农田水利水库除险加固工程

农田水利水库除险加固工程 7 4.3.2对大坝维修加固的意见和建议： 21 23 24 26 农田水利工程的发展情况，联系着农业的增产稳产情况，联系着农民的理化，完全可以说是农业基础建设中的重头戏。随着农业现代化进程的逐步推进，农业的发展逐渐成为人类与环境、资源的全面协调发展，合理设置农田水利工程，发展农作物、林业、畜禽、果类、鱼类和农产品加工等一体化的循环农业道路是今后农业展壮大和建设社会主义新农村提供强有力的保证，实现自然环境、水土资源和社会环境的改善。胡家塘水库运行至今已产生了较大的经济和社会效益。但由于大坝险情不断，且日趋恶化，已无法保证大坝的运行安全。为使工程能正常运行，充分发挥其效益，确保当地人民生命财产的安全，需尽快对胡家塘水水库正常蓄水位为43.11m（相对高程，下同），正常库容为9.25万m3；设计洪水位不均，局部砾石集中，致使土层难以密实，孔隙大，渗透水较强，故产生坝体外坡散因：坝基底部含砾石与草根，致使接触部土孔隙较大，导致库水沿坝体与坝基接触界库区附近没有砂石料源，需外购，建议就近购买。工字湾块石料场购买，岩性为花岗岩，岩石致密坚硬，抗风化从水库抽取使用，无需采取净化措施。施工期用电采夏季为低纬海洋暖湿气团所盘踞，温高湿重。夏季之交雨面积为0.85km2,求得本流域多年平均入库水量为53.63万m3。标准和要求，经专家现场查勘及综合评定，工程存在的主要问题综述及安全状况认定胡家塘水库坝址位于湘阴县樟树镇白梅村,属湘水系。控制集雨面积为0.85km2，南省暴雨洪水查算手册》图一中查得该流域属暴雨一致根据湘阴县气象站1971~2010年共），表1湘阴县气象站1971—2010年共计40年实测降雨资料统计Table1Xiangyincountymeteorologicalstation,1971~2010,atotalof40years,measuredrainfalldatastatistics年份年份5.2777.47.772.15.1748.76.672.48.1666.67.245.57.308.575.87.191.09.778.27.178.2871.58.892.13.3069.26.244.1882.75.167.864.8200075.06.2820018.893.4 8.1320027.217.720035.464.969.520044.78.1320056.2770.3200668.17.2920078.472.89.255.820088.1764.64.2886.820097.2760.27.193.120106.19合计3906.3平均97.661~6小时用：Ht=H24×24n3-1×6n2-n3×t1-n26~24小时用：Ht=H24×24n3-1×t1-n3表2设计暴雨参数及成果表Table2DesignstormparameterandresulttableP(%)2备注Kp(mm)2.25K24点(mm)225.01、统计参数H24点面=100.0(mm)H24面(mm)224.6Cv=0.45n20.6510.634Cs=3.5Cvn30.7950.7652、点面关系系数a=0.998H1(mm)64.384.13、初损I0=27mmH3(mm)94.4 续表2P(%)102备注H6(mm)H12(mm)H3-H1(mm)30.041.6H6-H3(mm)25.836.3H12-H6(mm)28.7H24-H12(mm)21.233.8R总φ0.730.73R上(mm)92.9表3设计洪水参数表Table3DesignfloodparameterlistP(%)2备注T(h)2.662.52F=0.85km2ΣQi(m3/s)21.934.0L=0.1.05kmQm/ΣQi0.2560.204J=12‰Qm(m3/s)5.66.9θ=4.78Qm下(m3/s)0.630.47m=0.311W(104m3/s)H0—堰上水头。表5胡家塘水库水位与库容及水位与泄量关系Table5ThewaterlevelofreservoirandthecapacityofHuJiaTangandthewaterlevelanddischargerelationship库水位（m）库容（104m3）下泄流量（m3/s）备注9.250.00正常蓄水位44.06设计洪水位44.222.43校核洪水位图1胡家塘水库水位容积与水位面积关系曲线Figure1ThewaterlevelofthereservoirwaterlevlandvolumeofHuJiaTangareacurve0.5(Q1+Q2)Δt-0.5(q1+q2)Δt=V2-V1q=f(V)）；调洪演算采用水利部水利规划设计院、水电部天津勘测设计院及新疆水利水电勘测设表6水库调洪演算数值解计算书Table6Reservoirfloodroutingnumericalcalculation水位(m)水面面积(万m2)水位(m)水面面积(万m2)ZPFZPF39.800.2140.000.8440.5041.0041.502.2542.002.6242.503.2043.004.0043.504.3344.004.6544.504.7945.004.9045.505.01洪水过程(m3/s):0.044.215.753.622.400.900.800.72防洪下限水位(m)ZM=43.11调洪起始水位(m)Z0=43.11泄洪起始流量(m3/s)a1Q(0)=0电站常流量(m3/s)下游安全限制泄量(m3/s)QA=500溢洪道数H0=1变宽变高的泄流孔状况数KK1=0变宽的溢洪道状况数KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数KK2=0表7计算结果Table7Results来水量水位流量河道流量泄洪洞流量溢洪道洪流量泄流孔泄流量变宽溢总流量其它下泄143.294.210.000.160.000.000.000.16243.675.750.000.860.000.000.000.86343.943.620.001.570.000.000.001.57444.042.400.001.850.000.000.001.85544.060.001.920.000.000.001.92644.050.001.890.000.000.001.89744.030.001.810.000.000.001.81843.990.001.710.000.000.001.71943.950.001.590.000.000.001.5943.910.900.001.470.000.000.001.4743.860.800.001.350.000.000.001.3543.820.720.001.240.000.000.001.24Table8表8水库调洪演算数值解计算书Reservoirfloodroutingnumericalcalculation水位(m)水面面积(万m2)水位(m)水面面积(万m2)ZPFZPF39.800.2140.000.8440.501.1041.0041.502.2542.002.6242.503.2043.004.0043.504.3344.004.6544.504.7945.004.9045.505.01防洪下限水位(米)Zm=43.11调洪起始水位(米)Z0=43.11泄洪起始流量(立方米/秒)a1Q(0)=0溢洪道数H0=1变宽变高的泄流孔状况数KK1=0变宽的溢洪道状况数KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数KK2=0表9计算结果Table9Results来水量水位流量河道流量泄洪洞流量溢洪道洪流量泄流孔泄流量变宽溢总流量其它下泄10.750.000.010.000.000.000.01243.313.290.000.190.000.000.000.19343.707.000.000.930.000.000.000.93444.034.360.000.000.000.00544.173.370.002.260.000.000.002.26644.222.670.002.430.000.000.002.43744.222.220.002.430.000.000.002.43844.200.002.340.000.000.002.34944.150.002.210.000.000.002.210.002.060.000.000.002.0644.060.000.000.000.0043.990.720.000.000.000.00根据调洪演算的基本原则和胡家塘水库库容曲线、泄表10胡家塘水库调洪演算结果Table10HuJiaTangreservoirfloodregulatingcalculationresults频率P(%)2最高水位Zm(m)44.2244.06相应库容Vm（104m3）相应泄量qm(m3/s)2.43滞洪库容(104m3)5.574.83本次调洪演算设计洪水位为44.06m，相应最大下泄1.92m3/s，校核洪水位为挡洪建筑物对底部高程复核是抗洪能力复核的主演内容（1）多年平均年最大风速W=13.88核的结论。大坝属Ⅴ等、小（2）型工程中的5级建筑物，根据《碾压式土石坝设范》（DL/T5395-2007）中的第7.3条规定进行坝顶y=R+e+式中：y—坝顶超高，m；R—最大波浪在坝坡上的爬高，m；—系数；mRm—波浪平均爬高（mKΔ—糙率渗透性系数；Kw—经验系数；表11坝顶超高复核计算成果表Table11Tophighcomplexnuclearcalculationresults计算情况正常运用非常运用多年平均最大风速W(m/s)20.82风区长度D（m）210210水域的平均水深Hm（m）3.314.42计算风速W（m/s）水库静水位（m）44.0644.22最大风壅水面高度（m）0.0040.002平均波高hm(m)0.102平均波周期Tm(s)平均波长Lm（m）4.6933.129平均波浪爬高Rm(m)0.320.21Kp2.25累计频率的爬高Rp%(m)0.6020.379安全加高A(m)0.50.5坝顶超高y(m)0.881计算最低坝顶高程（m）45.16245.101表12水库特征水位及相应库容表Table12Characteristicwaterlevelofreservoirandcorrespondingstoragecapacitytable项目水库水位（m）相应库容（万m3）备注校核洪水位P=2%44.22设计洪水位44.06正常蓄水位9.25死水位41.502.78定分析计算,确定出大坝坝坡满足规范要求坝坡抗滑稳定安全系数4.3大坝安全认定结论性意见及主要工①大坝坝体用充填灌浆方法防渗，坝体及坝基接触面护坡，校核洪水位以上至坝顶采用草皮护坡，下游应考虑水库运行中出现的各种不利条件，本渗流计算断面及成果见图。坝体渗流逸出处允许渗流坡降Jcr=(Gs-1)(1-n)（7）J允许=Jcr/Kb；Jcr—土的临界水力坡降；Gs—土粒密度与水密度之比；n—土体孔隙率；KB—安全系数，取2.0。根据土的物理力学性质，临界渗流坡降Jcr=0.996，允许J=0.498。经比较，稳260 168059205000596015401950图2现状大坝最大断面渗流及稳定计算简图Figure2Calculationdiagramofmaximumsectionseepageandstabilityofdam图3现状大坝稳定渗流计算成果图（三分之一坝高水位42.50）Figure3Statusquoofdamstabilityseepagecalculation(1/3damhighwaterlevel42.50)图4现状大坝稳定渗流计算成果图（正常蓄水位43.11m）Figure.4Statusquoofdamstabilityseepagecalculation(normalwaterstoragelevel43.11m)根据大坝坝体渗流计算结果，结合大坝原施工情况、地①该水库在坝体施工时，质量控制不严，基底清基不彻底②工程设计标准低，施工为大量劳动力填筑和夯实，既不小于允许渗流坡降允许J=0.498，大坝不会发生渗流破坏。表13大坝坝坡抗滑稳定计算安全系数表Table13safetyfactortableforslopestabilitycalculationofdamslope运行工况上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxCyDsK备注稳定无水3.7366.5388.242背水坡渗流无水73.7367.4728.913背水坡期42.50无水3.5766.3387.2772.064临水坡42.50无水73.5766.3387.277临水坡根据现场检查，结合大坝原施工情况、大坝运行情况以根据堤坝的灌浆实践和理论研究表明，采取坝体充填灌部位帷幕灌浆相结合的方式，使坝身、山坝结合处、从而达到防渗的效果，且该方案技术先进成熟，施工粉质粘土区顶部。帷幕灌浆孔布置第二排充填灌浆轴线上，孔端深入弱透水层2.0m,孔，总进尺210m。①粘性土：有机质含量小于2％，可溶盐含量小于2%;般要求2～3序孔，造孔应保证铅直，偏斜不得大于孔深的2%。应用干法造孔，不得大坝坝基帷幕灌浆孔布置在第二排充填灌浆轴线孔为：总计70孔。布置在帷幕轴线上，一般地段均匀布置④钻孔必须保证孔向准确，平正稳固，宜埋设孔口管，钻机本设计所提供的灌浆基本参数如：孔深、灌浆压力①灌浆段长度灌浆段的长度是根据地基的渗透性以及设备参照过去的经验并根据本工程的实际情况，为确保工程质量，要求灌浆段长度为3.0~②浆压力灌浆压力是影响灌浆质量的重要因素，以回浆压力表14帷幕灌浆最大压力参考值Table14Maximumreferencevalueofcurtaingrouting孔深(m)0～55～1010～1515～2020～25压力(MPa)0.40.60.8孔深自接触面算起坝体接触面的灌浆压力应以不使坝体底部劈开或上抬为原在左右岸山坝结合处上的灌浆压力最大值取表12中压力值近，为防压力过大挤动岸坡，按情况降低最大压力值，但不小面处的第一灌浆段应从最小压力开始，视吸浆表15山坝结合处灌浆最大压力参考值Table15maximumreferencepressureofgroutingatdamanddamjunction孔深(m)0～55～1010～1515～2020～25压力(MPa)0.20.40.60.8孔深地面算起在帷幕灌浆前应进行坝体与坝基接触处的接触灌浆。当钻转钻进，用干钻法钻入基岩0.3～0.5m后提钻，下放适量掺有管，使基岩孔壁与套管之间被干粘土球堵孔。再改用清水左右套管中。接触灌浆完成后，应待凝24h在正常的灌浆过程中，符合下列条件者，即可结束灌浆。全孔灌浆完毕后，采用压力灌浆法封孔，灌入水灰孔压水试验检查，坝体与基岩接触段及其下一段的透水率的加固工程初步设计导则，大坝上游修整至标准设计断面后，砼护坡范），大坝下游护坡从坝顶（高程45.50m）至排水棱体顶（高程式中：η—系数，对预制装配式护面板取η=0.075；Pw—水的密度，Pw=1t/m3；式中：hm—平均波高，m；T后铺设预制砼六方块。砼六方块厚取0.1m。六方块边长0.32）新建行人阶梯，使之平顺整齐，人行阶大坝坝体渗流分析计算时，选择计算断面为大坝对大坝的渗流计算，主要根据地质勘探资料，大坝建设和选取大坝地质勘探断面（大坝最大坝高断面）作有限元渗流分大坝稳定渗流计算成果：正常蓄水位、设计洪水经计算，大坝在稳定渗流与非稳定渗流条件下的最大渗浸润线下游出逸点明显降低，因此大坝除险加大坝坝坡抗滑稳定计算工况按《碾压式土石坝设计规范》（D非稳定期计算：库水位从校核洪水位降落至死计算方法：选取大坝最大横断面（亦即坝体渗流计算分表16大坝坝坡稳定计算结果Table16calculationresultsofdamslopestability运行工况上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxDsK备注稳定渗流期无水3.7608.4609.5412.078背水坡无水73.7608.4609.541背水坡无水3.7608.4609.5412.030背水坡无水73.7608.4609.541背水坡续表16运行工况上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxDsK备注骤降期44.221/3坝高无水无水无水无水73.7603.6083.6083.6088.4606.3906.3906.3909.5467.3387.3387.2782.0122.0551.952背水坡临水坡临水坡临水坡根据《碾压式土石坝设计规范》（DL/