：枯水期低圍堰擋枯期洪水、汛期壩體臨時(shí)斷面擋水的隧洞導(dǎo)流方式。

（4）導(dǎo)流建筑物

導(dǎo)流隧洞：該導(dǎo)流隧洞為城門(mén)洞型形，結(jié)合水工布置要求，本階段對(duì)該導(dǎo)流隧洞分別作了3.6m×4m（側(cè)墻高2.2m）、3m×4.5m（側(cè)墻高3.0m）、4m×5m（側(cè)墻高3m）三個(gè)洞徑的比較，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

通過(guò)以上比較，結(jié)合臨時(shí)工程投資及填筑強(qiáng)度綜合考慮，本階段推薦洞徑為3.0m×4.5m（側(cè)墻高3.0m）。導(dǎo)流隧洞進(jìn)口底板高程364.00m，洞身軸線長(zhǎng)480.0m，導(dǎo)流隧洞出口明渠與天然河床順接，出口底板高程360.35m。導(dǎo)流隧洞按放空隧洞要求設(shè)計(jì)，采用C25鋼筋混凝土襯砌，厚30cm。

枯期圍堰：本著就地取材，充分利用開(kāi)挖石渣棄料和便于施工等目的，采用土石圍堰。上游圍堰采用土石圍堰，粉質(zhì)粘土斜墻結(jié)合土工膜防滲，上游圍堰最大高度11.20m，頂寬6.5m，圍堰軸線長(zhǎng)40.1m，上游迎水面邊坡1：3.0，背水面邊坡1：2.0；下游圍堰采用土石圍堰，粉質(zhì)粘土斜墻結(jié)合土工膜防滲，下游圍堰最大高度3.8m，頂寬6.5m，圍堰軸線長(zhǎng)29.5m，迎水面邊坡1：2.5，背水面邊坡1：1.5。

3 結(jié)語(yǔ)

枯水期低圍堰擋枯期洪水、汛期壩體臨時(shí)斷面擋水的隧洞（導(dǎo)流隧洞與放空隧洞結(jié)合）導(dǎo)流方式，適用于河床狹窄、基坑工作量不大且地質(zhì)條件允許的山區(qū)性河流，不但降低了圍堰高度，減少了臨時(shí)工程量和臨建費(fèi)用；而且減少了樞紐工程的施工干擾，加快了施工進(jìn)度，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、合理和安全的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（SL 303-2004）[S]. 北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

[2]水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T5397-2007）[S]. 北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[3]譚靖夷. 中國(guó)水力發(fā)電工程（施工卷）. 北京：中國(guó)電力出版社，2000.

篇2

關(guān)鍵詞：邊坡；預(yù)應(yīng)力錨索；均勻設(shè)計(jì)；敏感性；有限元

中圖分類號(hào)：TV223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-1683（2013）04-0200-06

在巖石邊坡工程中，特別是高陡巖質(zhì)邊坡的施工過(guò)程中，大量的自然邊坡和人工邊坡由于不滿足穩(wěn)定性或者安全系數(shù)的要求需要進(jìn)行加固處理，預(yù)應(yīng)力錨索加固作為一種靈活、高效、經(jīng)濟(jì)的錨固方法在邊坡工程中得到廣泛應(yīng)用[1-2]。預(yù)應(yīng)力錨索是一種可承受拉力的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它能充分調(diào)用工程地質(zhì)體或構(gòu)筑物自身潛在的穩(wěn)定性并改善其內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)[3]。但是預(yù)應(yīng)力錨索錨固作用機(jī)理十分復(fù)雜，影響預(yù)應(yīng)力錨索錨固效果的因素眾多[4]，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)研究中確定影響預(yù)應(yīng)力錨索錨固效果的敏感因素顯得尤為重要。目前的敏感性分析方法可以歸納為兩種：?jiǎn)我蛩胤治龇╗5-6]和多因素分析法[7]。其中多因素分析法包括正交設(shè)計(jì)[8-9]、均勻設(shè)計(jì)[10]、基于正交設(shè)計(jì)的RBF人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[11]等多種方法。本文以某水電站泄洪洞進(jìn)口預(yù)應(yīng)力錨索錨固邊坡為背景，首先基于均勻設(shè)計(jì)法對(duì)影響預(yù)應(yīng)力錨索錨固效果的錨固角度、錨固力、錨索間距以及錨索長(zhǎng)度等錨固參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，然后根據(jù)敏感性分析結(jié)果針對(duì)敏感參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為工程施工設(shè)計(jì)提供有效的參考依據(jù)。

1工程概況

某水電站工程以發(fā)電為主，開(kāi)挖邊坡位于右岸壩線上游400～450 m處的一小山梁下部，正處于材料力學(xué)參數(shù)較弱的變形體（Bxt2）上，變形體厚度為30～50 m不等。開(kāi)挖邊坡上部高程2 327 m，岸坡高差達(dá)200 m，岸坡整體坡度50°左右。按照邊坡巖體分類結(jié)果，進(jìn)口邊坡巖體為Ⅳ級(jí)。開(kāi)挖邊坡地質(zhì)圖和4-4剖面圖見(jiàn)圖1和圖2。邊坡巖體的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)采用值見(jiàn)表1。

4錨固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)敏感性分析的結(jié)果，由于錨索間距H為不敏感參數(shù)，故只需重點(diǎn)對(duì)錨固力T、錨索長(zhǎng)度L 以及錨固角Φ這些參數(shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。按照敏感性參數(shù)大小的順序依次對(duì)錨固角、錨固力以及錨索長(zhǎng)度進(jìn)行有限元優(yōu)化分析，能夠有效減小在優(yōu)化過(guò)程中各敏感參數(shù)之間的相互影響，使各錨固參數(shù)最優(yōu)化。預(yù)應(yīng)力錨索加固位置及數(shù)量見(jiàn)圖5。

4.1錨索間排距

由地質(zhì)資料可知，預(yù)應(yīng)力錨索幾乎全部錨固在碎裂巖質(zhì)邊坡上。該種巖質(zhì)邊坡的變形模量較小，為減小相鄰錨索張拉的影響，錨索間距不宜太小，而為避免錨索之間出現(xiàn)應(yīng)力跌落，錨索間距也不宜太大[17]。水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范[18]中規(guī)定，預(yù)應(yīng)力錨索的間距可設(shè)定錨索間距為4～6 m，據(jù)此分析確定，錨索間距可設(shè)置為4 m。

4.2錨固角優(yōu)化

4.3錨固力優(yōu)化

在錨索長(zhǎng)度為50 m、錨索間距為4 m、錨固角度為5°以及其他初始條件均相同的情況下，分別計(jì)算錨索取600 kN、800 kN、1 000 kN、1 500 kN時(shí)向坡外最大位移、最大拉應(yīng)力以及塑性區(qū)，結(jié)果見(jiàn)圖8-圖10?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著錨固力的增大，邊坡向坡外的最大位移以及最大拉應(yīng)力均隨之不斷減??；在錨固力增加到1 000 kN之后雖然最大位移以及最大拉應(yīng)力仍在隨著錨固力的增大不斷減小，但曲線已經(jīng)放緩，減小速度減小。通過(guò)圖7不同錨固力下塑性區(qū)圖的變化趨勢(shì)還可以發(fā)現(xiàn)，在錨固力增加到1 000 kN之后塑性區(qū)面積變化也不太明顯。綜合分析安全、經(jīng)濟(jì)、合理等方面因素后，可以確定錨索的錨固力可設(shè)置為1 000 kN級(jí)。

4.4錨索長(zhǎng)度優(yōu)化

在已知錨固力為1 000 kN、錨索間距為4 m、錨固角度為5°且其他初始條件不變的條件下，分別計(jì)算錨索取30 m、35 m、40 m、45 m、50 m、55 m和60 m長(zhǎng)度時(shí)的邊坡向坡外最大位移、最大拉應(yīng)力以及塑性區(qū)，并對(duì)其進(jìn)行比較分析，結(jié)果見(jiàn)圖11—圖13?？梢钥闯?，隨著中下部錨索長(zhǎng)度的增加，向坡外最大位移以及最大拉應(yīng)力值均逐漸減小，但是減小趨勢(shì)在錨索長(zhǎng)度為45～50 m時(shí)有所放緩。同時(shí)通過(guò)圖13所示的不同錨索長(zhǎng)度下塑性區(qū)分布圖可以看出，隨著錨索長(zhǎng)度的增加，塑性區(qū)的范圍均逐漸減小，但減小趨勢(shì)在錨索長(zhǎng)度為50 m之后幾乎不變。綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、合理等方面因素后，可以設(shè)定錨索的錨索長(zhǎng)度可設(shè)置為50 m。

4.5優(yōu)化結(jié)果分析

根據(jù)以上優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，采用優(yōu)化的預(yù)應(yīng)力錨索錨固參數(shù)（錨索間距4 m、錨固角度為5°、錨固力為1 000 kN、錨索長(zhǎng)度為50 m），對(duì)該水電工程開(kāi)挖邊坡邊坡進(jìn)行加固，有限元模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖14和圖15。

從優(yōu)化加固后的邊坡應(yīng)力以及應(yīng)變計(jì)算結(jié)果可以看出，優(yōu)化加固后的最大位移為2.729 cm，最大拉應(yīng)力為0.402 MPa。從圖13（e）可以看出，優(yōu)化加固后在開(kāi)挖邊坡上只有少量零星的塑性區(qū)出現(xiàn)，且塑性區(qū)之間均沒(méi)有連通，加固后的邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明上述優(yōu)化加固方案是可行的。

5結(jié)論

通過(guò)以上基于敏感性分析和有限元分析的方法，對(duì)加錨開(kāi)挖邊坡的預(yù)應(yīng)力錨索錨固參數(shù)（錨固力T、錨索長(zhǎng)度L、錨固角度Φ以及錨固間距H）進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以得到如下結(jié)論。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐青，徐寅，陳勝宏，等.復(fù)雜巖質(zhì)邊坡預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2011，28 （2）：32-37.

[2]侯巖森，羅國(guó)浩.預(yù)應(yīng)力錨索在水利水電工程中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2011，9（9）：151-152.

[3]李建林，王樂(lè)華，劉杰，等.巖石邊坡工程[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

[4]丁秀麗，盛謙.預(yù)應(yīng)力錨索錨固機(jī)理的數(shù)值模擬試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（7）：980-988.

[5]時(shí)衛(wèi)民，鄭穎人.庫(kù)水位下降情況下滑坡的穩(wěn)定性分析[J].水利學(xué)報(bào)，2004，（3）：76-80.

[6]錢波.基于單因素試驗(yàn)的三級(jí)配RCC施工配合比研究[J].水電能源科學(xué)，2011，29（11）：110-112.

[7]陳高峰，程圣國(guó).基于均勻設(shè)計(jì)的邊坡穩(wěn)定性敏感性分析[J].水利學(xué)報(bào)，2007，（11）：1397-1401.

[8]張旭輝，龔曉南，徐日慶.邊坡穩(wěn)定影響因素敏感性的正交法計(jì)算分析[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2003，16（1）：36-39.

[9]倪恒，劉佑榮，龍治國(guó).正交設(shè)計(jì)在滑坡敏感性分析中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002，21（7）：989-992.

[10]梅松華，盛謙，馮夏庭.均勻設(shè)計(jì)在巖土工程中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（16）：2694-2697.

[11]夏元友，熊海豐.邊坡穩(wěn)定性影響因素敏感性人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，23（16）：2703-2707.

[12]方開(kāi)泰.均勻設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)表[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1994.

[13]鄧祖新.SAS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.

[14]燕喬，吳長(zhǎng)斌，張巖.基于均勻設(shè)計(jì)的鄧肯E-B模型參數(shù)敏感性分析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2010，（7）：82-85.

[15]盛驟，謝式千，潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[16]趙尚毅，鄭穎人，時(shí)衛(wèi)民，等.用有限元強(qiáng)度折減法求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2002，24（3）：343-346.

[17]呂慶，孫紅月，尚岳全，等.預(yù)應(yīng)力錨索框格梁體系加固破碎巖質(zhì)邊坡合理間距研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（1）：135-140.

篇3

關(guān)鍵詞：大壩、大壩穩(wěn)定分析、大壩滲流分析

中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.工程概況

水庫(kù)位于距離商城縣城北部約29km的鄢崗鎮(zhèn)境內(nèi)，壩址處在淮河水系白露河支溝上，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)下游保護(hù)區(qū)內(nèi)有0.18萬(wàn)人、400畝農(nóng)田，水庫(kù)的地理位置重要。水庫(kù)一旦失事，將對(duì)下游造成較大損失。

2.大壩工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

現(xiàn)大壩頂寬3m，壩高約3.92m。

第①層壩體填土由重粉質(zhì)壤土壓實(shí)成，褐黃、黃褐色，硬塑狀，土質(zhì)不均一，含少量中、輕粉質(zhì)壤土，偶見(jiàn)礫石。天然干密度ρd范圍值1.39～1.47g/cm3，平均值1.43g/cm3。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果，壩體填土滲透系數(shù)范圍值為5.2×10～5～1.3×10～4cm/s。

因此，壩體填土壓實(shí)不均，質(zhì)量一般，不滿足防滲要求，存在滲漏穩(wěn)定問(wèn)題，建議對(duì)壩體進(jìn)行防滲加固處理，對(duì)上下游壩坡進(jìn)行整修。

3.壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

壩基為主要為第四系重粉質(zhì)壤土和第三系泥巖。

第②層重粉質(zhì)壤土天然干密度ρd范圍值1.46～1.67g/cm3，平均值1.58g/cm3。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果，第②層重粉質(zhì)壤土滲透系數(shù)范圍值為1.5×10～5～5.3×10～5cm/s；第③層重粉質(zhì)壤土天然干密度ρd范圍值1.52～1.61g/cm3，平均值1.55g/cm3。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果，第③層重粉質(zhì)壤土滲透系數(shù)范圍值為1.4×10～5～6.5×10～5cm/s。

故壩基不存在滲漏問(wèn)題。但水庫(kù)處于高水位運(yùn)行時(shí)存在散滲問(wèn)題。

4.大壩滲流計(jì)算

大壩滲流采用有限元法計(jì)算；計(jì)算斷面選取大壩主河槽段最大壩高斷面（樁號(hào)0+080）。

1.計(jì)算原理及基本參數(shù)

a）計(jì)算原理

采用有限元分析法求解滲流場(chǎng)。穩(wěn)定滲流方程為：

（公式4-1）

式中：k――土的滲透系數(shù)；

Ф――勢(shì)函數(shù)，Ф=（P/γW）+γ

γw――水的容重；

P――水壓力。

滲流穩(wěn)定按有限深透水地基上的均質(zhì)土壩計(jì)算。

b）計(jì)算工況

由于現(xiàn)狀淤積嚴(yán)重，死水位低于淤積高程， 1/3壩高水位與興利水位基本持平，根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）[1]，壩體滲流計(jì)算工況為：

（1）興利水位；

（2）校核水位；

c）計(jì)算參數(shù)

不同巖層滲透系數(shù)如下：

壩體填土：k=1.4×10-4cm/s

重粉質(zhì)壤土：k= 5.3×10-5cm/s

2.計(jì)算結(jié)果

按照《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）[2]規(guī)定，允許滲透坡降：

[J]=(Gs-1)(1-n)/K （公式4-2）

式中:Gs―表層土的土粒比重；

n―表層土的孔隙率；

K―安全系數(shù)，取1.5~2，此次取1.5。

壩體填土：

Gs=2.71 e=0.954 n= e/(1+e)=0.488

[J]=(2.71-1)(1-0.488)/1.5=0.584

其它土層允許滲透比降見(jiàn)表6. 4-1。

各工況下，大壩現(xiàn)狀滲流計(jì)算結(jié)果匯總于表4-1中，

表4-1 大壩下游現(xiàn)狀滲透計(jì)算成果表（0+080）

由計(jì)算成果可以看出，壩體滲透坡降滿足規(guī)范要求。

5.大壩穩(wěn)定計(jì)算

5.1大壩壩坡穩(wěn)定復(fù)核

a)斷面選取

根據(jù)壩高、壩體結(jié)構(gòu)和地基情況，選取主河槽處最大壩高斷面計(jì)算（樁號(hào)0+080）。

b) 筑壩土料物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)《商城縣某水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，大壩穩(wěn)定分析采用的物理力學(xué)指標(biāo)如表5.1-1。

表5.1-1壩工計(jì)算土體參數(shù)

c)穩(wěn)定計(jì)算方法

依據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96），壩坡穩(wěn)定采用瑞典圓弧法。

d) 邊坡穩(wěn)定計(jì)算工況

由于現(xiàn)狀淤積嚴(yán)重，死水位低于淤積高程， 1/3壩高與興利水位基本持平；現(xiàn)狀校核水位高于現(xiàn)狀壩頂高程，穩(wěn)定分析計(jì)算工況分為以下幾種：

1）上游壩坡正常工況

①穩(wěn)定滲流期（興利水位,下游無(wú)水）；

2）下游壩坡正常工況

①穩(wěn)定滲流期（興利,下游無(wú)水）；

e) 現(xiàn)狀壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果分析

計(jì)算成果列于表5.1-2

表5.1-2 大壩現(xiàn)狀穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算成果表（樁號(hào)0+080）

從表5.1-2中可以看出，在各種特征水位運(yùn)行工況下，大壩上游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

5.2加固后大壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算

一、壩坡穩(wěn)定計(jì)算

計(jì)算參數(shù)及方法同加固前。

邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算工況分為以下幾種：

1）上游壩坡正常工況

1.穩(wěn)定滲流期（興利水位,下游無(wú)水）；

2.不穩(wěn)定滲流期（校核水位突降至興利水位,下游無(wú)水）；

2）下游壩坡正常工況

1.穩(wěn)定滲流期（興利,下游無(wú)水）；

2.穩(wěn)定滲流期（校核,下游無(wú)水）；

e) 加固后壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果分析

表5.2-1 大壩加固后穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算成果表（樁號(hào)0+080）

從表5.2-1可以看出，在各種特征水位運(yùn)行工況下，大壩上下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

6.結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)水庫(kù)大壩的穩(wěn)定分析可知,為保證大壩穩(wěn)定,對(duì)壩體、壩基礎(chǔ)進(jìn)行灌漿處理[3],可以有效地降低大壩中的浸潤(rùn)線,為保證上游護(hù)坡穩(wěn)定，采用清理上游壩腳淤泥，護(hù)坡齒墻基礎(chǔ)深入重粉質(zhì)壤土內(nèi)，采用現(xiàn)澆混凝土板進(jìn)行護(hù)砌，為了保護(hù)下游壩坡采用清除下游壩坡表層雜草、灌木，規(guī)整后坡比為1：2.5；下游壩坡草皮護(hù)坡；下游壩坡增設(shè)C20混凝土踏步及排水溝；新建貼坡排水，坡腳設(shè)導(dǎo)滲溝。

參考文獻(xiàn)

[1]《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）

篇4

關(guān)鍵字：防滲處理復(fù)合土工膜防滲效果

Abstract: Based on the flaws and pitfalls of high-profile county, Gansu Province, a dangerous reservoir engineering, earth dam reinforcement of the dam dam foundation seepage treatment measures of depression reservoir of small and medium-sized plain design principles and methods, and the use of newcomposite composite geomembrane seepage control design. Practice has proved that the design seepage better, an effective solution to the problem of leakage of the dam.

Keywords: anti-seepage treatment effect of composite geomembrane中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2013）

1工程概況

該縣地處黑河中游，屬大陸性干旱氣候，冬夏較長(zhǎng)，春秋較短，春季多風(fēng)少雨，冬季較為寒冷。多年平均氣溫7.7℃，最低氣溫-31℃，最高氣溫38.7℃，年平均最大風(fēng)速21m/s，最大凍土層深1.06m。該縣水庫(kù)均為平原洼地水庫(kù)，主要靠修建水庫(kù)引蓄黑河水，水庫(kù)位于河西走廊平原區(qū)，多年平均降雨量110.4mm，多年平均蒸發(fā)量1765mm，集雨面積小，無(wú)自產(chǎn)地表徑流，水庫(kù)主要由大壩、輸水洞、引水渠、進(jìn)水閘等建筑物組成。

大多水庫(kù)修建在五六十年代，人工就地取材堆積而成，經(jīng)過(guò)50多年的運(yùn)行，部分壩體因土質(zhì)不均，碾壓不密實(shí)，滲漏嚴(yán)重，土質(zhì)中鹽堿成份較大，經(jīng)常出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，蓄水量不能滿足設(shè)計(jì)要求，雖經(jīng)二次加固，但未解決根本問(wèn)題，使當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)受到極大威脅，屬帶病運(yùn)行的病險(xiǎn)水庫(kù)。

2存在問(wèn)題

經(jīng)過(guò)水利廳安全鑒定，該縣大多水庫(kù)均存在一個(gè)共性，即壩體、壩基滲漏嚴(yán)重，存在滲透破壞問(wèn)題。各壩段普遍存在滲漏現(xiàn)象，壩體隔水能力較差，壩后積水深達(dá)30～40cm，后壩腳地面以上1～1.5m高度極潮濕～飽和狀，滲水明顯，滲水帶壩坡略變緩及壩面局部凹陷，存在輕微流土破壞；壩基也存在大量滲漏問(wèn)題，壩基還存在輕微管涌破壞。

3存在問(wèn)題綜合分析

水庫(kù)在初建時(shí)，未進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)，由灌區(qū)群眾突擊施工完成，壩體直接座落在天然地面上，沒(méi)有采取任何地基處理措施，筑壩材料為庫(kù)區(qū)挖出的含腐植質(zhì)粉細(xì)砂和淤泥質(zhì)壤土不均勻混雜組成，采用人力拖拉鐵碾和木夯壓實(shí)，施工無(wú)質(zhì)量控制體系，無(wú)干密度檢測(cè)手段，也無(wú)施工記錄。施工過(guò)程中壩基及壩體的質(zhì)量控制難以保證，其施工質(zhì)量很差。1991年加厚加高壩體時(shí)，但實(shí)際施工并未完全按照設(shè)計(jì)進(jìn)行,僅從后壩坡加厚加高了壩體,壩頂高低不平,寬窄不一,壩體斷面亦不規(guī)則,雖有簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)說(shuō)明和各壩段的設(shè)計(jì)橫斷面圖，但筑壩材料仍為庫(kù)區(qū)及其附近的粉細(xì)砂及淤泥質(zhì)壤土不均勻混合組成，設(shè)計(jì)干密度1.65 g/cm3，而實(shí)際壓實(shí)密度無(wú)檢測(cè)資料，無(wú)最優(yōu)含水量控制，施工質(zhì)量較差。

依據(jù)本次地質(zhì)勘察成果，采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所《滲流分析軟件》（5.1版）計(jì)算，計(jì)算方法為有限元數(shù)值分析法，壩體及壩基各部位滲透系數(shù)采用試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)，各壩段選取典型橫斷面，確定壩體浸潤(rùn)線的位置，了解壩內(nèi)、壩基滲流型態(tài)，評(píng)價(jià)壩體、壩基是否會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，經(jīng)計(jì)算后確定需要進(jìn)行防滲處理的壩段。

4防滲設(shè)計(jì)方案的初步選擇

依據(jù)地質(zhì)勘察確定的防滲土料及新型防滲材料，結(jié)合該水庫(kù)的實(shí)際，根據(jù)前壩坡和壩基防滲處理措施的不同，擬定兩個(gè)方案進(jìn)行比較。

方案Ⅰ：壩體、壩基采用復(fù)合土工膜防滲。首先清除上游壩坡表層的干砌石（或砼預(yù)制塊）護(hù)面及以下30cm壩殼料，然后回填壤土。本次設(shè)計(jì)根據(jù)壩坡復(fù)合土工膜上防護(hù)材料在各種工況下的抗滑穩(wěn)定性確定各壩段前壩坡均為1：2.5，所以壤土填筑成1：2.5的坡度后，由里往外依次鋪設(shè)：0.3mm復(fù)合土工膜、0.2m厚的中細(xì)砂墊層、0.4m厚的砂礫石混合料防護(hù)層、0.2m礫石墊層，然后是0.3m厚的干砌塊石護(hù)坡。

壩基的防滲處理采用壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，根據(jù)有限元數(shù)值分析法對(duì)壩前鋪蓋選取各種鋪蓋長(zhǎng)度進(jìn)行試算，以控制壩基實(shí)際滲透坡降小于允許坡降為限制條件，計(jì)算確定壩前鋪蓋的長(zhǎng)度；鋪蓋鋪設(shè)時(shí)首先清除壩前庫(kù)區(qū)表層0.3～0.6m的淤泥質(zhì)腐質(zhì)土及雜物，然后直接鋪設(shè)復(fù)合土工膜，土工膜座落于壩前淤泥質(zhì)壤土上，土工膜上面再依次鋪設(shè)0.2m厚的中細(xì)砂墊層和0.6m的砂土料防護(hù)層，砂土料在庫(kù)區(qū)100m外的河灘地取用。

方案Ⅱ：壩體、壩基采用壤土防滲。首先清除上游壩坡表層的干砌石（或砼預(yù)制塊）護(hù)面及以下30cm壩殼料，然后回填壤土，設(shè)計(jì)根據(jù)壩坡防滲壤土在各種工況下的抗?jié)B和抗滑穩(wěn)定性確定各壩段前壩坡坡度均為1：2，壤土填筑厚度為0.65～0.9m，壤土上面由里往外依次鋪設(shè)：0.2m厚的中細(xì)砂墊層、0.4m厚的砂礫石混合料防護(hù)層、0.2m礫石墊層、0.3m厚度的干砌塊石護(hù)坡。

壩基的防滲處理采用壩前鋪筑壤土鋪蓋防滲，根據(jù)有限元數(shù)值分析法對(duì)壩前鋪蓋選取各種鋪蓋長(zhǎng)度和厚度進(jìn)行試算，以控制壩基實(shí)際滲透坡降小于允許坡降為限制條件，鋪蓋鋪設(shè)時(shí)首先清除壩前庫(kù)區(qū)表層0.3～0.8m的腐質(zhì)土及雜物，然后直接鋪筑防滲壤土，壤土鋪蓋座落于壩前淤泥質(zhì)壤土上，壤土鋪蓋上面再鋪設(shè)0.8m的砂土料防護(hù)層以防止庫(kù)空時(shí)發(fā)生干裂。

5方案的比較

經(jīng)過(guò)方案比較：兩個(gè)方案在抗滑穩(wěn)定和滲流穩(wěn)定方面均達(dá)到規(guī)范要求。方案I鋪設(shè)復(fù)合土工膜有效的解決了壩體及壩基滲漏和滲透破壞，復(fù)合土工膜鋪設(shè)結(jié)合壩體加固施工，不受地下水影響，工作場(chǎng)面大，施工難度小，適合群眾大規(guī)模施工；方案II 機(jī)械化施工方便，施工進(jìn)度較快，但所選防滲壤土為耕地土壤，征地費(fèi)用較高，并且壤土料場(chǎng)開(kāi)挖后所剩死土在短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到農(nóng)作物種植土壤的要求，工程投資也較大；故設(shè)計(jì)推薦方案I：即復(fù)合土工膜防滲方案。

6防滲設(shè)計(jì)

6.1.設(shè)計(jì)工序

本次設(shè)計(jì)根據(jù)壩坡復(fù)合土工膜上防護(hù)材料在各種工況下的抗滑穩(wěn)定性確定各壩段前壩坡坡比，將前壩坡填筑到設(shè)計(jì)坡比后，由里往外依次鋪設(shè)：0.3mm復(fù)合土工膜、0.2m厚的中細(xì)砂墊層、0.4m厚的砂礫石混合料防護(hù)層、0.2m礫石墊層，然后是0.3m厚的干砌塊石護(hù)坡，以防風(fēng)浪淘蝕。為了防止雨水沖刷和便于壩頂行車，壩頂均鋪設(shè)20cm的泥結(jié)碎石路面。壩坡土工膜鋪至高于正常蓄水位0.8m處，設(shè)一錨固槽，將布固定。

壩基的防滲處理采用壩前鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，根據(jù)有限元數(shù)值分析法對(duì)壩前鋪蓋選取各種鋪蓋長(zhǎng)度進(jìn)行試算，以控制壩基實(shí)際滲透坡降小于允許坡降為限制條件，確定各壩段鋪蓋長(zhǎng)度，鋪蓋鋪設(shè)時(shí)首先清除壩前庫(kù)區(qū)表層0.3～0.6m的淤泥質(zhì)腐質(zhì)土及雜物，然后直接鋪設(shè)復(fù)合土工膜，土工膜座落于壩前淤泥質(zhì)壤土上，土工膜上面再依次鋪設(shè)0.2m厚的中細(xì)砂墊層和0.6m的砂土料防護(hù)層。前壩坡坡腳及鋪蓋前端均設(shè)置梯形錨固槽，將土工膜固定，前壩坡坡腳梯形錨固槽采用干砌石護(hù)砌；鋪蓋前端梯形錨固槽采用砂土料回填。

6.2. 復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)

①材料選擇

復(fù)合土工膜防滲具有防滲效果好，施工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以本次設(shè)計(jì)是選擇WCS-2型兩布一膜復(fù)合土工膜防滲。膜材厚度0.3mm，土工膜單位面積質(zhì)量為300g/m2。土工膜物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表5-3。

WCS-2型兩布一膜復(fù)合土工膜物理力學(xué)指標(biāo)

復(fù)合土工膜防滲體結(jié)構(gòu)由鋪膜基面、復(fù)合土工膜防滲層、墊層和防護(hù)層共四層組成。

②鋪膜基面設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，土工膜鋪蓋先清除壩前淤泥及壩坡0.3m厚淤泥質(zhì)粉細(xì)砂夾腐殖質(zhì)壤土層，并用拍板將表面打緊、平整。整平后將土工膜直接壓在壩坡和壩基淤泥質(zhì)壤土層上。

③墊層設(shè)計(jì)

壩坡土工膜上面墊層采用篩制的中細(xì)砂，粒徑5～50mm，鋪設(shè)時(shí)一定要注意不要將土工膜踩破或被利器劃破。

④防護(hù)層設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜的防滲效果取決于施工中和運(yùn)行過(guò)程中塑料膜的完好程度，為了防止人畜踐踏，動(dòng)植物破壞以及減少光熱作用，由于它們是高分子化纖聚合物，故應(yīng)特別避免陽(yáng)光的直接照射，所以復(fù)合土工膜上應(yīng)鋪防護(hù)層。

壩坡防護(hù)層設(shè)置三層，砂礫混合料防護(hù)層、礫石墊層和干砌石。砂礫混合料防護(hù)層厚度0.4m，礫石墊層厚度0.2m，砂礫石，應(yīng)挑出較大石塊等其它雜物。干砌石厚度0.3m。

壩前土工膜鋪蓋設(shè)置墊層和防護(hù)層。墊層采用中細(xì)砂，粒徑5～50mm。厚度0.2m；防護(hù)層采用砂土料，在庫(kù)區(qū)外100m附近的河灘開(kāi)采，防護(hù)層厚度0.6m，回填前應(yīng)挑出較大石塊等其它雜物，以免破壞復(fù)合土工膜。

④復(fù)合土工膜聯(lián)接設(shè)計(jì)

復(fù)合土工膜的底邊和周邊與淤泥質(zhì)粉細(xì)砂夾腐殖質(zhì)粘土地基、壩坡連接采用開(kāi)挖溝槽壓土錨固方式。溝槽開(kāi)挖成梯形斷面，將土工膜彎折后壓實(shí)。鋪蓋首端錨固槽梯形斷面邊坡1：1，底寬0.6m，深0.6m。壩坡錨固槽梯形斷面邊坡1：1，底寬0.6m，深0.7m。

6.3.施工方法

復(fù)合土工膜采用人工鋪設(shè)。土工膜施工宜在氣溫5℃～35℃、風(fēng)力4級(jí)以下并在無(wú)雨天氣進(jìn)行。兩布一膜鋪設(shè)完畢、覆蓋防護(hù)層時(shí)，應(yīng)在膜的邊角處每隔2～5m放1個(gè)20kg、40kg重的砂袋壓邊。

① 工藝流程：復(fù)合土工膜防滲采取邊挖、邊鋪、邊夯、邊護(hù)的區(qū)段循環(huán)作業(yè)。

② 基面清理：基面一定在按設(shè)計(jì)要求清理好，這是確保防滲效果的關(guān)鍵，特別是壩體填筑壤土料中的大土塊、尖石、玻璃等雜物要徹底清除干凈，基面不允許有局部凹凸現(xiàn)象，清理好的基面要用夯錘或夯板夯緊，使之密實(shí)平整。

③ 復(fù)合土工膜鋪設(shè)：鋪設(shè)時(shí)按以下順序進(jìn)行：鋪設(shè)剪裁對(duì)正、搭齊壓膜定型擦拭塵土焊接試驗(yàn)焊接檢測(cè)修補(bǔ)復(fù)檢驗(yàn)收。鋪膜時(shí)，一定要由下而上鋪設(shè)。兩布一膜應(yīng)自然松弛并與支持層貼實(shí)，不宜褶皺、懸空。膜與膜之間及膜與基面之間要壓平貼緊，但不宜將膜拉得過(guò)緊，一般要略松一點(diǎn)，但不能在膜底留有氣泡。施工中應(yīng)及時(shí)清理膜下筑壩壤土料中的各種有害尖銳物體，嚴(yán)禁扎破土工膜。工作人員應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，不得將火種帶入施工現(xiàn)場(chǎng)；不得穿釘鞋、高跟鞋及硬底鞋在復(fù)合膜上踩踏。車輛等機(jī)械不得碾壓一布一膜膜面及其防護(hù)層。在鋪膜時(shí)面積不宜達(dá)大，最好邊鋪膜邊蓋中細(xì)砂上墊層料及防護(hù)層料。根據(jù)廠家提供資料，復(fù)合土工膜幅寬6m，本工程選用6m幅寬，以減少接頭用料。接頭用焊粘，接縫寬50mm。焊縫搭接面不得有污垢、砂土、積水(包括露水)等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)存在，否則應(yīng)用干紗布擦干、擦凈膜面。

④ 中細(xì)砂墊層：20cm厚的中細(xì)砂墊層料一定要過(guò)篩，不允許有粒徑大于6mm以上顆粒，否則易刺破土工膜。

⑤周邊接界處理：周邊接界處理的要求是將復(fù)合土工膜與周邊土體聯(lián)結(jié)緊密，封堵滲流入口，截?cái)鄠?cè)向的滲漏路徑，防止?jié)B水進(jìn)入土工膜底面，形成水泡，在庫(kù)水位下降時(shí)脹破土工膜。因此周邊接界一定要挖截水槽，并將土工膜埋入槽內(nèi)。

⑥土工膜焊接的責(zé)任制

復(fù)合土工膜的焊接或膠接，必須由熟練的技工或技術(shù)人員負(fù)責(zé)操作和自檢。操作過(guò)程應(yīng)有完整的記錄，載明每一段接縫操作和自檢人員姓名，所用設(shè)備或膠粘劑，焊接或膠接日期，天氣條件（氣溫、濕度、風(fēng)速），焊接溫度，爬行速度。在每一班開(kāi)始之前，先對(duì)樣品進(jìn)行試焊或試膠，經(jīng)測(cè)驗(yàn)合格，才能在壩上實(shí)行操作。自檢人員應(yīng)對(duì)接縫進(jìn)行絲毫不漏的無(wú)損測(cè)試。對(duì)薄弱部位可以部位采樣作有損測(cè)試，約500m接縫割取一個(gè)樣作為測(cè)試。如測(cè)驗(yàn)結(jié)果不合格，應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)通知監(jiān)理，以便采取補(bǔ)救行動(dòng)。操作記錄、自檢記錄、有損測(cè)試記錄都應(yīng)該經(jīng)監(jiān)理簽字。

7質(zhì)量保證制度

要保證施工質(zhì)量，必須要有嚴(yán)格的制度，運(yùn)輸、存放、鋪設(shè)、拼接、檢測(cè)、監(jiān)理、缺陷修補(bǔ)、驗(yàn)收等每一環(huán)節(jié)都應(yīng)有人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格執(zhí)行制度，才能保證質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

（1）《甘肅省高臺(tái)縣##水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告》、《高臺(tái)縣##水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查報(bào)告》和《高臺(tái)縣##水庫(kù)大壩安全鑒定報(bào)告書(shū)》《甘肅省高臺(tái)縣##水庫(kù)三類壩鑒定成果核查表》

（2）《水利水電工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告編制規(guī)程》(DL5020—93)

（3）《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)

（4）《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252--2000)

（5）《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288—99)

（6）《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL265--2001)

（7）《水閘工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》(SLl70--96)

（8）《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274--2001)

（9）《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL／T191-96)

（10）《水工建筑物抗凍設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL211-98)

（11）《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL203-97)

（12）《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(試行)(SDJ338 -- 89)

（13）《水利水電工程鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL74--95)

篇5

【關(guān)鍵詞】截流；單戧立堵；預(yù)進(jìn)占；龍口；龍開(kāi)口水電站

1 概述

龍開(kāi)口水電站位于金沙江中游，樞紐工程主要由碾壓混凝土重力式擋水壩、河床泄洪建筑物、右岸壩后廠房、沖沙底孔、廠壩間升壓開(kāi)關(guān)站、兩岸灌溉取水口等建筑物組成。電站總裝機(jī)容量1800MW。壩址區(qū)控制流域面積約24×104km2，多年平均年徑流量533×108m3，多年平均流量1690m3/s。

大壩導(dǎo)流采用全年擋水圍堰、左岸明渠的方案，主圍堰采用土石結(jié)構(gòu)。工程建設(shè)分四期，一期先在左岸施工導(dǎo)流明渠，同時(shí)在右岸臺(tái)地布置廠房臨時(shí)圍堰，進(jìn)行廠房及右岸大壩的開(kāi)挖及混凝土澆筑，施工期原河床過(guò)流。二期在全年圍堰擋護(hù)下，全面施工大壩和右岸廠房，施工期利用導(dǎo)流明渠內(nèi)2個(gè)導(dǎo)流底孔及頂部缺口聯(lián)合泄流。三期繼續(xù)施工大壩和右岸壩后廠房，包括加高明渠壩段缺口，施工期由導(dǎo)流底孔、泄洪中孔、沖沙底孔和溢流表孔聯(lián)合泄流。四期封堵導(dǎo)流底孔，水流由已建的泄洪中孔、沖沙底孔和溢流表孔聯(lián)合下泄。

2 截流設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5397-2007）規(guī)定，主要導(dǎo)流建筑物為4級(jí)臨時(shí)建筑物，次要導(dǎo)流建筑物為5級(jí)臨時(shí)建筑物。

一期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用全年10年一遇洪水，相應(yīng)流量9640m3/s。二期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用全年20年一遇洪水，相應(yīng)流量10800m3/s。三期導(dǎo)流大標(biāo)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用全年100年一遇洪水，相應(yīng)流量13400m3/s。

河床截流標(biāo)準(zhǔn)采用10年一遇洪水，截流流量選擇旬平均流量。

2.2 截流時(shí)機(jī)選擇

根據(jù)金沙江的水文特性，對(duì)不同的截流時(shí)段進(jìn)行了比較。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各時(shí)段截流指標(biāo)隨截流流量的減小從11月中旬至次年1月中旬依次減小，考慮金沙江在1月份已進(jìn)入穩(wěn)定枯水期，截流風(fēng)險(xiǎn)較小，截流時(shí)段選擇1月中旬。

2.3 截流龍口水力計(jì)算

（1）單寬流量q： （B為龍口平均過(guò)水寬度， 為龍口泄流量）

（2）絕對(duì)落差Z： （Z上、Z下分別為上、下游水位）

（3）單寬功率N：

（4）龍口平均流速： （H-ZB為戧堤軸線處收縮水深）

工程截流流量707m3/s，龍口起始寬度按70m進(jìn)行水力計(jì)算分析，上游戧堤龍口計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

1223.02m，龍口最大平均流速為6.7m/s，最大單寬流量為33.82m3/（s?m），最大單寬功率為110.14t?m/（s?m），相應(yīng)落差為4.31m。在龍口進(jìn)占過(guò)程中，在龍口寬度在40～25m時(shí)，龍口流速相對(duì)較大，達(dá)5.33～6.70m/s。

2.4 截流戧堤設(shè)計(jì)

為避免截流施工塊石滾入防滲軸線，影響防滲墻的施工，上游圍堰截流戧堤（軸線）布置在圍堰軸線下游52.25m處，戧堤上游坡腳距防滲軸線最小距離約為15m，下游圍堰截流戧堤（軸線）布置在圍堰軸線下游34.29m處。

截流計(jì)算成果表明：截流戧堤龍口合龍后，上游水位約為1223.02m，考慮到安全因素，截流戧堤頂高程設(shè)為1224.5m?？紤]滿足三輛汽車（32t自卸汽車）同時(shí)卸料，截流戧堤龍口段頂寬25m，戧堤上游邊坡為1：1.3，堤端邊坡為1：1.25，下游邊坡為1：1.4。

由于截流備料場(chǎng)主要位于右岸上游5#渣場(chǎng)，場(chǎng)地及道路布置右岸優(yōu)先于左岸，并且左岸覆蓋層較淺，故龍口位置在左岸利于截流合龍。根據(jù)截流水力學(xué)計(jì)算成果、戧堤堤頭使用材料的抗沖能力、合龍拋投強(qiáng)度及道路交通布置，并結(jié)合模型試驗(yàn)成果，經(jīng)綜合比較，確定本工程預(yù)留龍口寬50m。

3 截流實(shí)施

3.1 截流備料及主要施工機(jī)械設(shè)備

截流備料所需石料料源主要為前期基坑開(kāi)挖石料，大石和特大石不足部分采用3m3鋼筋石籠補(bǔ)充。實(shí)際備料情況如下：石渣38000m3，中石18500m3，大石和特大石約9800m3（包括設(shè)置吊環(huán)的特大石400個(gè)，約1000m3），混凝土四面體12個(gè)（10t、15t各6個(gè)），鋼筋石籠1380個(gè)（4140m3）。截流戧堤堤頭拋投材料主要采用6～12個(gè)鋼筋石籠串，Φ16鋼繩長(zhǎng)3000m，繩扣1000個(gè)。

實(shí)際參加截流的機(jī)械設(shè)備如下：挖掘機(jī)23臺(tái)（斗容1.2m3～4.3m3），推土機(jī)5臺(tái)，裝載機(jī)6臺(tái)，汽車吊6臺(tái)，20t自卸汽車50輛，32t自卸汽車13輛，灑水車2輛。

3.2 截流實(shí)施

大江截流采用單戧單向立堵截流的方式，戧堤預(yù)進(jìn)占以右岸為主，左岸戧堤在最終合攏時(shí)適當(dāng)輔助，龍口位置靠近左岸的明渠導(dǎo)墻。截流于2009年1月16日6時(shí)正式開(kāi)始，龍口寬度變化為38～9m。截流合龍拋投材料用量如下：大石及特大石400車次，石渣914車次，鋼筋石籠385車（約800個(gè)，3m3/個(gè)）。合龍最大拋投強(qiáng)度98車次/小時(shí)。

實(shí)際截流流量為592m3，龍口平均流速約5.5m/s，龍口最大流速約7.0m/s，截流最大落差4.88m。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)截流的設(shè)計(jì)及實(shí)施情況分析，可以得到以下初步認(rèn)識(shí)：

（1）保證分流建筑物的分流能力，截流前導(dǎo)流明渠等相關(guān)建筑物必須達(dá)到分流的面貌要求，特別是導(dǎo)流明渠進(jìn)、出口部位的巖坎必須清除到設(shè)計(jì)底高程，確保導(dǎo)流明渠內(nèi)的過(guò)流能力。

（2）在實(shí)際截流過(guò)程中，為減小截流施工難度，除按理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行充分準(zhǔn)備外，還應(yīng)改善截流條件，包括充分備料、提高拋投強(qiáng)度、保證截流施工道路暢通、各種截流設(shè)備檢修完好等，以保證截流順利成功。

（3）為保證和加大拋投強(qiáng)度的可行性，必要時(shí)可增加截流戧堤的寬度。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳義軍，鐘偉斌.云南金沙江龍開(kāi)口水電站截流規(guī)劃設(shè)計(jì)報(bào)告[R].中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2009.1.

[2]董寶順，陳義軍.龍開(kāi)口水電站施工導(dǎo)流規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].水力發(fā)電，2013（2）.

篇6

【關(guān)鍵詞】穿河，大型工程，施工導(dǎo)流，方案優(yōu)化。

一、引言

施工導(dǎo)流的方案的優(yōu)劣，對(duì)工程能否順利施工，達(dá)到預(yù)期的目的有很大的關(guān)系，因此，施工導(dǎo)流方案應(yīng)反映出適應(yīng)施工條件的能力和滿足工程設(shè)計(jì)、施工進(jìn)度及施工方法、施工場(chǎng)地布置以及工程造價(jià)要求的程度。

二、工程簡(jiǎn)介

本工程案例為南水北調(diào)中線干渠穿越瀑河倒虹吸大型工程，該工程導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用招標(biāo)文件規(guī)定，設(shè)計(jì)洪水采用枯水期（9月1日～次年6月30日）5年一遇標(biāo)準(zhǔn)，確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為14.0m3/s，設(shè)計(jì)水位為54.01m。

度汛設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用招標(biāo)文件規(guī)定：20年一遇洪水，設(shè)計(jì)洪峰流量為1034m3/s，設(shè)計(jì)水位57.57m。

A河主河床寬30～50m，河床底高程52.8～54.2m，左岸一級(jí)階地高出河床2～3m，地面高程58.5～60.0m，二級(jí)階地前緣高出河床約3～5m，地面高程58.5～60.0m，呈陡坎狀，右岸廣泛分布黃土狀壤土，沖溝較為發(fā)育，溝寬一般15～35m，深2～5m，局部出現(xiàn)巖質(zhì)孤丘。

三、導(dǎo)流施工總體規(guī)劃

本工程跨越2個(gè)汛期，為保證工程質(zhì)量和安全，根據(jù)工程布置、地形、地貌和水文條件，采用分期施工導(dǎo)流方式，I期Ⅱ期選定枯水期施工、汛期停工撤場(chǎng)的施工方案。

第一個(gè)枯水期（2006年汛期前）進(jìn)行出口側(cè)施工，由于本期施工段坐落于二級(jí)階地上，地面高程58.5～60.0m，高于枯水期5年一遇標(biāo)準(zhǔn)防洪設(shè)計(jì)水位（54.01m）4.49～5.99m，不需導(dǎo)流。

第二個(gè)枯水期（2006年汛后～2007年汛前）進(jìn)行進(jìn)口側(cè)施工，選定枯水期全斷面圍堰擋水?dāng)嗔鞑㈤_(kāi)挖導(dǎo)流明渠進(jìn)行導(dǎo)流施工，明渠位置見(jiàn)瀑河渠道倒虹吸施工平面布置圖，進(jìn)口渠底高程為53m。明渠總長(zhǎng)870m，渠底縱坡坡降采用i=1.5‰。

3.1導(dǎo)流明渠方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1.1二期施工導(dǎo)流明渠斷面設(shè)計(jì)

（1）梯形斷面明渠水力最佳斷面水深計(jì)算

水力最佳斷面指斷面面積一定而通過(guò)流量最大的斷面。

最佳斷面水深 m'=2

Q――流量，取14.0m3/s；n――糙率；取0.03；m――邊坡系數(shù)，取1.5；i――渠底比降，設(shè)為1.5‰。

求得最佳斷面水深h0=2.2m

（2）梯形明渠水力最佳斷面計(jì)算

梯形明渠水力最佳斷面寬深比為：

求得梯形明渠水力最佳斷面底寬為b0=β*h0=1.33m

（3）梯形明渠實(shí)用斷面計(jì)算

為充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，降低工程造價(jià)，可對(duì)明渠斷面面積進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)水?dāng)嗝孑^水力最佳斷面面積減小2%至增加4%時(shí)，導(dǎo)流流速在增加2%至減少4%范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)仍可認(rèn)為基本符合水力最佳條件。

當(dāng)流量Q、明渠底坡縱坡坡降i、糙率n及邊坡系數(shù)m為定值時(shí)，某一斷面與水力最佳斷面之間的關(guān)系為：

式中a――表示實(shí)用經(jīng)濟(jì)斷面對(duì)水力最佳斷面偏離程度的系數(shù)，一般采用1.00～1.04；

h0、A0、R0、v0、――分別為最佳水力斷面的水深、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑、流速；

h、A、R、v、――分別為實(shí)用斷面的水深、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、水力半徑、流速；

擬定a=1.00、1.01、1.02、1.03、1.04，根據(jù)以上公式分別求出五組h、b、v值如下：

根據(jù)上表繪制渠道水力參數(shù)底寬（m）、水深（m）、流速（m/s）與偏離系數(shù)a的關(guān)系曲線如下：

由于明渠布置在左岸二級(jí)階地上，主渠段需開(kāi)挖深度為5m左右，如渠底太寬，開(kāi)挖量較大，如渠底太窄，將造成水深加大，則會(huì)相應(yīng)加大上游圍堰填筑方量，綜合考慮挖填方工程造價(jià)，并分析施工現(xiàn)場(chǎng)右側(cè)二級(jí)階地（或主河床右岸）高程為56.5m，考慮圍堰安全超高等因素，確定采用渠底寬度為4.5m，渠內(nèi)正常水深為1.5m，渠水流速為0.97m/s。開(kāi)挖工程量和圍堰填筑工程量都較低，渠內(nèi)水流流速符合防沖要求。

3.1.2 明渠沖刷防護(hù)措施

分期導(dǎo)流的河水，從明渠入口起水流流速急劇增加，可能淘刷渠底及渠坡。經(jīng)以上計(jì)算確定明渠通過(guò)設(shè)計(jì)洪水流量時(shí)水流流速為1.36m/s，利用現(xiàn)場(chǎng)基坑施工挖出的卵石（粒徑20～70mm）對(duì)渠底和渠坡進(jìn)行防護(hù)，可抵抗流速為1.5m/s以上的流水沖刷。

3.2上下游圍堰及縱向圍堰

1、上游橫向段圍堰

上游壅高水深計(jì)算

緩坡明渠近似計(jì)算按淹沒(méi)寬頂堰公式

式中Z――上游壅高水深（m）； ――明渠進(jìn)口流速系數(shù)，和進(jìn)口條件有關(guān)，梯形斷面一般為0.8～0.85，此處取0.80；v――明渠進(jìn)口斷面水流速，此處為1.36m/s；v0――原河道河水行近流速，根據(jù)招標(biāo)文件提供條件可計(jì)算為v0=Q/A=14÷[（54.01-53）×40]=0.35m/s；g=9.8。求得上游壅高水深Z=0.14m。

2、下游橫向段圍堰

下游橫向段圍堰堰頂高程

按原河水水位54.01m加0.8m安全超高確定下游橫向段圍堰頂高程為54.81m，考慮堰體沉降裕度，實(shí)際采用堰頂高程為55m（低于主河床右側(cè)岸堤30cm）。

四、 結(jié)語(yǔ)

以上實(shí)例的施工導(dǎo)流方案優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程可供平原地區(qū)中小型穿河（渠）建筑物施工導(dǎo)流施工提供參考。

參考文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)：

[1]全國(guó)水利水電施工技術(shù)信息網(wǎng)，《水利水電工程施工手冊(cè)》，北京，中國(guó)電力出版社，2005.3

篇7

1 小水電開(kāi)發(fā)對(duì)自然環(huán)境造成的不利影響

湖南省大小河流5340多條，水能資源理論蘊(yùn)藏量為1570萬(wàn)千瓦。水電站的開(kāi)發(fā)、建設(shè)，為湖南農(nóng)村解決電力缺乏、增加收入與就業(yè)，起到了不可替代的作用。但由于小水電主要分布在山區(qū)的小流域內(nèi)，數(shù)量多、規(guī)模小、施工技術(shù)相對(duì)落后且管理上不夠重視，在為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供保障的同時(shí)，人為的開(kāi)發(fā)建設(shè)引起的水土流失強(qiáng)度大，水土流失嚴(yán)重，對(duì)流域的自然環(huán)境產(chǎn)生了極為不利的影響。

小水電破壞自然環(huán)境的一個(gè)重要原因是由于在基建施工中造成大量的棄土、棄石等棄渣，由于工程措施不到位，在施工與運(yùn)行中，流失情況嚴(yán)重，棄渣直接進(jìn)入河道，淤積抬高河床，相應(yīng)抬高洪水位，影響河道的行洪能力，并影響主體項(xiàng)目施工和兩岸農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

近幾年，小水電“大開(kāi)發(fā)”引發(fā)的生態(tài)危機(jī)，已引起國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)和專家注意，相繼出臺(tái)了一些政策措施與管理辦法。但在工程措施方面，相關(guān)研究還處于起步階段，解決辦法和措施不夠具體和深入。因此，根據(jù)小水電開(kāi)發(fā)建設(shè)的位置，尤其是棄渣場(chǎng)的地形特點(diǎn)，提出設(shè)置適宜的攔渣工程與生態(tài)保護(hù)工程。從工程措施方面探索開(kāi)展水土保持生態(tài)建設(shè)，建設(shè)環(huán)境友好型小水電，徹底解決小水電引發(fā)的生態(tài)危機(jī)，富民增收于生態(tài)建設(shè)之中，尤顯必要。

2 攔渣工程實(shí)施條件

小水電建設(shè)項(xiàng)目主體工程一般包括擋水建筑物、泄水建筑物、水電站輸水系統(tǒng)，發(fā)電、變電和配電廠房等，工程樞紐建筑物較多；同時(shí)小水電工程大都位于山高、坡陡、水流急、河道比降大的河流上，工程棄渣難于堆放，因此水電工程有別于其它建設(shè)工程?？茖W(xué)合理地選擇攔渣工程是小水電建設(shè)項(xiàng)目有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，控制水土流失的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

小水電建設(shè)項(xiàng)目攔渣工程主要包括攔渣壩、擋渣墻、擋渣堤等型式，攔渣工程的實(shí)施應(yīng)該遵循《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范 （gb50433-2008）》，綜合考慮工程所處地形、地質(zhì)和水文匯水面積、施工條件、棄渣量大小等各種因素，因地之宜，采取合適型式。

（1）攔渣壩

在山區(qū)修建水電站，經(jīng)常需要清基、削坡等，工程棄渣量較大，除一部分可以利用外，大部分將作為廢渣棄掉。山區(qū)棄渣場(chǎng)的場(chǎng)址可建在山谷、沖溝和河漫灘等位置，在具體確定山區(qū)水電建設(shè)項(xiàng)目棄渣場(chǎng)址時(shí)，需綜合考慮工程所處地形、地質(zhì)和水文匯水面積、施工條件、棄渣量大小等各種因素。為了避免就地堆放工程棄渣造成坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，一般就近選擇合適的天然溝道做棄渣場(chǎng)。

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（gb50433-2008），在溝道中堆置棄土、棄石、棄渣、尾礦時(shí)，必須修建攔渣壩（尾礦庫(kù)）。

（2）攔渣堤

水電站修建在河谷川道區(qū)時(shí)，如果河谷兩岸的山體陡峭，溝道比降較大，那么在建設(shè)項(xiàng)目附近，一般難以選擇到理想的工程棄渣場(chǎng)場(chǎng)址，為了節(jié)省運(yùn)渣堆放的成本，往往就近在河道寬淺、非頂沖段及治導(dǎo)線以外的灘地或階地上順流平行堆置棄渣。

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（gb50433-2008），棄土、棄石等棄渣堆置于河（溝）道旁邊時(shí)，必須按防洪治導(dǎo)線布置攔渣堤。攔渣堤具有防洪要求時(shí)，應(yīng)結(jié)合防洪堤進(jìn)行布置。

（3）擋渣墻

擋渣墻主要用來(lái)支撐邊坡并保持±體穩(wěn)定。根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（gb50433-2008），棄土、棄石、棄渣等堆置物易發(fā)生垮塌，當(dāng)堆置在坡頂及斜坡面時(shí)，必須修建擋渣墻。為了降低擋渣墻的高度與減輕對(duì)溝道行洪的影響，擋渣墻需建在緊靠棄渣及相對(duì)高度較高的坡面上。

3 攔渣工程實(shí)施方案

3.1 攔渣壩

（1）壩址選擇

首先壩址應(yīng)選擇工程量小，庫(kù)容大，河（溝）床狹窄，并有足夠的庫(kù)容攔當(dāng)洪水、泥沙和廢棄物；兩岸地質(zhì)地貌條件適合布置溢洪道、放水設(shè)施和施工場(chǎng)地；同時(shí)壩基地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，土質(zhì)堅(jiān)硬，宜為新鮮巖石或緊密的土基，無(wú)斷層破碎帶，無(wú)地下水出露。壩址

附近筑壩材料充足，且采運(yùn)容易，水源條件能滿足施工要求。

（2）防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定

比照《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》（gb50433-2008），水電站建設(shè)項(xiàng)目攔渣壩規(guī)模也可分為5個(gè)等級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（gb50201-1994）中表4.0.5的規(guī)定選擇確定。溝道中的攔渣壩防洪標(biāo)準(zhǔn)同樣應(yīng)該符合水土保持治溝骨干工程的規(guī)定。如果攔渣壩一旦失事會(huì)對(duì)下游的城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施造成嚴(yán)重危害時(shí)，應(yīng)比規(guī)定確定的防洪標(biāo)準(zhǔn)提高一等或二等。對(duì)于特別重要的攔渣壩，除采用ⅰ等的最高防洪標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)采取專門(mén)的防護(hù)措施。

（3）壩型選擇

壩型分為碾壓式土石壩、水墜壩、漿砌石壩等形式。選擇壩型時(shí)，應(yīng)充分考慮壩址區(qū)地形、地質(zhì)、水文、施工、運(yùn)行等條件，以及棄渣量大小等各種因素，綜合分析加以確定。

山區(qū)小水電建設(shè)項(xiàng)目壩址地一般壩基地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，土質(zhì)堅(jiān)硬，宜選擇漿砌石壩。

3.2 攔渣堤

（1）堤址選擇

攔渣堤要少占河床的面積，盡量修在河道寬淺處，堤線走向力求平順，各堤段用平緩曲線相連接。堤線走向也要順應(yīng)與河勢(shì)，與大洪水的主流線基本平行。注意不要在河流凹岸側(cè)修建。

（2）防洪標(biāo)準(zhǔn)的確定

攔渣堤在滿足攔渣要求的同時(shí)，還需滿足防洪要求。因此攔渣堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與堤防工程一致，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與其相應(yīng)的河本文由收集整理道防洪標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)。根據(jù)防護(hù)對(duì)象的重要程度和受災(zāi)后損失的大小，以及江河流域規(guī)劃或流域防洪規(guī)劃的要求分析確定相應(yīng)等級(jí)。

（3）堤型選擇

攔渣堤可分為溝岸攔渣堤、河岸攔渣堤等。根據(jù)攔渣堤的防洪、攔渣功能，攔渣堤要具有抗沖刷、穩(wěn)定邊坡的作用?？刹捎脻{砌石、混凝土、鋼筋石籠、鋼筋石籠加干砌石護(hù)坡等型式。為滿足防洪與攔渣的雙重要求，確定堤頂高程時(shí)，必須選取兩者中的最大值。

3.3 擋渣墻

（1）墻址及走向選擇

擋渣墻主要用來(lái)保持土體穩(wěn)定，當(dāng)棄土、棄石、棄渣等堆置物易發(fā)生滑塌或堆置在坡頂及斜坡面時(shí)，必須修建擋渣墻。擋渣墻應(yīng)沿棄土、棄石、棄渣坡腳，緊靠堆置物布置或布置在相對(duì)高度較高的坡面上，有效降低攔渣墻高度及其對(duì)溝道行洪的影響。為避免擋（下轉(zhuǎn)第21頁(yè)）（上接第15頁(yè)）渣墻地基不均勻沉陷引起墻基和墻體斷裂等型式的變形，擋渣墻沿線地基宜為新鮮不易風(fēng)化的巖土或密實(shí)土層，地基土層中的含水量和密度應(yīng)均勻單一。擋渣墻的長(zhǎng)度應(yīng)與水流方向一致，要避免截?cái)鄿瞎群退?，否則需修建排水建筑物。

（2）墻型選擇

山區(qū)小水電建設(shè)項(xiàng)目可采用重力式、懸臂式、扶臂式和加筋式等型式的擋渣墻。按照經(jīng)濟(jì)、安全與施工便捷兼顧的原則，一般采用漿砌石重力式擋渣墻。漿砌石重力式擋渣墻尤其適用于地基土質(zhì)較好、且墻高小于6m的情況。

漿砌石重力式擋渣墻，由墻背、墻面、墻頂、護(hù)欄等組成，依靠自重與基底摩擦力維持墻身的穩(wěn)定。斷面尺寸首先根據(jù)堆渣場(chǎng)地形、攔渣量及渣體高度、棄渣巖性、建筑材料等，初步擬定，然后通過(guò)驗(yàn)算抗滑、抗傾覆和地基承載力穩(wěn)定后，最終確定。擋渣墻必須進(jìn)行抗滑、抗傾覆、地基承載力等穩(wěn)定性分析，其安全系數(shù)分別采用1.3、1.5、1.2。擋渣墻的設(shè)計(jì)與施工參照《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》sl379-2007進(jìn)行。

（3）渣體上方與墻后排水處理

小水電開(kāi)發(fā)工程擋渣墻上部來(lái)洪量一般較小，坡面徑流或洪水對(duì)渣體及擋渣墻沖刷較輕，可采取排洪渠、暗管、導(dǎo)洪堤等排洪工程將洪水排泄至擋渣墻下游。為有效降低擋渣墻內(nèi)側(cè)水位，減小墻身水壓力，增加墻體穩(wěn)定性，在墻后設(shè)排水孔等排水設(shè)施，其孔距、排距均為2～3m，孔徑50～l00mm。排水孔出口應(yīng)高于墻前水位。排水孔的設(shè)計(jì)按照《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》si379-2007進(jìn)行。

3.4 生態(tài)修復(fù)

小水電開(kāi)發(fā)工程完工后，及時(shí)在周邊和河道兩岸種植一些樹(shù)冠相對(duì)較大的樹(shù)木或灌木，使項(xiàng)目周邊和河道兩岸逐步形成林帶，通過(guò)樹(shù)木的根須與地面灌木構(gòu)成土壤生物生態(tài)系統(tǒng)，爭(zhēng)強(qiáng)地面徑流的過(guò)濾作用、降低徑流系數(shù)，減少對(duì)河道的沖刷，修復(fù)河流生態(tài)。

篇8

[關(guān)鍵詞] 均質(zhì)土壩 穩(wěn)定分析

1、概述

新村水庫(kù)地處威寧縣城西北方向海拉鄉(xiāng)境內(nèi)的柏香溝，距威寧縣城126km，坐標(biāo)位置處于：東經(jīng)103º46′05″，北緯26º51′30″，從海拉鄉(xiāng)有鄉(xiāng)村公路可以直接到達(dá)大壩，交通比較便利。水庫(kù)流域?yàn)榕诮挠野兑患?jí)支流，牛欄江屬長(zhǎng)江流域金沙江水系。壩址以上集雨面積3.2km2，壩址以上主河道長(zhǎng)1.85km，河床平均比降61.35‰，工程主要以灌溉、人飲為主。

水庫(kù)樞紐工程由水庫(kù)大壩、溢洪道、放水鑄鐵管、放水涵洞等組成。水庫(kù)總庫(kù)容55.4萬(wàn)m3，死庫(kù)容8.16萬(wàn)m3，正常水位2549.12m，校核水位2550.33m，死水位2537.00m，屬?。?）型水利工程，等別為Ⅴ等，主要建筑物為5級(jí)建筑物。

2、壩基地質(zhì)條件

設(shè)計(jì)采用的巖土物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)：

3、壩體穩(wěn)定分析

（1）計(jì)算目的及要求

本次復(fù)核計(jì)算是根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL189-96）來(lái)進(jìn)行，計(jì)算目的是論證壩體在自重、各種情況的孔隙水壓力和外荷載作用下的穩(wěn)定性。新村水庫(kù)大壩為5級(jí)建筑物，其壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)不小于《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）最小安全系數(shù)的要求。查《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL-2001）中表8.3.10，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)如表2。

（2）計(jì)算方法及計(jì)算參數(shù)

壩坡穩(wěn)定計(jì)算方法為剛體極限平衡法，分別采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法和計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法進(jìn)行計(jì)算。采用河海大學(xué)編寫(xiě)的Autobank6.0軟件《邊坡穩(wěn)定分析》進(jìn)行計(jì)算。該計(jì)算軟件針對(duì)我國(guó)水利行業(yè)的要求而設(shè)計(jì)，可對(duì)土壩、堤防、涵洞、水閘等水工建筑物進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算，基本解決水工結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要平面問(wèn)題。

壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算采用的土體物理力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)表3。

壩坡穩(wěn)定采用不計(jì)土條間作用力的瑞典圓弧法和計(jì)土條間作用力的簡(jiǎn)化Bishop法計(jì)算公式，根據(jù)河海大學(xué)編寫(xiě)的Autobank6.0軟件《邊坡穩(wěn)定分析》進(jìn)行運(yùn)算。計(jì)算公式如下：

v=kJ（達(dá)西定律）

式中：k―滲流系數(shù)（cm/s）；

J―滲流坡降。

（瑞典圓弧法）

式中：θi―i號(hào)土條底部中點(diǎn)切線的傾角；

Wi―i號(hào)土條的重量，Wi=γihibi；

Cs―地震系數(shù)，本工程處于地震烈度Ⅶ度區(qū)，計(jì)算時(shí)計(jì)入地震荷載；

αi―i號(hào)土條的力臂；

R―圓弧半徑。

（3）計(jì)算工況

本次對(duì)水庫(kù)大壩的穩(wěn)定復(fù)核擬定三種工況：

①正常運(yùn)用條件一：正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡穩(wěn)定；

②非常運(yùn)用條件二：水庫(kù)水位由正常蓄水位2549.12m驟降至死水位2537.00m時(shí)的上、下游壩坡穩(wěn)定。

③非常運(yùn)用條件三：正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期，考慮地震荷載時(shí)的上、下游壩坡穩(wěn)定。

（4）計(jì)算結(jié)果

①正常運(yùn)用條件一：正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期的上、下游壩坡穩(wěn)定。

正常運(yùn)用條件上、下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表4。最小安全系數(shù)K對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面詳見(jiàn)圖1、圖2。計(jì)算結(jié)果表明，在正常蓄水位穩(wěn)定滲流期，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

②非常運(yùn)用條件二：水庫(kù)水位由正常蓄水位2549.12m驟降至死水位2537.00m時(shí)的上、下游壩坡穩(wěn)定。

非常運(yùn)用條件上、下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表5。最小安全系數(shù)K對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面詳見(jiàn)圖3、圖4。計(jì)算結(jié)果表明，水庫(kù)水位由正常蓄水位2549.12m驟降至死水位2537.00m時(shí)，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

③非常運(yùn)用條件三：正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期，考慮地震荷載時(shí)的上、下游壩坡穩(wěn)定。

新村水庫(kù)壩址所處地地震基本烈度為Ⅶ度，地震動(dòng)峰值加速度g為0.10。其上、下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果見(jiàn)表6。最小安全系數(shù)K對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面詳見(jiàn)圖5、圖6。計(jì)算結(jié)果表明，水庫(kù)水位在正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期，考慮地震荷載時(shí)，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

4、結(jié)論

（1）計(jì)算結(jié)果表明，在正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

（2）計(jì)算結(jié)果表明，水庫(kù)水位由正常蓄水位2549.12m驟降至死水位2537.00m時(shí)，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

（3）計(jì)算結(jié)果表明，水庫(kù)水位在正常蓄水位2549.12m穩(wěn)定滲流期，考慮地震荷載時(shí)，上、下游壩坡穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

篇9

關(guān)鍵詞：除險(xiǎn)加固；工程設(shè)計(jì)；均質(zhì)土壩

1 工程概況

木匠溝門(mén)水庫(kù)位于河北省承德市豐寧滿族自治縣潮河上游黃旗鎮(zhèn)木匠溝門(mén)村，壩址以上控制流域面積25.4km2，總庫(kù)容84.2萬(wàn)平方米，是一座以防洪為主、兼有灌溉、養(yǎng)殖的?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)于1958年動(dòng)工建設(shè)，1959年開(kāi)始蓄水。

水庫(kù)工程主要由攔河壩、溢洪道與放水洞三部分組成。攔河壩為均質(zhì)土壩，壩頂長(zhǎng)160.0m，壩頂寬4.8m，壩頂高程931.34m，最大壩高19.4m。溢洪道位于攔河壩右岸，為岸邊開(kāi)敞自由式溢洪道，堰頂高程925.27m，堰頂寬1.3m，堰高1.0m，進(jìn)口寬35.0～22.0m，長(zhǎng)20.0m，以下直槽段長(zhǎng)150.0m，寬22.0～20.0m；溢洪道兩側(cè)導(dǎo)流墻高3.0m。放水洞位于攔河壩左岸，為漿砌石無(wú)壓涵管，管長(zhǎng)123.0m，斷面為0.8×1.6m（寬×高），進(jìn)口設(shè)有混凝土斜拉閘門(mén)，進(jìn)口底高程914.18m，底坡坡降為1/60，最大放水能力為0.75m3/s。

2 工程存在的問(wèn)題和除險(xiǎn)加固的必要性

2.1 工程存在的問(wèn)題

（1）攔河壩上游干砌石護(hù)坡砌筑質(zhì)量較差，反濾層未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，干砌石護(hù)坡部分損壞嚴(yán)重，坡面灌木雜草叢生，影響水庫(kù)的正常運(yùn)行；下游壩坡未設(shè)護(hù)砌，有虧坡現(xiàn)象，壩腳未設(shè)排水設(shè)施；右岸邊坡為堆石護(hù)坡，施工質(zhì)量差，坡面灌木雜草叢生，部分塊石損壞嚴(yán)重。（2）水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)水庫(kù)水位高于正常蓄水位時(shí)，左壩肩有繞壩滲流現(xiàn)象發(fā)生。嚴(yán)重影響攔河壩的穩(wěn)定和滲流安全。（3）溢洪道出口消能、防沖工程均未建設(shè)，泄洪時(shí)威脅出口村莊人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，存在安全隱患。（4）放水洞為漿砌石無(wú)壓涵洞。洞身局部存在砌石脫落現(xiàn)象，出口尾水渠損壞嚴(yán)重，進(jìn)口混凝土斜拉閘門(mén)已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞，閘門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，啟閉不靈活，鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，啟閉機(jī)室出現(xiàn)裂縫，存在較大安全隱患。（5）水庫(kù)上壩交通不完善，影響水庫(kù)的日常管理和維護(hù)。

2.2 除險(xiǎn)加固的必要性

木匠溝門(mén)水庫(kù)存在的上述問(wèn)題嚴(yán)重威脅工程自身和水庫(kù)下游保護(hù)區(qū)的防洪安全，同時(shí)也影響了水庫(kù)灌溉等綜合效益的發(fā)揮。為徹底消除影響水庫(kù)工程安全的隱患，充分發(fā)揮其在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面的綜合效益，需盡快實(shí)施水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程。

3 除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

3.1 工程等級(jí)、建筑物級(jí)別及洪水標(biāo)準(zhǔn)

水庫(kù)總庫(kù)容82.4萬(wàn)平方米，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）劃分，木匠溝門(mén)水庫(kù)屬?。?）型水庫(kù)，工程等別為Ⅴ等，攔河壩、溢洪道、放水洞等建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。

3.2 工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)

3.2.1 攔河壩加固設(shè)計(jì)

（1）攔河壩防滲設(shè)計(jì)。該方案是在左壩肩繞滲區(qū)域的壩體及壩基風(fēng)化巖層進(jìn)行帷幕灌漿解決左壩肩繞滲問(wèn)題。灌漿帷幕分兩排布置，沿壩頂中心線設(shè)第一排灌漿孔，距壩頂中心線上游1.5m處設(shè)第二排灌漿孔，按分序加密的原則進(jìn)行，孔距1.5m，深入壩肩巖體5m，最大鉆孔深度24m，即壩基弱風(fēng)化巖體底邊線以下0.5m。灌漿帷幕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按灌漿后基巖的透水率確定為小于或等于5Lu。根據(jù)地質(zhì)勘查成果，第一排灌漿帷幕布置范圍為左壩肩繞滲區(qū)域左側(cè)延伸10m，壩體側(cè)延伸25.5m。（2）壩頂加固。首先將現(xiàn)狀壩頂清除雜土，再修建壩頂路面，加固后壩頂高程仍為931.34m，壩頂現(xiàn)狀寬4.8m，設(shè)計(jì)中，考慮到上游壩坡反濾料鋪設(shè)要求，將壩頂擴(kuò)寬到5.0m，壩軸線向上游平移0.1m；壩頂采用風(fēng)化料封頂，厚50cm，長(zhǎng)160.0m，寬4.7m。上、下游側(cè)均設(shè)混凝土路緣石，路緣石厚15cm，高50cm，頂面與壩頂路面齊平。壩頂路面采用單側(cè)向下游排水，坡度1.5%。（3）上游壩坡及右岸邊坡加固整修。對(duì)攔河壩上游干砌石護(hù)坡進(jìn)行翻修處理，首先拆除原干砌石護(hù)坡，然后對(duì)壩面進(jìn)行平整夯實(shí)進(jìn)行反濾料鋪設(shè)，考慮到抗凍要求，水位變動(dòng)區(qū)死水位至校核洪水位設(shè)置兩層反濾，由下向上依次厚40cm的中粗砂、厚40cm的小石層（粒徑5～20mm），表層采用漿砌石框格內(nèi)填充塊石護(hù)坡，校核洪水位以上及死水位以下進(jìn)行局部翻修，采用干砌石護(hù)坡，厚度40cm，下設(shè)15cm厚碎石墊層。對(duì)右岸邊坡加固整修，整修范圍為自右壩肩沿右岸邊坡向上游103m，首先拆除原堆石護(hù)坡，然后對(duì)坡面進(jìn)行平整夯實(shí)，采用干砌石防護(hù)，護(hù)砌厚度30cm，干砌石下鋪設(shè)15cm厚碎石墊層。（4）下游壩坡整修。下游壩坡為自然草皮防護(hù)，加固設(shè)計(jì)維持原護(hù)坡型式，僅對(duì)局部虧坡部位進(jìn)行整修，大壩下游設(shè)計(jì)邊坡為1：2.5，不滿足設(shè)計(jì)坡比部位采用壩頂清除表土進(jìn)行回填。（5）下游壩腳排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。增設(shè)貼坡排水及壩腳排水溝。貼坡前需將現(xiàn)狀壩坡上的雜草及腐殖土清除干凈，坡面清除厚度為30cm，清理后回填壤土至設(shè)計(jì)坡比1：2.5，排水體高2.5m，設(shè)置兩層反濾，由下向上依次為厚20cm的中粗砂，厚20cm的小石層（粒徑5～20mm）和厚30cm的中石層（粒徑20～40mm），表層為厚30cm的干砌石。在大壩下游壩腳設(shè)排水溝和外引排水溝，排除壩面積水。壩腳排水溝由30cm厚的干砌石砌筑，外引排水溝采用30cm厚漿砌石砌筑，壩腳排水溝和外引排水溝砌石下設(shè)厚15cm碎石墊層。

3.2.2 溢洪道加固設(shè)計(jì)

（1）進(jìn)口段加固。加固溢洪道進(jìn)口段長(zhǎng)20.0m，寬35.0～22.0m，進(jìn)口段采用漿砌石護(hù)底，漿砌石厚度30cm，護(hù)砌前首先對(duì)進(jìn)口段范圍的基礎(chǔ)進(jìn)行清理，保證防護(hù)后進(jìn)口段范圍內(nèi)高程不變。（2）出口防護(hù)設(shè)施。溢洪道出口段新建擋土墻，采用漿砌石重力式結(jié)構(gòu)，擋土墻高3.0m，并對(duì)底板進(jìn)行漿砌石護(hù)砌，厚30cm；消能段采用跌水消能型式，跌水采用梯級(jí)臺(tái)階泄水，高差為5.0m，臺(tái)階尺寸0.5m×1.8m，為漿砌石結(jié)構(gòu)；防沖段采用塊石護(hù)底，長(zhǎng)12m，寬20m，厚0.5m。

3.2.3 放水洞加固設(shè)計(jì)

（1）放水洞洞身及出口段加固。加固對(duì)洞身破損段進(jìn)行漿砌石襯砌加固。對(duì)下游尾渠拆除重建，新建尾渠為矩型漿砌石結(jié)構(gòu)，底寬0.8m、高1.2m，兩側(cè)墻及渠底厚40cm，下設(shè)厚15cm碎石墊層。尾水渠段長(zhǎng)50.0m，每隔10m設(shè)一道沉降縫，縫寬2cm，縫內(nèi)填聚乙烯泡沫板。（2）更換閘門(mén)、啟閉機(jī)及啟閉機(jī)室改建。加固將進(jìn)口斜拉混凝土閘門(mén)更換為鑄鐵閘門(mén)，啟閉設(shè)備更換為螺桿啟閉機(jī)，基礎(chǔ)采用混凝土結(jié)構(gòu)。啟閉機(jī)室進(jìn)行拆除改建，采用磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積9m2。

3.2.4 交通橋設(shè)計(jì)

本次水庫(kù)除險(xiǎn)加固在溢洪道進(jìn)口樁號(hào)0+030處新建交通橋橫跨溢洪道與上下游道路相接，主橋共3跨，單跨長(zhǎng)7.6m，總長(zhǎng)22.8m，橋?qū)?.5m，橋墩（臺(tái)）采用漿砌石結(jié)構(gòu)。

橋面板為C30F200鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，厚0.42m，寬3.5m，長(zhǎng)7.56m；橋面為10cm厚的C40W4混凝土鋪裝層，橋面橫向設(shè)1.5%的橫坡。橋兩側(cè)為C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)欄桿，高1.2m。

橋墩和墩基礎(chǔ)采用M7.5漿砌石結(jié)構(gòu)。橋墩寬1.0m，高4.10m（包括0.4m高臺(tái)帽），長(zhǎng)4.94m，基礎(chǔ)高1.5m；橋臺(tái)為重力式，高4.10m（包括0.4m高臺(tái)帽），寬1.2m，基礎(chǔ)高1.5m。橋墩臺(tái)帽采用C30F200鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

橋頭搭板采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下設(shè)30cm碎石墊層，其中左岸5m，右岸5m，總計(jì)長(zhǎng)10m。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)水庫(kù)存在的病險(xiǎn)問(wèn)題，采用相應(yīng)工程措施對(duì)攔河壩、溢洪道、放水洞等主要建筑物進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，消除了水庫(kù)工程安全的隱患，既保證了工程自身和水庫(kù)下游保護(hù)區(qū)的防洪安全，也保證了水庫(kù)在防洪、灌溉、養(yǎng)殖等方面的綜合效益的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]水利部.SL274-2001.碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2001.

[2]水利部.SL253-2000.溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2000.

[3]水利部.DL252-2000.水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].2000.

篇10

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)，除險(xiǎn)加固，改造工程，金屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一.前言

水閘加固施工技術(shù)是水利工程施工中的重要組成部分，加固方案要體現(xiàn)先進(jìn)性、科學(xué)性和經(jīng)水閘加固濟(jì)性的原則，從勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、管理等各方面，重視采用病險(xiǎn)水閘水閘加固除險(xiǎn)加固新技術(shù)、新方法、新材料、新工藝。 針對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固改造工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究和探討。

二.病險(xiǎn)水閘的現(xiàn)狀分析

1.建筑物結(jié)構(gòu)老化損害嚴(yán)重?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)低，配筋量不足，造成大量混凝土碳化、開(kāi)裂、松散、脫落、鋼筋銹蝕等損害。

2.閘門(mén)銹蝕、啟閉設(shè)施和電氣設(shè)施老化。金屬閘門(mén)和金屬結(jié)構(gòu)銹蝕，啟閉設(shè)施和電氣設(shè)施老化、失靈或超過(guò)安全使用年限，無(wú)法正常使用。

3.水閘抗震不滿足規(guī)范要求。處于地震設(shè)防區(qū)的水閘，原設(shè)計(jì)未考慮地震設(shè)防或設(shè)計(jì)烈度偏低，結(jié)構(gòu)不滿足抗震要求。

4.上下游淤積及閘室磨蝕嚴(yán)重。多泥沙河流上的部分水閘因選址欠佳或引水沖沙設(shè)施設(shè)計(jì)不當(dāng)，引起水閘上下游河道嚴(yán)重淤積，影響泄水和引水，閘室結(jié)構(gòu)磨蝕現(xiàn)象突出。

5.閘基和兩岸滲流破壞。閘基和兩岸產(chǎn)生管涌、塌坑、冒水、滑坡等現(xiàn)象，發(fā)生滲透破壞。

6.管理設(shè)施問(wèn)題。大多數(shù)病險(xiǎn)水閘存在安全監(jiān)測(cè)設(shè)施缺失，難以滿足運(yùn)行管理需求。 

7.防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低。防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低造成超標(biāo)準(zhǔn)泄流、閘前水位超高甚至洪水漫溢。 

8.防滲鋪蓋、翼墻、堤岸護(hù)坡?lián)p壞，管理房年久失修房、防汛道路損壞、缺乏備用電源和通除險(xiǎn)加固訊工具等問(wèn)題。 

9.閘室穩(wěn)定不滿足規(guī)范規(guī)定的要求。閘室的抗滑、抗傾、抗浮安全系數(shù)以及基底應(yīng)力不均勻系數(shù)不滿足規(guī)范要求，沉降、不均勻沉陷超標(biāo)，導(dǎo)致承載能力不足、基礎(chǔ)破壞，影響整體穩(wěn)定。

10.閘下消能防沖設(shè)施損壞。閘下消能防沖設(shè)施損毀嚴(yán)重，不適應(yīng)設(shè)計(jì)過(guò)閘流量的要求，或閘下未設(shè)消能防沖設(shè)施，危及主體工程安全。 

三.以案例對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固改造工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析

1.黑河三道灣水電站地處甘肅省肅南裕固族自治縣境內(nèi)，是黑河水能規(guī)劃的第六座梯級(jí)電站，距張掖市約150km。工程于2005年5月正式開(kāi)工建設(shè)，2009年5月竣工發(fā)電。

工程的主要任務(wù)是發(fā)電，采用引水式開(kāi)發(fā)。本電站由泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電廠區(qū)三部分建筑物組成。電站總裝機(jī)容量112MW，單機(jī)容量2×45＋22MW。本工程為中型三等工程。 

黑河三道灣水電站在泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物上布置金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備共計(jì)有閘門(mén)、攔污柵13扇，閘、柵槽埋件14套，啟閉、檢修設(shè)備10臺(tái)(套)，金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備工程量約1556t。

本電站水庫(kù)各特征水位分別為：校核洪水位：2372.41m，設(shè)計(jì)洪水位：2368.21m，正常蓄水位：2370.00m。 

2 泄洪系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

泄洪系統(tǒng)由1孔正常溢洪洞、1孔非常溢洪洞和1孔泄洪排沙洞組成。在正常溢洪洞前設(shè)工作閘門(mén)1扇。為運(yùn)行后維修工作閘門(mén)、埋件和水道考慮，工作閘門(mén)前設(shè)1扇疊梁檢修閘門(mén)；在非常溢洪洞前設(shè)工作閘門(mén)1扇。因非常溢洪洞不經(jīng)常工作，故不設(shè)檢修閘門(mén)，如需檢修工作閘門(mén)時(shí)，將水庫(kù)水位放至堰頂以下進(jìn)行檢修；在泄洪排沙洞進(jìn)口設(shè)工作閘門(mén)1扇。為預(yù)防工作閘門(mén)發(fā)生事故時(shí)無(wú)法閉門(mén)，導(dǎo)致水庫(kù)放空，在工作閘門(mén)前設(shè)事故檢修閘門(mén)1扇。泄洪系統(tǒng)所有工作閘門(mén)均由液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作，一門(mén)一機(jī)；正常溢洪洞疊梁檢修閘門(mén)由1臺(tái)壩頂單向門(mén)機(jī)配自動(dòng)抓梁操作；泄洪排沙洞事故檢修閘門(mén)由1臺(tái)固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作。

泄洪系統(tǒng)各閘門(mén)均以正常蓄水位2370.00m做為設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各閘門(mén)構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算中考慮了地震動(dòng)水壓力荷載，以預(yù)留不大于20％的強(qiáng)度裕度的方法來(lái)保證構(gòu)件的強(qiáng)度安全。 

3.引水發(fā)電系統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 

引水發(fā)電系統(tǒng)在大壩右岸，發(fā)電洞全長(zhǎng)約9316 m，后接發(fā)電廠房。在引水進(jìn)水口的水道上設(shè)一道一字排列的3孔潛孔式攔污柵，柵后水道漸收窄，至豎井處設(shè)1扇潛孔式事故檢修門(mén)。事故檢修門(mén)可在洞中有事故時(shí)切斷水流，避免事故擴(kuò)大，在檢修期為檢查、檢修洞身提供條件。

4.金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)施更新改造 

針對(duì)黑河三道灣水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)施老化嚴(yán)重的問(wèn)題，更換泄洪洞及灌溉洞進(jìn)、出13共4扇鋼閘門(mén)，配合閘門(mén)更換，鑿除門(mén)槽二期混凝土重新澆筑。更換兩洞進(jìn)口閘門(mén)配電及操作設(shè)備，增加兩洞出口閘門(mén)配電及操作設(shè)備。主要完成10kV架空線路0.7km，安裝75kVA變壓器l臺(tái)，低壓配電屏1面，動(dòng)力配電箱1面，電力電纜(VV1kV3x25+1xlO)20m，電力電纜(VVlkV2xl0)360m，照明電線(BVV0.5kV2x4)150m等。 

5 金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)及評(píng)價(jià) 

黑河三道灣水電站工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備中的閘門(mén)、攔污柵及埋件設(shè)計(jì)遵循的規(guī)范為《水利水電鋼閘門(mén)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL74―95)。啟閉機(jī)、清污機(jī)要求制造廠按照《水利水電工程啟閉機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL41―93)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

承擔(dān)該工程所有金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的制造廠具有水利水電工程閘門(mén)生產(chǎn)許可證并有多年工程使用的實(shí)例。

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備中的閘門(mén)、攔污柵設(shè)計(jì)已在前面作了介紹，構(gòu)件設(shè)計(jì)、校核荷載兩種工況均滿足規(guī)范的要求。按平面結(jié)構(gòu)體系的方法進(jìn)行計(jì)算，閘門(mén)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是安全的，經(jīng)濟(jì)合理的。泄洪系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)的閘門(mén)設(shè)計(jì)考慮了各種泄洪工況，能滿足水工建筑物在泄洪時(shí)水道控制的各項(xiàng)要求。按規(guī)范要求閘門(mén)不得承受靜冰壓力，故泄洪系統(tǒng)的正常溢洪洞、非常溢洪洞工作閘門(mén)冬季應(yīng)采取人工開(kāi)鑿冰溝的方法，使閘門(mén)與冰層隔開(kāi)。正常溢洪洞疊梁檢修閘門(mén)平時(shí)隱藏存放在門(mén)機(jī)交通橋下專設(shè)的門(mén)庫(kù)內(nèi)，設(shè)計(jì)構(gòu)思巧妙、緊湊，節(jié)省工程投資。 

四.除險(xiǎn)加固的對(duì)策 

綜上所述, 為了能進(jìn)一步了解病險(xiǎn)庫(kù)的現(xiàn)狀, 為以后的治理提供可靠的依據(jù), 必須抓住西部大開(kāi)發(fā)、國(guó)家支助投入這個(gè)良好機(jī)遇。按國(guó)家的統(tǒng)一布置, 做好如下工作: 1.在原始資料方面

主管部門(mén)應(yīng)統(tǒng)攬全局,做好如下幾個(gè)方面的工作:認(rèn)真做好水庫(kù)的安全鑒定工作水庫(kù)的安全鑒定是水庫(kù)除險(xiǎn)加固的最基礎(chǔ)的工作, 是水庫(kù)進(jìn)行安全分類的依據(jù)。首先, 水庫(kù)安全鑒定應(yīng)符合《大壩安全鑒定》和國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定; 其次, 水庫(kù)的安全鑒定, 應(yīng)由水庫(kù)管理單位按上述規(guī)定和相關(guān)的程序進(jìn)行鑒定并上報(bào)備案。

2.做好水庫(kù)除險(xiǎn)加固規(guī)劃編制工作

在水庫(kù)安全鑒定的基礎(chǔ)上, 針對(duì)水庫(kù)存在的主要問(wèn)題, 按照先急后緩、重點(diǎn)突出的原則, 做好三、四類水庫(kù)的除險(xiǎn)加固規(guī)劃, 做到有計(jì)劃、分期分批進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

3.積極籌措資金, 分期分批完成除險(xiǎn)加固對(duì)中、小型水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固, 除積極爭(zhēng)取國(guó)家支助投資外, 還應(yīng)采取“政府投資, 群眾投工, 用足用好水利基金”的方式, 并落實(shí)好配套資金。同時(shí), 加強(qiáng)施工管理, 嚴(yán)格落實(shí)“三制”, 保工程質(zhì)量。在目前這種情況下, 一方面要抓住機(jī)遇,爭(zhēng)取國(guó)家支助, 另一方面要加強(qiáng)施工管理, 調(diào)動(dòng)一切盡可能的技術(shù)力量, 加大前期工作力度和投入, 建議簡(jiǎn)化和壓縮中間的咨詢、審查、審批環(huán)節(jié), 為方案實(shí)施贏得寶貴的時(shí)間。

4.在設(shè)計(jì)施工方面

應(yīng)積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝, 努力提高除險(xiǎn)加固科技水平針對(duì)攔河壩、溢洪道、放水洞存在的不同問(wèn)題,采取科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的方法進(jìn)行除險(xiǎn)加固; 積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝, 努力提高除險(xiǎn)加固科技水平。攔河壩上游護(hù)坡翻新時(shí), 建議死水位以下采用拋石護(hù)坡, 坡比1∶3.0～1∶4.0; 死水位以上采用鋼砼框格干砌石護(hù)坡。

壩體、壩基防滲采用砼、復(fù)合土工膜等技術(shù)可靠, 防滲效果好的材料和方法防滲。壩體內(nèi)軟弱夾層含水量高、干容重小、抗剪強(qiáng)度低、承載力小, 對(duì)壩體穩(wěn)定不利; 當(dāng)軟弱夾層分布范圍不大, 埋藏較淺, 宜全部清除; 當(dāng)軟弱夾層較薄, 能在短時(shí)間內(nèi)固結(jié)的, 可不必清除, 壩坡也不一定放緩; 若軟弱夾層分布范圍較大、埋藏較深, 可用壩體灌水泥粘土漿, 并設(shè)置砂井排水, 促使軟弱夾層固結(jié)。 

五.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，消除了頭屯河水庫(kù)運(yùn)行中的安全隱患，充分發(fā)揮了水庫(kù)的設(shè)計(jì)供水效益，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉水源，也為人民生活用水和工業(yè)用水提供水源，同時(shí)為防御洪水災(zāi)害發(fā)揮了重要作用，為本區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志林．小型水庫(kù)土石壩的除險(xiǎn)加固措施[J]．技術(shù)與市場(chǎng)，2011年05期． 

[2]滿廣生.水閘設(shè)計(jì)及閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].科技資訊，2012. 

[3]李紅斌．淺談如何做好中小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目建設(shè)管理[J]．水利建設(shè)與管理，2009年10期．

[4]袁勤國(guó)，陳思翌．湖北省中小型水庫(kù)土石壩滲漏原因及防滲處理[J]．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2009年S1期．