【導(dǎo)讀】XX區(qū)XX水庫除險加固工程。XX市水利水電勘測設(shè)計院

　　

【正文】 加速度為 ；地震動反應(yīng)譜特征周期為 ；對應(yīng)地震基本烈度為 Ⅶ 度區(qū)。 區(qū)域工程地質(zhì) 壩址區(qū)沖積層較厚，平均層厚 左右，包括粘土層、砂質(zhì)壤土層和泥卵石層，上部粘土層多被侵蝕，砂質(zhì)壤土層厚 1～ 3m，泥卵石沉積層厚 5～ 40m。由區(qū)域地質(zhì)資料和本次地勘資料可知，壩址區(qū)位于洞庭湖邊緣高階地，屬濱湖崗丘地形，在湖南省工程地質(zhì)分區(qū)中屬丘陵崗地松散 巖類工程地質(zhì)區(qū)的棕紅色粘土、砂礫石工程地質(zhì)亞區(qū)，庫壩區(qū)廣泛出露第四系地層。自新到老分述如下： 第四系全新統(tǒng) (Qs)：大壩素填土，褐黃色 粘土，厚 O～ ， 35 稍密，稍濕，局部夾硅質(zhì)礫石，礫石粒徑 1cm 左右。 第四系全新統(tǒng) (Q4pd1)：沖積層，褐黃色粘土，稍密，濕，可塑狀。 第四系中更新統(tǒng) (Q2pd1)：沖積洪積層，上部為棕紅色蠕蟲狀粘 土， 1O20m，溝谷中僅 02m，夾鐵錳結(jié)核，紅色粘土層可作為地基，其允許承載力 179。 105Pa。下部為砂礫石層，厚 54Om，粒徑 35cm，含有較多泥砂，礫石成份除硅質(zhì)巖、石英砂巖外，見有白堊系至下第三系紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，礫石、碎石分選、磨圓度較好。砂礫石層與蠕蟲狀粘土層之間夾 15m 厚 的灰白色粘土，吸水，呈軟塑狀態(tài)，韌性及干強度低，對壩基穩(wěn)定不利。松散，稍密，濕，砂粒大小均勻，成份為巖屑、石英等，含少量泥質(zhì)。該套地層主要廣泛分布于庫壩區(qū)。 下第三系 (E)：紫紅色泥質(zhì)鈣質(zhì)泥巖及泥質(zhì)砂巖，庫壩區(qū)無出露。 本次勘探揭示，大壩壩基存在一砂質(zhì)壤土層，砂質(zhì)壤土覆蓋于泥卵石層之上，砂質(zhì)壤土層厚 13m不等，砂粒含量達(dá) 52%，其粘粒含量不到 50%(見 ZK13)，現(xiàn)場注水試驗其滲透系數(shù)達(dá) 179。 1O4cm/s(見 ZK3)，接近 1179。 1O3cm/s，屬中等透水性。砂質(zhì)壤土層下廣泛分布透水性強的泥卵石層， 這說明壩基存在嚴(yán)重滲漏的地質(zhì)條件。 主要工程地質(zhì)問題評價 （ 1）大壩 現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查及鉆孔勘探了解，壩基地層為第三系紅層泥質(zhì)粉砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體強風(fēng)化鉆孔巖心呈碎塊狀，短柱狀。鉆孔壓水試驗，淺部風(fēng)化帶透水率 q=11～ ，屬中等透水。巖體強透水為表層接觸部位及岸坡礫卵石架空巖土。根據(jù)鉆孔壓水注水試驗，壩肩下游屬水逸出點特征，說明大壩主要存在壩基巖體滲漏及松散巖土滲漏和堤體含水 。 根據(jù)室內(nèi)試驗成果和現(xiàn)場注水試驗，認(rèn)為壩體填筑土料，孔隙較大，干密度較小，粉粘粒含量偏高，大顆粒偏少，大壩存在較 強滲透性，建議進(jìn)行大壩滲透穩(wěn)定驗算。 （ 2）溢洪道 36 溢洪道座落于第四第系中更新統(tǒng)沉積層之上，兩岸為崗丘地形，丘頂粘土層覆蓋，多被侵蝕，溢洪兩側(cè)及底板見有泥卵石沉積層出露 。 （ 3）輸水 涵管 輸水涵洞位于大壩左端，為條石結(jié)構(gòu)的拱涵，基礎(chǔ)為第四系中更新統(tǒng)粘土層，涵洞建成后未進(jìn)行回填灌漿和防（截）滲處理，同時由于工程質(zhì)量差，涵洞洞壁多處裂縫 。 工程質(zhì)量評價 大壩 XX 水庫于 1975 年動工， 1976 年 3 月底竣工，大南邊設(shè)計邊施工，當(dāng)時施工條件落后，全部采用人工作業(yè)，工程質(zhì)量較差，施工只講進(jìn)度，忽視工程 質(zhì)量，沒有施工記錄。據(jù)當(dāng)時參加修建的老同志回憶，大壩中部是老河床，寬約 350m，清基開挖時對基礎(chǔ)普遍存在的細(xì)砂層（ 本次勘探為砂質(zhì)壤土層，透水性中等 ） 沒有清除，也沒有采取開挖截水槽等防滲措施，所以工程自建成以來一直滲漏嚴(yán)重。大壩為均質(zhì)土壩，但壩體填筑疏密不均，對大壩進(jìn)行注水試驗表明，對應(yīng)于壩體中部以下的填土層其滲透系數(shù)均為 104cm/s 級，不滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》要求。但對應(yīng)于壩體上部的填土層其滲透系數(shù)大于 1179。 104cm/s，不滿足規(guī)范要求，因此大壩存在壩體滲漏的內(nèi)在因素。 溢洪道工程質(zhì) 量評價 溢洪道 未護砌，兩側(cè)出現(xiàn)大面積崩塌，淤塞溢洪道，影響泄洪，不利于溢洪道的安全運行 。 溢洪道工程質(zhì)量不合格，評定為 C 級。 輸水 涵管 工程質(zhì)量評價 涵洞內(nèi)淤積嚴(yán)重，水庫管理所每年都要對涵洞進(jìn)行清淤處理。 止水橡皮與門槽不合，不止水，鑄鐵閘門銹蝕嚴(yán)重啟閉不靈活，閘室墻體的砌筑三合泥已脫落，存在滲水現(xiàn)象。 輸水 涵管 工程質(zhì)量評定為 C 級。 37 大壩結(jié)構(gòu)分區(qū) 根據(jù)大壩巖土工程地質(zhì)特征的差異，結(jié)合壩體填筑土料物理特性，滲透性，力學(xué)參數(shù)等，對壩體土石料進(jìn)行工程性質(zhì)分區(qū)，了解大壩不同土料的填筑部位。 I 區(qū) 壩體填筑土區(qū)，粉質(zhì)粘土。據(jù)原狀樣室內(nèi)試驗，土樣以粉粘粒為主，含量在 70%以上的頻率為 %，天然含水量均值 %，干密度均值 ，濕密度均值 。，孔隙比均值 ，土粒比重 ，塑性指數(shù)均值 ，偏高，液性指數(shù)均值 ，硬塑。土樣內(nèi)摩擦角均值：快剪 14． 53。 ，慢剪 。 ，內(nèi)聚力均值：快剪 ，慢剪 。土工試驗滲透系數(shù)垂直 179。10cm/s，水平 179。 1Ocm/s。 II區(qū) 壩基沙質(zhì)壤土，含泥質(zhì)，現(xiàn)場注水試驗，滲 透系數(shù) 179。 。 Ill 區(qū) 壩基原狀土，粉質(zhì)粘土，土樣以粉粘粒為主，含量在 85%上。天然含水量 %，均值 %，干密度 。 ，均值 ，濕密度均值 ，孔隙比均值 ，土粒比重 ，塑性指數(shù)均值 ，偏高，液性指數(shù)均值 ，硬塑。土樣內(nèi)摩擦角均值：快剪 。 ，慢剪 。 ，內(nèi)聚力均值：快剪 ，慢剪 。土工試驗垂直滲透系數(shù)大于 。，水平 179。 1O3cm/s。 Iv區(qū)一一壩基泥卵石層，含泥或粉土，透水性強。 各區(qū)物理力學(xué)指標(biāo)建議值確定原則為：根據(jù)壩體土樣室內(nèi)試驗統(tǒng)計值，按物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對壩體滲透穩(wěn)定，抗滑穩(wěn)定等因素影響，分別選取統(tǒng)一平均值的 或平均值，具體確定推薦如下： ①含水量、孔隙比：推薦值取試驗值的大值平均值。 ②干密度、內(nèi)摩擦角，內(nèi)聚力，推薦值取統(tǒng)一平均值的 ； ③濕密度，塑性指數(shù)，液性指數(shù)，取算術(shù)平均值。 ④慢剪的抗剪強度指數(shù)，根據(jù)固結(jié)塊剪指標(biāo)結(jié)合工程類比法提出。 各區(qū)巖土物理力學(xué)指標(biāo)推薦值附表 31. 38 XX 水庫大壩巖土物 理力學(xué)指標(biāo)推薦值表 表 31 工程分區(qū) 巖性 含水量（ %） 濕密度（ g/cm3） 干密度（ g/cm3） 孔隙比 滲數(shù)系數(shù)（ cm/s） 固結(jié)快剪 固結(jié)慢剪 飽和抗壓強度（ Kpa） 抗剪斷強度 備注 （φ0） （ Kpa） （φ0） （ Kpa） f/ c/( Mpa) Ⅰ 壩身填土 KV=179。 105 Kh=179。 105 / / / / Ⅱ 砂質(zhì)壤土 KV=179。 104 Kh=179。 104 20 5 20 5 / / / / Ⅲ 粉質(zhì)粘土 KV=179。 105 Kh=179。 105 Ⅳ 泥卵石 / / / KV=179。 103 Kh=179。 103 25 5 25 5 / / / / 39 天然建筑材料 本次勘察依據(jù)除險加固對天然建筑材料的需求，對各類材料進(jìn)行了調(diào)查，各類天然建筑材料概況分述如下： 工程 區(qū)不產(chǎn)砂礫石料，需到 XX 市砂石場采運，距離約 2530km，品種，規(guī)格齊全貨源充足交通方便。 工程區(qū)不產(chǎn)塊石、片石，距離 3035km，蔡家崗采石場采運。巖性堅硬抗風(fēng)化，有利水工建筑物結(jié)構(gòu)交通方便。 工程區(qū)為第四系沖積，洪積層粘土分布區(qū)，蠕蟲狀，網(wǎng)紋狀粘土，粉質(zhì)粘土掩蓋儲量豐富。不含砂礫雜質(zhì)，取之不盡質(zhì)地優(yōu)良，可作為大壩置換灌漿材料?；緷M足工程需求。 本區(qū)為淺丘產(chǎn)糧區(qū)不產(chǎn)木材，需到 XX 市 木材市場采運，距離約 20km。 建議 一、 大壩 采用沖抓套井，邊 坡整形。 二、壩基接觸棉農(nóng)強風(fēng)化帶采用淺層固結(jié)灌漿或帷幕防滲。 三、溢洪道 襯砌加固 。 四、涵管 拆除重建 ，加固進(jìn)出口消力池翻修。 五、加強工程地質(zhì)水文地質(zhì)監(jiān)測。 40 除險加固設(shè)計 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及工程等級 本次復(fù)核， XX 水庫總庫容為 568 萬 m3，按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194）和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL25220xx）確定樞紐工程為 Ⅳ 等工程，其主要建筑物級別為 四 級建筑物，次要建筑物級別為 五 級建筑物 。最大壩高為 ， 壩頂高程 ， 壩頂寬 6m， 壩頂軸長 593m。 洪水標(biāo)準(zhǔn)按山丘區(qū)確定，主 要建筑物 設(shè)計洪水為 50 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 500年一遇。 消能防沖標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇。 設(shè)計依據(jù) (1)文件依據(jù) 《湖南省 XX區(qū) XX水庫大壩安全鑒定報告書》， XX市水利局， 20xx年 5月 。 (2)主要技術(shù)規(guī)范依據(jù) 1)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5020194） 2)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL25220xx） 3)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL27420xx） 4)《水電水利巖土工程施工及巖體測試造孔規(guī)程》（ DL/T512520xx） 5)《水工砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 》（ SL/T19196） 6)《水工混凝土施工規(guī)范》（ DL/T514420xx） 7)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（ SL25320xx） 8)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》（ DL/T50771997） 9)《水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（ SL/T22598） 10)《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（ SD26688） 11)《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（ SL20397） 12)《水庫工程管理設(shè)計規(guī)范》（ SL10696） 13)《水利建設(shè)項目經(jīng)濟評價規(guī)范》（ SL7294） 41 (3)基礎(chǔ)資料 1)《 XX水庫 洪水 演算書 》（ XX縣水電局制 ， ） 2)《 XX水庫大壩安全評價報告》（ 張 家界市澧水水利水電勘測設(shè)計研究院 ，） 本次加固設(shè)計內(nèi)容包括大壩、溢洪道、輸水建筑物及工程管理設(shè)施四大部分。 （ 1）大壩：大壩防滲、壩坡 整形 、壩頂硬化、大壩上下游護坡、 增設(shè) 大壩排水設(shè)施 及壩面排水 等。 （ 2）溢洪道： 全面 襯砌 加固 改造 。 （ 3）輸水建筑物： 進(jìn)口改造 、 涵 洞 重建 。 大壩加固設(shè)計 XX 水庫大壩目前存在以下問題： 大壩存在散浸和滲漏，據(jù)水庫管理人員反映，水庫放空后檢查發(fā)現(xiàn)，上游壩坡坡面上 在 51m 高程以下有庫水入滲點 17個，當(dāng)庫水位在 52m 以上時，下游壩腳有多處漏水點，壩坡散浸面積達(dá) 20 ㎡ ,總滲漏量估測約 大壩下游壩腳無反濾排水設(shè)施。 大壩上游壩坡混凝土護坡體多處裂縫，裂縫中長滿雜草，加劇了對混凝土塊體的破壞，部分壩坡出現(xiàn)崩垮脫坡現(xiàn)象；同時，砼塊大面積剝落。 壩頂路面一直未進(jìn)行硬化，交通 車輛在壩頂來往頻繁，已使壩頂路面變得坑坑洼洼，雨天積水嚴(yán)重。 下游壩坡無壩面保護層，部分地段壩體填土裸露，壩面未設(shè)置排水溝，暴雨時形成坡面流，坡面多處遭受沖刷，水土流失嚴(yán)重， 雨淋溝遍布，繼續(xù)發(fā)展不利于大壩安全運行。 針對以上問題，對大壩采取相應(yīng)的加固措施。具體措施通過方案比選后確定。 42 防滲方案擬定 大壩防滲包括壩體防滲 和 壩肩 、 壩基防滲，其設(shè)計方案從以下兩個方案中選優(yōu)。 方案 一 ： 壩頂 至 沖抓套井 。 防滲中心線布置在 壩頂平臺 ， 套井 孔距 ， 鉆 孔 直徑 ； 方案 二 ： 壩體 高壓 旋 噴灌漿 +壩基、壩肩帷幕灌漿 壩體高壓 旋 噴灌漿孔布置在壩頂，單排孔，孔距 ，分兩序施工。 高壓旋噴 灌漿鉆孔至基巖下 1m，基巖 以下為帷幕灌漿，帷幕灌漿單排孔，孔距 2m，分二序施工。帷幕灌漿鉆孔深至相對不透水層 q=10Lu處作為帷幕深度設(shè)計值，灌漿帷幕伸入壩體兩端的深度由水庫正常蓄水位與相對不透水層在兩端 的交點 確定。 灌漿材料均為純水泥漿。施工時先 帷幕 灌漿 ，后 高壓旋噴 。帷幕灌漿灌至基巖面止， 帷幕與 高壓旋噴 銜接 長度為 1m。 以上大壩防滲兩方案比選如下表。 表 41 大壩防滲方案比選 方案 方案一 方案二 工程量 沖抓套井 鉆孔 10686m 沖抓套井 10686m 高壓旋噴 鉆土層 8485m 高壓旋噴 鉆巖層 741m 高壓 鉆砂卵石層 3773m 高壓旋噴 灌漿 12999m 帷幕鉆土層 7749m 帷幕鉆巖層 2965m 帷幕灌漿 鉆砂卵石層 1509m 帷幕灌漿 2965m 投資 (萬元 ) 優(yōu)缺點 總投資較少， 效果好 ，施工復(fù)雜。 總投資較多，工序較 少 ，施工簡單。 方案比選 推薦方案 通過以上方案比較可知：方案一 總投資較少，效果 較方案二 好 ，故選用方案一。 二、防滲設(shè)計 壩基和壩肩帷幕灌漿設(shè)計 ①灌漿孔布置 43 帷幕灌漿孔布置在 壩頂 （ ），帷幕深度應(yīng)達(dá)到相對不透水層（ q=10Lu）。單排孔 ，孔距 2m，共布 297 孔 ； 大壩兩端延至水庫正常蓄水位與相對不透水層相交處。灌漿范圍 0+000～ 0+593 樁號段 。 ②灌漿工藝 a、灌漿方法和方式