【文章內(nèi)容簡介】 溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的綜合利用的?。?1）型水利樞紐工程。 經(jīng)濟(jì)效益 **水庫自建成以來，在很大程度上改善了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，發(fā)揮了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 灌溉效益：灌區(qū)灌溉面積 4000畝，每年灌溉增產(chǎn)效益 45 萬元。 水產(chǎn)效益：利用水庫水面進(jìn)行養(yǎng)殖，年均捕魚量 萬 kg，水面凈效益 20 萬 元。 防洪效益：按水庫下游受損面積 4000 畝， 500 元 /畝；受損人口一萬人，3000 元 /人；經(jīng)計(jì)算，年防洪效益 。 10 實(shí)施除險(xiǎn)加固工程建設(shè)的必要性 **水庫自建成運(yùn)行 50年來，與 2020 年 5 月 **水利勘測設(shè)計(jì)院對 **水庫進(jìn)行了綜合分析評價(jià)， 2020 年 5 月 ***水利局組織有關(guān)專家召開了大壩安全鑒定報(bào)告會，結(jié)論為“ **水庫病險(xiǎn)嚴(yán)重，屬三類壩”。 2020 年 3 月，***水利廳組織有關(guān)專家對 **水庫三類壩安全鑒定成果進(jìn)行了核查，核定為三類壩。 為確保水庫工程安全，影響水庫下游有 8 個(gè)行政村，涉及一萬 多人，耕地 萬畝 ，另外有洛欒快速通道，水庫地理位置重要，對水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固是必要的。 除險(xiǎn)加固工程任務(wù) 本次除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是針對水庫目前存在的問題，根據(jù)有關(guān)地質(zhì)及測量資料，進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行 4 部分的工程設(shè)計(jì)，分別為： （ 1）大壩工程：上游壩坡整平及 C20 現(xiàn)澆砼護(hù)坡、壩頂整修加固、下游壩坡護(hù)坡、完善下游排水及導(dǎo)滲設(shè)施。 （ 2）溢洪道整修加固工程：溢洪道疏浚、岸坡護(hù)砌、拆除重建交通橋； （ 3）輸水洞維修加固工程：拆除重建輸水洞放水設(shè)施（斜臥管）、進(jìn)口段清淤； （ 4）完善大壩 監(jiān)測及管理設(shè)施。 除險(xiǎn)加固洪水標(biāo)準(zhǔn)的選定 按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）及《水利水電個(gè)工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522020）規(guī)定，該水庫屬于 ?、耦愃畮欤こ痰葎e為Ⅳ等，永久性主要建筑物水庫大壩、溢洪道、輸水管道均為為 4 級，次要建筑為 5級，確定水庫大壩、溢洪道、輸水管道設(shè)計(jì)洪水按 30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 300 年一遇；溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇。 11 洪水條件計(jì)算 水庫特征數(shù)據(jù) （ 1）庫容 水庫水位～庫容曲線，采用 **水庫安全鑒定時(shí)的水庫水位～庫容 曲線成果。 （ 2）溢洪道起調(diào)水位 **水庫溢洪道采用開敞式，溢洪道底板進(jìn)口高程為 ，起調(diào)水位按 。 （ 3）溢洪道水位泄流關(guān)系曲線 **水庫下泄洪水通過溢洪道自由敞泄，溢洪道為開敞式寬頂堰，堰頂高程 ，采用梯形斷面，底寬 14m，兩岸邊坡 1： ，按寬頂堰公式計(jì)算過流能力。 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 根據(jù)計(jì)算的洪水過程和水庫特征性數(shù)據(jù)，采用計(jì)算機(jī)程序逐時(shí)段做調(diào)洪演算，起調(diào)水位 ， 其成果如表 141。 表 141 洪水調(diào)節(jié)計(jì)算 成果表 重現(xiàn)期(年 ) 洪峰流量(m3/s) 24 小時(shí)洪水總量 (萬 m3) 堰頂高程 ， B＝ 14m 最高 洪水位 (m) 相應(yīng)庫容 (萬 m3) 溢流水深 H(m) 最大下泄流量 q（ m3/s） 20 30 300 死水位確定 **水庫始建于 1959年， 1960 年大壩主體工程完工，大壩為均質(zhì)土壩，本次復(fù)核水庫總庫容 萬 m179。，原設(shè)計(jì)死水位為 ，對應(yīng)死庫容 12 萬 m179。 根據(jù)我院測量隊(duì) 2020 年實(shí)測地形圖，水庫目前壩前淤積高程，水庫建成后 50 年淤積量為 m3，年均淤積 m3。水庫除險(xiǎn)加固后再使用 30 年，年淤積量按 萬 m3計(jì)算，估算淤積量為 萬 m3，則死庫容為 m3，則相應(yīng)的死水位為 。 除險(xiǎn)加固后規(guī)模指標(biāo) **水庫總庫容 萬 m3，興利水位 ， 興利庫容 萬 m3，死水位 ， 死庫容 萬 m3， 設(shè)計(jì)洪水位 ，校核洪水位。 工程加固設(shè)計(jì) 依據(jù) 工程等別及建筑物級別 根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）的有關(guān)規(guī)定，水庫大壩、溢洪道等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 300 年一遇。臨時(shí)導(dǎo)流建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)，土石圍堰按 5 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，溢洪道消能防沖建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20年一遇。 設(shè)計(jì)依據(jù)及基本資料 (1)《土石壩設(shè)計(jì)》，水利電力出版社， 1978年； (2)《病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固工程培訓(xùn)材料》， ***水利廳規(guī)劃計(jì)劃處， 2020年 7 月； (3)《 ***中小流域設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)圖集》， ***水利勘測設(shè)計(jì)院， 1984 年10 月； (4)《 ***暴雨參數(shù)圖集》， ***水文水資源局， 2020年 12 月； (5)***水務(wù)局《大壩安全鑒定報(bào)告書》（ 2020年 5月） 13 (6)***水利廳《 **水庫三類壩鑒定成果核查意見表》（ 2020 年 03 月 22日） （ 7） 《 ********水庫除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察報(bào)告》， ***水資源勘察設(shè)計(jì)院， 2020年 12月； 工程總體布置 除險(xiǎn)加固工程總體布置 **水庫總庫容 萬 m3，興利庫容 m3，死庫容 萬 m3，死水位 ，正常蓄水位 ， 30 年一遇設(shè)計(jì)洪水位 ， 300年一遇校核洪水位 。設(shè)計(jì)下泄流量為 ，校核下泄流量為。 大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高 ，壩頂高程 ，壩頂長，壩頂寬 5m。大壩斷面為：上游坡坡比 1:，下游坡坡比自上而下依次為： 1： 、 1： 。其中下游壩坡高程 。 溢洪道總長 188m，分為進(jìn)口段、控制段、 明渠段、整修段 。控制段底高程 ，長 15m，底寬 14m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇，相應(yīng)流量為；校核標(biāo)準(zhǔn)為 300年一遇，相應(yīng)流量為 。 對原斜臥管進(jìn)行拆除， 對原輸水洞進(jìn)口段 10m 進(jìn)行清淤。重新修建斜臥管，末端修建消力池與原有輸水洞相連接，斜臥管在死水位 以下部分蓋板封死。斜臥管總長 78 米，寬 。坡率為 1:4。管身采用 C20現(xiàn)澆混凝土。 大壩現(xiàn)狀 （ 1）大壩工程概況 大壩為均質(zhì)土壩，設(shè)計(jì)最大壩高 ，設(shè)計(jì)壩頂高程 ，壩 14 頂長 247m，本次設(shè)計(jì)實(shí)測壩頂高程 ～ ，最大壩高 ，壩頂長 246 m，壩頂寬 ～ 。大壩現(xiàn)狀斷面為：上游坡坡比為 1：，下游坡坡比自上而下依次為： 1： 、 1： 。下游壩坡無排水溝，反濾體損壞。 （ 2）壩基、大壩工程地質(zhì)條件及質(zhì)量評價(jià) 河槽段壩基地層上部為第三系粘土巖夾砂礫巖基底為長城系安山玢巖（ Ch），砂礫巖，透 水性強(qiáng)。筑壩時(shí)壩基截水墻未將透水層全部切斷，使壩基存在滲漏問題，但大壩修建 50 年，壩前庫區(qū)淤積已經(jīng)形成天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。 壩肩上段由厚寬較大的第四系更新統(tǒng)低液限粘土、第三系粘土巖夾砂礫巖組成，低液限粘土一般呈可塑狀態(tài)，局部呈可塑 ～ 硬塑狀態(tài)，屬中壓縮性土。滲透系數(shù) K=?106～ ?105cm/s，屬弱透水性。 壩體土填筑碾壓不均勻，平均壓實(shí)度為 %，壓實(shí)度大于 96%以上的試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅占 %；壩體土的滲透性主要屬弱透水～中等透水，達(dá)不到《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742020）中對填筑土的要求。 大壩目前存在的主要問題 （ 1）大壩上、下游抗滑穩(wěn)定安全滿足規(guī)范要求，但壩體填筑質(zhì)量差，上游干砌石護(hù)坡松動、脫落嚴(yán)重，壩坡凹陷；下游壩坡排水溝淤積、倒塌，壩腳排水體破損。 （ 2）經(jīng)復(fù)核，高水位時(shí)壩體浸潤線從排水體上部逸出。 （ 3）溢洪道未護(hù)砌，岸坡較陡，風(fēng)化、滑塌嚴(yán)重，出口無消能設(shè)施；跨溢洪道交通橋損壞嚴(yán)重。 （ 4）輸水洞洞身裂縫，進(jìn)口閘門及啟閉設(shè)施缺損，不能正常使用。 15 （ 5）防汛路不滿足防汛要求，大壩無觀測、通訊設(shè)施，管理設(shè)施不完善。 壩頂高程復(fù)核 根據(jù)前述調(diào)洪計(jì)算成果，溢洪道進(jìn)口堰頂高程 ，設(shè)計(jì)洪水位，校核洪水位 。 壩頂超高按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742020）及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194） 有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。 經(jīng)計(jì)算 壩頂在水庫靜水位以上的超高為： 30 年一遇洪水設(shè)計(jì)時(shí)： y＝ ＋ ＋ ＝ ； 300 年一遇校核洪水位時(shí) :y＝ ＋ ＋ ＝ 。 **水庫現(xiàn)狀壩頂高程為 ～ ，本次設(shè)計(jì)將其整修至 高程 ， 水庫防 洪能力滿足規(guī)范要求 ， 不需要設(shè)防浪墻。 大壩防滲加固設(shè)計(jì) 根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，筑壩時(shí)壩基截水墻未將透水層全部切斷，使壩基存在滲漏問題，但大壩修建 50 年，壩前庫區(qū)淤積已經(jīng)形成天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。所以本次設(shè)計(jì)對壩體不另作防滲設(shè)計(jì)。 壩體抗滑穩(wěn)定分析 安全鑒定核查意見提出，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。 本次加固設(shè)計(jì)對上游增設(shè)混凝土面板、下游培厚，重新進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。 （ 1）計(jì)算斷面及參數(shù)選擇 大壩加固前壩坡穩(wěn)定性分析選用壩體較高的主河槽段。 16 根據(jù)安全鑒定 2020 年 4 月大壩原狀取土土工試驗(yàn)結(jié)果，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用飽和固結(jié)快剪數(shù)值：內(nèi)摩擦角φ =，粘聚力 C=，浸潤線以上的土體采用濕容重 ,浸潤線以下、靜水位以上的土體采用飽和容重 ,靜水位以下的土體采用浮容重。 大壩為均質(zhì)壩， 4 級建筑物，根據(jù)規(guī)范要求，壩坡抗滑穩(wěn)定分析采用計(jì)及條塊間作用力的簡化畢肖甫法。 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算采用《水利水電工程設(shè)計(jì)計(jì)算程序集》土壩設(shè)計(jì)軟件包進(jìn)行計(jì)算。 （ 2）壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算條件 對大壩上、下游壩坡 30 年一遇洪水位 、 300 年一遇洪水位 壩坡穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算 。壩坡穩(wěn)定根據(jù) 171。中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 187。（ GB183062020） ,**水庫壩址工程區(qū)地震動峰值加速度為 ，相應(yīng)的地震基本烈度為 6 度，不必進(jìn)行抗震穩(wěn)定分析。 （ 3）計(jì)算成果分析 各工況下穩(wěn)定計(jì)算成果如表 151。 表 151 穩(wěn)定計(jì)算安全系數(shù)成果表 壩坡 運(yùn)用條件 安全系數(shù) 規(guī)范要求的最小安全系數(shù) 上游 30 年設(shè)計(jì)水位 ，形成穩(wěn)定滲流 上游 300 年校核水位 ，形成穩(wěn)定滲流 下游 30 年設(shè)計(jì)水位 ，形成穩(wěn)定滲流 下游 300 年校核水位 ，形成穩(wěn)定滲流 計(jì)算結(jié)果表明：設(shè)計(jì)情況下大壩上、下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求。 壩頂改造 17 根據(jù)壩頂高程復(fù)核，現(xiàn)狀壩頂平均高程 ,計(jì)算要求壩頂高程為，滿足要求所以壩頂設(shè)計(jì)維持為 ，壩頂寬度 。新建壩頂泥結(jié)碎石道路，寬 ，厚度為 15cm。道路兩側(cè)增設(shè) C20砼路緣石，路緣石寬 15cm，高 40cm，地面以上 15cm，地面以下 25cm。 上游壩坡改造 安全鑒定核查意見提出： 上游干砌石護(hù)坡松動、脫落嚴(yán)重，壩坡凹陷 。本次設(shè)計(jì)改造措施為：首先對上游坡進(jìn)行坡面處理，先將鋪設(shè)范圍內(nèi)的塊石拆除，再將壩坡表層土挖除，要求徹底清除樹根雜草，坡面修整平順并夯實(shí)，然后按 1: 進(jìn)行護(hù)砌。 護(hù)砌型式初選 以 下兩個(gè)方案進(jìn)行比選：（ 1）干砌石護(hù)坡；（ 2）現(xiàn)澆混凝土 面板 護(hù)坡 ， 經(jīng)分析比較選用現(xiàn)澆混凝土 面板 護(hù)坡。 經(jīng)過方案比選后，本次設(shè)計(jì)采用 2m179。 3m，厚度為 12cm 的 C20現(xiàn)澆混凝土板護(hù)砌，板塊間分縫為 8cm，縫下設(shè)土工布，土工布寬度為 30cm,縫間回填無砂混凝土。 壩 坡按 1:。 護(hù)坡下部設(shè) C20砼齒墻深入壩坡，防止護(hù)坡滑動，齒墻厚 ，深 。 下 游壩坡 改造 及排水棱體修復(fù) 安全鑒定核查意見提出： 下游壩坡排水溝淤積、倒塌，壩腳排水體破損。 本次設(shè)計(jì)措施為： 在大壩下游坡高程 處設(shè) 寬的馬道，馬道以上壩坡 1： ，馬道以下壩坡 1： 。經(jīng)計(jì)算，培厚加固后下游坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。在高程 處設(shè)貼坡排水，貼坡排水以上壩坡采用植草護(hù)坡，增設(shè)壩坡排水溝。 下游壩坡高程 以下設(shè)貼坡排水，高程 ～ 1:，高程 設(shè) 2m寬度平臺，平臺以下坡比為 1:。貼坡排水結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)的結(jié)構(gòu)依次為 18 60cm 干砌石、 20cm厚碎石、 20cm 厚粗砂。 溢洪道目前存在的主要問題 溢洪道位于水庫左岸的風(fēng)化安山巖上，緊靠壩頭，梯形斷面，無閘寬頂堰式，堰頂高程 ，堰頂寬 11m 左右 ，長 151m， 由于受當(dāng)時(shí)條件所限，右側(cè)墻只作了簡單護(hù)砌，年久失修，損壞嚴(yán)重；因溢洪道右側(cè)塌方，堵塞斷面，影響泄洪； 安全鑒定核查意見提出： 溢洪道底部 及兩側(cè)未襯砌，出口未設(shè)消能防沖設(shè)施，存在泄洪安全隱患。 工程布置 （ 1） 方案比選 溢洪道護(hù)砌方案初選一下兩個(gè)方案進(jìn)行比選：方案一： 砌方案；二：錨桿掛網(wǎng)噴 C25混凝土。經(jīng)分析比較最終選用錨桿掛網(wǎng)噴 C25混凝土 。 （ 2）工程布置 新修建溢洪道總長 188m，分為進(jìn)口段、控制段、明渠段、整修段。控制段底高程 ，長 15m，底寬 14m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為 30 年一遇，相應(yīng)流量為 ；校核標(biāo)準(zhǔn)為 300年一遇，相應(yīng)流量為 。 進(jìn)口 段長 29m， 樁號為 0+000～ 0+029m，該段底板不襯砌，修整為 1:100倒坡，兩側(cè)采用錨桿掛網(wǎng)噴 C25混凝土護(hù)坡，噴射厚度 10cm，掛網(wǎng)鋼筋Ф 6mm，間距 20cm179。 20cm