【文章內(nèi)容簡介】 00 萬）》（ GB183062020），平均地震動峰值加速度小于 ，區(qū)域相對穩(wěn)定性較好。 根據(jù)現(xiàn)場踏勘 情況，為了確保大壩運行安全，有必要對壩基進行防滲處理。結(jié)合大壩的實際情況，且大壩處理最大深度為 ， 根據(jù)現(xiàn)場踏勘、挖探，壩體填筑質(zhì)量 一般 ， 壩基 及壩肩表層 分布 為第四系殘 、 坡積粘土，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查了解，筑壩時清基 不徹底 ，實際運行中壩腳發(fā)現(xiàn)有滲漏，存在接觸滲漏問題 ， 根據(jù)周邊類似工程通過類比法，壩體土滲透系數(shù)為 104cm/s，具 弱 透水性 。 加固設(shè)計 本次除險加固主要項目：大壩壩基 防滲處理；壩頂新建 泥結(jié)石 路面；上、下游 護坡及壩面排水系統(tǒng) ；新建下游排水體； 新建干渠；右壩下涵管挖除后回填；左 壩下涵管 拆除 重建；完建溢洪道；維修 上壩 公路 和 增設(shè)水位標尺 等。 大壩 加固設(shè)計 壩頂高程復(fù)核 根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522020）， 三層嶺水庫 設(shè)計洪水為 10 年一遇，校核洪水采用 50 年一遇。 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742020）規(guī)定，大壩壩頂超高按下式計算： Y=R+e+A 20 其中： Y— 壩頂超高， m； R— 最大波浪在壩坡上的爬高， m； e — 最大風壅水面高度， m； A— 安全加高， m。 （ 1） 波高及波長計算 由于風速 W=20m/s，風區(qū)長度 D=20km，滿足鶴地水庫公式適用條件，根據(jù) 規(guī)范 SL2742020，波浪波高 h2%和平均波長 Lm 采用公式： 3126122 0 06 0 ??????? WgDWWgh 2122 0 3 8 ??????? WgDWgL m 上式中 h2%：累積頻率為 2%的波高， m。 D：風區(qū)長度， m。 W：計算風速， m/s。根據(jù)規(guī)范正常運用情況 W=。非常運用情況 W=Wmax。 （ 2） 波浪爬高 R 的計算 波浪平均爬高 Rm采用規(guī)范 SL2742020 中莆田試驗站公式（不規(guī)則波方法），對于Ⅳ級土石壩，設(shè)計波浪爬高 R 取累積概率 P＝ 5%的爬高值 R5%，即 R=R5%=。 由于 m=~，則 Rm= LhmmmKK w21?? 式中： Rm—— 平均波浪爬高， m； m—— 單坡的坡度系數(shù)； KΔ —— 斜坡的糙率滲透性系數(shù)； Kw—— 經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù) HgW查表； H—— 壩前 水深； （ 3） 風雍水面高度 e 計算 根據(jù)規(guī)范 SL2742020，風雍水面高度 e 按下式計算： e= ?cos2 02gHDKW 式中： e—— 計算點處的風雍水面高度， m； K—— 綜合摩阻系數(shù)，可取 106。 H0—— 水域的平均水深， m； β —— 風向與水域中線的夾角，取β＝ 0176。 21 （ 4） 壩頂高程計算 由以上公式計算出大壩壩頂超高，大壩所需的壩頂設(shè)計高程由庫水位加上相應(yīng)的壩頂超高即可得出，計算結(jié)果見表 。 表 大壩壩頂高程計算表 項目 \計算工況 正常運用（ P=10%） 非常運用（ P=2%） 設(shè)計（校核）洪水位（ m） 風區(qū)長度 D（ m） 240 250 計算風速 W（ m/s） 15 壩前水深 H（ m） 水域平均水深 Ho（ m） hm（ m） Lm（ m） 內(nèi)坡坡度系數(shù) K△ Kw Rm（ m） R（ m） e（ m） A（ m） Y（ m） 需要壩頂高程（ m） 現(xiàn)有壩頂高程（ m） ~ ~ 由表 可看出， 大 壩設(shè)計要求的壩頂高程為 ，現(xiàn)狀大壩壩頂 平均 高程為 ， 現(xiàn)狀壩頂高程不 滿足規(guī)范要求。 壩頂改造 現(xiàn)狀壩頂 有一定高差 ， 整平到平均高程后， 結(jié)合 壩頂 泥結(jié)石路面 將壩頂高程加高到 ，壩頂長為 166m，設(shè)計路基寬 ，行車道寬 ，路面采用 泥結(jié)石 路面，厚 ， 上 游側(cè) C15 砼 齒 墻高程為 ， 尺寸為 。 大壩防滲加固設(shè)計 22 根據(jù)國內(nèi)病險水庫加固處理技術(shù)經(jīng)驗，本次設(shè)計 壩基 防滲加固處理設(shè)計選擇目前應(yīng)用較為普遍、防滲性能直觀且施工工藝成熟的 填筑粘土 截水槽 防滲 方案 。 方案布 置： 在 上游 壩腳 下 設(shè)粘土 截水 槽 ，底寬 ，深度 伸入 覆蓋層。 施工 采用機械作業(yè)，分層填筑，分層碾壓。 大壩壩坡加固設(shè)計 上游坡護坡設(shè)計 （ 1）現(xiàn)狀護坡復(fù)核 大壩上游 為 砼 護坡， 底部未設(shè)墊層， 需 重新 護坡 。 （ 2）護坡方案比較與選擇 本次加固設(shè)計選取兩種護坡方案進行比較 。 方案一干砌塊石護坡：護坡厚度 35cm，碎石嵌縫，下設(shè) 15cm 厚砂卵石墊層；方案二 C15 砼預(yù)制塊護坡： C15 砼預(yù)制塊為正六邊形，厚 ，邊長 30cm，縫間采用 水泥砂漿勾縫，下設(shè) 10 cm 厚砂卵石墊層。 表 護坡方案比較表 序號 項目 單位 單價（元） 塊石護坡 C15 砼預(yù)制塊護坡 工程量 總價（萬元） 工程量 總價（萬元） 1 塊石護坡 m3 2 碎石嵌縫 m3 3 砂卵石墊層 m3 4 C15 砼預(yù)制塊 m3 總價 萬元 本次設(shè)計本著技術(shù)可行，投資合理的原則，從技術(shù)角度、工程造價、施工難易程度、施工進度、建材來源等方面進行綜合分析比較，最后確定采用方案二對大壩 上游壩坡 進行 護坡 。 （ 3）護坡設(shè)計 1）預(yù)制塊護坡厚度計算 23 參照本地區(qū)已建水庫，本工程 采 用 厚 C15 砼預(yù)制塊對大壩上游壩坡進行護坡 ，可滿足要求 。 2）上游護坡設(shè)計 上游設(shè)計坡比 為 1： 。 截水槽 粘土填筑完成后，進行壩坡平整 ；然后在壩面上鋪設(shè) 10cm 厚砂卵石混合料；再進行 C15 砼預(yù)制塊護坡。預(yù)制塊為正六邊形，邊長為 30cm，縫間采 用 水泥砂漿勾縫， C15 砼預(yù)制塊護坡上至 正常蓄水位 ，下至壩腳，兩側(cè)護至兩壩肩與岸坡相接處；部分砼預(yù)制塊設(shè)排水孔，排水孔中心同預(yù)制塊中心，孔徑 5cm， 間距 ，呈梅花形布置。 下游壩坡設(shè)計 下游設(shè)計坡比 維持現(xiàn)狀坡比 1： 2. 0。 拆除下游干渠， 清除大壩下游坡的雜草、雜物后 ，再 重新鋪設(shè)草皮護坡，采用順坡平鋪法，草種選用結(jié)簍草，草皮移植在春季進行，接植過程注意保持水分。 下游排水體設(shè)計 新建貼坡式排水體。具體設(shè)計為：貼坡排水體頂高程 ， 底 高程， 高 ，頂寬 ，外坡 1： 2. 0。反濾層相鄰兩層的顆粒大小關(guān)系應(yīng)滿足層間系數(shù)ξ = D50/ d50≤ 8~10；且各層的不均勻系數(shù)η＝ D60/ d10≤ 10，本次設(shè)計反濾層的材料分為三層即： 砂卵石混合料 層 厚，砂粒徑 d=~2mm，卵石 粒徑 d=5~20mm， 碎石層 ，碎石粒徑d=60~120mm， 塊石層 厚 ，塊徑 250~400mm，要求新鮮堅硬，耐風化。 排水溝設(shè)計 在下游坡與山體相接處設(shè)置 岸坡 排水溝，在排水體上設(shè)縱向排水溝，排水溝采用 C15 砼澆筑，排水溝采用矩形斷面，斷面尺 寸為 300 300mm 24 （寬高），襯砌厚 15cm。 上、下游壩坡人行梯道設(shè)計 大壩加固后，在上下游壩坡新建上壩踏步，在 大壩 0+106處設(shè)置寬 的 C15 砼踏步。 溢洪道加固設(shè)計 溢洪道工程現(xiàn)狀 現(xiàn)狀溢洪道位于大壩 左側(cè)岸壩肩 ， 襯砌 長為 ， 進水口 高程為，泄槽段底寬為 ~，泄槽 縱坡為 和 ， 下游 無 消能設(shè)施 和 出水渠 ，洪水不能安全下泄 。 溢洪道加固設(shè)計 本次設(shè)計 保留原 溢洪道，并新建 下游泄槽段和 消能設(shè)施。 具體布置：溢洪道 控制 段進口底高程維持現(xiàn)狀 ，寬 ， 后接泄槽，底寬為~,進口底板高程 ，出口底板高程 。 樁號 0+000~樁號0+020 維持現(xiàn)狀 ； 加高 樁號 0+020～ 樁號 0+024， 泄槽底坡 i=；樁號0+024~樁號 0+038 維持現(xiàn)狀，泄槽底坡 i=；新建 樁號 0+038～ 樁號0+051， 泄槽底坡 i=， 進口接進水渠，出口設(shè)消力 ， 池長 。 庫水位與下泄流量計算 溢洪道泄流量按堰流公式計算： ? ? HgmBQ ??? 式中： σ — 淹沒系數(shù)，σ =； ε — 側(cè)收縮系數(shù)，ε =； m— 流量系數(shù)， m=； B— 溢流寬度， B=； 25 H— 堰上水深。 根據(jù)公式計算出水位和下泄流量之間的關(guān)系，見表 。 表 三層嶺水庫 水位 下泄流量成果表 庫水位 H(m) 泄流量 (m3/s) 庫水位 H(m) 泄流量 (m3/s) . 4 泄槽設(shè)計 泄槽設(shè)計 按 P=2%校核洪 水位下泄洪 Q=。 （ 1）泄槽結(jié)構(gòu)設(shè)計 泄槽段進口寬 ，出口寬 。 本次設(shè)計對 樁號 0+000~樁號 0+0樁號 0+024~樁號 0+038 段維持現(xiàn)狀；加高 樁號 0+020~樁號 0+024 段；新建 樁號 0+038~樁號 0+051， 為 直線 段，底坡 i= 進口底板高程 ，出口底板高程 。新建泄槽 邊墻為 C20 砼 直墻 式擋土墻，底板厚均為， 邊墻高見表 。 （ 2）泄槽水面線及邊墻高計算 ①臨界水深 臨界水深計算公式為：3 2gqhk ?? 式中： hk— 臨界水深， m； q— 單寬流量，即bQq?， m3/s m； α — 流速分布不均勻系數(shù)，取α =。 經(jīng)計算得， hk=。 WK=Bhk== Xk=B+2hk=+2= 26 Rk=kkXW = Ck= 1Rk1/6= ik= BCXKK??? =＜ i= 屬陡坡，發(fā)生 SⅡ型降水曲線，末端水深以正常水深 h0 為漸近線，計算水深 h1 = 正常水深計算 Q=WC Ri W0=h0B=2h 0 X0=B+2h0=2+2h0 R0= 00222OOWhXh?? ? C0= R01/6 i= 經(jīng)計算 h0= 同理，當泄槽寬度為 ， i= 時，經(jīng)計算， h0=； 當泄槽寬度為 ， i= 時，經(jīng)計算， h0=。 ②泄槽水面線計算 泄槽進口寬 ，出口 ， 泄槽底坡分為 三 段，進口底板高程 ，出口底板高程 。 用分段求和法計算 水面線： △ L1－ 2=Jigvhgvh????????? ?????????? ?2cos2cos21112222 ???? 3/422RvnJ? 式中： △ L1－ 2— 分段長度， m； 27 h h2— 分段 始 、 末斷面的水深 ， m； v v2— 分段 始 、 末斷面的 平均 流速 ， m/s； α α 2— 流速不均勻系數(shù)，取 ； θ — 泄槽底坡角度，（ 0）； i— 泄槽底坡， i=tgθ； J— 兩段面的平均摩阻坡降； n— 泄槽槽身糙率系數(shù)，取 n=； v— 兩段平均流速， m/s； R— 兩段平均 水力半徑， m。 ③摻氣水深的計算 泄槽段水流摻氣水深按下式計算： hvhb ?????? ?? 1001 ? 式中： h、 hb— 泄槽計算斷面的水深及摻氣后的水深， m； v— 不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速， m/s； ζ — 修正系數(shù)，取 s / m。 ④計算邊墻高 溢洪道邊墻高按下式計算： H=hb+△ z 式中：△ z— 安全超高，△ z=； 其余符號意義同前。 經(jīng)計算，泄槽水面線及計算墻高成果見表 。 表 泄槽水面線及計 算墻高 水深 h 流速 v 摻氣水深 邊墻高 斷面距離 對應(yīng)樁號 （ m） （ m/s） （ m） （ m） ∑ L（ m） 20 0+020 4 0+024 14 0+038 23 0+051 （ 3） 泄槽邊墻結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次邊墻結(jié)構(gòu)設(shè)計選取 C20 砼 直墻 式邊墻方案，頂寬 ， 邊墻高見表 。墻內(nèi)設(shè)φ 50PVC 排水管，孔距為 ，排水管進口用 250g/m2 28 土工布（ 350mm 350mm）封口，土工布后設(shè)反濾料。 （ 4） 泄槽底板設(shè)計 ①泄槽底板厚度計算 泄槽底板需抵抗高速水流的沖擊，其所需最小厚度用下式計算： t=h 式中： t— 底板厚度， m； v— 流速， m/s； h— 水深， m； α—