【正文】 坡穩(wěn)定滿足要求。大壩現(xiàn)狀上游坡面不規(guī)整，本次設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有坡面進(jìn)行整治，使大壩斷面規(guī)整統(tǒng)一，加固后的上游坡為 1： 、下游坡為 1： 。上、下游壩坡設(shè)置一條踏步，踏步布置于大壩中部，寬度 ，踏步每步高 15cm，與壩坡對(duì)應(yīng)設(shè)置踏步寬度，踏步 30 用 C15砼現(xiàn)澆，下設(shè) 15cm 厚的砂卵石墊層。下游坡采用草皮護(hù)坡。按上述尺寸擬定大壩剖面后，大壩上、下游現(xiàn)有剖面需進(jìn)行削坡或培土，培土可采用無(wú)粘性土料回填。 ⑵大壩防滲加固設(shè)計(jì) 如前所述，沈家山大壩 存在清基不徹底，壩體施工填筑質(zhì)量差等問(wèn)題，導(dǎo)致壩基、壩肩及壩體滲漏較為嚴(yán)重，已危及大壩的滲透穩(wěn)定和抗滑穩(wěn)定安全，因此完善大壩的防滲體系是大壩除險(xiǎn)加固處理的主要任務(wù)之一。 為解決大壩滲透安全問(wèn)題，總體上可考慮截滲和導(dǎo)滲兩大方案進(jìn)行處理 ，但本工程基礎(chǔ)滲漏較為嚴(yán)重，單純采用導(dǎo)滲措施不能從根本上解決大壩滲流安全問(wèn)題的情況下，必須采用截滲的方法根治大壩的滲漏，確保大壩安全。 本水庫(kù)為?。ǘ┬停畲髩胃邽?13m，根據(jù)《設(shè)計(jì)導(dǎo)則》要求，對(duì)大壩防滲加固處理方法可采用沖抓套井回填粘土心墻或新設(shè)防滲粘土斜墻等。初步擬定對(duì)這二 種防滲處理措施進(jìn)行方案比較。 ①加設(shè)斜墻方案 :在大壩上游面加設(shè)防滲粘土斜墻，并沿其底部及壩肩結(jié)合部位開(kāi)挖截水槽。 ②沖抓套井回填粘土心墻方案 : 沖抓套井粘土防滲墻技術(shù)是利用沖抓式打井機(jī)具，在大壩壩體內(nèi)造孔，回填防滲性能好的粘土，分層夯實(shí)，形成一道連續(xù)的粘土防滲墻，同時(shí)，在回填夯實(shí)時(shí)，對(duì)井壁土層擠壓，使井孔周圍土體密實(shí)，從而達(dá)到防滲加固的目的。該技術(shù)已成為我省各地普遍采用的加固方法。 （ 1）新建粘土斜墻方案 在大壩上游面新設(shè)粘土斜墻，沿其底部及壩面邊坡線開(kāi)挖截水槽。設(shè)計(jì)粘土斜墻頂高程不應(yīng)低于非常運(yùn)用條 件下的靜水位。 回填土料采用粘性土料，要求粘粒含量為 35%～50%。粘性土的設(shè)計(jì)指標(biāo)主要是滲透系數(shù)、含水量和干密度。回填土料要求滲透系數(shù)小于 1 105cm/s，并且有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性，含水量控制在 20%～ 30%左右，塑限附近為宜?；靥钔亮系母擅芏龋梢杂晒接?jì)算或由擊實(shí)試驗(yàn)確定，粘土的設(shè)計(jì)干密度要大于土體天然干密度的 ～ ，并且不小于 。 ①防滲范圍 根據(jù)地勘資料及滲流穩(wěn)定計(jì)算成果，須對(duì)大壩壩身全部及向兩壩肩、壩基進(jìn)行防滲處理 ,對(duì)上游壩面填筑斜墻。 按規(guī)范要求， 斜墻頂部應(yīng)高出 設(shè)計(jì) 洪水位 核洪水位， 設(shè)計(jì)洪水位 為 , 校核洪水位 為 ， 斜墻頂 高程應(yīng)不低于 31 。 ②墻體材料及防滲墻厚度 斜墻采用粘土填筑，由于現(xiàn)有大壩為心墻土壩，要求斜墻土料的滲透系數(shù)小于原壩土料滲透系數(shù)的百分之一以下， 斜墻土料的滲透系數(shù) K≤110 5cm/s。 粘土斜墻頂部的水平寬度取為 ，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(jì)墻厚 m； H－最大作用水頭 m； J－防滲墻的允許比降，取 6。 計(jì)算得設(shè)計(jì)墻厚為 。 ③施工 工藝流程 先將上游壩坡雜草清除整平， 清除原壩表層稀軟泥湖或含水量過(guò)大部分壩土， 并隨著分層填土的同時(shí)，將原坡面分層耙松 10～ 15cm，斜墻土料采用振動(dòng)碾壓實(shí)，使新筑斜墻與原壩填土接合良好。 斜墻上游面鋪設(shè)厚 15cm 砂礫保護(hù)層，保護(hù)層完成后加設(shè)砼預(yù)制坡護(hù)坡體。 本方案施工技術(shù)簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量易控制。 （ 2）沖抓套井回填粘土心墻方案 : 沖抓套井粘土防滲墻的設(shè)計(jì)，主要包括鉆孔平面套接布置、孔距、排距、孔深、有效墻厚及回填土料設(shè)計(jì)等。 ① 鉆孔平面套接布置、孔距、排距、孔深、有效墻厚確定 采用單排布孔 ,在壩軸線或壩軸線上 游側(cè)按主、套孔相間布置 ,一主一套相交連接成墻。先打主孔①、③號(hào)，回填后再打套孔②號(hào)，回填后再打⑤號(hào)孔，回填后再打④號(hào)孔，以此順序，進(jìn)行打孔、回填。套孔即雙號(hào)孔為整圓，主孔即單號(hào)孔被套孔切割，呈對(duì)稱蝕圓。單排布孔的防滲效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可打雙排孔或三排孔。鉆孔排數(shù)可根據(jù)土壩所需防滲有效厚度Ｔ來(lái)決定 : Ｔ =Ｈ /Ｊ 允許 式中 : Ｔ — 防滲墻有效厚度 (ｍ )； Ｈ — 作用于防滲體的設(shè)計(jì)水頭； Ｊ允許 — 填筑土料允許滲透比降，對(duì)于良好壓實(shí)的填土，輕壤土為 3～ 4，壤土為 4～ 32 6，粘土為 5～ 10。本工程設(shè)計(jì)?。试试S =6。 則需 防滲有效厚度Ｔ =，選用一排，孔距 ，有效厚度為 ，鉆孔孔深應(yīng)嵌入基巖 。 ②回填土料設(shè)計(jì) 防滲墻回填土料一般采用粘性土料，通常要求粘粒含量為 35%～ 50%。粘性土的設(shè)計(jì)指標(biāo)主要是滲透系數(shù)、含水量和干密度。回填土料要求滲透系數(shù)小于 1 105cm/s，并且有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性，含水量控制在 20%～ 30%左右，塑限附近為宜。回填土料的干密度，可以由公式計(jì)算或由擊實(shí)試驗(yàn)確定，粘土的設(shè)計(jì)干密度要大于土體天然干密度的 ～ ，并且不小于 。 沖抓套井粘土防 滲墻對(duì)壩體防滲效果好，工程造價(jià)低。施工中受天氣影響較大，下雨天不宜施工。同時(shí)，施工造井前應(yīng)提前 15～ 20d放低水庫(kù)水位到設(shè)計(jì)要求的水位以下，以利土壩內(nèi)含水析出，造井時(shí)井壁才能穩(wěn)定。套孔沖抓粘土防滲墻處理最大深度至壩基巖表層以下 。 大壩防滲方案比較 對(duì)二種防滲方案進(jìn)行防滲效果、施工條件、工程造價(jià)等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能比較，具體比較內(nèi)容詳見(jiàn)表 。 表 大壩防滲方案比較表 序號(hào) 方案 項(xiàng)目 粘土斜墻（Ⅰ） 沖抓套井回填粘土心墻（Ⅱ） 1 施工方法 開(kāi)挖截 水槽，斜墻填筑，修筑圍堰。 采用沖抓鉆機(jī)鉆孔，粘土回填夯實(shí)形成心墻。 2 主體工程量 斜墻土回填 ，截水槽石方開(kāi)挖，土石圍堰 510m3，壩體開(kāi)挖。 沖抓套井回填粘土心 。沖抓鉆棄土挖運(yùn) 3 建筑工程費(fèi) 4 工期 65天 60天 5 施工條件 粘土斜墻是個(gè)易受天氣影響，斜墻回填技術(shù)要求不高，施工質(zhì)量容易保證。 受氣候影響較小，水庫(kù)放空是施工，技術(shù)要求較高，施工導(dǎo)流及排水工作量小。 33 6 工程效果及 優(yōu)缺點(diǎn) 施工簡(jiǎn)單，導(dǎo)流困難，造價(jià)低，質(zhì)量容易 控制。 施工期短，整體性好，施工技術(shù)要求 高，但土料需人工轉(zhuǎn)運(yùn)。 從表中可以看出，方案Ⅱ具有施工期短，整體性好的特點(diǎn)，因此本階段設(shè)計(jì)推薦采采用在沖抓粘土心墻的防滲方案。 ⑶大壩下游反濾加固設(shè)計(jì) 原大壩下游壩腳未設(shè)排水體，通過(guò)滲流計(jì)算，壩后出逸點(diǎn)最高達(dá)到 ，本次在下游壩腳設(shè)計(jì)貼坡式排水反濾，根據(jù)設(shè)計(jì)導(dǎo)則應(yīng)高出出逸點(diǎn) ，貼坡排水體頂高程為，用塊石、礫石、砂分層筑成，砂礫層厚 ，礫石層厚 ，上部干砌石厚 。 ⑷上、下游護(hù)坡及壩頂 加固設(shè)計(jì) 為防止壩身受風(fēng)浪淘刷及雨水沖刷，上、下游坡需設(shè)置護(hù)坡，上游護(hù)坡可采用砼預(yù)制塊護(hù)坡或干砌石護(hù)坡，下游護(hù)坡采用草皮護(hù)坡。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，上游護(hù)坡選砼預(yù)制塊和干砌塊石兩種方案進(jìn)行綜合比較，擇優(yōu)選取。 經(jīng)計(jì)算，正六邊形砼預(yù)制塊護(hù)坡板厚 t=，參照其它工程經(jīng)驗(yàn)及滿足施工要求，取砼預(yù)制塊護(hù)坡板厚 ，板下設(shè)置 厚砂卵石混合墊層。 ③ 方案比較 以面積 1m2進(jìn)行兩方案工程量及造價(jià)比較，結(jié)果列于表 。 表 兩方案工程量及造價(jià)比較表 序 號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 單價(jià) 方案Ⅰ 方案Ⅱ 工程量 造價(jià)（元） 工程量 造價(jià)（元） 1 卵 (礫 )石墊層 m3 2 塊石護(hù)坡 m3 3 砂卵 (礫 )石墊層 m3 4 C15砼預(yù)制塊護(hù)坡 m3 5 合計(jì) 從表 中比較結(jié)果可知，砼預(yù)制塊護(hù)坡（方案Ⅱ）比干砌塊石護(hù)坡（方案Ⅰ）投資要小。且方案Ⅱ比方案Ⅰ施工干擾少，質(zhì)量更容易控 制，外形美觀，本次加固設(shè)計(jì)選取砼預(yù)制塊護(hù)坡（方案Ⅱ）為大壩上游護(hù)坡方案。 34 ④砼預(yù)制塊護(hù)坡布置 本次設(shè)計(jì)結(jié)合大壩邊坡放緩，使大壩斷面規(guī)范平整。設(shè)計(jì)將壩坡雜草進(jìn)行全面清除，填土培厚，然后對(duì)壩體進(jìn)行整坡，使其符合設(shè)計(jì)要求的坡比，并夯實(shí)坡面，在護(hù)坡坡腳及與兩岸岸坡相接處均設(shè)置阻滑齒槽，護(hù)坡坡腳齒墻尺寸為 （寬深），采用漿砌石，整個(gè)壩面鋪筑 厚砂卵石混合墊層，并夯實(shí)緊密。然后采用砼預(yù)制塊進(jìn)行護(hù)坡，護(hù)坡上限至壩頂，下限至壩腳，兩側(cè)護(hù)至兩岸壩肩與岸坡相接。 ⑤壩頂構(gòu)造設(shè)計(jì) 由于壩頂高低不平，根據(jù) 壩頂現(xiàn)狀將壩頂高程統(tǒng)一為 。壩頂寬 ,為改善大壩防汛交通條件，壩頂鋪設(shè) C20 砼路面，路面向下游側(cè)設(shè) 2%的橫坡排水。 ⑥大壩壩坡排水設(shè)計(jì) 為避免雨水漫流沖刷壩坡，在下游壩坡面上設(shè)置縱、橫排水溝，橫向排水溝設(shè)置于下游坡腳處，斷面尺寸 ，縱向排水溝設(shè)置于大壩下游坡面與兩岸交線處，排水溝斷面尺寸為 ，縱、橫排水溝相互連通。 大壩加固后滲流及壩坡穩(wěn)定計(jì)算 加固后滲流穩(wěn)定計(jì)算 (1) 計(jì)算工況及斷面參數(shù) 計(jì)算工況：上游水位分別為正常水位 、設(shè)計(jì)洪水位 、校核洪水位。 大壩采用粘土心墻，心墻的滲透系數(shù)取 1 105cm/s，貼坡排水厚 ，滲透系數(shù)為 110 2, 其余土層的計(jì)算參數(shù)不變。見(jiàn)工程安全復(fù)核部分。 (2) 滲流計(jì)算結(jié)果 滲流計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 ， 流網(wǎng)圖見(jiàn)圖 。 表 大壩加固后滲流計(jì)算結(jié)果表 心墻滲透 坡降 心墻允許 坡降 貼坡排水 出口坡降 單寬滲流量（ m3/d/m） 正常水位 6 設(shè)計(jì)洪水位 6 校核洪水位 6 計(jì) 算 工 況 水 位 35 由上表可知，大壩加固后下游壩腳地面出逸坡降及滲流量都大為降低，浸潤(rùn)線也大幅降低 , 對(duì)大壩的滲流穩(wěn)定及下游壩坡抗滑穩(wěn)定都非常有利，且心墻滲透坡降小于允許值。 圖 加固后大壩滲流準(zhǔn)流網(wǎng)圖 1）正常蓄水位 2）設(shè)計(jì)洪水位 3）校核洪水位 加固后壩坡穩(wěn)定計(jì)算 穩(wěn)定計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)均同安全復(fù)核，大壩壩體填筑土的物理力學(xué)指標(biāo)及抗剪強(qiáng) 36 度指標(biāo)的確定以本次地勘資料為準(zhǔn)，見(jiàn)下表。 表 大壩填土及棱體的力學(xué)性能指標(biāo) 指標(biāo) 土類 濕密度KN/m3 飽和密度KN/m3 凝聚力c(kpa) 內(nèi)摩擦角φ (176。 ) 凝聚力c’(kpa) 內(nèi)摩擦角φ ’( 176。 ) 總應(yīng)力 有效應(yīng)力 壩殼土 7 23 5 24 壩基土 14 21 13 22 強(qiáng)風(fēng)化 25 25 350 23 200 24 中風(fēng)化 26 26 700 30 600 38 粘土心墻 20 18 18 19 壩腳貼坡排水 26 0 0 壩坡穩(wěn)定計(jì)算是在防洪標(biāo)準(zhǔn)安全復(fù)核和滲流安全評(píng)價(jià)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。具體的計(jì)算工況如下： a．庫(kù)水位為正常蓄水位 時(shí)形成穩(wěn)定滲流期的下游坡； b．庫(kù)水位為設(shè)計(jì)洪水位 時(shí)形成穩(wěn)定滲流期的下游坡； c．庫(kù)水位為校核洪水位 時(shí)形成穩(wěn)定滲流期的下游坡； d．庫(kù)水位降落考慮由正常蓄水位 驟降至死水位 時(shí)形成非穩(wěn)定滲流期的上游坡； e．庫(kù)水位由校核洪水位 驟降至正常蓄水位 時(shí)形成非穩(wěn)定滲流期的上游 坡。 加固后的壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表（表 ），由于浸潤(rùn)線的降低，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)在各種工況下均滿足規(guī)范的要求。 加固后的壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表（表 ），由于邊坡放緩，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)在各種工況下均滿足規(guī)范的要求。 圖 加固后大壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 沈家山水庫(kù)現(xiàn)狀大無(wú)必要的安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，不能滿足水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)和管理的實(shí) 37 際要求。為了保證水庫(kù)大壩安全運(yùn)行，充分發(fā)揮水庫(kù)的效益，需增加安全監(jiān)測(cè)設(shè)施?？紤]到工程規(guī)模小，僅設(shè)置水位觀測(cè)設(shè)施，在大壩內(nèi)坡設(shè)置水 位尺以觀測(cè)水位。 灌溉建筑物除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì) 工程現(xiàn)狀 沈家山水庫(kù)水庫(kù)涵管于 1964 年建成，為瓦圓管，管徑為￠ ，總長(zhǎng) 米，進(jìn)口底板高程為 米，最大過(guò)水流量為 。涵管進(jìn)口采用臥管控制。 根據(jù)安全復(fù)核，放水涵管為分級(jí)臥管，水量難以控制，且易堵塞，涵管縱、橫向結(jié)構(gòu)不滿足要求，漏水嚴(yán)重。涵管出口處有一處漏水點(diǎn)，汛期漏水量約為 ，且水色渾濁。 涵管除險(xiǎn)加固方案 根據(jù) 涵管 現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，灌溉涵管管壁滲漏嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足要求。壩下涵管主要為下游農(nóng)田 灌溉，所以加固涵管是本次除險(xiǎn)加固重點(diǎn)項(xiàng)目之一。 根據(jù)工程實(shí)際情況， 水庫(kù)壩肩無(wú)有利 地形 地質(zhì)條件開(kāi)挖隧洞，所以本次設(shè)計(jì) 不考慮新建隧洞 方案。 根據(jù)本工程的存在問(wèn)題和我國(guó)涵管加固通常處理方法，初步擬定兩種加固方案，第一方案： 封堵低涵管， 開(kāi)挖壩體， 重 建壩下 高 涵管；第二方案： 封堵低涵管，對(duì)高涵管進(jìn)口改建，管身進(jìn)行鋼襯處理 。 涵管除險(xiǎn)加固方案比較和確定 壩下涵管除險(xiǎn)加固方案比較 第一方案： 對(duì)老涵管進(jìn)行拆除，新建涵管。開(kāi)挖對(duì)壩體擾動(dòng)大， 造價(jià)相對(duì)偏 高，但能徹底解決涵管滲漏問(wèn)題，而且施工導(dǎo)流方便，所以 本次設(shè)計(jì)推薦采用此方案。 第二方案： 涵管進(jìn)口改建，管身鋼襯處理。 此方案 雖然工程 造價(jià) 低 ， 但施工較為困難，套管后斷面減小，影響過(guò)流能力。同時(shí)也不能解決涵管外壁接觸滲漏問(wèn)題，不宜采用。 具體比較見(jiàn)下表 (表 ) 表