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土石壩除險(xiǎn)加固畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(參考版)

2024-08-17 08:31本頁面
  

【正文】 設(shè)計(jì)依據(jù)a、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL2522000);b、《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL2742001);c、《水工設(shè)計(jì)手冊》;d、《利民山水庫大壩安全鑒定綜合評價(jià)報(bào)告》;e、《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL3032004)。 6 工程總體布置及建筑物 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)利民山水庫工程等別為Ⅳ等,主要建筑物為4級,次要建筑物為5級。水庫現(xiàn)有通訊線路為簡單架起的裸線,長1km,不符合現(xiàn)代通訊要求。該水庫管理范圍較大,涉及面廣,技術(shù)力量較薄弱,無辦公樓、倉庫等基礎(chǔ)設(shè)施,已不適合現(xiàn)代化管理的需要。利民山水庫是一座以防洪和灌溉為主,結(jié)合養(yǎng)魚等綜合利用的小(1)型水庫。 防汛道路該水庫防汛道路是外界進(jìn)庫的主要交通道路。 尾水渠泄洪洞尾水渠在1969年水庫工程竣工時(shí)開挖形成,經(jīng)過30多年的運(yùn)行,在泄洪洞放出的水能沖刷下,現(xiàn)尾水渠斷面非常不規(guī)則,局部沖刷嚴(yán)重。d、泄洪灌溉洞排洪時(shí)有劇烈震動(dòng)感。啟閉機(jī)螺桿嚴(yán)重變形,電氣設(shè)備已經(jīng)損壞。a、泄洪灌溉洞進(jìn)口八字墻嚴(yán)重?cái)嗔?、傾斜,出口段左側(cè)漿砌石邊墻已沖毀,右側(cè)邊墻錯(cuò)縫,邊墻向內(nèi)傾斜10cm。 泄洪洞利民山水庫泄洪及灌溉均通過泄洪洞放水,泄洪灌溉洞位于樁號(hào)0+,與壩軸線成正交。 2b-壩基寬度, 2b=67m。⑵壩基滲流穩(wěn)定分析公式:J出逸=經(jīng)計(jì)算,J=<J允=。m ,壩肩滲漏范圍按95m考慮,則左壩肩年滲漏量Q=,滲漏量較大,建議對壩肩進(jìn)行灌漿處理。因而左壩肩存在繞壩滲漏問題。計(jì)算過程如下:樁號(hào)0+313斷面滲透流網(wǎng)圖㈡壩肩滲漏量計(jì)算據(jù)地質(zhì)勘察,左壩肩下部花崗巖表層為砂礫狀全風(fēng)化,其下巖體為強(qiáng)風(fēng)化次塊狀結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)面較發(fā)育,主要為陡立張裂隙。經(jīng)計(jì)算,土壩單寬滲漏量q=,土壩有效滲漏長度取490m,故土壩壩體及壩基年滲漏量Q=365490=。樁號(hào)0+313最不利水位迎水坡穩(wěn)定分析簡圖樁號(hào)0+313正常水位穩(wěn)定滲流期背水坡穩(wěn)定分析簡圖樁號(hào)0+313水位驟降期迎水坡穩(wěn)定分析簡圖 土壩滲流分析㈠壩體及壩基滲漏量計(jì)算選取大壩樁號(hào)0+313m斷面進(jìn)行滲漏量計(jì)算。 土壩穩(wěn)定分析巖土特征值設(shè)計(jì)參數(shù)表 表51土層名稱γ(t/m3)γsat(t/m3)φC(t/m2)壩殼風(fēng)化料30,280壩體粘性土14淤泥質(zhì)壤土14壩基砂礫石30,280㈡穩(wěn)定分析成果大壩穩(wěn)定分析計(jì)算中采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究所2001年3月編寫的“”進(jìn)行電算,計(jì)算成果見表表52。水位:,壩后按無水考慮。 壩體穩(wěn)定復(fù)核根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SDJ2742001)規(guī)定,計(jì)算方法采用摩根斯頓-普賴斯法。d、土壩壩后無排水設(shè)施,造成壩后積水無法排除,大面積沼澤化。下游坡沒有護(hù)砌,壩坡灌叢、蒿草叢生,壩后無排水設(shè)施,排水沖刷造成壩后沖溝縱橫,并有向深發(fā)展趨勢。故現(xiàn)壩頂高程不能滿足防洪要求,壩頂填筑高程不夠,不能抵御100年一遇洪水。由于壩頂有一層風(fēng)化料褐黃色,主要為花崗巖風(fēng)化砂,以砂粒狀為主,含少量碎石、塊石及粘性土,稍濕,稍~中密,結(jié)構(gòu)混雜,分布于壩體表層及護(hù)坡碎塊石下部,厚度不一,~。 土壩 土壩現(xiàn)狀及存在的問題大壩為粘土均質(zhì)壩,現(xiàn)有壩長570,壩頂寬3m,~,壩前坡1:3,壩后坡1:~,壩前坡設(shè)塊石護(hù)坡,壩后無排水設(shè)施。運(yùn)行至今由于缺少資金,該工程始終未配套,整個(gè)大壩及附屬建筑物沒有得到及時(shí)完好的維修,多處存在嚴(yán)重的安全隱患,每當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí),只能臨時(shí)采取一些應(yīng)急措施,勉強(qiáng)渡汛。該水庫自1966年動(dòng)工興建,1969年竣工。壩址以上游集雨面積36平方公里,水庫始建于1966年,1969年竣工,原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì),100年一遇洪水校核,正常庫容309萬m3,其中死庫容14萬m3,水庫設(shè)計(jì)灌溉面積787公頃,養(yǎng)魚20萬尾。方案比較詳見第六章。即設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年,校核洪水為300年。②洪水調(diào)節(jié)成果依據(jù)上述洪水調(diào)節(jié)原則,采用列表試算法,調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)頻率、校核頻率的洪水,洪水調(diào)節(jié)成果表43。當(dāng)來量大于泄量時(shí),則閘門全部開啟,按泄流能力泄洪,起到了削峰的作用。b、本次設(shè)計(jì)下游無控制泄量要求。(保持原泄洪建筑物尺寸不變),泄流曲線計(jì)算成果表略。泄流曲線見表42。⑴特性曲線 利民山水庫特性曲線表 表41高 程 (m)354355356357358359庫容 (萬m3)高 程 (m)360361362庫容 (萬m3)⑵汛限水位汛限水位按原設(shè)計(jì)不變H限=。本次設(shè)計(jì)的洪水調(diào)節(jié)采用泄洪洞方案泄洪。主要內(nèi)容有:(1) 依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范,重新進(jìn)行調(diào)洪演算,校核現(xiàn)有壩高,并進(jìn)行加固處理;(2) 對現(xiàn)有大壩壩坡進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核;(3) 對壩基、壩體、壩肩進(jìn)行滲漏量及滲流穩(wěn)定復(fù)核,并針對存在的問題進(jìn)行加固處理;(4) 對上、下游壩坡進(jìn)行翻修處理,對防浪墻進(jìn)行維修加固處理;(5) 重建泄洪灌溉洞;(6) 整治尾水渠;(7) 維修加固防汛道路;(8) 完善管理設(shè)施。水庫除險(xiǎn)加固后,將從根本上解決防洪問題,提高下游灌溉保證率,為該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展將起到重要作用,因此基于上述原因,對該水庫實(shí)施除險(xiǎn)加固是勢在必行的。利民山水庫一旦發(fā)生潰壩,房屋13300m2,202國道沖毀2km,吉沈鐵路2km。 項(xiàng)目建設(shè)的必要性利民山水庫是吉林省重要的病險(xiǎn)水庫之一,在2004年4月的大壩安全鑒定中確定為三類壩。利民山水庫是一座以灌溉、防洪為主,結(jié)合養(yǎng)魚等綜合利用的小(1)型水庫,灌溉保證率80%。壩址以上游集雨面積36平方公里,水庫始建于1966年,1969年竣工,原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì),100年一遇洪水校核,正常庫容309萬m3,其中死庫容14萬m3,水庫設(shè)計(jì)灌溉面積787公頃,養(yǎng)魚20萬尾該水庫自1966年動(dòng)工興建,1969年竣工,運(yùn)行至今由于缺少資金,該工程始終未配套,整個(gè)大壩及附屬建筑物沒有得到及時(shí)完好的維修,多處存在嚴(yán)重的安全隱患,每當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí),只能臨時(shí)采取一些應(yīng)急措施,勉強(qiáng)渡汛。6′18″~44176。18′45″~126176。4 工程任務(wù)和規(guī)模 水庫概況,壩址坐落在飲馬河流域的玻璃河上,202國道公路8km。,其下為二級階地砂礫石⑥層,承載力可以滿足工程要求,工程地質(zhì)條件較好。,經(jīng)40年固結(jié)沉降已趨于穩(wěn)定,但抗剪強(qiáng)度值偏低,建議設(shè)計(jì)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定復(fù)核.壩基砂礫石④⑥層為強(qiáng)透水及中等透水層,形成壩基主要滲漏通道,存在壩基滲漏問題,正常高水位時(shí), 0+050~0+350段壩后在壩基砂礫石④層剩余水頭作用下,易擊穿上部土層,產(chǎn)生滲透破壞,二級階地砂礫石⑥層,因上部連續(xù)穩(wěn)定覆蓋弱透水層⑤,且厚度較大,不易產(chǎn)生滲透破壞。從鉆孔水位觀測及土體含水量分析,壩體內(nèi)局部形成浸潤曲線,但浸潤面較低。(風(fēng)化料)壩殼粘性土肥心墻壩,心墻土及壩殼料土符合質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),碾壓合格率為83%,壩體不存在沉陷穩(wěn)定。水庫無永久滲漏問題。,地下水分水嶺高于水庫正常高水位。地貌為剝蝕低山丘陵中發(fā)育的河谷?!?,推薦料場兩處,一處位于明城鎮(zhèn)上桃山附近的大桃山采石場,巖性為微風(fēng)化-新鮮花崗巖,灰白色,節(jié)理不發(fā)育,次塊狀結(jié)構(gòu)巖體,運(yùn)距40km.第二石料場位于煙筒山鎮(zhèn)和平村附近的和平石場,巖性為深灰色微風(fēng)化-新鮮輝長巖,節(jié)理不發(fā)育,次塊狀結(jié)構(gòu)巖體,運(yùn)距45km.兩料場現(xiàn)正開采,可按所需直接購買,兩料場塊石質(zhì)量相近.評價(jià)見下表。壩址附近缺乏砼用細(xì)骨料,所需細(xì)骨料需到煙筒山鎮(zhèn)螞蟻北屯飲馬河砂場購買,料場與水庫有公路相連,運(yùn)距35km,儲(chǔ)量滿足要求,質(zhì)量評價(jià)見下表。巖石新鮮堅(jiān)硬,可加工各種粒徑礫碎石.該料場與水庫有公路相連,運(yùn)距16km,儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)要求。水下30176。相對密度按Dr=,建議上壩控制干密度rd=,控制含水量W=5%177。35176。 天然建筑材料 ,料場位于壩左端低山區(qū),巖性為砂礫狀全風(fēng)化花崗巖,料場面積1*104m2,可開采厚度5m,~,但要破壞一些林木,各礫組含量如下(三組均值):礫石占74%;%;%?!⌒购槎垂こ痰刭|(zhì)條件及評價(jià)泄洪洞與輸水洞為一體,位于大壩右側(cè)0+437m.基礎(chǔ)底部為人工毛石混凝土,其下為二級階地砂礫石⑥層,承載力可以滿足工程要求,工程地質(zhì)條件較好。上部土層為粉質(zhì)壤土⑤與壤土粗砂互層(51),正常高水位以下主要為粉質(zhì)壤土⑤,~,連續(xù)穩(wěn)定分布,為弱透水層,工程地質(zhì)條件較好。左壩肩強(qiáng)風(fēng)化花崗巖建議指標(biāo)如下:抗剪強(qiáng)度:內(nèi)摩擦系數(shù)f=,內(nèi)聚力C=100kPa,巖石與混凝土摩擦系數(shù)f=,允許承載力fk=600kPa,變形模量E0=*103MPa,泊松比η=。鉆孔注水試驗(yàn),巖體透水率較大q=30400Lu,屬強(qiáng)透水帶。左右,植被良好,不存在邊坡穩(wěn)定問題。因此,通過上述兩個(gè)大壩橫剖面滲透比降計(jì)算,所計(jì)算結(jié)果大于允許比降,故正常高水位時(shí), 0+050~0+350段壩后在壩基砂礫石④層剩余水頭作用下,易擊穿上部土層,產(chǎn)生滲透破壞,二級階地砂礫石⑥層,因上部連續(xù)穩(wěn)定覆蓋弱透水層⑤,且厚度較大,不易產(chǎn)生滲透破壞。這些透鏡體互相串通,并與底部砂礫石④⑥層互相貫通,形成壩基滲漏通道,因而壩基0+050~0+500段因有含水層砂礫石的存在,形成壩基滲漏通道,存在壩基滲漏問題。28300全風(fēng)化花崗巖⑦均值*10267建議值85253003壩基含水層主要為一級階地基巖上部的砂礫石④層及二級階地基巖上部的砂礫石⑥層,這兩層含水層相連,二級階地砂礫石⑥層之上的粉質(zhì)壤土⑤為弱透水層,厚度較大且連續(xù)分布較穩(wěn)定。30 利民山水庫壩基土物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)成果匯總表 續(xù)表44巖性項(xiàng)目含水量容重孔隙比比 重液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)滲透系數(shù)壓縮系數(shù)抗剪強(qiáng)度承載力顆粒組成允許滲透比降 J濕干礫砂 粒粉粒粘粒粗中細(xì)WγγdeGWLWPIPILKa12cφfk6060~22~~%g/cmg/cm3%%cm/sMPa1kPa度KPa%%%%%%粗砂41均值5*103建議值105*103028。c)滲漏及滲透穩(wěn)定 利民山水庫壩基土物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)成果匯總表 表44巖性項(xiàng)目含水量容重孔隙比比 重液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)滲透系數(shù)壓縮系數(shù)天然坡角抗剪強(qiáng)度承載力顆粒組成允許滲透比降J濕干水上水下卵石礫砂 粒粉粒粘粒粗中細(xì)~<WγγdeGWLWPIPILKa12αcαmcΦfk6060~22~~~%g/cmg/cm3%%cm/sMPa1度度KPa度KPa%%%%%%%淤泥質(zhì)壤土②最大值31*10557▲26▲最小值22*1057▲13▲平均值24*10524▲19▲大均值*105小均值13▲15▲組數(shù)7777755554566777777建議值24*105131480中粗砂21建議值105*103028。 a) 承載力壩體規(guī)模較小,壩基各持力層承載力滿足壩體荷載要求。坡面較平整,塊石質(zhì)量較好,但塊石下部無碎礫石過渡墊層。合格滲透系數(shù)碾壓后1*103cm/s*102cm/s合格壩殼填筑材料符合質(zhì)量技術(shù)要求。填筑層厚度的顆粒在2080%范圍內(nèi)%合格緊密密度2g/cm3 g/cm3合格含泥量≤8%5%合格內(nèi)摩擦角30176。壩殼風(fēng)化料為花崗巖全風(fēng)化碎屑,其物理力學(xué)特性見表41,其質(zhì)量評價(jià)見下表43。從鉆孔水位觀測
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