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禾倉石水庫大壩工程加固設(shè)計(jì)
該水庫大壩壩型為均質(zhì)土壩,土壩壩頂高程為66.00m;壩頂長92m,壩頂寬4m;最低河床高程43.86m,最大壩高22.14m;迎水坡坡度分別為1:2.25,1:2.5,1:2.75,背水坡坡度與上游壩坡相同,兩個(gè)平臺(tái)各寬1.5m。
1、大壩浸潤線計(jì)算
參照《農(nóng)田水利工程》中有關(guān)滲流計(jì)算的方法,對水庫大壩進(jìn)行滲流計(jì)算。
1.1 基本資料
土壩高度H 22.14m;壩體為透水地基上的均質(zhì)土壩,滲透系數(shù)K=0.0003cm/s,透水地基上的滲透系數(shù)KO=O.003em/s;壩頂寬度b=4m;上游坡度2.694;下游坡度2.604;下游水深H2=Om;壩基厚度T=10m為降低大壩浸潤線逸出點(diǎn)高程,在后坡腳處設(shè)堆石棱柱體反濾,頂寬1.5m,高5ra,上游坡度為1,下游坡度為1.5,反濾料:粗砂、碎石厚度各為0.25m。
1.2 浸潤線計(jì)算
本工程浸潤線計(jì)算采用《水利水電工程PC一1500程序集》土壩設(shè)計(jì)軟件包(K)計(jì)算(微機(jī)版),按達(dá)西定律計(jì)算堤壩滲流,確定浸潤線位置。由于加固前大壩不能滿足安全運(yùn)作要求,且下游壩坡陡于上游壩坡,故只作正常水位工況下的壩體穩(wěn)定滲流浸潤線計(jì)算;加固后下游壩坡陡于上游壩坡,不作庫水位在1,3壩高附近時(shí)壩體穩(wěn)定滲流浸潤線計(jì)算。計(jì)算成果見《土壩滲流計(jì)算書》。
2、 大壩穩(wěn)定分析計(jì)算
水庫原有大壩為均質(zhì)土壩,由于受水流沖刷及壩身填土不均勻沉降影響,壩面變形較嚴(yán)重,迎水坡坡率為1:2.25 1:2.75,背水坡坡率為1:2.1—1:3?,F(xiàn)對最大壩寬進(jìn)行壩坡抗滑穩(wěn)定分析。穩(wěn)定計(jì)算方法采用瑞典圓弧法的有效應(yīng)力簡化法,采用應(yīng)用軟件TB一6—2進(jìn)行穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算障見計(jì)算書)。
2.1 加固前
正常蓄水位穩(wěn)定滲流條件下的下游壩坡:
Kmin=1.512>[k]=1.25
由計(jì)算成果可知:加固前在正常蓄水位時(shí)大壩能滿足穩(wěn)定要求。庫水位從設(shè)計(jì)洪水位(64.08m)降正常蓄水位(61.20m)的非穩(wěn)定滲流上游壩坡:
Kmin=1.022<[k]=1.15 不能滿足要求。
2.2 加固后
正常蓄水位(61.20H日穩(wěn)定滲流條件下的下游壩坡:
Kmin=1.627>[k]=1.25
庫水位從設(shè)計(jì)洪水位(64.08m)降正常蓄水位(61.20m)的非穩(wěn)定滲流上游壩坡:
Kmin=1.219>[k]=1.15
由計(jì)算成果可知:加固后大壩壩坡穩(wěn)定計(jì)算能滿足各種情況時(shí)穩(wěn)定要求。
3、大壩存在問題及加固措施
經(jīng)現(xiàn)場勘查和上面的復(fù)核計(jì)算分析,得出以下問題的分析和解決的方法以及相應(yīng)的加固措施:
3.1 大壩存在主要問題
3.1.1經(jīng)過長期受風(fēng)浪淘刷造成壩坡不平整,壩后坡受降雨水流沖刷,坡面局部變形較嚴(yán)重,大壩有交通要求需新建防浪墻。
3.1.2大壩建成后運(yùn)行時(shí)間較長,管理跟不上,造成原反濾體堵塞,浸潤線抬高,壩體滲漏大,后壩坡出現(xiàn)多處漏水點(diǎn),另外壩體發(fā)現(xiàn)蟻巢和白蟻侵害。
3.1.3壩后坡受雨水的長期沖刷,坡面不平整,局部地方出現(xiàn)溝狀水土流失。
3.1.4大壩背水坡未設(shè)置壩坡排水溝,壩肩未設(shè)置排水溝。
3.2 加固措施
3.2.1 現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)合原大壩現(xiàn)狀對壩面進(jìn)行整治,加高培厚后,迎水坡坡率為1:2.75,并在48.86m高程處設(shè)置寬為1.5m的平臺(tái),并修建前坡齒墻,齒墻高2m,頂寬0.6m,底寬1.65m;背水坡在60.33m和54.60m高程處設(shè)置馬道及排水溝,總寬度為1.5m,排水溝斷面尺寸寬x高為0.3x0.4m;背水坡按坡率的不同分為三級,第一級坡率1:2.25,第二級坡率為1:2.5,第三級坡率為l:2.7,壩頂寬度為4m,鋪200厚泥結(jié)石作為路面。
3.2.2 壩頂寬原為4m,加固后壩寬仍采用4m。壩頂采用泥結(jié)石路面,厚200ram。
3.2.3 壩前坡用現(xiàn)場澆筑砼塊護(hù)坡,其優(yōu)點(diǎn)有:(1)砼護(hù)坡厚度比塊石護(hù)坡厚度減?。?2)比塊石護(hù)坡節(jié)省材料及投資;(3)壩坡面更為美觀。為便于施工,取砼板厚t=lOOmm,下面采用lOOmm厚砂石混合級配墊層。砼標(biāo)號(hào)為C20級,砼板長×寬為4mx5m,每塊板之間分縫采用四油三氈填縫,為穩(wěn)定砼護(hù)坡,護(hù)坡底部需設(shè)一漿砌石齒墻,漿砌石采用M7.5號(hào)水泥砂漿砌結(jié),齒墻高為2m,頂寬0.6m,底寬1.65m。
3.2.4 整平壩后坡并直播種草護(hù)坡,設(shè)置壩坡和壩肩排水溝及行人步級?,F(xiàn)計(jì)劃對后坡兩肩布置排水溝,排水溝高×寬為400mmx300mm,排水溝及步級采用M7.5漿砌石砌結(jié),1:2水泥砂漿批擋。
3.2.5建后壩腳反濾體及其排水溝。本水庫工程壩高為22.14m,設(shè)計(jì)采用棱體反濾,反濾體高為5m。根據(jù)前面的壩體浸潤線計(jì)算成果,確定反濾體高度為5m,反濾體頂寬取1.5m,反濾體頂采用M7.5漿砌石壓頂。反濾體后建排水溝,高x寬為400mmx300mm。
3.2.6壩體進(jìn)行白蟻防治,壩面及周.邊地區(qū)藥物誘殺白蟻共1000~,誘殺后對巢灌漿2巢,并對壩體進(jìn)行充填灌漿。具體灌漿設(shè)計(jì)布置見后面大壩灌漿設(shè)計(jì)。
3.2.7壩體防滲采用復(fù)合土工膜(二布一膜)進(jìn)行處理。
4、壩基灌漿設(shè)計(jì)
4.1 灌漿布置
大壩計(jì)劃沿壩頂軸線方向布設(shè)2排灌漿孔,排距為2.0m,灌漿孔布置在壩頂軸線稍偏上游,第一排距離防浪墻外邊lm,孔距為6.1m,兩排鉆孔呈梅花形布置,鉆孔灌漿至壩基以下1.0m,主壩布置灌漿孔共3O孔,孔深共計(jì)381.5m。
大壩灌漿孔孔深計(jì)算表
4.2 灌漿設(shè)計(jì)
(1)灌漿材料
灌漿材料采用粘土拌水泥混合漿,要求水泥粘土比例為1:9,漿液容重為1.3一1.6 m3。配制水泥粘土漿所用的粘土要求遇水以后,能迅速崩解分散,吸水膨脹,具有一定的穩(wěn)定性和粘結(jié)力,選擇粘土?xí)r要注意以下兩點(diǎn):①粘土塑性指數(shù)應(yīng)為10~20;②粘粒含量30 50%;③粉粒含量40—60%,砂粒含量小于10%。
(2)造孔設(shè)計(jì)
采用XJ100一A型鉆機(jī)造孔,鉆孔直徑為90mm,采用干法造孑L或少量注水濕鉆、造孔應(yīng)保持鉛直,偏斜率不得大于孔深的2%。鉆孔深度要求鉆至壩基以下1.0m。
灌漿孔造孔順序?yàn)椋合葔沃泻髩渭?,先壩頂軸線上游排再下游排,先深后淺的施工方法。
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