【正文】 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 26 將上述各值代入壩頂超高公式，得 Y 正常 =++=； Y 設(shè)計(jì) =++=； Y 校核 =++=； 因此，各工況下壩頂高程為： 正常工況： Z 正常 =+= 設(shè)計(jì)工況： Z 設(shè)計(jì) =+= 校核工況： Z 校核 =+= 經(jīng)計(jì)算，正常蓄水位條件下壩頂高程 ，設(shè)計(jì)洪水位條件下壩頂高程 ，校核洪水位條件下壩頂高程 ，則本次設(shè)計(jì)壩頂高程取三者最大值 。 一般小二水庫出險(xiǎn)加固現(xiàn)狀壩頂高程 m，心墻頂高程 。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL2742021），正常運(yùn)用條件下，心墻頂高程在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高為 ～ ,非常運(yùn)用條件下，心墻頂高程不應(yīng)低于校核洪水位高程，經(jīng)計(jì)算心墻頂高程應(yīng)達(dá)到 才滿足規(guī)范要求，因此，一般小二水庫出險(xiǎn)加固 大壩 防洪能力不 滿足設(shè)計(jì) 30 年一遇和校核 300 年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn) 。 壩頂處理 現(xiàn)狀壩頂高程為 ，低于設(shè)計(jì)洪水位要求的壩頂高程 ，不能滿足 設(shè)計(jì)30 年一遇 和校核 300 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。本次設(shè)計(jì)擬采用拓寬溢洪道溢流堰 寬度的方案使現(xiàn)狀壩頂高程 ，但是，根據(jù)壩頂高程計(jì)算結(jié)果可知，現(xiàn)狀大壩壩高已不滿足正常蓄水位條件下所要求的壩頂高程 ，因此，拓寬溢洪道溢流堰寬度降低壩頂高程的方案不可行。 故本次設(shè)計(jì)決定增加壩頂高程至 ， 壩頂寬度 ，新建 20cm 厚泥結(jié)石路面；壩頂 上、下游 側(cè) 設(shè)路肩 ， 路肩斷面 。 防滲體處理 現(xiàn)狀心墻頂高程 ，低于設(shè)計(jì)洪水位所要求的 ，本次設(shè)計(jì)決定將心墻加高至高程 ，使之滿足規(guī)范要求。心墻頂寬 ，粘 土回填，壓實(shí)度大于 。，粘土回填之前須在原心墻頂開挖底寬 ，深 ，兩側(cè)邊坡 1:1 的淺槽，原心墻土開挖料可用于上下游壩坡的土方填筑。 壩坡處理 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 27 本工程現(xiàn)狀大壩迎水坡坡度為 1:，未鋪設(shè)護(hù)坡材料；背水坡坡度從上到下分別為 1:、 1:、 1:，設(shè)有兩級(jí)馬道，其中一級(jí)馬道高程 ，二級(jí)馬道高程，第一級(jí)馬道以上未鋪設(shè)護(hù)坡材料，以下為塊石護(hù)坡，壩腳未設(shè)排水棱體。 本次設(shè)計(jì)擬對(duì)上下游壩坡進(jìn)行全面修整，同時(shí)進(jìn)行護(hù)坡。上下游壩坡坡比均為1:， 迎水坡壩腳為拋石平臺(tái)；背水坡設(shè)兩級(jí)馬道，其中一級(jí)馬道高程 ，寬 ，二級(jí)馬道高程 ，寬 ，二級(jí)馬道以下新建干砌塊石排水棱體，排水棱體后設(shè)排水溝，背水坡與兩岸山體交界處新建 C20 砼排水溝。 根據(jù)護(hù)坡方案的具體情況，進(jìn)行方案比較，詳見表 44。 表 44 護(hù)坡方案比較表 方案 干砌石護(hù)坡 C20 砼預(yù)制塊護(hù)坡 草皮護(hù)坡 護(hù)坡效果 干砌石護(hù)坡是最常見的護(hù)坡類型，排水效果明顯，能達(dá)到較好的抗沖刷、防止土料流失效果。 護(hù)坡結(jié)構(gòu)整齊，抗沖刷和防止土料流失效果 明顯，排水一般。 草皮護(hù)坡是最常見的護(hù)坡類型，具有一定的保土效果，排水、抗沖刷效果一般。 施工難易 常見形式，已積累豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，砌筑相對(duì)方便。 砌筑要求整齊，需要經(jīng)驗(yàn)豐富、熟練的施工隊(duì)伍。 常見形式，施工容易。 當(dāng)?shù)夭牧锨闆r 外購 外購 外購 外觀效果 襯砌后，坡面整齊， 面貌有改觀。 襯砌后，坡面較整齊、 美觀。 屬于一般的傳統(tǒng)型護(hù)坡。 工程 相對(duì) 投資 比 6 10 注：表中指 壩坡單位面積（ m2） 護(hù)坡的相對(duì)投資 比 從上表可以看出 C20 砼預(yù)制塊護(hù)坡 形式 雖然投資略高，但 防止土料流失 、抗沖刷 的效果較好，比較美觀 ，而且近年來在各種工程中已得到了廣泛 的 應(yīng)用，考慮到水庫 的 實(shí)際情況 ， 大壩上游 坡 常年浸沒在水中，受到水流、波浪沖刷較嚴(yán)重，故 大壩上游坡全部采用 C20 砼預(yù)制塊護(hù)坡；大壩下游坡要求 采用 能抗沖、排水，在外觀上又最能體現(xiàn)大壩風(fēng)貌 的方案 ， 采用 C20 砼預(yù)制塊護(hù)坡 與草皮護(hù)坡相結(jié)合的形式既美觀 又具有一定的生態(tài)效果，較合適。 壩體滲流穩(wěn)定分析 滲流分析的主要內(nèi)容是分析壩體和壩基的滲流量、出逸坡降及浸潤(rùn)線的位置，通過分析滲流量的多少及出逸坡降的大小判斷壩體的滲流穩(wěn)定性問題。 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 28 計(jì)算方法 本水庫滲流穩(wěn)定分析計(jì)算采用北京理正巖土計(jì)算系列軟件 《滲流分析計(jì)算》有限元法進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)洪水計(jì)算成果可知正常蓄水位為 ，設(shè)計(jì)洪水位 ，校核洪水 。本工程為?。?2）型水庫，結(jié)合規(guī)范選定計(jì)算工況為 : 工況一：上游庫水位為正常蓄水位 ，下游無水。 工況二：上游庫水位為設(shè)計(jì)洪水位 ，下游無水。 工況三：上游庫水位為校核洪水位 ，下游無水。 表 45 壩體材料物理參數(shù)特性表 參數(shù) 巖性 容重（ kN/m3） 水平滲透系數(shù) (cm/s) 垂直滲透系數(shù) (cm/s) 有效應(yīng)力 C (KPa) Φ ( ) ①砂卵礫石層 22 102 102 0 35 ②壩體砂壤土 19 102 102 10 25 ③粘土 104 104 22 20 表 46 現(xiàn)狀大壩各工況大壩單寬流量成果： 工況 上游水位（ m） 滲流量 m3/d 出逸點(diǎn)滲透比降 正常蓄水位 設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位 由表 46中數(shù)據(jù)可知現(xiàn)狀大壩各工況下單寬滲流量較小，大壩出逸點(diǎn)滲透比降均小于土體允許滲透坡降，滿足規(guī)范要求。 壩體邊坡穩(wěn)定分析 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 29 壩坡穩(wěn)定分析程序 采用北京理正巖土計(jì)算系列軟件 《邊坡穩(wěn)定分析》復(fù)雜土層土坡穩(wěn)定計(jì)算。 根據(jù)《小型水利水電工程碾壓土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（ SL189— 96）的規(guī)定，心墻壩的穩(wěn)定計(jì)算可按剛體極限平衡理論采用瑞典 圓弧法進(jìn)行計(jì)算。采用瑞典圓弧法計(jì)算時(shí)，壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在正常運(yùn)用條件下不小于 ，非常運(yùn)用條件下不小于 。 瑞典圓弧法計(jì)算公式： ? ? ? ?? ?? ?10se c c os si n se csi nk v h s ah v cC W D D U z t gAW D M R? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? ? ???? ? ? ?? ? ? 式中： 0R — 滑弧半徑； cM — 水平向地震慣性力（ hD? ）對(duì)圓心的力矩； 00/ c os / 2c h hM R D a D h R? ? ? ?? ? ? h? — 某一土條的總高度； ? ?hvDD??— 某一土條的水平（垂直）地震力總合。按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定數(shù)據(jù)采用； a— 土條底面中點(diǎn)處切線與水平線的夾角； Z— 壩坡外水位高出土條底面中點(diǎn)的距離，采用總應(yīng)力法，此項(xiàng)為零； r0— 水容重（ =1）； sU — 在條塊底面中點(diǎn)處的孔隙水壓力值，采用總應(yīng)力法，此項(xiàng)為零； C、 ? — 土的物理強(qiáng)度指標(biāo)，根據(jù)采用的計(jì)算 方法確定； ? ?khWW??— 計(jì)算抗滑滑動(dòng)力時(shí)單位寬度土條的重量。 因本工程為除險(xiǎn)加固工程，只計(jì)算穩(wěn)定滲流期（正常蓄水位和校核洪水位時(shí)）的下游壩坡穩(wěn)定計(jì)算。 工況一、上游為正常蓄水位，下游無水時(shí)，穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定； 工況二、上游為校核洪水位，下游無水時(shí)穩(wěn)定滲流期的下游壩坡穩(wěn)定。 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 30 工況三、上游由校核洪水位驟降至正常蓄水位，水位降落期的上游壩坡穩(wěn)定。 表 47 各計(jì)算工況壩坡穩(wěn)定計(jì)算成果表 計(jì)算工況 安全系數(shù) 規(guī)范要求安全 系數(shù) 加固前 加固后 工況一 工況二 工況 三 根據(jù)表 47， 現(xiàn)狀大壩在校核洪水位 工況下壩坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 未 能滿足規(guī)范要求， 所以，本次設(shè)計(jì)考慮對(duì)上下游壩坡進(jìn)行了培土加厚，從表 47 可知，加固后各工況下壩坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求 。 白蟻防治 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及水庫附近村民反映：壩體發(fā)現(xiàn)有白蟻出沒，存在白蟻危害的隱患。故要求 在發(fā)現(xiàn) 白 蟻危害處， 設(shè) 法 發(fā)現(xiàn) 蟻路 ， 或找到蟻巢。首 先將滅蟻粉劑盡量能夠噴灑到蟻巢內(nèi)或蟻路內(nèi)的白蟻身上，使其能夠相互傳染毒性，達(dá)到滅治效果。 對(duì)壩體的白蟻滅治，可采用熏煙毒殺法。先將藥劑放入密封的煙劑燃燒筒內(nèi)，然后燃燒筒內(nèi)的煙霧通過蟻路灌入蟻巢內(nèi)，每次熏煙 78min，連續(xù) 35d，白蟻即可全部殺死。在蟻群分飛的季節(jié)，于壩外開始進(jìn)行誘殺白蟻行動(dòng)，據(jù)壩 1530m 外采用黑光燈（或汽油燈、煤油燈），燈下設(shè)盛水盆，盆四周 2m 范圍內(nèi)撒上滅蟻藥物，水面上滴上火油，以殺滅跌落盆內(nèi)的有翅成蟲。 白蟻防治的具體操作方法按照《土壩的養(yǎng)護(hù)與修理》中所述的方法實(shí)施。 泄 水建筑物 現(xiàn)狀溢洪道為不設(shè)閘門的正槽實(shí)用堰，全程均為土質(zhì)山體開挖成形，除靠近大壩壩體有一部分塊石擋墻外，其余底板及導(dǎo)墻無任何襯砌。泄槽段底板和導(dǎo)墻沖刷、磨蝕嚴(yán)重，導(dǎo)墻兩側(cè)有少量 坍塌 現(xiàn)象。泄槽段出口處未設(shè)消能工，水流直接順山體沖向下游河道。 現(xiàn)狀溢洪道進(jìn)口寬 ，堰頂高程 ，溢洪道全長(zhǎng)約 29m，泄槽段底寬約 。 本次設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀溢洪道的基礎(chǔ)上對(duì)底板及邊墻進(jìn)行加固，加固后溢洪道由進(jìn)口控制段、漸變槽段、泄槽段、消能段以及出水渠段組成，全長(zhǎng) 。進(jìn)口控制段長(zhǎng) ，其中溢流堰堰前 為 倒坡型式， i=，溢流堰順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng) ，寬 ，堰頂 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 31 高程 ，進(jìn)口控制段底板采用 C20砼襯砌，邊墻臨水側(cè)直立，采用 漿砌石襯砌，頂寬 70cm，基礎(chǔ)為 30cm 厚 C20 砼；漸變槽段長(zhǎng) ， i=，底寬由 ，漸變槽段為矩形過水?dāng)嗝?，邊墻采? 漿砌石襯砌，頂寬 70cm，基礎(chǔ)為 30cm 厚 C20砼，漸變槽段底板采用 C20 砼襯砌；泄槽段上游接漸變槽段，總長(zhǎng) ， i=，底寬 ，邊墻臨水側(cè)直立，采用 漿砌石襯砌，頂寬 70cm，基礎(chǔ)為 30cm厚 C20砼，其中樁號(hào)溢右 0+～溢右 0+ 段邊墻頂高程為 ，泄槽段底板采用 C20砼襯砌；消力池采用底流消能型式，池長(zhǎng) ，底寬 ，邊墻臨水側(cè)直立，采用 漿砌石襯砌，頂寬 70cm，基礎(chǔ)為 30cm 厚 C20砼，消力池與出水渠銜接部位受下泄水流直接沖擊，因此，此段邊墻采用 C20 砼襯砌，消力池底板采用 30cm 厚 C20 砼襯砌。出水渠段上游接消力池，全長(zhǎng) ，為矩形過水?dāng)嗝?，底?，底板采用 C20 砼襯砌，邊墻采用 漿砌石襯砌，頂寬 70cm，基礎(chǔ)為 30cm厚 C20砼。 (1) 漸變槽段水力計(jì)算 為了使溢流堰安全泄洪而不受尾水阻礙，漸變槽底坡坡度 i 應(yīng)大于臨屆底坡 ki ，此種情況下，漸變槽起始斷面的水深 1 khh? ， kh 為臨界水深。 Q=， b=， ? =， 23 k qhmg???。 漸變槽末端斷面水深采用下面的能量守恒公式計(jì)算： 12fE iL E h? ? ? 式中： 12EE、 —— 漸變槽首末兩段面能量（ m）； 21112vEh g???， 22222vEh g???； fh —— 漸變槽首末兩段面之間的能量損失（ m）； 22f vLh CR? ； i —— 漸變槽底坡坡度； 12vv、 及 12hh、 為兩段面的流速與水深， vR、 及 C 為兩段面的平均流速、平均水力半徑和平均謝才系數(shù)， ? 為不均勻系數(shù)。 由于漸變槽首端水深即為臨界水深為已知條件，故通過上面能量守恒公式，假設(shè)漸變槽末端水深 2h ，經(jīng)過試算，得出 2 ? 。 (2)泄槽段水面線計(jì)算 臨安市齊毛塢水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告 杭州浙大恒立水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 32 泄槽水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算， 起始斷面水深采用漸變槽末端水深1h =， 計(jì)算公式如下： jigvhgvhl ?????? ?)2c o s()2c o s( 2111222221