【正文】 、洪積層粘土、亞粘土掩蓋，殘積坡積層很薄。庫壩區(qū)屬新華夏系第三隆起帶的雪峰山，武陵山隆起帶 。東，上板溪群五強溪組組成向斜軸部，下板溪群地層組成廟沖背斜核部，向斜東部寬闊，往西變窄。 黃土店向斜與石洞向斜、廟沖背斜、白竹山背斜等構(gòu)造，軸向大致平行，為北東方向 70176。 地層巖性 壩區(qū)地層比較單一 第三系基巖出露不明顯。板溪群泥質(zhì)砂巖板巖距離較遠(yuǎn)，出露唐家鋪以南約 5 公里。 地震 XX 水庫區(qū)屬新華夏系第三隆起帶的雪峰山，武陵山隆起帶。 315 區(qū)域工程地質(zhì) 大壩工程地質(zhì) XX 水庫壩址區(qū)溝谷流向大致自北向南，軸走向東西。第四系蠕蟲狀紅土及礫卵石掩蓋。溝谷呈“∪”形，寬緩。 第三系基巖出露不明顯。板溪群泥質(zhì)砂巖板巖距離較遠(yuǎn)，出露唐家鋪以南約 5 公里。 壩址區(qū)座落在黃土店向斜東段寬緩帶，軸部第三系紅層為沖積、洪積層粘土掩蓋。產(chǎn)狀 N30～ 400E/SE＜ 25～ 300，壩址區(qū)無較大斷裂通過。 節(jié)理①組 N40～ 60E/NW∠ 70～ 800，裂面平整，為張性，較發(fā)育。 溢洪道工程地質(zhì) XX 水庫溢洪道布置大壩右側(cè)，距離大壩 30m，全長 230m；砼結(jié)構(gòu)，堰頂高程 ；堰頂寬 15m，出口寬 5m。節(jié)理裂隙發(fā)育強風(fēng)化，巖性軟弱。兩岸邊坡為蠕蟲狀紅土。加劇基礎(chǔ)巖石風(fēng)化崩解。為予制砼拱涵。開挖 ～ ，拱頂最大土柱高度 13m，基礎(chǔ)相對穩(wěn)定，未產(chǎn)生沉降位移，底板斷裂。 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。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)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，建議進行大壩滲透穩(wěn)定驗算。 （ 3）輸水 涵管 輸水涵管基礎(chǔ)巖土為第四系沖積、洪積層蠕蟲狀，網(wǎng)紋狀粘土。 未發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)沉降、斷裂、外圍滲漏等。 工程質(zhì)量評價 大壩 據(jù)調(diào)查：大壩施工時，第四系松散層，強風(fēng)化層巖土清理開挖，未達不透水新鮮巖土，截水槽開挖不夠。 壩體填筑土料，黃褐色，灰黃色粘土，粉質(zhì)粘土，夾石英礫卵石礫質(zhì)壤土。 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，危機大壩運行安全。 溢洪道工程質(zhì)量評價 溢洪道砼標(biāo)號偏低，僅為 150砼。底板出現(xiàn)不均勻性裂縫 。 溢洪道工程質(zhì)量不合格，評定為 C 級。 輸水 涵管 工程質(zhì)量評定為 C 級。 Ⅰ區(qū)：均勻質(zhì)粘土心墻：黃褐色，紅褐色粘土較密實，可塑。 Ⅲ區(qū)：大壩基礎(chǔ)接觸面：沖積層，灰褐色，淤泥質(zhì)、粉質(zhì)粘土，壤土，原生土，具軟塑，下部含石英礫卵石，鈣質(zhì)膠結(jié)，礫卵直徑Φ =23cm，層厚 。 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。 318 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。 塊石料 工程區(qū)不產(chǎn)塊石、片石，距離 1025 公里，滄浪坪，采石場或蔡家崗采石場采運。 粘土料 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?；緷M足工程需求。 建議 一、大壩的心墻采用沖抓套井，粘土置換，邊坡整形。 三、溢洪道原砼拆除重建。 五、加強工程地質(zhì)水文地質(zhì)監(jiān)測。最大壩高為 16米 ， 壩頂高程 米 ， 壩頂寬 5 米 ， 壩頂軸長 410 米 。 消能防沖標(biāo)準(zhǔn)為 20年一遇。 (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)》（ SL2522021） 3)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021） 4)《水電水利巖土工程施工及巖體測試 造孔規(guī)程》（ DL/T51252021） 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/T51442021） 7)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（ SL2532021） 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） 42 (3)基礎(chǔ)資料 1)《 XX水庫 洪水演算書 》（ 常德縣水電局制 ， ） 2)《 XX水庫大壩安全評價報告》（ 設(shè)計院 ， ） 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。 （ 2）溢洪道： 全面 加固 改造 。 大壩加固設(shè)計 XX 水庫大壩目前存在以下問題： 壩身損壞及滲漏 本次現(xiàn) 場勘察時發(fā)現(xiàn)水庫大壩坡面毀壞嚴(yán)重，迎水坡多處出現(xiàn)塌陷坑和雨淋溝，泥土流失嚴(yán)重，原 ～ 高程的預(yù)制砼護坡也出現(xiàn)了面積約 200m2的沉陷。 壩基、壩肩嵌入深度未達到不透水巖土，清理，開挖深度不夠，壩基強風(fēng)化帶滲漏。 主壩上游壩坡干砌卵石大部分已松動挪位，填土層出露，護坡體失效。 針對以上問題，對大壩采取相應(yīng)的加固措施。 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)。帷幕灌漿鉆孔深至相對不透水層邊界線 q=10Lu處作為帷幕深度設(shè)計值 （施工時先打先導(dǎo)孔做壓水試驗，根 據(jù)試驗結(jié)果調(diào)整帷幕深度） ，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。施工時先 沖抓套井 再 帷幕 灌漿 ， 最 后 高壓旋噴 。 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。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。施工時先 帷幕 灌漿 ，后 高壓旋噴 。 以上大壩防滲兩方案比選如下表。 總投資較多，工序較 少 ，施工簡單。 二、防滲設(shè)計 44 壩基和壩肩帷幕灌漿設(shè)計 ①灌漿孔布置 帷幕灌漿孔布置在 壩頂 （ ），帷幕深度應(yīng)達到相對不透水層（ q=10Lu）。大壩兩端延至水庫正常蓄水位與相對不透水層相交處。 ②灌漿工藝 a、灌漿方法和方式 帷幕灌漿按分序加密的原則進行，單排帷幕灌漿孔分三序施工。 造孔應(yīng)保證鉛直，偏斜不得大于孔深的 2%。參照省內(nèi)灌漿取得的成功經(jīng)驗并根據(jù)工程的具體情況，要求灌漿段長 5～ 6m，基巖條件較好的灌漿段取大值，裂隙發(fā)育、巖石破碎的灌漿段則取小值，甚至 3～ 4m。灌漿壓力的大小與孔深、巖層性質(zhì)、漿液濃度及灌漿段長以上有無壓重等因素有關(guān)，目前尚無精確的灌漿壓力計算方法，施灌時通過試驗來調(diào)整灌漿壓力。 c、漿液稠度 漿液稠度應(yīng)根據(jù)基巖單位吸水量不同而改變，一般當(dāng)ω =～ 時，起始水灰比采 用 8:1，以后由稀到濃，逐級變換，漿液水灰比采用 3: 2: 1: ::1，個別灌漿段視具體情況可采用 :1，漿液稠度的變換原則：當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少時，或當(dāng)注入率不變而壓力持續(xù)升高時，不得改變水灰比；當(dāng) 45 某一比級漿液的注入量已達 300L 以上或灌注時間已達 1 小時，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應(yīng)改濃一級；當(dāng)注入率大于 30L/min 時，可根據(jù)具體情況越級變濃。 e、灌漿質(zhì)量要求 灌漿后，檢查孔的數(shù)量按總工程量的 10%控制。 ③灌漿材料 帷幕灌漿采用 水泥強度等級 的 普通硅酸鹽水泥，灌漿材料為純水泥漿，為加速漿液凝結(jié)，加入適量水玻璃，水玻璃最佳摻入量為水泥干重的 5%左右。 壩體 高壓旋噴 灌漿設(shè)計 ①灌漿孔布置 壩體高壓旋噴灌漿孔布置在 壩頂 處，灌漿范圍 0+065～ 0+310 樁號段，單排孔，孔距 ，布 306 孔，鉆孔深入基巖 1m。 表 高壓噴射灌漿參數(shù)表 項 目 控制范圍 相應(yīng)要求 備 注 鉆孔 孔距 孔徑 誤差小于 % 孔斜率小于 1% 高壓水 壓力 30～ 36MPa 排量 75L/min 噴嘴直徑 ～ ，水泵選 3 B 型 噴嘴小 ,壓力高 壓縮空氣 壓力 6～ 8kg/cm2 排量 ～１ .2m3/min 氣嘴與水嘴間隙１～３ mm 排量小 ,升揚置換作用強 漿液 比重 ～ 漿壓 ～ 排量 60～ 160L/min 新鮮 425普通硅酸鹽水泥 回漿比 重不小于 噴管提升速度 填筑土 6～ 12cm/min 基巖與填筑土接觸處靜噴 2min 施灌形式 旋噴 灌漿材料：灌漿材料為新鮮 強度等級 普通硅酸鹽水泥。 施灌次序：本工程高壓噴射灌漿分兩序進行，按孔號的奇偶分序，即奇數(shù)孔號為一序，偶數(shù)孔號為二序，同序孔距 。 噴射灌漿：噴射灌漿的質(zhì)量直接影響防滲效果，因此 ，施灌過程一定要嚴(yán)重按照有關(guān)規(guī)范和技術(shù)設(shè)計的要求進行，本工程要求，首先在孔底靜噴 2～ 3min，待孔口冒漿且比重達 以上時再開始提升，提升速度因地層而異，同時，在施灌過程中若孔口不冒漿應(yīng)立即停止提升，直到孔口冒漿且比重達 以上方能提升。 封孔回填灌漿：封孔回填灌漿是保證防滲板墻頂部質(zhì)量的關(guān)鍵。 施工要求：灌漿施工過程中，必須嚴(yán)禁格遵守有關(guān)規(guī)范和操作規(guī)程，切實按照技 47 術(shù)設(shè)計所提交的設(shè)計圖紙和有關(guān)施工要求施工，同時要加強質(zhì)量檢查，確保工程質(zhì)量。套井防滲墻在平面上按主、套井相間布置，一主一套相交連成井墻。呈對稱蝕圓。 （ 3）回填土料選擇 根據(jù)壩體填筑質(zhì)量確定，回填 粘土要求做到填筑質(zhì)量密實。 （ 4）套井孔距計算 孔距按下式計算： L＝ 2RCosa 式中： R— 套井半徑 ,R= a— 主套井最優(yōu)切割角度， a=45176。 回填：鉆孔達設(shè)計深度后應(yīng)立即回填，按先主井、后套井的原則，填土分層進行，回填一層，夯實一層，不得邊填邊夯。 夯實：夯實方式應(yīng)視現(xiàn)場試驗確定，夯實過程中，確保夯錘穩(wěn)定，不碰撞井壁，以提高夯壓效果。當(dāng)接近井頂部位時，則減小夯錘落距，以防壩面開裂或孔周土體隆起。檢測內(nèi)容為鉆孔的深度與孔的偏斜、土料的水量、夯實 后土料的干容重，確保其符合設(shè)計與規(guī)范要求。 本次設(shè)計上游壩坡 62m至壩頂采用 C15混凝土預(yù)制塊護坡 。 經(jīng)施工洪水計算，施工期洪水位將達到 ，因 62m至 ，在洪水來之前搶修完成。 混凝土 塊厚度計算公式為： mmbLht wc wmp 23 ??? ?? ?? 式中： c? — 混凝土塊密度，為 w? — 水的密度 1t/m3 b— 沿壩坡方向混凝土塊板長， （ m） η — 系數(shù)，對裝配式面板取 hp— 累積頻率為 1%的波高， m m— 壩坡坡度系數(shù)， m= ， Lm— 平均波長， m 經(jīng)計算： t=，取 m。坡面設(shè)排水孔，呈梅花型布置，縱橫 向孔距 均 為 3m。 阻滑墻設(shè)計 在坡面 及壩腳設(shè)置 漿砌石阻滑墻，墻頂面寬 ，墻高 。 壩頂寬 5m，路面硬化 ，硬化結(jié)構(gòu)由下至上為： 150 厚碎石基層、 100 厚 C10砼墊層、 200 厚 C25 砼路面，路肩為 C15預(yù)制 砼塊。路面每隔 5m分一條橫縫，縫內(nèi)填瀝青杉板。 防浪墻頂部高程為 ，底部高程為 ， 矩形斷面 ， 墻頂面寬 ， 防浪墻為 C15 砼 結(jié)構(gòu) 。 水庫大壩下游 無 排水 設(shè)施 ，不能有效排水，導(dǎo)致壩腳出現(xiàn)散浸。 設(shè)計 毛細(xì)透排水帶 上限高程 ， 為了達到減少開挖量的目的，設(shè)計貼坡式毛細(xì) 透排水帶 ， 從 壩腳 。 （ 2）排水材料結(jié)構(gòu) 排水材料擬采用薄片式軟質(zhì)橡塑膠材料 ,其上開設(shè)密集槽孔，槽孔設(shè)計上內(nèi)大外小，且埋設(shè)時溝槽面朝內(nèi)。 ②主動排水：利用毛細(xì)力及虹吸力產(chǎn)生負(fù)壓式的主動排水方式，增進排水效 率。 ④具撓曲柔性：可與起伏不平之地形緊密貼合。 綜上所述，采用毛細(xì)透排水帶具有高效率、低成本的優(yōu)點。 首先從 ，開挖完成后， 將坡面整平 ,鋪 50mm厚砂墊層 ,再 緊靠下游壩坡 砂墊層 貼毛細(xì)透排水帶。 PVC 塑料集水管每隔 1m 開一口 ,插入寬 20cm 長 2m 的毛細(xì)透排水帶，有過濾窄溝面朝向上游，滲水經(jīng)由過濾窄溝進入到塑料集水管中。下游排水溝用 C15 混凝土護砌，護砌厚度 。設(shè) 計在下游壩坡平臺內(nèi)側(cè)設(shè)排水溝，緊貼 壩端 山體設(shè)豎向排水溝 ， 矩形斷面，斷面尺寸為 （ b h），排水溝采用厚 10cm 的 C15 砼襯砌。范圍 從壩頂?shù)狡履_，總面積 12153m2。 1 。 應(yīng)的水位。 根據(jù) XX 水庫洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核成果，正常蓄水位 ，設(shè)計洪水位為 ，校核洪水位 ，上游不利