淺談白梨坪水庫土石壩除險加固設(shè)計

1、<p>　　淺談白梨坪水庫土石壩除險加固設(shè)計</p><p>　　【摘要】結(jié)合白梨坪水庫工程的缺陷和隱患,分析了小型水庫土石壩除險加固的原則,加固設(shè)計的原理及方法,并提出了適宜該工程的除險加固設(shè)計方案。實踐證明,該工程加固效果較好,有效發(fā)揮了其防洪、灌溉等綜合效益。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】土石壩、水庫、除險、加固 </p><p>　　中圖分類號

2、： TV2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　工程概況： </b></p><p>　　根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2009）的規(guī)定，白梨坪水庫是一座以防洪為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖、灌溉等綜合利用的小(2)型水庫，工程等級為Ⅴ等，主要建筑物為5級。該水庫于1958年10月動工興建，1968年10月復(fù)建

3、，1970年5月竣工；校核洪水位277.18m，總庫容11.30萬m3，最大下泄流量42.42m3/s；20年一遇設(shè)計洪水位276.65m，相應(yīng)庫容10.35萬m3，最大下泄流量25.85m3/s；興利水位275.30m，興利庫容6.03萬m3，相應(yīng)庫容8.05萬m3；死水位269.35m，死庫容2.02萬m3。水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。大壩為均質(zhì)土壩，現(xiàn)狀壩頂高程278.60m~279.30m，壩頂寬2.6~3

4、.0m左右，土路面。溢洪道位于左岸，開敞式，底寬約10m，長約95m，進(jìn)口高程275.55m左右。輸水洞位于大壩樁號0+057，洞長約35m，矩形漿砌無壓涵洞，斷面尺寸0.70×1.20m（高×寬），輸水洞進(jìn)口底高程269.35m。 </p><p><b>　　工程存在問題 </b></p><p>　　經(jīng)現(xiàn)場檢查，水庫主要存在的問題有： <

5、;/p><p><b>　　2.1 大壩 </b></p><p>　　壩頂高低不平，無防浪墻及路沿石；上游壩坡不平整，高程275.5m以下為塊石護(hù)坡，干砌石護(hù)坡粒徑小，松動、脫落嚴(yán)重；背水坡為自然雜草護(hù)坡，坡面不平整，局部凹陷隆起；河槽段0+023～0+045壩體與壩基接觸部位存在接觸滲漏問題；右壩肩樁號0+096～0+126段下游壩基土形成臨空面，高程271m以下壩基

6、土潮濕。無排水溝、無上壩踏步、無水位等觀測設(shè)施。 </p><p><b>　　2.2 溢洪道 </b></p><p>　　左岸邊坡及底板巖性為弱風(fēng)化花崗巖，巖石裂隙發(fā)育，邊坡巖石破碎、松動，局部坍塌，底板上部有厚0.6～1.0m的石碴。右岸為干砌石擋墻，基礎(chǔ)座于弱風(fēng)化花崗巖上，擋墻裂縫，下游約20m坍塌。 </p><p><b>

7、;　　2.3 輸水洞 </b></p><p>　　輸水洞進(jìn)口為斜臥管，碳化剝落嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)變形，有漏水現(xiàn)象，出口損壞。 </p><p>　　除險加固方法的選用原則 ：土石壩雖然壩型常見, 但由于其工程情形復(fù)雜,機(jī)具、材料等條件多變,并且各項具體的除險加固方法很多都有其特定的適用范圍和局限性,因此,對每一具體工程病害都應(yīng)進(jìn)行仔細(xì)分析。應(yīng)從工程病害情況、除險加固要求(包括加固后工

8、程應(yīng)達(dá)到的各項指標(biāo)、加固范圍、加固進(jìn)度等)、工程費用以及材料、機(jī)具來源等各方面進(jìn)行綜合考慮。確定土石壩加固方法時,應(yīng)根據(jù)工程病害的具體情況對幾種加固方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工比較,選擇技術(shù)上可靠,經(jīng)濟(jì)上合理,且能滿足施工要求的除險加固方法。 </p><p>　　工程的除險加固設(shè)計： </p><p><b>　　4.1 壩頂工程 </b></p><

9、;p>　　本次除險加固，大壩全長134m（0-002~0+132），壩頂高程278.80m，壩頂寬3m。沿壩頂上、下游兩側(cè)新建路沿石。路沿石為C20砼矩形結(jié)構(gòu)，寬20cm，高60cm，埋深40cm。壩頂為厚20cm的泥結(jié)碎石路面，路面傾向下游2%。 </p><p>　　4.2 上游護(hù)坡工程 </p><p>　　本次除險加固工程對大壩原有干砌石護(hù)坡全部拆除，壩坡整修坡比為1:2，將

10、大壩迎水坡整修至設(shè)計斷面，迎水坡高程270.15m以上至壩頂278.80m采用現(xiàn)澆C20混凝土護(hù)坡，坡比同壩坡坡比。 </p><p>　　4.2.1 大壩迎水坡混凝土護(hù)坡厚度計算 </p><p>　　波浪的平均波高和平均波周期采用莆田試驗站公式計算 </p><p>　　式中：hm——平均波高，m； </p><p>　　Tm——平均波周

11、期，s； </p><p>　　W——計算風(fēng)速，m/s； </p><p>　　D——風(fēng)區(qū)長度，m； </p><p>　　Hm——水域平均深度，m； </p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2。 </p><p>　　平均波長Lm計算公式： </p><p>　　混凝土護(hù)面板計算

12、厚度公式為： </p><p>　　式中：t——混凝土護(hù)面板厚度，m； </p><p>　　η——系數(shù)，對整體式大塊護(hù)面板取1.0； </p><p>　　Hp——累計頻率為1%的波高，m； </p><p>　　b——沿壩坡向板長，m； </p><p>　　ρc——板的密度，t/m3； </p>&

13、lt;p>　　Lm——平均波長，m。 </p><p>　　計算t=0.089m，根據(jù)大壩護(hù)坡設(shè)計經(jīng)驗，并考慮施工等因素，混凝土護(hù)坡厚度采用12cm。 </p><p>　　4.2.2 現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡型式 </p><p>　　現(xiàn)澆混凝土厚12cm，設(shè)計尺寸為1.9×1.9m，四周設(shè)置10cm寬無砂砼填縫。砼面板每隔8m設(shè)伸縮縫一道，填縫材料為聚乙烯

14、閉孔泡沫板。在護(hù)坡坡腳及兩側(cè)岸坡處設(shè)寬0.6m，高0.8m的漿砌石齒墻，坡腳齒墻底高程269.35m，漿砌石齒墻每隔10m設(shè)伸縮縫，填縫材料為聚乙烯閉孔泡沫板。 </p><p><b>　　背水坡整修工程 </b></p><p>　　5.1 下游壩坡培厚工程 </p><p>　　經(jīng)壩坡穩(wěn)定計算，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。本次除

15、險加固對下游壩坡進(jìn)行培厚，在高程267.00m處設(shè)3m-7.5m寬平臺，平臺以上壩坡整修坡比為1:2，植草護(hù)坡；平臺以下壩坡整修坡比為1:2，新建貼坡排水體。壩坡整修時應(yīng)先清除壩體表面的草皮、石渣、塊石，清理厚度不低于0.3m，壩面清理干凈，老土和新土拌合后，夯實第一層。然后按設(shè)計邊坡回填，粘性土壓實度不小于0.96，非粘性土相對密度不小于0.72；回填時嚴(yán)格控制含水率和鋪筑土層厚度。 </p><p>　　壩坡

16、整平后，表面采用草皮護(hù)坡。草籽種類應(yīng)選擇低莖蔓延的爬根草。按照整理壩坡、播撒草籽和灑水養(yǎng)殖的工藝流程進(jìn)行施工。草皮種類應(yīng)選擇低莖蔓延的爬根草，不得選用莖高葉疏的草種。 </p><p>　　5.2 壩坡排水溝工程 </p><p>　　本次除險加固工程共新建排水溝6條，總長305m。其中：橫向排水溝2條，總長34m；縱向排水溝1條，長38m；岸坡排水溝2條，總長165m；坡腳排水溝1條，長

17、68m。排水溝均采用Mu60M7.5漿砌石砌筑，外用2cm厚1:2砂漿抹面?？v向排水溝采用矩形斷面，底寬40cm，深40cm；橫向排水溝底寬30cm，深30cm；岸坡排水溝為梯形結(jié)構(gòu)，底寬40cm，深40cm兩側(cè)坡比均為1：0.3；漿砌塊石每隔10m設(shè)橫向伸縮縫一道，填縫材料為聚乙烯閉孔泡沫板。 </p><p>　　5.3 貼坡排水體工程 </p><p>　　針對河槽段存在的接觸滲漏問

18、題，采用貼坡排水體導(dǎo)滲方式進(jìn)行加固處理。本次除險加固工程在樁號0+030~0+071段新建貼坡排水體導(dǎo)滲工程，排水體頂部高程267.00m，頂寬3.0-7.5m，坡比1:2；貼坡排水體下設(shè)粗砂碎石混合料30cm，上部為干砌塊石厚30cm。排水體末端設(shè)排水溝，溝底寬40cm，高40cm，外側(cè)坡比為1:0.3。 </p><p><b>　　5.4 上壩踏步 </b></p>&l

19、t;p>　　為便于工程管理，在下游壩坡平臺以上樁號0+050處新建上壩踏步一條。平臺一下踏步采用C20砼結(jié)構(gòu)，總寬2.5m，凈寬2.0m，厚度0.12m。踏步兩側(cè)擋塊高出大壩坡面0.1m。 </p><p>　　大壩除險加固后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及滲流計算 </p><p>　　壩體及壩基采用防滲處理以及大壩壩坡修整以后，對原壩體的滲流的和穩(wěn)定均產(chǎn)生影響。計算斷面采用大壩0+032，0+046斷

20、面進(jìn)行計算。按除險加固后情況建立計算模型。 </p><p><b>　　計算工況： </b></p><p>　　A．庫水位為興利水位275.30m，下游無水； </p><p>　　B．庫水位為設(shè)計洪水位276.65m，下游無水。 </p><p>　　壩體及壩基滲透系數(shù)建議采用值為： </p><

21、;p>　　A．壩體 Ks=7.84×10-5cm/s </p><p>　　B．風(fēng)化砂 Ks=3.85×10-4cm/s </p><p>　　C．壩基土 Ks=5.01×10-5cm/s </p><p>　　典型斷面滲流計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》GB 50286-98附錄E.3透水堤基均質(zhì)土堤滲流計算公式。 </p&g

22、t;<p>　　經(jīng)計算，興利水位穩(wěn)定滲流浸潤線出逸點高程266.02m，下游壩坡出逸點坡降0.38。設(shè)計洪水位穩(wěn)定滲流工況浸潤線出逸點高程266.58m，出逸點坡降0.38。兩種工況下，下游壩坡及壩基靠近坡腳處出逸坡降0.42左右，設(shè)計在貼坡排水體下設(shè)反濾層，所以認(rèn)為出滲流滿足規(guī)范要求。 </p><p>　　結(jié)論 通過分析該工程的隱患所在,依據(jù)規(guī)范對大壩壩坡穩(wěn)定、滲透穩(wěn)定行了壩體尺寸的重新設(shè)計,并

23、采用碾壓試驗等方法確定各項施工填筑參數(shù),在迎水坡工程、背水坡工程、壩頂工程施工中嚴(yán)格按施工填筑參數(shù)控制壓實質(zhì)量、鋪筑厚度、材質(zhì)級配等各項指標(biāo)。工程加固后至今運行良好,故實踐證明其所采取的除險加固措施取得了較好效果。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　?。?］中華人民共和國水利部 . 《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94） . 北京：中

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25、;/p><p>　?。?］黃河水利委員會勘測規(guī)劃設(shè)計研究院 . 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274-2001) . 北京：中國水利水電出版社，2002 </p><p>　?。?］水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院 . 《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》(SL189-96)； </p><p>　?。?］水利部水利管理司 . 《水庫工程管理設(shè)計規(guī)范》(SL106-