【文章內(nèi)容簡介】 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 17 β —— 風 向與 壩軸線 法 線 方向的 夾 角， 11176。 A—— 安全加高， m；按《水利水 電 工程等 級 劃分及洪水 標 準》(SL2512021)之 規(guī) 定確定； 計 算 結(jié) 果 詳見 下表 3 表 3表 35。 表 33：風浪要素及波浪爬高計算表 計算工況 設計 校核 平均波高 h(m) 平均波長 L(m) 水域平均水深 d(m) 計算風速 V(m3/s) 24 16 風區(qū)長度 D(m) 1200 1200 KΔ KV 1 1 M R5% 表 34 超 高計 算表 計算工況 設計 校核 風壅高度 e(m) 波浪爬高 R(m) 安全加高 A(m) 超高小計 Y(m) 表 35 壩頂高程復核 表 計算工況 設計 校核 水庫靜水位 (m) 超高小計 (m) 計算壩頂高程 (m) 防浪墻高程 (m) 洪水復核 不 滿足 不 滿 足 由上表可知， 水庫現(xiàn)狀壩頂高程不能滿足防洪要求。 （ 2）大壩上下游 壩 坡穩(wěn)定復核 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 18 本工程 大 壩為 均質(zhì)土 壩 。 根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》 SL2742021，壩坡抗滑穩(wěn)定計算 方法采用瑞典圓弧滑動法 ，本 次驗算應用程序為 《理正軟件》 壩體材料參數(shù) 參照當?shù)仄渌愃乒こ?取用 ： 天然重度ω 0= 土顆粒比重 Gs＝ 固結(jié) 快剪凝聚力 c＝ 固結(jié) 快剪內(nèi)摩擦角φ =21176。 計算工況 根據(jù)《碾壓式土石壩 設計規(guī)范》 (SL2742021)規(guī)定，大壩穩(wěn)定計算主要考慮以下幾種工況 a. 正常運用條件（ 1）：水庫水位處于設計洪水位（ ）下的穩(wěn)定滲流期下游壩坡穩(wěn)定； b. 正常運用條件（ 2）：水庫水位從設計洪水位（ ） 驟 降到正常蓄水位（ ）時上游壩坡穩(wěn)定； c. 非常運用條件（ 1）：水庫水位處于校核洪水位（ ）下的穩(wěn)定滲流期下游壩坡穩(wěn)定； d. 非常運用條件（ 2）：水庫水位從校核洪水位（ ）驟 降到正常蓄水位（ ）時上游壩坡穩(wěn)定。 計算成果 大壩壩坡 抗滑穩(wěn)定計算成果見表 36。 表 36 攔河壩 壩基 抗滑 穩(wěn)定計算成果表 計算工況 安全系數(shù) K 【 K】 正常運用條件（ 1） 正常運用條件（ 2） 非常運用條件（ 1） 非常運用條件（ 2） 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 19 從表 36可知， 在設計洪水位和校核洪水位的穩(wěn)定滲流情況下，下游壩坡穩(wěn)定不符合規(guī)范要求 。 同時 實測壩體地形圖發(fā)現(xiàn)，壩頂附近 迎 水坡 沒有護坡，受風浪沖刷后明顯偏陡，最陡處不到 1:，可能存在局部滑坡危險 。 存在問題原因分析 石堂水庫存在以上問題的主要原因 是 大壩建設 年代較早，建設時選取土料較差， 碎石含量較高 ， 土料含水量過大 ，大壩壩體 采用 的是 人工滾碾 、蛙式夯打壓實，壩 體 填筑質(zhì)量較差，碾壓不實，有松土層， 這些原因?qū)е铝司植繚B漏的存在和大壩壩頂沉降量較大，難以滿足防洪要求。 迎水坡偏陡的主要原因 是 壩坡未設護坡，受到水庫風浪的侵蝕，在水位變動區(qū)發(fā)生局部的坍塌，長年累月之下使迎水面 靠近壩頂處壩坡偏陡。 背水坡 偏陡的主要原因 一是大壩 壩 體 填筑質(zhì)量較差，碾壓不實 ，存在較大沉降。二是大壩背水坡沒有設置排水溝，雨水直接沖刷壩坡，造成局部水土流失嚴 重，使壩坡偏陡。 大壩加固的主要內(nèi)容 大壩壩頂加設防浪墻、增設壩體防滲處理、大壩上下游壩坡放緩并分別采取預制砼塊和植草護坡等護坡處理 溢洪道加固 溢洪道主要問題及復核 溢流堰右岸導水墻材料為漿砌塊石加砂漿抹面，溢洪道底板 也 為 漿砌塊石 護底 。 底板由于厚度薄破損嚴重，漿砌塊石邊墻損毀嚴重，多處出現(xiàn)裂縫， 局部已經(jīng)坍塌 。 為 保 證結(jié)構(gòu)安全， 溢洪道需整修加固 。 因缺少溢洪道 原 結(jié)構(gòu)設計資料，難以進行穩(wěn)定 復核 計算。本次 除險加固 主要從 工程 運行情況、現(xiàn)場檢查進行分析。 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 20 本工程 原 溢洪道 泄洪 渠位于大壩壩腳， 從工程布置分析存在 缺陷。 歷史上曾經(jīng)發(fā)生過一次大的洪水 ， 由于溢洪道泄洪能力不足， 給 當?shù)厝罕?帶來了較大的損失。 經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有導水墻與擋墻均為漿砌塊石砌筑，施工質(zhì)量差；溢洪道 斷 面已極不 規(guī)則 ， 漿 砌石 導 水 墻 有局部坍塌溢洪道底部也凹凸不平，村民已把溢洪道作為日常進出道路； 由于溢洪道泄洪能力不足，當?shù)厝罕娫谝绾榈乐虚g開挖出一條 3~，深 2m的渠道過水 ，控制水庫水位，使水庫不能達到正常蓄水要求； 泄水渠緊貼壩腳開挖未襯砌，洪水較大時，水流沖刷壩坡，存在安全隱患。 復核結(jié)論：溢洪道堰體 凹凸不平， 過流能力不滿足 設計 要求 ，導水墻與 泄洪渠 擋墻結(jié)構(gòu) 不穩(wěn)定 。 缺少消能設施 ， 存在安全隱患。 溢洪道 加固的主要內(nèi)容 溢洪道拆除原漿砌石底板和導墻， 新建 砼底板和漿砌石導墻 ，在水庫下游新開挖泄洪渠道，改變泄洪渠沿壩腳泄洪的現(xiàn)狀 ，增設消能設施。 放水設施加固 放水設施 主要問題及復核 大壩 左 右岸 各 設有一條壩 內(nèi) 埋管， 左岸埋管 管身 為φ 40cm圓形素砼管 ，右岸埋管管身 為φ 35cm圓形素砼管 。 這兩條 涵管管身材料強度低， 混凝土標號僅 140號、 頂部 厚度只有 10cm，同時是否設置有截水槽、管基條件如何不得而知。 涵管進口采用 插板式閘門 控制， 斜拉桿及啟閉設備 破損嚴重 。 本次復核認為，壩 內(nèi) 涵管結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定， 對大壩安全存在較大的隱患 。 放 水設施 加固的主要內(nèi)容 左岸放水涵管挖除重 新 埋 設 ， 更新原啟閉設備并增設 啟閉機房 ； 右岸建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 21 放水涵管 封堵，在左岸放水涵管 附近埋設 DN300虹吸管 ，虹吸管基礎要求座落在基巖上 。 設計依據(jù) 工程等別及建筑物級別 工程等別與建筑物級別 石堂 水庫 除險加固后 總庫容為 128萬 m3， 正常庫容 110萬 m3， 灌溉 農(nóng)田面積 2500畝。 根據(jù)《防洪標準》 （ GB5020194）和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021）確定本工程為 Ⅳ 等工程，水庫為 ?。?1）型水庫 。樞紐主要建筑物攔河壩、溢洪道 及放水建筑物 為 4級，施工臨時建筑物為 5級。 本次除險加固主要內(nèi)容有：大壩加固、溢洪道加固和放水建筑物改造等。 洪水標準 石堂 水庫 原 設計洪水標準：主要建筑物設計洪水 標準為 30年一遇，校核洪水 標準為 300年一遇 。 根據(jù)《防洪標準》（ GB5020194）和 《水利水電工程等級劃分和洪水標準》（ SL2522021） 規(guī)定， 4級建筑物土石壩設計標準為 30～ 50年一遇，校核標準為 300～ 1000年一遇，結(jié)合本工程的實際情況及《大壩安全技術(shù)認定報告書》的結(jié)論 確定各建筑物洪水標準如表 37。 表 37 建筑物洪水標準表 項 目 洪水 標準 【 重現(xiàn)期 （年）】 設 計 校 核 大 壩 50 500 溢洪道及放水建筑物 50 500 消能防沖建筑物 20 \ 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 22 設計基本資料 水庫安全鑒定主要結(jié)論 石堂 水庫建成運行已經(jīng) 40多年，工程發(fā)揮 出了 原有的 設計 功能 。但目前主體工程存在 較 嚴重的安全 問題，主要建筑物如攔河壩、溢洪道 、放水設施 均存在安全隱患，水庫 已不能正常運行 ， 根據(jù) 石堂 水庫 安全鑒定報告水庫定 為三類壩。存在的主要問題如下： 1） 大壩左 右兩側(cè) 壩體、壩基存在 局部 滲漏問題。 2） 壩坡凹凸陡緩不一，局部壩坡陡的部位未達設計要求，穩(wěn)定計算不符合規(guī)范要求 。 3）壩身白蟻危害嚴重，雖然經(jīng)多次防治，但未徹底消滅。 4） 溢洪道 斷 面不 規(guī)則 ，一 邊 是 漿 砌石 導 水 墻 ， 導墻無襯 砌，有局部坍塌的 現(xiàn) 象。溢洪道底部凹凸不平，嚴重影響過流能力。 泄水渠緊貼壩腳開挖未襯砌， 洪水較大時，水流沖刷壩坡，存在安全隱患。 5） 放水涵管分別 布置在大壩的左右兩 側(cè) 。 左側(cè) 泄 水涵管進水口堵塞 ，啟閉設施不齊 ， 老化現(xiàn)象嚴重 ， 不能正常運行 ；右側(cè)放水涵管進口側(cè)存在滲漏問題，啟閉設備不能正常運行。 工程任務 石堂 水庫 是一座以灌溉 、供水 為主，兼顧防洪的 ?。?1）型 水庫 。水庫 灌溉農(nóng)田面積 2500畝 ，供水人口 1200人 。 石堂 水庫 除險加固工程的任務是對 石堂 水庫 主要 建筑物進行除險加固，確保水庫的安全，保證發(fā)揮其 原有設計 功能。 特征水位和流量 攔河壩的特征水位及流量見表 38。 表 38 攔河壩特征水位及流量表 洪峰流 量 （ m3/s） 下泄流量 （ m3/s） 壩前水位 （ m） 備 注 62 36 P=2%（設計） 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 23 78 48 P=%（校核） 地震動參數(shù) 根 據(jù) 國 家質(zhì) 量監(jiān) 督 局發(fā) 布 的《 中 國地 震動 參 數(shù)區(qū) 劃 圖》（ GB183062021） ,石堂 水庫位于地震動峰值加速度 ， 地震動反應譜特征周期為 (按 1區(qū)中硬場地考慮 )， 抗震設防烈度＜ 6度。 建筑材料特性及設計參數(shù) 本次除險加固材料：漿砌塊石，容重為 ，容許壓應力：。 鋼筋砼 容重為 ，砼為 C20砼， 容重為 kN/m3， 鋼筋為Ⅰ級鋼、Ⅱ級鋼。 砼、鋼筋的設計參數(shù)詳見表 3表 310。 表 39 砼設計參數(shù)表 砼強度 等級 軸心抗壓強度 cf （ MPa） 軸心抗拉強度 tf （ MPa） 彈性模量cE （ MPa） 剪切模量cG （ MPa） 泊松比 c? C20 25500 10200 表 310 鋼筋設計參數(shù)表 鋼筋種類 抗壓強度 39。yf （ MPa） 抗拉強度 yf （ MPa） 彈性模量cE （ MPa） Ⅰ 210 210 210000 Ⅱ 310 310 202100 安全系數(shù)和安全超高 1）攔河壩邊坡 抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù) 正常運行條件： 非常運行條件： 2）攔河壩安全超高 設計工況條件為 ， 建德市石堂水庫除險加固工程初步設計報告 第 3章 浙江省水利水電勘測設計院 24 校核工況條件為 。 原高程系與 85國家高程的轉(zhuǎn)化 原 設計 85國家高程的 。 工程總布置 石堂水庫現(xiàn)狀 布置 除險加固前 水庫設計正常蓄水位 ，相應庫容 110萬 m3； 設計洪水標準為 30年一遇，設計洪水位 ； 校核 洪水 標準為 300年一遇 ，校核洪水位 。 樞紐 工程包括 攔河壩、溢洪道、 放水設施 等 三部分 組成 。 攔河壩壩型為 均質(zhì)土 壩，最大壩高 21m，壩頂高程 ，壩頂長 196m，寬 ，壩軸線由 4段折線組成，向下游面彎曲 。 原大壩基礎缺少相關(guān)資料，根據(jù)參與筑壩的 當?shù)?村民敘述，大壩基礎右岸未開挖至基巖 ，左岸 基礎 開挖至基巖。 原均質(zhì)壩底部開挖有截水槽防滲，截水槽底寬 ,兩側(cè)邊坡 1：1與壩底平面相連 。大壩 設計時上游 壩坡 1:～ 1:，中 間未 見馬 道；下游 壩坡 在 1:～ 1:， 中間也未見馬道。 81年除險加固時對上下游壩坡重新作了修整，上游面壩坡由兩段折線組成， 1： ， 1： 馬道；下游面分別在 ， ，和 3條馬道，馬道寬均為 ， 1： ， ～ 大壩壩坡為 1： ， ～ 1： ， 1： 。 經(jīng)過幾十年的運行，至 2021年 7月實際地形測量，整個壩坡面已不見馬道。 溢洪道位于大壩的 左 側(cè)， 為 正槽式 進 水，采用 寬頂 堰形式， 設 計時 溢洪道 進 口