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【正文】 位 (上游坡 ) 安全 非常運(yùn)行期穩(wěn)定結(jié)論表 表 工況 簡化畢肖普法 最小安全系數(shù) K 規(guī)范要求最小安全系數(shù) K 結(jié) 論 水位從 → (上游坡 ) 安全 水位從 → (上游坡 ) 不安全 通過分析可以看出： ①正常運(yùn)用條件下壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) a、正常蓄水位情況：典型斷面下游壩坡按簡化畢肖普法計算的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 分別為 ，大于規(guī)范要求的 ； b、設(shè)計洪水位情況：典型斷面下游壩坡按簡化畢肖普法計算的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為 ，大于規(guī)范要求的 ； c、設(shè)計洪水位情況：典型斷面下游壩坡按簡化畢肖普法計算的最小抗 42 滑穩(wěn)定安全系數(shù)分別為 ，大于規(guī)范要求的 。 水庫正常運(yùn)用條件下壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)各種工況下均滿足規(guī)范要求。 ②非常運(yùn)用條件下壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) 水庫非常運(yùn)用條件下水位從 → (上游坡 )降落時壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要 求，水庫非常運(yùn)用條件下水位從 → (上游坡 ) 降落時壩坡的最小抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。 3）大壩變形穩(wěn)定分析 XX 水庫大壩投入運(yùn)行以來一直沒有按照有關(guān)規(guī)程規(guī)范要求建立監(jiān)測系統(tǒng)，僅在高洪水位時期進(jìn)行一些現(xiàn)場巡視檢查，根據(jù)現(xiàn)場巡視檢查的情況和記錄，壩體未發(fā)現(xiàn)有明顯的沉降和裂縫。沒有出現(xiàn)因變形引起的異?，F(xiàn)象。目前，其垂直位移和縱向水平位移過程都已經(jīng)完成，沒有有害變形發(fā)生。雖有施工質(zhì)量導(dǎo)致的不均勻沉降，但非常有限，無明顯變形的外表跡象。 圖 大壩加固前穩(wěn)定計算成果圖（正常蓄水位） 43 圖 大壩加固前穩(wěn)定計算成果圖（設(shè)計洪水位） 圖 大壩加固前穩(wěn)定計算成果圖（校核洪水位） 其它建筑物的安全評價 分析 1） 溢洪道安全評價 溢洪道位于右岸山體邊，為人工開挖而成，為岸邊正槽式寬頂堰，堰頂 44 寬 ，最大下泄流量 ，溢洪道長度 86m。目前，溢洪道完全破壞，現(xiàn)做簡易小路使用。 本次于溢洪道堰頂左側(cè)布置鉆孔 1個，經(jīng)鉆孔揭露，溢洪道堰頂以下 為強(qiáng)風(fēng)化層，巖石破碎，裂隙發(fā)育； 以下為弱風(fēng)化層，巖石較完整，裂隙較發(fā)育。 經(jīng) 1 個基巖鉆孔 3 段壓水試驗(yàn)，基本查明溢洪道的滲透性，其試驗(yàn)成果如表 32。 XX 水庫溢洪道鉆孔壓水試驗(yàn)統(tǒng)計表 表 鉆孔 編號 鉆孔 位置 段號 試驗(yàn)孔深（ m） 段長（ m） 滲透系數(shù)或 透水率（ Lu） 備注 ZK1 溢洪道 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ 從表中可以看出，溢洪道巖土體滲透性特征為： 溢洪道地面以下約 范圍內(nèi)為中等透水帶，鉆孔壓水試驗(yàn)透水率值為 ～ ； ，透水率值 。 2） 灌溉涵洞的滲流安全評價 分析 涵洞位于壩體左端，為磚砌拱涵，斷面為 179。 (m)，進(jìn)口底高程，輸水流量 。 經(jīng)現(xiàn)場檢查，存在的主要問題為：涵洞紅磚及砌磚砂漿老化 ，無啟閉臺造成人工操作困難，運(yùn)行管理非常 不便。 除險加固設(shè)計 1）大壩壩身防滲處理設(shè)計 目前大壩上常用的壩體防滲措施主要有上游面土工膜防滲、上游面填筑粘土斜墻、砼防滲墻、多頭小直徑攪拌樁、劈裂灌漿、沖抓套井 回 填、高噴灌漿等。 如 大壩上游面采用土工膜防滲，因本水庫壩基有一層未清除的含碎石粘土層，構(gòu)成地下水的滲漏通道 ， 大壩除壩體滲漏外，壩體與周邊岸坡、 45 基礎(chǔ)的接觸滲漏、繞壩滲漏較嚴(yán)重，大壩周邊地形、地質(zhì)情況較復(fù)雜，采用土工膜防滲，其滲漏通道往往難以封閉；上游面建造粘土斜墻防滲，施工簡便；采用砼防滲墻進(jìn)行處理，防滲效果好，但造價較高；大壩填筑土 用 料分選不嚴(yán)密，為含少量碎石的粉質(zhì)粘土，局部與基巖接觸段殘留少量殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土， 結(jié)構(gòu)較為松散，采用多頭小直徑攪拌樁的加固方案不合適；劈裂灌漿防滲施工簡便，但防滲效果持久性差，經(jīng)對以往的水庫工程多年來施工運(yùn)行調(diào)查，不宜采用。 根據(jù)《湖南省病險水庫除險加固工程初步 (技施 )設(shè)計導(dǎo)則》沖抓套井 回填處理深度 為 20m 左右 ，同時針對 XX 水庫大壩壩體及壩基未清除層為含碎石的粘土，壩體比較適宜采用沖抓套井回填 與土工膜結(jié)合，并與基礎(chǔ)帷幕灌漿配合進(jìn)行壩體 防滲 。 (1)防滲方案擬定 根據(jù) XX 水庫的壩體與壩基的情況，現(xiàn)擬定以下方 案：沖抓套井 +帷幕灌漿，即擬定采用沖抓套井回填＋壩基帷幕灌漿進(jìn)行壩體防滲。沖抓套井 1 排，孔徑 ，孔距為 ，回填粘土形成的防滲墻。壩基采用帷幕灌漿防滲，灌漿孔距 ，灌漿為基巖 10Lu 線以下 2m 的壩基范圍。 （ 2）壩身防滲設(shè)計 ①沖抓套井回填設(shè)計 a、防滲墻布置 布孔排數(shù) 擬 定為 1 排，防滲墻沿壩軸線布置，孔徑 ，則孔距為 2RCOS（∝） ,（當(dāng)為 1 排孔時，∝取 45176。）即為 ，根據(jù)水庫放空情況（庫水位最低可降至死水位）、壩基地層及沖抓套井施工情況，大壩中間段沖抓套井至壩頂，壩肩段至巖 基強(qiáng)風(fēng)化層下限線。 b、鉆孔排數(shù) 鉆孔排數(shù)根據(jù)土壩所需防滲墻有效厚度 T 決定： T≥△ H/[i] △ H=H1— h 式中： T— 防滲墻有效厚度 (m)； 46 △ H— 防滲墻承擔(dān)的最大水頭（ m）； H1 — 上游水深（ m）； h — 防滲墻下游面滲水深度（ m）； [i]— 防滲墻允許的滲透坡降（粘土為 6～ 8）； 先假定鉆孔排數(shù)為 1 排 ,有效厚度 T1=DSinα= 8m,α 取最優(yōu)值，即α=45176。根據(jù)防滲墻的有效厚度和采用北京理正研究院編制的《滲流計算分析程序》計算的防滲墻承受的最大水頭△ H，計算防滲墻滲透比降 i=△ H/T,計算結(jié)果見表 。 沖抓套井回填防滲墻設(shè)計成果表 (沖抓套井回填 ) 表 壩別 計算工況 鉆孔排數(shù)(排 ) 孔徑 (m) 孔距 Li(m) 有效 厚度Ti(m) 水頭 △ H(m) i=△ H/T ［ i］ 大壩 正常蓄 水水位 1 6～ 8 從表中可看出，主壩防滲墻滲透比降 i≤ [i]即滿足要求，只須布置 1 排鉆孔即可滿足防滲要求。 c、回填土料選擇 經(jīng)本次土料場取樣分析，土料 較難 滿足沖抓套井回填土料要求。土料場位于 壩區(qū)附近土坡 ， 有用層較薄， 儲量 不太豐富 ，易開采 ， 運(yùn)距較近， 但交通極為不便，運(yùn)輸困難 。碎塊石含量不均，需進(jìn)行分選。 d、 沖抓套井回填施工技術(shù)要求 ① 造孔要保證平整垂直，孔位偏差 177。3 ㎝，相鄰井孔套接中心在任一深度的偏差，不得大于設(shè)計墻厚的 1/3。 ② 土料選擇 防滲墻的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)計指標(biāo)主要是滲透系數(shù)、含水量和干密度。本次設(shè)計回填土料要求其滲透系數(shù)應(yīng)小于 1179。 106cm/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?，可以 由公式計算或由擊 47 實(shí)試驗(yàn)確定，粘土的設(shè)計干密度大于 。 ③ 回填 鉆孔達(dá)到設(shè)計孔深后，應(yīng)先下套井，再進(jìn)行土方回填（位于庫水位以下的井段，為防止井內(nèi)積水，必須快速填至庫水位以上，中途不得停歇），套井回填應(yīng)由下至上分段進(jìn)行，回填一段，套井提升一段，直至回填至設(shè)計高程，套井提出升后，應(yīng)對下部回填土方進(jìn)行二次沖填，使下部填土料和周邊土料結(jié)合密實(shí)。土方回填夯實(shí)在落錘時，要保持幾秒的穩(wěn)定時間，以免夯錘碰撞孔壁，降低夯實(shí)功能。一般回填控制夯距 3m，夯擊次數(shù) 20～ 25 次，當(dāng)距壩頂2m 以內(nèi)時，應(yīng)減少單位沖量，夯距 小于 2m。 ④ 施工平臺 要求沖抓回填施工前先將上游壩坡加培填筑完成，在壩頂形成約 寬平臺，在該平臺上進(jìn)行沖抓回填施工，平臺寬度大于沖抓回填施工要求的最小寬度 3m，滿足施工要求。 2)大壩壩基及壩肩防滲處理設(shè)計 壩基壩基座落于上古生界石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組（ C1y）地層，巖性以灰色、灰黃色、黃紅色砂頁巖為主。巖體節(jié)理裂隙及表層強(qiáng)風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石較玻碎，透水性較強(qiáng)，存在基礎(chǔ)滲漏和接觸面滲漏以及左右壩肩部位繞壩滲漏。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，采取帷幕灌漿的方法對壩基及壩肩進(jìn)行處理，以形成連續(xù)的防滲帷幕體。因此， 需對水庫壩基及壩肩進(jìn)行防滲處理。 （ 1）帷幕設(shè)計 帷幕深度在大壩壩基段控制標(biāo)準(zhǔn)為 q=10Lu，即將 q=10Lu 處作為相對不透水層，灌至相對不透水層以下 。 帷幕灌漿深度控制：大壩上至壩頂，下至大壩滲透剖面 10Lu 線以下 。 （ 2）灌漿孔的布置 結(jié)合壩體沖抓回填孔，帷幕灌漿孔沿壩軸線設(shè)一排灌漿孔，孔距為 。 （ 3） 灌漿范圍 為了減少繞壩滲流，考慮將帷幕向兩岸山坡延伸，帷幕灌漿軸線總長度共為 。 48 （ 4） 灌漿材料 基巖帷幕灌漿采用水泥漿，所用水泥為 425普通硅酸鹽水泥。 （ 5） 帷幕 灌漿技術(shù)要求 帷幕灌漿接《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》（ DL/T51482021）執(zhí)行，以下特別強(qiáng)調(diào)幾點(diǎn)： ① 壩基帷幕灌漿，灌漿于壩頂鉆孔，鉆孔位置與設(shè)計位置的偏差不得大于 10 ㎝，因故變更孔位時，應(yīng)征得設(shè)計同意，對實(shí)際孔位應(yīng)有記錄，孔深應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，當(dāng)實(shí)際地質(zhì)條件和設(shè)計有差別時，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整灌漿深度（灌漿至 10Lu 線）。鉆孔一定要嚴(yán)格控制鉆孔角度，不得超過規(guī)范規(guī)定數(shù)值（孔深 20m、 30m、 40m、 50m，最大允許偏差值分別為 、 、 、 ）。 ② 灌漿所用水泥為 普 通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度宜為通過 8um 方孔的篩余量不大于 5％為界，漿液采用純水泥漿液。如有特殊地質(zhì)問題，再根據(jù)現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)論證，可使用其它漿液。漿液水灰比采用 5： l、 3： 2： 1： ： ： 1等 6 個比級，灌漿濃度由稀到濃，逐級變濃，開始灌漿的水灰比可采用 5： 1，具體根據(jù)試驗(yàn)確定。灌漿漿液變換原則如下： a、 當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比； b、 當(dāng)某級漿液注入量己達(dá) 300L 以上，或灌注時間已達(dá) 30min，而灌漿壓力和注入率無改變或改變不顯著 時，應(yīng)改濃一級水灰比； c、 當(dāng)注入率大于 30L／ min 時，可根據(jù)具體情況越級變濃； d、 灌漿過程中，灌漿壓力或注入率突然改變較大時，應(yīng)立即查明原因，采取相應(yīng)的措施處理。 ③ 帷幕灌漿必須遵循分序加密原則分三序孔進(jìn)行，順序依次為： I 序孔→II 序，孔 →Ⅲ 序孔，以孔 Ⅰ 序孔作試驗(yàn)孔，邊灌邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以成功經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo) II、 Ⅲ 序孔施灌。對單個孔而言，按照自上而下的原則逐段往下灌注。灌漿壓力根據(jù)第 Ⅰ 序孔灌漿試驗(yàn)確定，通常表層段不宜少于 1～ 1． 5 倍壩前靜水頭，孔底段不宣少于 2～ 3倍壩前靜水頭，但以不破壞巖體為原則，灌漿時基 礎(chǔ)面應(yīng)注意控制壓力，盡量使?jié){液沿基礎(chǔ)面擴(kuò)散充填以利接觸面的防滲。 49 ④ 根據(jù)規(guī)范要求，帷幕灌漿應(yīng)設(shè)檢查孔，檢查孔孔數(shù)按總數(shù)的 8～ 10%的控制，在防滲帷幕施工完成后對檢查孔進(jìn)行檢查，要求檢查孔總的吸水率應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求。結(jié)束條件：灌漿段在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于 1L/min后，繼續(xù)關(guān)注 60min，可結(jié)束灌漿。 ⑤ 灌漿完成后，一定做好封孔工作，采用 “ 分段灌漿封孔法 ” 對灌漿孔封孔，防止大壩滲透水沿鉆孔上冒，破壞壩體結(jié)構(gòu)。 （ 6） 帷幕灌漿工程量 大壩帷幕灌漿總鉆孔數(shù) 28 個，鉆孔總進(jìn)尺 (其中土鉆孔總進(jìn)尺，巖鉆孔總進(jìn)尺 )，灌漿長度 。 3）大壩上游壩坡加固設(shè)計 水庫大壩上游壩坡無防浪體，浪蝕嚴(yán)重，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象。本次設(shè)計擬在上游壩坡設(shè)砼預(yù)制塊護(hù)坡，以抵御風(fēng)浪侵蝕，減輕風(fēng)浪對大壩的危害和其它生物的破壞。 （ 1）防護(hù)范圍 護(hù)坡范圍為：大壩上部護(hù)至壩頂，下部護(hù)至死水位下 ，采用砼預(yù)制塊護(hù)坡。 （ 2）砼預(yù)制塊護(hù)坡厚度計算 本次設(shè)計上游壩坡均采用砼預(yù)制塊護(hù)坡。護(hù)坡厚度根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021）計算，計算公式如下： mmbLht wc wmp 23 ??? ?? ?? 式中： t—— 砼板的厚度（ m） 。 η —— 系數(shù)，對裝配式護(hù)面板取 。 b—— 沿壩坡向板長，采用邊長為 ， L=； ρ w—— 水容重，γ w=1t/m3。 ρ c—— 砼容重，γ k=。 hp—— 波高（ m）。 經(jīng)計算，預(yù)制砼塊護(hù)坡厚度為 ，采用砼塊護(hù)坡厚度為 ，下設(shè) 50 厚砂礫石墊層，每隔 10m 設(shè)置一條橫向伸縮縫，縫寬 2 ㎝，縫內(nèi)用瀝青砂漿充填。 4)大壩下游壩坡整治 （ 1）排水棱體及反濾層 本次設(shè)計排水設(shè)施為新建排水棱體，其頂部高程 ，頂寬 ，下游坡比為 1： ，上游棱體坡度為 1： 1 伸入壩體。排水棱體主體由堆石筑成，塊石粒徑 200mm～ 250mm，在堆石與壩體、基礎(chǔ)之間設(shè)反濾層，反濾層由兩層組成，靠近壩體、壩基為砂墊層，厚 200mm，粒徑 ～ ，另一層為卵石墊層，厚 200mm，粒徑 5mm～ 20mm。排水棱體外邊坡護(hù)坡采用干砌石，厚。