水利工程論文-軍民水庫除險加固設(shè)計中若干問題淺析和體會.doc

水利工程論文-軍民水庫除險加固設(shè)計中若干問題淺析和體會摘要：本文結(jié)合江西省軍民水庫的除險加固設(shè)計，就病險土石壩除險加固設(shè)計的防洪標(biāo)準(zhǔn)確定、大壩基礎(chǔ)資料分析和整理、除險加固方案選擇以及大壩監(jiān)測系統(tǒng)完善等問題進(jìn)行探討，并提出建設(shè)性的意見。關(guān)鍵詞：軍民水庫除險加固設(shè)計若干問題軍民水庫位于江西省波陽縣境內(nèi)的鄱陽湖水系潼津河北支流上，控制流域面積131KM2，水庫正常蓄水位82.5M，相應(yīng)庫容1.42108M3，復(fù)核后校核洪水位85.65M（P=0.05%），總庫容1.8108M3，大壩原設(shè)計為心墻土壩，經(jīng)現(xiàn)場取樣試驗表明為類似均質(zhì)壩，壩頂高程89.6M，最大壩高39.0M，是一座以灌溉為主、結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、航運等綜合利用的大（二）型水利工程。工程于1971年動工興建，1972年建成并投入使用。水庫屬于邊勘測、邊設(shè)計、邊施工的“三邊”工程，且工程施工依靠大規(guī)模的群眾運動完成，使得施工質(zhì)量難以控制以及壩基處理不到位，給工程留下隱患。19921995年，雖對壩身采用沖抓套井粘土防滲心墻加固，但防滲效果不明顯。2000年7月，大壩安全類別鑒定為三類，應(yīng)進(jìn)行除險加固。1合理確定防洪標(biāo)準(zhǔn)軍民水庫大壩屬于2級建筑物，在建設(shè)初期采用的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，水位為85.2M，70年代后期，又采用最大洪水標(biāo)準(zhǔn)，水位達(dá)88.25M，兩者水位相差3.05M。顯然，1000年一遇不能滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求；若繼續(xù)采用最大洪水標(biāo)準(zhǔn)，又高于防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求，且大壩需加高或擴大溢洪道泄洪斷面，既增加工程投資，又不能增加有效庫容。由于本水庫庫容系數(shù)達(dá)0.76，屬多年調(diào)節(jié)水庫，結(jié)合工程建筑物級別，根據(jù)工程運行情況，參考已建大中型土石壩工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的取值，按照有關(guān)規(guī)定，確定校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)定取值的下限，即2000年一遇。2大壩原型觀測資料分析和整理軍民水庫滲流觀測設(shè)施很不完善，僅有滲流壓力觀測，無滲流量觀測及水雨情觀測。由于1974年埋設(shè)的測壓管在1976年大壩加固時遭堵塞廢棄，其觀測資料無從查找?，F(xiàn)有測壓管為1989年埋設(shè)，1990年5月開始觀測，共31根，其中壩身測壓管14根，壩基測壓管9根，設(shè)在0+137.3、0+223.3、0+309.3斷面，其中壩身測壓管每斷面各4根，另外在0+70.3、0+370.7壩軸線位置各1根，壩基測壓管每斷面各3根；繞壩測壓管8根，其中左岸4根，右岸4根，其中31#管已埋入土中。測壓管平面布置圖見圖1。測壓管由人工進(jìn)行觀測，手段落后、精度低，觀測資料未得到整編分析，因此大壩除險加固前的防滲體系的防滲效果如何以及大壩滲流性態(tài)不明。在除險加固設(shè)計中，根據(jù)測壓管水位觀測資料，結(jié)合每一根測壓管繪制了水位歷時過程線、位勢過程線和壩體、壩肩等水位線以及壩基滲流壓力等勢線、大壩剖面浸潤線等圖，進(jìn)行分析和整理。2.1水位過程線分析在測壓管水位過程線中，其中有些明顯異常高于正常的測值，如管水位明顯高于庫水位等，分析為人為因素或降雨影響引起，在排除滯后效應(yīng)的影響后，予以剔除。2.1.1壩身測壓管：壩左端0+70.3斷面13#管的水位與庫水位無相關(guān)性。左壩段0+137.3斷面，1#、2#、3#、4#測壓管中，2#、3#、4#管水位變化很小，與庫水位的變化相關(guān)性不明顯，說明靈敏度較差，資料不可靠；1#管與下游水位的相關(guān)性較明顯。壩中段0+223.3斷面的5#、6#、7#、8#測壓管中，6#管水位與庫水位變化基本一致，但變幅較小，與其靠近下游有關(guān)；7#管水位變化很小，與庫水位無關(guān)，且變幅小于其下游的6#管，說明靈敏度差；8#管在高水位時與庫水位明顯相關(guān)和有滯后效應(yīng)；5#管水位明顯與下游水位相關(guān)。右壩段0+309.3斷面的9#、10#、11#、12#測壓管中，9#、10#、11#與庫水位相關(guān)性較好，12#管主要在高水位時與庫水位相關(guān)性較好。12#管的滯后效應(yīng)十分明顯，但其下游的10#、11#的管水位基本相同，滯后效應(yīng)不明顯，是不正常的，反映了壩體填筑質(zhì)量差，透水性強，在局部（如在10#、11#管之間）可能存在強透水帶。壩右端的14#管水位與庫水位變化基本一致，相關(guān)性非常密切，滯后效應(yīng)不明顯，反映右壩段透水性強。在整個壩身測壓管中，當(dāng)水庫維持在較高水位不變的運行條件下，5#、9#、14#管的水位均隨時間顯示出負(fù)增長，說明原來的防滲體系發(fā)揮了一定的作用。2.1.2壩基測壓管：左壩段0+137.3斷面15#、16#、17#管的管水位與下游水位接近且相關(guān)性明顯，與庫水位基本不相關(guān)，反映該斷面附近上游的粘土截水齒墻或原心墻的截滲效果好。壩中段0+223.3斷面的18#、19#、20#管中，19#管與下游水位相關(guān)性好，反映該斷面附近上游的粘土截水齒墻或原心墻的截滲效果好。18#、20#管水位與庫水位不相關(guān)，18#管水位甚至超過了上游側(cè)的19#管水位，估計是粘土套井施工時淤塞了該管，其觀測資料剔除。右壩段斷面位于原施工導(dǎo)流渠附近，21#、22#、23#管的靈敏度均較好，與庫水位的相關(guān)性較明顯，管水位明顯高于其他兩斷面的壩基測壓管水位。2.1.3繞壩測壓管：繞壩測壓管特別在高水位時，表現(xiàn)出與庫水位很強的相關(guān)性，滯后效應(yīng)不明顯，說明靈敏性較好。繞壩測壓管水位明顯高于縱向相同位置的壩身測壓管，越靠近下游越明顯；壩右端的28#、29#、30#管水位均呈增長變化，靠近上游側(cè)的管水位基本不變，而滲流出口段的水位不斷上升；對壩體和壩肩穩(wěn)定不利。2.2位勢變化分析繪制年平均位勢和最高位勢過程線。對靠近下游側(cè)的測壓管以及沒有或輕微淤塞的測壓管，平均位勢與最高位勢基本相近，變化趨勢也一致，采用平均位勢分析；淤塞嚴(yán)重和透水管下端靈敏度變差的測壓管，宜采用最高位勢進(jìn)行分析。2.2.1壩身測壓管：左壩段0+70.3斷面的3#管、0+137.3斷面的1#、2#、3#、4#管和壩中段0+223.3斷面的5#、6#、7#、8#管，在1995年前，位勢基本保持穩(wěn)定，說明壩體滲流性態(tài)正常；1995-1997年，位勢有所下降，靠近上游側(cè)降幅越大，向下游逐漸遞減，估計是1992-1995年加固的粘土套井防滲墻發(fā)揮了一定作用；自1997年以后各管位勢回升接近到原來水平，反映防滲墻逐漸失效，正好印證了原粘土料質(zhì)量差及施工質(zhì)量不佳。出口段的5#、6#管位勢近年來明顯上升，且5#管的升幅高于6#管，表明下游排水棱體可能因淤堵，排水功能下降。右壩段0+309.3斷面的9#、10#、11#、12#管和0+370.7斷面的14#管，1995年以前，除下游靠近滲流出口的9#管位勢基本保持穩(wěn)定外，其余管位勢呈較明顯上升變化，不能排除右壩體的滲流狀態(tài)有所惡化、發(fā)生滲透流失的可能性；與觀測到的0+360左右的棱體上部高程60.0M馬道內(nèi)緣發(fā)現(xiàn)一滲漏逸出點群相符合。1995年后位勢有所下降，與粘土防滲墻有關(guān)。近年所有管的位勢又開始回升，說明粘土防滲墻逐漸失效，但高水位的位勢仍較粘土心墻施工前略低，可能是由于右壩段施工了兩排粘土套井的原因，其仍在發(fā)揮一定的防滲作用。估計隨著時間推移，其防滲作用會逐漸喪失。從整個壩體的位勢分布看，壩體浸潤線高，壩軸線附近的位勢超過70%，反映了粘土心墻未發(fā)揮明顯作用，證明了上部壩體水平向透水性強?？拷蟆⒂覊晤^附近壩體內(nèi)的等水位線與壩中相比，明顯偏向下游，主要是受繞壩滲漏影響，說明繞壩滲流嚴(yán)重。右壩段比左壩段位勢分布要高，反映了右壩段上部壩體的透水性和繞壩滲流比左壩段強。2.2.2壩基測壓管：左壩段0+137.3斷面的測壓管位勢較低，無明顯趨勢性變化，說明粘土截水槽截滲效果好，壩基產(chǎn)生滲流破壞和變形可能性小。壩中段0+223.3斷面的位勢，在1993年前，比左斷面略低且穩(wěn)定；1993年后，經(jīng)分析，測壓管估計失效。右壩段0+309.3斷面的位勢均比其它兩個斷面的要高，壩軸線位置高達(dá)30%，下游側(cè)高近10%，可能是原施工導(dǎo)流渠滲漏、放空底涵裂縫漏水和右岸繞壩滲漏等原因引起。1995、1996兩年的位勢有明顯的降低，可能粘土心墻發(fā)揮了作用，近年壩基位勢又逐漸回升，說明防滲墻質(zhì)量不佳，基本失效。經(jīng)位勢推算，在設(shè)計或校核洪水位下，