禾倉(cāng)石水庫(kù)大壩工程加固設(shè)計(jì)

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該水庫(kù)大壩壩型為均質(zhì)土壩，土壩壩頂高程為66．00m；壩頂長(zhǎng)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(rùn)線(xiàn)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(duì)水庫(kù)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(rùn)線(xiàn)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(rùn)線(xiàn)計(jì)算
        本工程浸潤(rùn)線(xiàn)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(rùn)線(xiàn)位置。由于加固前大壩不能滿(mǎn)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(rùn)線(xiàn)計(jì)算；加固后下游壩坡陡于上游壩坡，不作庫(kù)水位在1，3壩高附近時(shí)壩體穩(wěn)定滲流浸潤(rùn)線(xiàn)計(jì)算。計(jì)算成果見(jiàn)《土壩滲流計(jì)算書(shū)》。
        2、 大壩穩(wěn)定分析計(jì)算
        水庫(kù)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(duì)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(jiǎn)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(jiàn)計(jì)算書(shū))。
        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(mǎn)足穩(wěn)定要求。庫(kù)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(mǎn)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(kù)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(mǎn)足各種情況時(shí)穩(wěn)定要求。
        3、大壩存在問(wèn)題及加固措施
        經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查和上面的復(fù)核計(jì)算分析，得出以下問(wèn)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(wèn)題
        3.1.1經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(zhǎng)，管理跟不上，造成原反濾體堵塞，浸潤(rùn)線(xiàn)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(zhǎng)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(duì)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(jí)，第一級(jí)坡率1：2.25，第二級(jí)坡率為1：2.5，第三級(jí)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(chǎng)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(jí)配墊層。砼標(biāo)號(hào)為C20級(jí)，砼板長(zhǎng)×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(jí)?，F(xiàn)計(jì)劃對(duì)后坡兩肩布置排水溝，排水溝高×寬為400mmx300mm，排水溝及步級(jí)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(kù)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(rùn)線(xiàn)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(duì)巢灌漿2巢，并對(duì)壩體進(jìn)行充填灌漿。具體灌漿設(shè)計(jì)布置見(jiàn)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(xiàn)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(xiàn)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)椋合葔沃泻髩渭纾葔雾斴S線(xiàn)上游排再下游排，先深后淺的施工方法。