《C水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)》16000字

表5-6大壩各工況滲流計(jì)算成果表大壩計(jì)算工況1234單寬流量(m3／d)1.6692.2952.308-水力坡降0.4570.4570.4580.459根據(jù)上面的滲流分析,最大的水力坡度J<J(允許)=0.501(經(jīng)驗(yàn)值)產(chǎn)生于大壩在坡腳的溢出處附近。我們可以將一個(gè)反濾層添加到此處來保護(hù)它,所以不會(huì)發(fā)生滲透破壞。從理論上講，壩體的滲流量比類似工程大，主要原因?yàn)閴误w和壩基的滲透系數(shù)較大。表5-7大壩各工況有限元圖工況1工況2工況34.結(jié)論由于以上分析，大壩實(shí)際水力偏差小于允許值，理論滲透量大，大壩施工初期未進(jìn)行壩墻防滲處理。碾壓質(zhì)量差，影響大壩的安全，必須對其進(jìn)行檢測和處理，才能達(dá)到安全評(píng)價(jià)的要求。大壩加固后滲流穩(wěn)定分析1.滲流計(jì)算斷面的確定本段結(jié)合大壩現(xiàn)狀、工程地質(zhì)資料，選擇分析計(jì)算大壩最大，且最不利的斷面進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析計(jì)算。同時(shí)在計(jì)算時(shí)，筆者取5×10-6cm/s作為了攪拌樁防滲滲透系數(shù)。筆者以以下四種工況的計(jì)算為主：上游庫水位為正常蓄水位128.10m，下游無水。上游庫水位為設(shè)計(jì)洪水位128.45m，下游無水。上游庫水位為校核洪水位128.59m，下游無水。上游庫水位為校核洪水位128.59m降至正常蓄水位128.10m。2.計(jì)算成果如下圖所示，圖中包含計(jì)算成果和單元剖分情況。綜上所述，最終的計(jì)算結(jié)果見下表：表5-8大壩各工況滲流計(jì)算成果表大壩計(jì)算工況1234單寬流量(m3／d)0.74060.7980.815-水力坡降0.3520.3730.3780.390由上表計(jì)算可知，加筋擋土墻單位寬度流量明顯減小，水力偏差小于臨界水力偏差JCR=0.501，攪拌頭隔墻最大滲漏坡度為17.3，與《深層攪拌法技術(shù)規(guī)范》允許偏差大于50，滿足無滲漏變形，漏點(diǎn)高度119.64m，底距0.9m。表5-9大壩各工況有限元圖工況1工況2工況3大壩加固后大壩壩坡穩(wěn)定復(fù)核本次分析主要是依據(jù)《土石壩邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》中的穩(wěn)定符合分析的方法。計(jì)算工況正常運(yùn)用情況：工況1上游庫水位為正常蓄水位128.10m下游無水時(shí)上下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算工況2上游庫水位為設(shè)計(jì)洪水位128.45m下游無水時(shí)上下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算非常規(guī)情況工況3上游庫水位為校核洪水位128.59m下游無水時(shí)上下游邊坡穩(wěn)定計(jì)算工況4上游庫水位為校核洪水位128.59m降至溢洪道堰頂高程128.10m下游無水時(shí)上游邊坡穩(wěn)定計(jì)算穩(wěn)定截面的計(jì)算方法與滲流分析相同。根據(jù)地質(zhì)鉆探試驗(yàn)結(jié)果和其它類似儲(chǔ)層試驗(yàn)值確定土的物理力學(xué)指標(biāo)。2．計(jì)算結(jié)果表5-10大壩穩(wěn)定計(jì)算成果表計(jì)算工況上游壩坡下游壩坡容許安全系數(shù)正常運(yùn)用工況①2.351.651.25工況②2.211.541.25非常運(yùn)用工況③2.671.411.15工況④2.25/1.15由上表可知，大壩在經(jīng)過加固之后，壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)已經(jīng)基本可以滿足規(guī)范要求。大壩加固設(shè)計(jì)大壩防滲設(shè)計(jì)防滲方案比選攪拌成墻防滲水泥土攪拌成防滲墻采用深層攪拌工具。在一定的化學(xué)物理?xiàng)l件下，必須將土壤混合在一起形成防滲墻。主要材料為砂質(zhì)粘土和絲細(xì)砂層。砂由砂、粘土、紡粘粘土和粘土組成。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的人工施工，使用方便舒適，不需要泥漿。成本低，最小壁厚100m，最大4次，最小10m，最大1.4倍。高壓噴漿城墻防滲高壓噴射混凝土需要人工對地面物理操作。土層的物理結(jié)構(gòu)受到干擾，泥漿可以完全粘結(jié)在有關(guān)土層上。在固化劑的作用下，泥漿可以粘結(jié)固化。這種方法最重要的材料是礫石、礫石、沙子和泥漿。處理深度不超過80m。擠壓注漿成墻防滲擠壓帶壁的成形工藝包括振動(dòng)槽和切槽。振動(dòng)池先向空腔內(nèi)注入泥漿，形成沉降模式，通過強(qiáng)振動(dòng)進(jìn)入特定樓層，落模整體上升，剩余空間的孔洞用泥漿填充，形成樓層模板墻。按照這種方法，每層樓都要充氣，形成連續(xù)的防水板墻。這項(xiàng)技術(shù)最重要的材料是相同的混合方法。墻寬8-25cm，最大深度25m。側(cè)壁切削技術(shù)的重要工具是平面鉆床的電機(jī)。鉆頭由導(dǎo)桿、導(dǎo)葉和導(dǎo)翼組成。在振動(dòng)時(shí)，則由導(dǎo)桿、導(dǎo)葉和導(dǎo)翼組成。鉆孔機(jī)能分散特殊土層。在導(dǎo)桿內(nèi)高壓氣體和水的輻射作用下，下層將槽孔隔開。然后，將該方法應(yīng)用于每一層，并將泥漿連續(xù)注入鉆桿中，每次達(dá)到所需的預(yù)防深度時(shí)重復(fù)注入。鉆桿吊裝后，泥漿梁不會(huì)分離。兩個(gè)相鄰結(jié)構(gòu)應(yīng)插入地下連續(xù)墻，其槽應(yīng)重疊10cm。這種方法與前兩種方法使用相同的材料，最大壁深可達(dá)20米。置換成墻防滲置換墻采用干燥器控制混凝土和其他硬化劑置換一定深度的開挖地板層，連續(xù)地板覆蓋后形成干燥器防滲墻。這種方法的深度取決于溝槽中使用的工具，可以形成20到100米的范圍，其中土層適用的范圍最廣。由于其高效、有效、可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在垂直防滲體系中得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，經(jīng)過多次洪澇災(zāi)害，取得了良好的防洪效果。這些垂直防洪工程建成后，在不同河勢和洪水的影響下，將對河流和堤防的安全穩(wěn)定起到有效的作用。本方案具有施工簡單、無槽、成本低、速度快的優(yōu)點(diǎn)。這兩種防滲技術(shù)的墻體材料是水泥漿和土壤與水的凝結(jié)產(chǎn)物。擠壓注漿成墻技術(shù)實(shí)用新型，質(zhì)量高，工程造價(jià)低，操作簡單，性能穩(wěn)定，工程機(jī)械效率高。目前使用效率為500m2/D，防病材料以水泥泡沫為主。在施工過程中，地板兩側(cè)可以進(jìn)行冷凝，而擠壓可以提高防潮效果。防滲墻方案較好，但墻深較平坦，最大深度為25m。根據(jù)水庫分層特征和二維近似滲流模擬結(jié)果，防滲墻深度約為12M，相當(dāng)于混合擠壓過程25m內(nèi)的最大墻深。采用高壓轉(zhuǎn)換法和換墻技術(shù)的墻體設(shè)計(jì)能滿足工程要求；從干燥效果來看，四種墻體都是成熟的防潮體系。從除塵的角度看，四壁都能達(dá)到防塵的目的。水庫壩面寬度僅3.5m，開挖高壓噴嘴系統(tǒng)，設(shè)置臨時(shí)工作平臺(tái)。攪拌成墻法施工方便、效率高、防病、節(jié)省投資。所以選擇攪拌成墻法。對于大壩心墻高度問題，筆者選擇使用水泥土攪拌樁的方法來接高心墻。上游壩坡工程根據(jù)《碾壓土壩施工規(guī)范》，大壩采用死水位120.6m，現(xiàn)澆混凝土板厚14cm，網(wǎng)格尺寸3M{62610；海拔3米。板之間應(yīng)設(shè)置15cm寬的砂混凝土排水區(qū)。砂混凝土排水區(qū)下鋪設(shè)50cm寬土工布，混凝土板下鋪設(shè)10cm厚砂巖墊層；邊坡和基礎(chǔ)采用C20混凝土墻，尺寸為0.3m×5m，沒處伸縮縫相距9m。壩頂改造為滿足碾壓式土石壩施工規(guī)范要求，新建129.00m、3.5m混凝土路面，壩頂高程i=2%，壩肩新建防浪墻，高程130.00m。左岸與現(xiàn)有地形相連，右岸與道路相連。下游壩坡工程對下游壩坡表層進(jìn)行清理，清理后坡比為為1:2.0；草皮被用來保護(hù)下坡的水壩；加C20混凝土路及排水設(shè)施；新建邊坡排水高度122.00m，寬度0.5m?？績?nèi)側(cè)部分設(shè)縱向排水，坡比1:2.0，現(xiàn)有排水溝全部拆掉。白蟻治理先將白蟻驅(qū)逐或清除，再在原位置鋪設(shè)0.3m厚的有毒土壤來防止再度出現(xiàn)白蟻。觀測設(shè)施新增加兩處大壩觀測點(diǎn)，并在斜臥管附近增設(shè)水尺。溢洪道加固設(shè)計(jì)溢洪道現(xiàn)狀溢洪道在水庫的右側(cè)。目前，水庫兩側(cè)邊坡垮塌，砌體墻垮塌嚴(yán)重，下部出現(xiàn)裂縫。存在的問題有：局部邊坡滑動(dòng)、砌體墻支護(hù)破壞、底部沉降等。溢洪道總體布置溢洪道位于水庫右側(cè)，由大開口保護(hù)。處理后其由進(jìn)口區(qū)、控制段、滑道和靜水罐組成。最高128.10m，凈寬7.0m，最大流量3.78m3/s。進(jìn)口段進(jìn)口段（Y0-002.00～Y0+008)：兩側(cè)岸邊新增砼護(hù)坡，與兩側(cè)路面相連接；在其底部新增砼護(hù)底?？刂贫慰刂贫危╕0+008～Y0+011)：兩側(cè)岸邊新增砼擋墻；在其底部新增砼護(hù)底。泄槽段泄槽段（Y0+011～Y0+025.0)：兩側(cè)岸邊新增砼擋墻；在其底部新增砼護(hù)底，并分成二級(jí)陡坡。消能段消能段（Y0+025～Y0+029.7)：新增混凝土消力池，設(shè)計(jì)坎高為0.5m，池長4.7m。溢洪道側(cè)墻頂高程復(fù)核筆者使用校核標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算復(fù)合溢洪道頂高程，300年的校核水位為128.59米，最大泄洪量為3.78m3/s?？刂贫雾敻叱虖?fù)核300年一遇水庫水位128.59m，枯水深度0.49m，附加安全高度0.30m，要求邊墻高度0.79m，兩側(cè)新澆混凝土背面滿足要求。泄槽段頂高程復(fù)核該段長13.0m，分為兩個(gè)斜坡。一層縱傾1/20，二層縱傾1/3，左右臺(tái)階均設(shè)混凝土墻，并在其下設(shè)新的混凝土樓板保護(hù)。洪水排出時(shí)能量被消力池所化解。根據(jù)武漢水利電力大學(xué)編的《水力學(xué)》的公式求：式中：——渠道的糙率，根據(jù)水庫溢洪道的渠槽類型及狀況，＝0.015——邊坡系數(shù)，＝0——底坡，——渠道底寬。采用試算法得泄槽段進(jìn)口的正常水深，坡段進(jìn)口的正常水深為0.139m，陡坡末端段的正常水深為0.078m。根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊》，將泄槽段分成二段，對于矩形斷面可用公式求，得第一泄槽段進(jìn)口的臨界水深0.38m，第二泄槽段進(jìn)口的臨界水深0.47m，第三泄槽段進(jìn)口的臨界水深0.65m。根據(jù)武漢水利電力大學(xué)編的《水力學(xué)》的公式求：式中：——臨界過水?dāng)嗝娣e——謝才系數(shù)，根據(jù)曼寧公式求——臨界水力半徑求得水庫溢洪道最大臨界坡度為＝0.0086，由于坡度段i大于最大臨界坡度，所以為陡坡。采用《水力學(xué)》中的“逐段試算法”計(jì)算校核水位時(shí)各控制段曲線水面曲線，計(jì)算公式為：式中：ΔS——各控制段內(nèi)計(jì)算斷面間距；ΔES——各控制段內(nèi)計(jì)算斷面比能差；——各控制段內(nèi)計(jì)算斷面平均水力坡降；計(jì)算結(jié)果見表5-13。表5-11溢洪道泄槽段水面線計(jì)算成果表斷面樁號(hào)不摻氣水深h(m)摻氣水深hb(m)安全超高Δh(m)hb+Δh(m)1-10+0110.380.390.300.692-20+0210.470.480.300.783-30+0250.650.660.300.96消能計(jì)算筆者采用10年一遇的樣本來計(jì)算溢洪道消能設(shè)施。此洪水位是128.385米，泄洪量為1.68m3/s。計(jì)算條件按照過流流量1.6m3/s,計(jì)算下游渠道的正常水深，約為0.2m，故下游水深取0.2m?？紤]下游下游底部高程:124.700，可得下游水位高程取124.90。（1）消力池躍前斷面收縮水深h1確定根據(jù)泄槽水面線各計(jì)算公式，消力池躍前斷面收縮水深h1取泄槽末端水深0.12m。（2）自由水躍共軛水深h2及水躍長度L計(jì)算根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2000）A.5.1規(guī)定，自由水躍共軛水深h2按下列公式計(jì)算：水躍長度L按下式計(jì)算：表5-12水躍型式判斷表序號(hào)單寬流量(m3/s*m)流速水頭(m)上游總水頭(m)收縮斷面水(m)躍后水深(m)下游水深(m)型式10.2300.0333.7180.0280.6020.100遠(yuǎn)離水躍20.2300.0333.7180.0280.6020.200遠(yuǎn)離水躍（3）消力池池深、池長計(jì)算本工程溢洪道消力池采用下挖式消力池，計(jì)算公式采用《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2000）A.5.3計(jì)算：公式中：d池深，m；h2--自由水躍共軛水深，m；ht--消力池出口下游水深，m；σ--水躍淹沒度，取σ=1.05；△Z--消力池尾部出口水面跌落，m；Q--下泄流量，m3/s；b--消力池寬度，m；φ--消力池出口段流速系數(shù)，取φ=0.95；L--自由水躍的長度，m；按照的確定原則時(shí)設(shè)計(jì)流量時(shí)的原則：設(shè)計(jì)流量是指下游水深和躍后水深只差的最大值。使用設(shè)計(jì)流量為：0.230m3/s。計(jì)算結(jié)果如下表表5-13池深計(jì)算表序號(hào)單寬流量(m3/s*m)總水頭(m)收縮斷面水深(m)躍后水深(m)出口斷面落差(m)消力池池深(m)10.2303.9690.0280.6120.2920.25120.2304.0990.0270.6180.0680.380表5-14池長計(jì)算表序號(hào)自由水躍躍長(m)水躍前消能工長度(m)消能工總長度(m)14.0361.0014.02724.0361.0014.027消能工長度采用最大流量所對應(yīng)的長度為：4.027(m)。根據(jù)現(xiàn)場地形結(jié)合工程實(shí)際情況，本次加固新建消力池池長5m，池深0.5m，池坎寬0.5m。參考文獻(xiàn)[1]SL252-2007水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社，2017。[2]SL274-2001碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002。[3]SL253-2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2000。[4]SL189-2013小型水利水電工程碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2013。[5]關(guān)志誠等.水工設(shè)計(jì)手冊(第二版)第06卷土石壩[M].北京：中國水利水電