【導(dǎo)讀】XX市XX水庫座落在XX市XX鎮(zhèn)XX村，距XX市城區(qū)約。地理位置為東經(jīng)117°設(shè)計灌溉耕地面積1000畝，灌溉面積500畝，保護(hù)人口3000人，大壩一旦失事，將給下游人民生命財產(chǎn)及重要設(shè)施造成災(zāi)難性損失。XX水庫校核洪水位為，相應(yīng)庫容為萬m3。根據(jù)水庫等能劃分，該水庫樞。紐工程屬Ⅵ等，樞紐永久性建筑物等級為5級，校核洪水位為200年一遇。本區(qū)域為樂安河支流潘溪水，本區(qū)出露有前震旦系板溪群和第四系全新統(tǒng)地層。前震旦系板溪群巖性有：灰綠色綠泥絹云千枚巖，墨綠、深灰色千枚狀白云絹云石英板巖，條帶狀絹云母板巖夾薄—中層細(xì)、中粒長石砂巖及變質(zhì)凝灰質(zhì)砂巖，中基性變質(zhì)火山巖等，主要分布于壩址區(qū)。升運動，區(qū)域穩(wěn)定。XX水庫屬江西省的多雨地區(qū)，暴雨的主要成因受季風(fēng)影響。處理達(dá)到現(xiàn)有規(guī)模。由于大壩碾壓不足，填筑質(zhì)量差，導(dǎo)致大壩滲水嚴(yán)重，對大壩安全埋下。漏水較嚴(yán)重，危及大壩安全。估結(jié)論及本階段地質(zhì)勘測資料，經(jīng)進(jìn)一步復(fù)核和調(diào)查分析編制完成本報告。

　　

【正文】 壩的壩頂高程能滿足在 校核工況下 （ P=%）洪水安全運行要求 。 本次設(shè)計依據(jù)調(diào)洪計算結(jié)果及結(jié)合現(xiàn)狀壩頂高程情況確定壩頂設(shè)計高程為。 大壩擬加固主要項目 大壩加固的內(nèi)容主要有：壩頂路面砼硬化；大壩上游按 1： 整坡并用砼預(yù)制塊護(hù)坡；下游坡按 1： 整坡培土和草皮護(hù)坡；坡腳增設(shè)貼坡排水體；建設(shè)上、下游壩坡 踏步和壩坡排水系統(tǒng)。 一、 大壩壩體設(shè)計 （一） 護(hù)坡設(shè)計（規(guī)范 SL2742021 第 、 條） XX 水庫大壩 迎水面 無 護(hù)坡，坡面凹凸不平，具有沉陷、隆起及空穴（蟻穴等）現(xiàn)象 嚴(yán)重 ，將直接影響大壩上游坡的穩(wěn)定性。 根據(jù)大壩上游坡壩面凹凸不平等情況， XX 水庫壩坡需要重新設(shè)計護(hù)砌。護(hù)坡坡考慮漿砌石和砼預(yù)制塊兩種型式進(jìn)行比選。 （ 1）護(hù)坡厚度計算 ◆漿砌石護(hù)坡 護(hù)坡厚度按《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL274－ 2021）中 － 1公式計算： ? ? hmK pwK wt mmD ????? 2?? ? 45 因 15?hLpm取 t＝ DKt …… 式中： D— 石塊的換算球形直徑， m； Kt— 隨坡率變化的系數(shù)，查表取值 ； ρ k— 塊石密度， t/m3； ρ w— 水的密度， t/m3； m— 坡度， m=； hp— 累積頻率為 5%的設(shè)計波浪高度， m； t — 護(hù)坡厚度， m。 ◆砼預(yù)制塊護(hù) 坡 護(hù)坡厚度，按《水工設(shè)計手冊》公式計算： ??? ? c o s)(???? bKt c ph 式中： K— 安全系數(shù)，取 ； b— 沿壩坡方向板長， m； γ c— 砼的容重，取 ； γ w— 水的容重，取 ； m— 坡度， m=； hp— 累積頻率為 1%的設(shè)計波浪高度， m； α — 壩坡與水平線的夾角； t — 砼護(hù)坡厚度， m。 兩種護(hù)坡型式厚度計算結(jié)果見表 45。 表 45 護(hù)坡厚度計 算成果表 46 護(hù)坡型式 計算風(fēng)速（ m/s） 吹程（ m） 護(hù)坡厚度（ m） 塊石護(hù)坡 12 940 砼預(yù)制塊護(hù)坡 12 940 根據(jù)計算結(jié)果，參照其它工程經(jīng)驗及滿足施工要求，漿砌塊石護(hù)坡厚度取30cm，砼預(yù)制塊護(hù)坡取 10cm。 （ 2）護(hù)坡型式比選 通過護(hù)坡厚度計算，上游護(hù)坡采用厚 10cm，邊長 30cm 正六邊形預(yù)制塊護(hù)坡和厚度 30cm 砌塊石進(jìn)行比較，護(hù)坡下均設(shè)置 10cm 厚砂卵石混合料墊層，其工程量投資比較見表 46 表 46 護(hù)坡型式比較表 護(hù)坡型式 砌石 護(hù)坡 砼預(yù)制塊護(hù)坡 護(hù)坡厚度（ m） 工程量（ m3） 單價（元 /m3） 合計（萬元） 由上表計算成果可知，砼預(yù)制塊護(hù)坡造價低，且具有施工速度快、外觀美觀、耐久性好、適應(yīng)變形能力強的特點，適用于施工工期短的除險加固工程，故本工程推薦選用 10cm 砼預(yù)制塊護(hù)坡，護(hù)坡下設(shè)置 10cm 厚砂卵石混合料墊層。 本次壩體設(shè)計確定加固方案為：上游全坡面按 1: 整坡，整坡后按校核洪 47 水位 以下坡面進(jìn)行 C15 砼預(yù)制塊護(hù)坡，護(hù) 坡厚度 10cm，下設(shè) 10cm 砂卵石混合料墊層。砼預(yù)制塊護(hù)坡要求表面平整 。 （ 3）下游壩坡設(shè)計 根據(jù)大壩安全鑒定階段穩(wěn)定復(fù)核結(jié)果，下游壩坡不穩(wěn)定，原壩坡坡比為 1：～ 1： ，本次設(shè)計加固下游壩坡，因此本次采用坡比為 1： ，并用草皮護(hù)坡。在高程 m以下設(shè)置貼坡排水。 （二） 臺階設(shè)計 為滿足上、下壩頂?shù)囊?，在樁?0+045～ 0+055 處上、下游坡面均設(shè)置 C15砼臺階。 （三） 壩頂設(shè)計（規(guī)范 SL2742021 第 ～ 條） 本次設(shè)計大壩頂寬為 ，壩頂高程為 ， 壩軸線長 110m；同時結(jié)合水庫運行管理的需求，壩頂設(shè)置砼路面，砼強度等級為 C25，厚度為 20cm，下設(shè) 20cm砂卵石混合料墊層。路面向兩側(cè)各設(shè) 2%橫坡，按每 12m進(jìn)行分縫。壩頂上、下游側(cè)設(shè) 砼路緣石。 （四） 壩坡排水設(shè)計（規(guī)范 SL2742021 第 、 、 、 條） （ 1）下游坡 設(shè)置豎向排水溝。在坡面與兩壩肩交線處各設(shè)一條豎向排水溝，豎向排水溝斷面尺寸亦為 ，排水溝均為素 C15 砼結(jié)構(gòu)。 （ 2）上游坡 上游坡面不設(shè)縱向排水溝，中間坡面亦不設(shè)豎 向排水溝，僅在坡面與兩壩肩交線處各設(shè)一條豎向排水溝，溝斷面與下游溝斷面相同。 （五） 下游壩腳貼坡排水設(shè)計 48 大壩下游壩坡不平整，壩腳棱體排水體已毀壞，本次設(shè)計擬重建新的貼坡排水體。 重建貼坡式排水體長 ，頂寬 ，頂高程 ； 反濾 層 由砂礫料 與塊石 綜合組成，反濾層由里至外第一層 鋪設(shè) 20cm厚的 砂礫料粒徑為 m m，第二層 鋪設(shè) 25cm 厚的 砂礫料粒徑 m m 為 20cm 厚的 卵石 墊層，第三層為 40cm 厚 塊石層 。在大壩排水體下游設(shè)縱向排滲溝。 現(xiàn)狀大壩下游 坡未護(hù)坡，坡 面不平整，設(shè)計將原有 雜草 全部清除 后再整坡培厚至坡比 1： 。 設(shè)計考慮在 壩坡坡面種植草皮護(hù)坡，草皮護(hù)坡范圍為貼破排水體頂高程以上的整個下游壩面。為防止下游壩坡雨水集中沖刷而形成雨淋溝，在下游壩面設(shè)置岸坡縱向排水溝。 大壩防滲加固設(shè)計方案 一、 防滲加固方案 （一） 大壩防滲體現(xiàn)狀 （ 1）壩體 根據(jù)安全 評價 結(jié)論，水庫大壩為均質(zhì)土壩，由于受歷史環(huán)境的制約，大壩清基不徹底，在施工過程中，壩體碾壓 不密實 ，填筑質(zhì)量差，存在壩體滲漏和接觸滲漏。壩殼區(qū)左、右兩處壩體填筑土均直接覆蓋在壩基沖積層之上。壩體土主要為 雜色、黃白色、灰白色風(fēng)化填筑土料，含較多的礫石和風(fēng)化砂礫巖碎塊。礫石粒徑一般為 ～ ，局部有架空現(xiàn)象存在 ,土體較為 松散，濕潤時粘性較大，呈可塑狀。 XX 水庫大壩壩殼土、壩體土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計成果表詳見表 47。 表 47 各巖土體主要物理力學(xué)參數(shù)地質(zhì)建議值一覽表 49 （ 2）排水體 大壩下游壩腳排水棱體老化嚴(yán)重，僅在右壩腳河槽段建有塊石護(hù)腳，但石材風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重。挖開護(hù)腳塊石后發(fā)現(xiàn)，砌體內(nèi)為全強風(fēng)化巖塊和碎石土混和料，還存在大量灰褐色淤泥質(zhì)土。 （二）防滲加固 由于本工程大壩滲漏嚴(yán)重，根據(jù)本工程的實際情況和我國現(xiàn)階段土壩加固處理方法及施工手段，對大壩壩體進(jìn)行防滲處理，防滲加固措施 考慮的加固方案主要有：設(shè)粘土斜墻和設(shè)沖抓套井回填粘土心墻方案。以下對這些兩種方案的壩體防滲處理措施進(jìn)行比較。 （ 1）粘土斜墻方案 在大壩上游面設(shè)置圍堰，清除淤泥和護(hù)坡砌體，加設(shè)防滲粘土斜墻，并設(shè)置粘土截水槽。 上游面清除淤泥至基巖面以下 1m，設(shè)置粘土截水槽后鋪筑防滲粘土斜墻。 ①墻體材料及防滲墻厚度 斜墻采用粘土填筑，其滲透系數(shù)要求比原壩土料滲透系數(shù)小 1~2個數(shù)量級以 指標(biāo) 部 位 ρ ρ d e C φ α 12 k I 允 g/Cm3 g/Cm3 ／ KPa 176。 MPa1 cm/s ／ 壩體土 0 104 壩基 土 0 104 壩基強風(fēng)化巖石 f′ =～ ； C′ =～ 50 上?！赌雺菏酵潦瘔卧O(shè)計規(guī)范》（ SL2742021）規(guī)定，粘土斜墻頂部的水平寬度不宜小于水頭 ，斜墻底部厚度則根據(jù)土料允許滲透坡降而定 。 采用公式： T＝ H/J 式中 T－設(shè)計墻厚 m； H－防滲斜墻最大作用水頭， H=； J－防滲墻的允許比降，取 7。 計算得設(shè)計墻厚為 ，斜墻底部厚度不得小于水頭的 1/5（即 ），且自上而下斜墻逐漸加厚，所以最后取斜墻底部厚度為 ，頂部 。 ②施工工藝流程 先將上游壩坡的護(hù)坡拆除，清除原壩表層稀泥和一部分壩土，并隨著分層填土的同時，將原坡面分層耙松 10～ 15cm，斜墻土料采用振動碾壓實，使新筑斜墻與原壩填土接合良好，斜墻填筑到 為止。 ③主要工程量 本方案為設(shè)斜墻需開挖原壩土方 1980m3；填筑粘土斜墻以及粘土截水槽7392m3。圍堰填筑土方量 1165m3。 ④斜墻方案特點 粘土斜墻方案的主要優(yōu)點是施工作業(yè)簡單，不需專業(yè)施工力量，缺點是土方開挖及防滲粘土回填工程量較大，加上施工填筑要求高，費用大。施工導(dǎo)流時間長。本方案工期長，斜墻受氣候條件影響大，雨季無法施工，施工工期難以保證。 (2) 沖抓套井回填粘土心墻 在壩軸線上抓孔到壩身底部，回填粘土夯實，套孔施工，在整個壩軸線上形 51 成連續(xù)的防滲墻。按規(guī)范要求，取設(shè)計墻頂高程為 。墻底高程最低處為。最大墻高為 。 ①墻體材料 防滲墻體材料為粘土，要求 K≤ 1E5cm/s，在夯實時保證在最佳的含水量下進(jìn)行。 ②及防滲墻厚度 采用公式 T＝ H/J； 式中： T－設(shè)計墻厚 m； H－板墻兩側(cè)的承受的最大水頭差， H=； J－防滲墻的允許比降， i=8。 計算得設(shè)計墻厚為 ，設(shè)計為在壩身中間抓孔直徑為 ，孔距 ，采用雙排孔 ， 可得墻厚 。 ③沖抓防滲心墻施工工藝流程 施工程序為：壩頂清理平整→布孔→安機→造孔→清理→回填夯實→質(zhì)量檢查 。施工時先將壩頂清理平整，造孔時，先打主孔 3 號，回填后打 2號套孔，回填 2號套孔后再打 5 號孔，回填后再打 4號孔，以此順序，錯孔進(jìn)行造孔回填。 ④ 工程量 經(jīng)計算，沖抓套井造心墻在壩身造孔 858m，形成板墻面積為 ， 板墻最小厚度 ，回填粘土用量 1698m3。 二、 防滲加固方案比較 通過從施工條件、工程量、工程費用及工期等幾個方面進(jìn)行比較可知，從工程造價看，沖抓回填雖然相對比較少，但對壩體土質(zhì)要求比較高。斜墻雖然施工 52 期長，但施工簡單，防滲效果明顯。斜墻比沖抓回填粘土心墻，施工技術(shù)簡單，效 果可靠。因此本設(shè)計推薦采用斜墻防滲方案對 XX 水庫大壩進(jìn)行防滲處理。 對上述兩種防滲方案進(jìn)行防滲效果、施工條件、工程造價等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能比較的具體內(nèi)容詳見下表 48。 表 48 大壩防滲方案比較表 序號 方案 項目 斜墻方案 沖抓回填粘土心墻 1 施工 方法 上游坡壩體開挖，開挖截水槽；填筑粘土斜墻。 沖抓鉆孔，回填粘土，孔樁連接，形成連續(xù)心墻。 2 主體工程量 土方開挖 3850m3；填筑粘土斜墻以及粘土截水槽 7392m3，齒槽開 挖 19809m3。圍堰填筑土方量 1286m3 沖抓套井造心墻在壩身造孔858m，形成板墻面積為， 板墻最小厚度，回填粘土用量 1698m3 3 防滲建筑工程費 19 萬元 21 萬元 4 工期 100 天 90 天 5 施工 條件 開挖量大，施工導(dǎo)流、排水時間長，填筑要求高，受天氣影響大。 水庫放空時間短，施工導(dǎo)流及排水工作量小。受天氣影響較大 6 工程效果及優(yōu)缺點 施工技術(shù)成熟，質(zhì)量容易控制，但工程造價高。施工導(dǎo)流困難，工期長， 氣候影施工難度大，不易發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，施工時對壩 基水文地質(zhì)情 53 響大 況較難摸清，但造價相對便宜 大壩加固后滲流及壩坡穩(wěn)定復(fù)核 大壩滲流分析及計算 （ 1）計算斷面 根據(jù)壩體和壩基的地質(zhì)情況，同時綜合歷年的設(shè)計施工情況，本次滲流計算選取的大壩典型斷面為大壩中部（樁號 0+052）進(jìn)行分析計算認(rèn)為采用以上斷面進(jìn)行計算比較合理。 （ 2）滲透系數(shù)及允許坡降 本次滲流計算分析，大壩斷面的滲透分區(qū)是以 XX 水庫地勘資料和土工試驗及《 XX 水庫大壩質(zhì)量安全評估報告》為基礎(chǔ)，并綜合施工回憶及運行期大壩質(zhì)量檢查而確定。大壩壩體各土層土料土工試驗成果統(tǒng)計見 表 5 52。依據(jù)地勘揭露和土工試驗成果，選取的斷面大壩分為 4個滲透區(qū)，各分區(qū)的滲透系數(shù)取值見表 49，各分區(qū)見附圖 41。 表 49 典型斷面分區(qū)滲透系數(shù)取值表 54 指標(biāo) 部 位 ρ ρ d e C φ α 12 k I 允 g/Cm3 g/Cm3 ／ KPa 176。 MPa1 cm/s ／ 壩體土 0 104 壩基土 0 104 壩基強風(fēng)化巖石 f′ =～ ； C′ =～ 大壩壩體填筑鉆探表明，壩體不密實，且體因局部含礫量較大、土體松散而取不到環(huán)刀樣。試驗成果統(tǒng)計對比表明，壩殼下部土質(zhì)比壩殼上部土好，但滲透系數(shù)均明顯偏大，允許滲透坡降參照《地勘》中提供的允許滲透坡降建議值選取，壩體土允許坡降取 。 考慮到 XX 水庫壩體浸潤線易在下游壩坡出逸，其壩坡出逸允許值參考文獻(xiàn)[4]可按下式計算：