赤竹沖水庫除險加固設計

湖南農(nóng)業(yè)大學赤竹沖水庫除險工程加固設計THEDESIGNFORELIMINATIONOFDANGERANDTHEREINFORCEMENTOFCHIZHUCHONGRESERVOIRPROJECT學生姓名：孫茂華學號：200740616201年級專業(yè)及班級：2007級水利水電工程(2)班指導老師及職稱：潘景副講師學院：工學院湖南·長沙提交日期：2011年5月湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名：年月日目錄摘要 1關鍵詞 11前言 22綜合說明 22.1工程概述 22.1.1水庫工程位置 22.1.2主要效益 22.1.3工程存在的主要問題 22.1.4除險加固的必要性 42.2工程除險加固設計 42.2.1工程存在的病險問題 42.2.2除險加固措施 42.3施工 52.3.1施工導流 53水文 53.1工程概況 53.2工程等級及洪水標準 53.3洪水復核 53.3.1原設計洪水情況 53.3.2基本資料 62.3.3設計洪水復核計算 63.4水庫調(diào)洪復核 83.4.1調(diào)洪復核原則 83.4.2溢洪道最大下泄流量的復核 93.4.3調(diào)洪復核結果 93.5水庫抗洪能力復核 103.5.1水庫大壩壩頂高程復核 103.5.2溢洪道控制段頂部高程復核 113.5.3泄洪安全分析 113.6防洪標準復核結果 123.6.1防洪標準 123.6.2水庫大壩的實際防洪能力 123.6.3泄洪能力 124.1概述 124.1.1壩體結構 124.1.2工程地質問題 124.2工程區(qū)地質概況 134.2.1地形地貌 134.2.2地層巖性 144.2.3地質構造及地震 144.2.3結論與建議 145.1工程任務和規(guī)模 155.2主要加固項目 155.2.1工程存在的病險問題 155.2.2除險加固措施 165.3設計依據(jù)及標準 165.4大壩主要病險情的除險加固設計 165.4.1大壩壩頂加高 165.4.2壩體防滲處理方案比較 165.4.3大壩沖抓回填 175.4.4壩體及兩壩肩帷幕灌漿設計 185.5輸水涵洞加固設計 205.6溢洪道除險加固設計 215.6.1基本情況 215.6.2除險加固設計 215.6.3溢洪道水力計算 21結束語 26參考文獻 27致謝 27附圖 28附表 29 赤竹沖水庫除險工程加固設計學生：孫茂華指導老師：潘景副（湖南農(nóng)業(yè)大學工學院，長沙410128）摘要：本設計是對赤竹沖水庫的擋水建筑物進行除險加固的施工設計，解決水庫大壩的滲漏、溢洪道底板及側墻開裂、輸水涵洞滲漏等問題。主要涉及了大壩壩頂高程加高、壩基帷幕灌漿、大壩清基不徹底、壩體填筑質量不均勻。由于大壩筑壩時清基不徹底，沿基面滲透性較強,在設計中采用了混凝土防滲墻做防滲處理。關鍵詞：加固；灌漿；加高；深層攪拌樁TheDesignofEliminationofDangerandtheReinforcementofChizhuchongReservoirProjectStudent:SunMaohuaTutor:PanJingfu(CollegeofEngineering,HunanAgriculturalUniversity,Changsha,410128,china)Abstract:ThisdesignwasChizhuchongreservoirofretainingwaterdanger-eliminatingandreinforcingbuildingsofdamconstructiondesign,solvetheleakage,spillwayfloorandsidewallscraze,waterculverts.LeakageMainlyinvolvedtheheightening,damcrestelevationdamcurtaingrouting,damclearbaseisnotcomplete,daminifidingqualityuneven.Thedambasewasnotcompletelyclear,strongpermeabilityalongthebasesurface,sotheconcretewasusedinthedesignofseepagecutoffwalltodo.Keywords:densification;grouting;heighten;deepmixingpile1前言我國是一個水資源非常豐富的國家，新中國成立后，大大加快了開發(fā)水資源的步伐，水電成為了我國經(jīng)濟發(fā)展的主要能源。隨著時間的增長，許多水利設施都出現(xiàn)了不同程度的問題，有的甚至發(fā)展成“高危工程”，不僅影響了水利的正常使用，更是威脅到當?shù)厝藗兊纳敭a(chǎn)的安全。赤竹沖水庫位于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)新橋村，屬湘江流域溈江一級支流。赤竹水上游以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水利工程。大壩壩頂高程不夠；大壩施工質量較差，目前大壩中上部滲漏嚴重，下游壩坡散浸嚴重，滲流逸出點高，危及大壩安全。輸水涵為漿砌石拱涵，由于施工時基礎處理不徹底，砌體質量差，且經(jīng)過長時間運行后，涵洞出現(xiàn)滲漏。目前裂縫寬度達4～5cm，因此滲水大量滲入大壩，危及大壩安全；另外，溢洪道中部被毀并修建為公路，致使無法泄洪。出現(xiàn)的險情已經(jīng)嚴重影響到水庫的正常安全運作，對下游居民的生命財產(chǎn)安全威脅很大。2綜合說明2.1工程概述2.1.1水庫工程位置赤竹沖水庫位于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)新橋村，屬湘江流域溈江一級支流赤竹水上游。地理位置為東經(jīng)112°06′，北緯28°28′。壩址下游距黃材鎮(zhèn)8.0km，距寧漣公路4.0km，地理位置十分重要。2.1.2主要效益赤竹沖水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚等綜合效益的?。á瘢┬退畮?。2.1.3工程存在的主要問題赤竹沖水庫自1971年建成以來，在灌溉、防洪方面一直發(fā)揮了較大作用。但工程已運行30多年，現(xiàn)已嚴重老化。根據(jù)《寧鄉(xiāng)縣赤竹沖水庫大壩安全評價報告》，該水庫主要存在以下幾個問題：⑴大壩大壩壩頂高程不夠；大壩施工質量較差，目前大壩中上部滲漏嚴重，下游壩坡散浸嚴重，滲流逸出點高，危及大壩安全。⑵溢洪道溢洪道進口修建在山體上，基礎產(chǎn)生不均勻沉降，致使側墻和底板開裂。溢洪道中部被毀并修建為公路，致使無法泄洪，水庫汛期以控蓄為主。⑶輸水涵輸水涵為漿砌石拱涵，由于施工時基礎處理不徹底，砌體質量差，且經(jīng)過長時間運行后，涵洞出現(xiàn)滲漏。經(jīng)測，輸水涵滲水量為200L/min。輸水涵進口閘門破損嚴重。表1赤竹沖水庫大壩綜合評價表Table1ChizhuchongcomprehensivePingJiaBiaodam評價項目分析評價結論評定級別工程質量工程運行暴露出較為嚴重的質量問題（大壩清基不徹底；壩體填筑質量不均勻，填筑不密實，最大孔隙比達0.857；溢洪道座落在山體上，不均勻沉降明顯，底板及側墻開裂達4-5cm；輸水涵洞砌體質量差；輸水涵洞進水口閘門破損嚴重），施工質量差，水庫汛期運行以控蓄為主。不合格運行管理大壩沒有必要的安全觀測設施，沒有得到及時完好的維修，處于帶病運行狀態(tài)，防汛公路上壩不合理。差防洪標準1）壩頂高程不夠，實際抗洪能力不滿足國家規(guī)范要求。2）溢洪道控制段頂部高程不夠，實際抗洪能力不滿足國家規(guī)范要求。C滲流安全1)大壩中上部滲漏嚴重，下游壩坡大面積散浸，逸出點高，可能在壩體內(nèi)部發(fā)生局部滲透破壞。2)大壩清基不徹底，接觸帶存在滲漏；3)壩體填筑料質量不均勻，填筑不密實，局部滲透系數(shù)偏大，滲水較嚴重，水庫汛期運行以控蓄為主；4)輸水涵洞存在較嚴重滲漏，滲水量達200L/min。C結構安全1)大壩中上部滲透嚴重，下游壩坡大面積散浸；2)溢洪道中部被毀為公路，溢洪道側墻和底板開裂達4-5cm，存在重大安全隱患。C抗震安全壩址區(qū)位于地震動峰值加速度＜0.05g地區(qū)，相應地震基本烈度小于Ⅵ度。壩體填土不存在遭遇地震時出現(xiàn)變形“軟粘土”或“易液化土”。不需作抗震安全復核。A金屬結構安全輸水涵進水口插板閘門，運行多年已老化，漏水嚴重。C大壩安全類別評定：Ⅲ類。2.1.4除險加固的必要性赤竹沖水庫位于湘江流域溈江一級支流上，控制流域面積1.31km2，對溈江流域的防洪起到較大作用，其防洪效益涉及其下游3000畝農(nóng)田1.2萬人口，同時保護下游寧漣公路等交通干線。因此，該水庫大壩必須盡快進行除險加固。2.2工程除險加固設計2.2.1工程存在的病險問題⑴大壩壩頂高程不夠；大壩施工質量較差，中上部滲漏嚴重，下游壩坡散浸嚴重。⑵溢洪道基礎不均勻沉降，致使側墻和底板開裂，同時滲水大量滲入大壩，危及大壩安全；另外，溢洪道中部被毀并修建為公路，溢洪道堵塞，致使無法泄洪，水庫汛期以控蓄為主。⑶輸水涵施工時基礎清基不徹底，涵洞砌體質量差，且經(jīng)過長時間運行后，涵洞出現(xiàn)滲漏。輸水涵進口閘門破損嚴重。⑷無管理所、防汛倉庫。⑸上壩公路切斷了溢洪道，且上壩方式不合理。2.2.2除險加固措施大壩滲漏處理自運行至今，大壩外坡一直存在大面積散浸問題，滲漏量較大，并且汛期散浸量有增大趨勢。散浸引起壩坡面濕潤與局部表層土體脫坡。多年來針對壩體散浸采取開排滲溝等處理措施處險，但效果較差。根據(jù)目前大壩現(xiàn)場檢查出現(xiàn)的異常滲漏情況和鉆孔檢查結果，以及壩體局部土料質量較差、壩體填土含水量偏高、施工質量差、夯壓不實、填土的滲透系數(shù)達不到土壩的防滲標準等情況，根據(jù)《碾壓土石壩設計規(guī)范》及當?shù)貙嶋H情況，經(jīng)技術經(jīng)濟措施比較，本次設計擬定對壩體采取沖抓套井回填防滲除險方案，對壩基采用帷幕灌漿防滲處理。溢洪道除險加固溢洪道位于大壩右岸，為正槽開敞式，全長75m，堰頂高程192.0m，堰頂寬5m，消能形式為挑流消能，側墻為漿砌塊石，底板為砼結構。溢洪道進口修建在山體上，由于基礎不均勻沉降，致使底板和側墻開裂。另外溢洪道中部被毀并修建為公路，致使泄洪無法進行，水庫汛期運行以控蓄為主。溢洪道除險加固具體處理措施：重建溢洪道；溢洪道與公路交叉處建一人行橋；增設一5m長渡槽，使灌溉用水能順利通過溢洪道。輸水涵洞除險加固輸水涵為漿砌石拱涵，由于施工時基礎處理不徹底，砌體質量差，且經(jīng)過長時間運行后，涵洞出現(xiàn)了滲漏，經(jīng)實測，涵洞漏水流量達到200L/min。同時進口閘門破損嚴重。加固措施：對輸水涵采用鋼襯的方法進行除險；更新斜拉閘門。其它除險加固修建管理所和防汛倉庫，管理所面積為400m2，防汛倉庫面積為120m2。修建防汛公路0.2km，使其能合理上壩。2.3施工2.3.1施工導流本工程需導流的項目有：大壩沖抓回填、壩基帷幕灌漿。施工時需將庫水位降至符合要求的低庫水位甚至死水位以下。2.3.2施工進度本工程2010年11月開始施工，2011年3月結束，總工期5個月。3水文3.1工程概況赤竹沖水庫控制流域面積1.31km2，壩址以上干流長度1.38km，干流平均坡降50‰。樞紐工程主要由大壩、溢洪道、輸水涵洞等組成。大壩座落在黃材鎮(zhèn)新橋村赤竹沖地段，是一座均質土壩。大壩壩頂高程193.8m（國家85高程，下同），最大壩高25.8m，壩軸線長56m，壩頂寬4m。溢洪道置于壩右岸為開敞式，堰頂高程192.0m，溢流堰頂寬5m。3.2工程等級及洪水標準根據(jù)《防洪標準》（GB50201-94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規(guī)定，根據(jù)總庫容確定等級，確定赤竹沖水庫屬?。á瘢┬退畮?，工程等別屬Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。其設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為300年一遇，溢洪道消能防沖標準為20年一遇。壩頂安全超高：正常運用情況取0.5m，非常情況取0.3m。3.3洪水復核3.3.1原設計洪水情況該水庫于1970年8月動工修建，由于歷史原因，工程邊設計、邊施工，現(xiàn)在沒有完整的原設計資料可查。1996年寧鄉(xiāng)縣水利局進行了赤竹沖水位、庫容復核，依據(jù)湖南省水利廳1983年版《暴雨洪水查算手冊》進行了洪水計算和調(diào)洪演算，同時確定防洪標準為：50年一遇設計，500年一遇校核。計算成果為：P=2%時，洪峰流量17.54m3/s，洪峰總量30.9萬m3；P=0.2%時，洪峰流量26.94m3/s，洪峰總量46.16萬m3。3.3.2基本資料由于現(xiàn)存原設計資料不齊全，本次洪水復核的基本資料，如集雨面積、干流長度、干流平均坡降等均重新加以校核，即采用計算機描繪、計算萬分之一地圖中該水庫集雨面積，其數(shù)值與1996年資料一致。所以，本次洪水復核采用的數(shù)據(jù)可靠。水庫及流域基本資料基本資料經(jīng)復核采用以下數(shù)據(jù)：1）庫容曲線：如下表2表2赤竹沖水庫水位--庫容曲線單位：萬m3Table2Chizhuchongreservoirwaterlevel--Capacitycurve水位（m）174.0175.0180.0185.0190.0192.0193.8庫容00.78.731.676.496.0115.442）壩前吹程：設計洪水時D=0.5km，校核洪水時D=0.55km；3）汛期多年平均最大風速：V=19m/s（寧鄉(xiāng)氣象站統(tǒng)計資料）；4）水庫流域面積：經(jīng)復查F=1.31km2；5）干流長度：L=1.38km；6）干流坡降：J=0.050。2.3.3設計洪水復核計算設計暴雨由于工程所在流域內(nèi)無實測水文、氣象資料，本次復核按《湖南省暴雨洪水查算手冊》資料進行查算：查圖3-1得流域中心=110mm查圖3-2得查表1得由圖1知該流域屬暴雨一致區(qū)第七區(qū)。依據(jù)集雨面積F=1.31km2，查圖8得α=0.999經(jīng)計算得：：面雨量：面雨量：面雨量暴雨的時程分配按以下公式，推求1～24小時各種歷時的暴雨(1)根據(jù)H24面、集雨面積F=1.31km2，P=3.33%、P=0.33%、P=5%時的n2、n3，代入公式計算成果見下表3：表3頻率與集雨面積表Table3rainwatercollectionareaandfrequencycurve頻率p（%）H24面n2n3H1H3H6H123.33239.60.6540.72287.7128.2162.9197.60.33356.00.60.695113.9176.8233.3288.25218.70.6730.7383.7119.9150.4181.4根據(jù)表3可算出24小時暴雨的時程分配，見附表4、表5、表6。用推理公式求設計洪水、校核洪水1）求凈雨、歷時根據(jù)：(2)m=0.145θ0.489=0.145×3.50.489=0.272）列表計算Rt/t分別根據(jù)表4、表5、表6、第（十四）欄，自最大時段凈雨開始，向前相鄰時段連續(xù)累加，并除以相應的歷時，分別得表7、表8、表9。3）計算洪峰流量Qm和泄流時間τ參照《查算手冊》，采用全面匯流公式：，(3)結合Rt/t-t關系圖，假定t進行試算得：Q3.33%=16.31m3/sτ3.33%=1.8小時Q0.33%=25.48m3/sτ0.33%=1.6小時Q5%=14.56m3/sτ5%=1.9小時4）推求洪水過程線已知τ，Qm，按表（4）所列概化過程線列表計算見附表10、表11、表入庫洪水總量公式：Wmp=R總P×F×1000(4)P=3.33%Wm=209.6×1.31×1000=27.46萬m3P=0.33%Wm=326×1.31×1000=42.71萬m3P=5%Wm=188.7×1.31×1000=24.72萬m33.3.4洪水復核成果分析此次洪水復核的結果與1996年復核成果有比較大的差別（見表），主要原因是本次設計洪水標準與1996年的不同。此次洪水復核是依據(jù)湖南省水利水電廳1984年編制的《湖南省暴雨查算手冊》進行計算的，湖南省水利水電廳1984年編制的《湖南省暴雨查算手冊》是湖南省無資料地區(qū)目前設計洪水公認的唯一依據(jù)，因此建議以此次復核成果作為水庫運行管理的依據(jù)。比較見下表。表13設計洪水成果比較Table13Thedesignfloodresultscomparison設計頻率0.2%0.33%2%3.33%階段1996年復核本次校核1996年復核本次校核洪峰流量26.9425.4817.5416.313.4水庫調(diào)洪復核根據(jù)赤竹沖水庫的實際情況，此次調(diào)洪演算的起調(diào)水位是正常水位192.0m，由于輸水涵洞過水能力較小，不考慮其下泄流量，只考慮溢洪道的泄流能力。、3.4.1調(diào)洪復核原則調(diào)洪演算原則為：1）水庫起調(diào)水位為溢洪道堰頂高程192.0m（即正常蓄水位），相應庫容為98萬m3。2）由于溢洪道無閘門控制，當水位超過溢洪道堰頂時，來水自動溢泄，水庫水位隨入庫流量增大而上漲，直到設計和校核洪水位，其下泄流量也相應達到設計和校核流量。3.4.2溢洪道最大下泄流量的復核假定溢洪道不同過水深H，查庫容曲線求不同的滯洪庫容（VS），算出相應的下泄流量（qm）堰寬B，符合某頻率要求：(5)(6)已知堰頂高程為192.0m，堰寬B=5m，求過水深H。9.66m3/sH3.33%=1.1m(7)15.99m3/sH0.33%=1.6m(8)8.67m3/sH5%=1.0m(9)3.4.3調(diào)洪復核結果根據(jù)以上計算，得出設計及校核洪水位及最大下泄流量。堰頂水位（起調(diào)水位192.0m），相應庫容為98萬m3，則調(diào)洪復核結果為：30年一遇設計洪水位為193.1m，最大下泄流量為9.66m3/s；300年一遇校核洪水位為193.6m，最大下泄流量為15.99m3/s，見下表。表14赤竹沖水庫調(diào)洪復核結果Table14ChiZhuChongreservoirfloodregulatingthere-checkedresultsPQmax(m3/s)W總(萬m3)H(m)Z(m)W防(萬m3)溢洪道下泄流量qm(m3/s)V(萬m3)3.33%16.3127.461.16109.20.33%25.4842.711.6193.615.915.99113.9經(jīng)復核后應重新確定赤竹沖水庫的設計洪水位為193.1m，校核洪水位為193.6m；相應庫容分別為109.2萬m3、113.9萬m3。3.5水庫抗洪能力復核根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2000）的有關規(guī)定，抗洪能力復核主要是對水庫大壩壩頂高程和溢洪道控制段頂部高程等擋水建筑物進行復核。3.5.1水庫大壩壩頂高程復核根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）規(guī)定，水庫大壩的頂部高程等于水庫不同運用情況下的靜水位與相應的超高之和。采用官廳公式進行波浪計算。具體計算公式如下：壩頂高程Z壩設=Z設+d(10)d=ha+e+A(11)ha=0.45hlm-1n-0.6(12)e=kv2Dcosα/2gH(13)式中：ha——波浪在壩坡上的爬高e——風浪引起的壩前水位壅高A——安全超高，正常運行0.5m，非正常運行0.3mhl——設計坡高，hl=0.0166V05/4D1/3（m）m——壩坡坡率m=2.0n——壩坡護面糙率其值，為0.035k——綜合摩擦系數(shù)，取k=3.6×10-3H——水庫水域的平均水深，H=11mv——風速（m/s），v=14.6m/sV0——計算風速（m/s），設計洪水位V0=21.9m/s、校核洪水位時均取V0=14.6m/sD——吹程（km），設計洪水時D=0.5km，校核洪水時D=0.55kmα——風向與壩軸線法線方向的夾角，取∠α=0°計算結果如下表15赤竹沖水庫大壩頂部所需最低高程單位：mTable15ChiZhuChongreservoirdamrequiredminimumheightontop運用情況Z0haeAZ正常運行193.10.890.0020.5194.49非正常運行020.3194.8表16赤竹沖水庫壩頂高程復核成果表Table16ChiZhuChongreservoirelevationreviewresultstabletop工況項目正常情況設計洪水情況（P=3.33%）校核洪水情況（P=0.33%）起調(diào)水位（m）192.0192.00最高水位（m）192.0193.1193.6波浪爬高（m）0.890.890.9風浪壅高（m）0.0020.0020.002安全超高（m）0.500.500.30壩頂高程（m）現(xiàn)有193.80193.80193.80應達193.39194.49194.8富余0.41-0.69-1.0經(jīng)上述復核，根據(jù)《防洪標準》（GB50201-94）規(guī)定，赤竹沖水庫大壩壩頂高程較所需的最小高程低了1.0m，不滿足洪水的擋洪要求。3.5.2溢洪道控制段頂部高程復核根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》（SL253-2000）第2.3.7條規(guī)定，控制段的頂部高程不得低于設計洪水位、波浪的計算高度和安全超高值（赤竹沖水庫可參照3級建筑物取0.3m）之和。因此，赤竹沖水庫溢洪道控制段的頂部高程不得低于194.29m，現(xiàn)有溢洪道頂部控制高程為193.80m，現(xiàn)有高程較所需最小高程低了0.49m，不能滿足防洪要求。3.5.3泄洪安全分析根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2000）的有關規(guī)定，泄洪安全分析包括復核在設計和校核洪水時，泄洪建筑物能否安全下泄最大流量以及泄洪建筑物本身和水庫大壩的安全性；評估宣泄設計和校核洪水時，下游人民生命財產(chǎn)和社會經(jīng)濟損失；評估垮壩可能造成人民生命財產(chǎn)和社會經(jīng)濟損失等等。1）泄洪建筑物本身的安全復核2）洪水風險分析赤竹沖水庫下游為開闊低丘區(qū)，一旦大壩潰決，大潰壩流量可達300m3/s，將淹沒兩岸農(nóng)田近3000多畝，受災人口達到12000人，直接經(jīng)濟損失1億多元。表17赤竹沖水庫潰壩洪水損失估算表Table17ChiZhuChongreservoirdamfloodslossestimationtable淹沒耕地（畝）損壞房屋（戶）受災人口（人）估算損失（萬元）3000130012000100003.6防洪標準復核結果3.6.1防洪標準赤竹沖水庫位于丘陵區(qū)，大壩為均質土壩，原設計總庫容114萬m3，通過此次洪水復核后，總庫容為113.9萬m3，采用30年一遇的設計洪水、300年一遇的校核洪水的防洪標準，符合國家有關規(guī)范的要求。3.6.2水庫大壩的實際防洪能力赤竹沖水庫大壩現(xiàn)有壩頂高程為193.80m，洪水復核結果表明大壩最小高程應為194.8m，低了1.0m，大壩壩高不滿足洪水標準要求。3.6.3泄洪能力溢洪道控制段側墻頂部現(xiàn)有高程為193.80m，低于規(guī)范要求的最小高程194.29m，溢洪道側墻高度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。溢洪道底板及側墻破損嚴重，且其中部被毀，因此，溢洪道是不安全的。4工程地質4.1概述赤竹沖水庫位于溈水一級支流赤竹水上游，水庫大壩座落于寧鄉(xiāng)縣黃材鎮(zhèn)新材村。地理座標：東經(jīng)112°06′17″，北緯28°28′00″。大壩距黃材鎮(zhèn)8Km。有村級公路通往庫壩區(qū)，對外交通方便。樞紐由大壩、溢洪道及輸水設施組成，壩址控制集雨面積1.31Km2。設計正常蓄水位192.0m，相應庫容98萬m3。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的?。á瘢┬退こ獭９こ痰葎e為Ⅳ級。4.1.1壩體結構壩體為均質土壩，壩頂高程193.80m，軸線長56.0m，壩頂寬4.0m，最大壩高25.8m。內(nèi)、外坡均設二級平臺，平臺寬1～2m。內(nèi)坡壩面坡比1:2.0～1:3.0；外坡壩面坡比1:1.15～1:2.5。溢洪道位于右側壩肩。輸水涵位于左側壩體內(nèi)，為漿砌塊石拱涵，長86.5m，斷面尺寸0.7×0.9m，底板進口高程175.0m。4.1.2工程地質問題大壩自1970年8月開工，1971年9月竣工并投入運行，施工前未進任何地勘工作。表18主要工程地質問題及除險措施與效果匯總表Table18Mainengineeringgeologicalproblemsandmeasuresandeffectofbase序號主要工程地質問題險情除險措施、效果或說明1壩體散浸自1971年運行至今，當庫水在190m以上運行時，壩體外坡坡面高程185m以下開始存在散浸問題，散浸面積約約900m2。水庫達正常蓄水位運行時散浸面積稍有增大。汛期外坡壩體排滲溝。2壩體與壩基接觸界面散浸蓄水運行以來兩岸壩肩與壩基存在壩體與壩基接觸界面散浸問題。在正常蓄水位運行時，高程188m以下散浸面積約350m2。開導滲溝。效果較差。3壩基滲漏自1971年運行以來，當庫水位在190m以上運行時，距外坡壩腳5~10m內(nèi)存在集中滲漏點2處，單處滲漏量Q=0.2~0.4L/s。達正常蓄水位運行時，單處滲漏量增大至Q=0.4~0.6L/s。隨庫水位的升高滲漏量稍有增大。4溢洪道。溢洪道漿砌塊石底與側墻破損嚴重未處理5輸水涵周邊滲漏自1971年至今當庫水位在185m以上運行時，漿砌塊石涵與填土界面滲漏，滲漏量Q=0.3L/s，庫水在正常蓄水位運行時滲漏量增大至Q=0.9L/s。隨庫水位升高滲漏量增大，從未處理4.2工程區(qū)地質概況4.2.1地形地貌赤竹沖水庫位于溈水一級支流赤竹水上游。干流長1.38Km，坡降5%。流域總的趨勢是北西高、南東低，屬丘陵低崗地貌單元區(qū)，兩岸山頂高程210m～220m，相對切割深20m～40m。庫盆區(qū)岸坡角10～15°，植被發(fā)育良好，自然狀態(tài)下岸坡穩(wěn)定狀態(tài)良好，無不良地質問題。壩區(qū)兩岸地形較對稱，地形較平坦開闊，壩址區(qū)為較寬闊的“V”型谷，河床高程166m～168m，兩岸坡角10～12°,兩岸山頂高程210～215m。4.2.2地層巖性區(qū)內(nèi)地層從元古界至第四系地層均有出露。元古界冷家溪群與板溪群以淺變質板巖為主；下古生界震旦系以硅質巖為主；寒武系、奧陶系、志留系以砂頁巖為主；上古生界泥盆系主要為砂巖；石炭系與二迭系主要為碳酸鹽巖；中生界三迭系、侏羅系、新生界、第三系為陸相碎屑巖之砂頁巖為主及第四系松散堆積層。其中志留系、泥盆系、三迭系、侏羅系、下第三系發(fā)育不完整。元古界與新生界分布最為廣泛，上古生界次之。區(qū)內(nèi)巖漿巖較為發(fā)育，主要有西北部加里東期的桃江巖體，西南有燕山早期溈山巖體，中部為印支期滄水鋪巖體，東北部為燕山晚期望湘巖體。其產(chǎn)狀主要有巖基、巖株及巖脈。在各巖體內(nèi)外還有成群或零星分布各類巖脈。壩區(qū)出露地層由老至新分述如下：①震旦系通塔灣組（Ptt）黃灰綠色、灰綠色中厚層至薄層狀粉砂質板巖。厚度大于500m，為壩基主要持力層。②全新統(tǒng)沖積堆積（Q4al）：灰褐色砂質粉土與含泥砂礫石，厚1～3m，可塑狀態(tài)，結構較松散。分布于壩基上下游。③人工堆積（Qs）:黃褐色粉土質砂與含礫低液限粘土，可至硬塑狀，結構松散至稍密，最大厚度25.8m，分布于壩體。4.2.3地質構造及地震壩區(qū)無斷層通過，巖層呈單斜狀產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀N72～75°W.NE∠80～82°，傾向上游偏右岸。壩區(qū)主要發(fā)育三組節(jié)理：①節(jié)理產(chǎn)狀N25～30°W?SW∠55～60°，壓扭性，面平直，強風化內(nèi)張開寬0.2cm～2cm，延伸長10m～20m，發(fā)育頻率2條/m。②節(jié)理產(chǎn)狀N45°E?SE∠82～85°，張扭性，延伸長6m～15m，發(fā)育頻率1～2條/m。③節(jié)理產(chǎn)狀N65～70°E?SE∠42～45°，壓扭性，延伸長4m～15m，發(fā)育頻率1～2條/m。區(qū)內(nèi)新構造運動表現(xiàn)為間歇性掀斜運動為主。據(jù)歷史地震記載:長沙地區(qū)從公元228年至1980年共發(fā)生有感地震28次,震級在1～4級之間,其控震構造為公田～寧鄉(xiāng)大斷裂。根據(jù)1：400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》和《中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s；對應的地震基本烈度值為Ⅵ度區(qū)。4.2.3結論與建議（1）工程區(qū)西部屬雪峰山弧型構造的北段，西南部為祁陽弧之北緣；區(qū)內(nèi)新構造運動表現(xiàn)為間歇性掀斜運動為主。工程區(qū)內(nèi)地震活動較為頻繁，根據(jù)1:400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s；場地地震基本烈度值為Ⅵ度。工程區(qū)周邊無大的自然地質災害現(xiàn)象記載，場地整體穩(wěn)定性較好，屬相對穩(wěn)定地塊。按照《水庫大壩安全評價導則》（SL258-2000）對Ⅵ度（含Ⅵ度）以下的工程可不進行抗震復核。（2）庫、壩區(qū)屬丘陵地貌單元，巖性為震旦系通塔灣組黃灰綠色、灰綠色中厚層至薄層狀粉砂質板巖。強風化帶厚度3～5m；壩區(qū)無較大斷層通過，巖體中主要發(fā)育三組節(jié)理。壩區(qū)地下水類型有松散層的孔隙水與基巖裂隙孔隙水，對砼無腐蝕性。（3）壩體為均質土壩。壩體填筑土料土料粗顆粒含量高，孔隙比大、干密度值偏小，具中等壓縮性、夯壓欠密實，壩體抗?jié)B性能差存在散浸問題。（4）填筑壩體時對壩基與兩岸清基僅將表層雜草稍加清理就直接在其上進行填筑壩體。對壩基和兩岸坡表層透水性較強的強風化破碎巖塊與節(jié)理密集帶未進行挖除與防滲處理。壩體與壩基接觸界面存在散浸問題與壩基滲漏問題。（5）大壩存在壩體散浸、壩體與壩基接觸界面存在散浸問題、壩基存在滲漏等問題。建議：對壩體進行充填或其它防滲加固處理、對壩體與壩基接觸界面進行充填防滲灌漿處理；對壩基進行全線帷幕灌漿處理，防滲帷幕深度應深入相對不透水帶（透水率q＜10Lu）以下1～2m，兩岸壩肩向外延伸5～10m。（6）溢洪道側墻與底部襯砌局部破損較嚴重，建議對溢洪道進行加固處理。輸水涵結構簡單、材料質量差、施工質量差，結構老化，存在滲漏問題，建議對輸水涵進行加固和防滲處理。（7）工程區(qū)所需壩體防滲土料，儲量豐富，質量較好，開采與運輸條件較好。砂礫石料與塊石料建議就近外購。陸運較方便。5工程除險加固設計5.1工程任務和規(guī)模赤竹沖水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)魚等綜合利用的小（Ⅰ）型水庫。除險加固之后，其正常蓄水位為192.0m，相應庫容為98萬m3；設計洪水位為193.1m（P=3.33%）,相應庫容為109.2萬m3；校核洪水位為193.6m(P=0.33%)，相應庫容113.9萬m3。5.2主要加固項目5.2.1工程存在的病險問題⑴大壩壩頂高程不夠；大壩施工質量較差，滲漏嚴重，下游壩坡大面積散浸嚴重。⑵溢洪道基礎不均勻沉降，致使側墻和底板開裂，滲水大量滲入大壩，危及大壩安全；另外，溢洪道中部被毀并修建為公路，致使無法泄洪，水庫汛期以控蓄為主。⑶輸水涵施工時基礎清基不徹底，涵洞砌體質量差，且經(jīng)過長時間運行后，涵洞出現(xiàn)滲漏。輸水涵進口閘門破損嚴重。⑷無管理所用房、防汛倉庫。⑸上壩公路切斷了溢洪道，且上壩方式不合理。5.2.2除險加固措施⑴大壩除險加固：大壩壩頂加高；對大壩進行沖抓回填防滲處理；壩基及壩肩采用帷幕灌漿防滲處理。⑵重建溢洪道。⑶對輸水涵洞采取鋼襯處理；更換進口閘門。⑷修建管理所、防汛倉庫和上壩公路。⑸對大壩進行整坡、護坡。5.3設計依據(jù)及標準①《防洪標準》（GB50201-94）②《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）③《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）④《土壩壩體灌漿技術規(guī)范》（SD266-88）⑤《土石壩安全監(jiān)測規(guī)范》（SL60-94）⑥《溢洪道設計規(guī)范》（SL253-200）5.4大壩主要病險情的除險加固設計5.4.1大壩壩頂加高赤竹沖水庫大壩壩頂高程為193.8m，較規(guī)范要求的最小高程194.8m低了1.0m，大壩壩頂高程不能滿足防洪要求。因此需對大壩進行加高。壩頂加高常用的方案有大壩加高培厚和在壩頂修建防浪墻。對大壩加高培厚工程量大，施工復雜；而在壩頂修建防浪墻的工程量小，施工簡便。赤竹沖水庫壩頂高程為193.8m，大于300年一遇校核洪水位。因此，本設計在壩頂修建防浪墻以解決大壩壩頂高程不夠的問題。5.4.2壩體防滲處理方案比較本次勘探對壩體進行鉆孔檢查，發(fā)現(xiàn)壩體局部夯壓不密實，壩基接觸面清基不徹底，接觸面滲漏嚴重。根據(jù)目前大壩現(xiàn)場檢查出現(xiàn)的異常滲漏情況和鉆孔檢查結果，必須考慮加固大壩防滲體。根據(jù)《碾壓土石壩設計規(guī)范》以及結合當?shù)刂尾牧虾褪┕そ?jīng)驗，加固大壩防滲體可以采用沖抓套井回填和上游加作粘土斜墻二種方案。方案一：借鑒沖抓套井回填防滲加固的成功經(jīng)驗，在大壩頂離上游1.0m位置進行沖抓套井回填，沖抓套井回填采用1排孔，孔距為0.78m，形成的防滲墻有效厚度為0.78m，沖抓范圍自壩頂至基巖，最大沖抓深度25.3m。方案二：施工前，把水庫放干，按一定坡比修整內(nèi)坡，在內(nèi)坡腳清淤，清到基巖，做一道1.0m厚1.5m高的砼防滲墻，在砼防滲墻上做斜墻，在斜墻上游設0.4m厚反濾層，反濾層上設0.3m厚塊石護坡。粘土斜墻防滲體做在大壩上游側，淤積庫內(nèi)，減少庫容，在施工時要全部放干水庫，并要修建圍堰，施工項目較多，施工較為復雜。因此，采用方案一作為壩體防滲處理方案。5.4.3大壩沖抓回填1）沖抓鉆孔套井原理沖抓鉆孔套井回填處理土壩滲漏，是在漏水范圍內(nèi)利用沖抓機鉆孔，然后用粘土進行分層回填，并利用鉆機的動力和卷揚設備帶動夯錘加以夯實，造成一個連續(xù)的截水墻，截斷壩身或壩基中的滲流。2）沖抓套井防滲墻頂高程的確定根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）4.2.4條防滲墻頂部在靜水位以上的超高，對正常運用情況，應為0.6～0.3m；對非常運用情況，防滲體頂部應不低于非常運用的靜水位。對正常運用情況時，防滲墻頂部高程最高為192.6m，對非常運用情況，防滲墻最高為193.6m。大壩壩頂高程193.8m，沖抓套井在壩頂進行，由上而下進行鉆孔后回填，為便于施工和保證質量，沖抓套井回填防滲墻頂高程與壩頂齊平，為193.8m。3）沖抓套井防滲墻軸線位置確定大壩沖抓回填防滲墻的主要作用為在壩體內(nèi)形成防滲體以截斷壩身或壩基中的滲流。為減少下游壩體內(nèi)的水壓力，壩體防滲墻在滿足防凍與保護層要求下盡量靠上游。因此，沖抓回填防滲墻軸線離壩頂上游側1.0m，具體位置見圖。4）套井回填土料的選擇套井回填土料暫擬在壩區(qū)北面左岸10km崗地取土，此處為荒地，貯量足，其物理性質可以滿足防滲墻土料要求，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》，防滲墻土料必須符合以下物理性質：回填土料為粘性土料，填土滲透系數(shù)要求K<1×10-5cm/s，填土干容重為1.6g/cm3，壓實度不低于0.95。5）有效厚度的確定防滲墻的有效厚度是根據(jù)滲透穩(wěn)定計算求得其滲透坡降小于允許滲透坡降的條件決定的。表19孔距、排距和有效厚度的相互關系Table19Pitch,rowspacingandtheeffectivethicknessofthemutualrelationship鉆孔排數(shù)最優(yōu)ω值孔距L排距Si有效設計厚度Ti145°L1=2RCOSαT1=2R（Sinα）238°37′L2=2RCOSαS2=R（1+Sinα）T2=R（1+3Sinα）330°L3=2RCOSαS3=R（1+Sinα）T3=R（1+4Sinα）將防滲墻的有效厚度，按照防滲墻的滲透系數(shù)和壩體滲透系數(shù)的比值折算成等效的壩身厚度來進行計算。防滲體厚度：由B=H/J（H=3.2J=6）則B=0.53(14)假定大壩采用單排孔α=45°所以L1=0.78mT1=0.78mT1=0.78m>B=0.53，故采用單排孔布置可以滿足要求。因此本次選用單排孔沖抓作防滲墻。6）鉆孔深度的確定根據(jù)地質情況及防滲要求，本次設計沖抓回填自壩頂而下至基巖，本次設計沖抓回填最深為從壩頂193.8m到167.5m的26.3m。7）主要工程量沖抓回填工程量有：沖抓回填1382.74m。5.4.4壩體及兩壩肩帷幕灌漿設計在對壩體進行鉆孔檢查時，發(fā)現(xiàn)壩基強風化巖石破碎，巖層吸水率在17.3Lu到25.3Lu之間，壩基與兩岸山體巖石裂隙發(fā)育，漏水嚴重。因此，壩基和兩岸山體除險加固采用帷幕灌漿防滲處理。1）帷幕設計帷幕灌漿采用一排灌漿孔，孔距2.0m，防滲標準根據(jù)地勘成果及規(guī)范要求，取q=10Lu，灌漿孔伸入相對不透水層（q=10Lu）以下1m，帷幕最深處高程為164.66m，最終孔深應由現(xiàn)場先導孔壓水試驗確定。2）灌漿孔布置大壩壩基、壩肩和溢洪道存在滲漏，設計采用帷幕灌漿作防滲加固處理，大壩壩肩灌漿孔沿兩岸山坡布置，在壩頂向兩岸延伸，延伸至正常蓄水位與相對不透水層在兩岸的相交處。3）鉆孔及簡易壓水試驗帷幕灌漿鉆孔：壩身采用沖擊干鉆、套管護壁，基巖采用回轉式鉆機鉆進，用金剛石鉆頭或硬質合金鉆頭鉆進，終孔孔徑為75mm。鉆機安裝必須水平、穩(wěn)固，開孔位置偏差應控制在10cm之內(nèi)，孔斜率控制在1%以內(nèi)，鉆孔深入相對不透水層內(nèi)1m左右。鉆孔沖洗及簡易壓水試驗：鉆孔達到設計深度后，應采用清水沖洗鉆孔，直至回水澄清無砂和巖粉為止，殘留巖芯不應超過0.2m。帷幕灌漿孔在灌漿前，對先導灌漿孔均應進行簡易壓水試驗，所得透水率q值來確定開灌水灰比及了解巖層的透水程度。4）灌漿參數(shù)的選取a）灌漿段長度灌漿段的長度是根據(jù)巖石的裂隙發(fā)育程度、破碎情況、滲透性以及設備條件決定的。參照省內(nèi)外帷幕灌漿取得的成功經(jīng)驗，并根據(jù)工程的具體情況，為確保工程質量，設計要求灌漿段一般長5～8m，基巖條件較好的灌漿段取大值，裂隙發(fā)育，巖石破碎段取小值。接觸面單獨做一段，灌段長1.5～2.0m。b）灌漿壓力及漿液變換漿液稠度根據(jù)基巖透水率不同而改變，起始水灰比采用8:1；以后采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1。接觸面灌漿壓力要求以不使壩體底部劈開或上抬為原則，根據(jù)有關規(guī)范，接觸面灌漿壓力應控制在0.05MPa以內(nèi)。漿液稠度的變換原則是：當某一比級漿液的灌入量已達300L以上或灌注時間已達30min，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，應改濃一級?；蜃⑷肼蚀笥?0L/min時，可根據(jù)具體情況越級變濃。c）結束灌漿標準符合下列條件之一者，即可結束灌漿：在設計規(guī)定的灌漿壓力下，灌漿段已停止吸漿或吸漿量小于1.0L/min，并持續(xù)60min以上時；在規(guī)定的壓力下，吸漿量徘徊在1.0L/min的時間達1h以上。5）灌漿材料及灌漿工藝a）灌漿材料必須是新鮮合格的普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于32.5，對水泥的供給采取邊用邊進的原則，以保障水泥不過長時間在工地積放。b）灌漿施工次序灌漿應遵循分序加密的原則。帷幕孔分三序次施灌，一序孔孔距8m，二序孔孔距8m。三序孔孔距4m，最終孔距2m。6）灌漿方法當巖段小于6m時，采用全孔一次灌漿法；大于6m或在漏水嚴重地段應采取自上而下的方法灌漿，以提高灌漿質量。7）灌漿結束和封孔在灌漿過程中，對于每一個灌漿孔都應嚴格按照規(guī)程，規(guī)范的要求結束灌漿，以確保工程質量。對較深的帷幕灌漿孔，在最后一段灌漿結束后即采用濃漿封孔。封孔分段長15～20m，封孔壓力與灌漿壓力相同，當注入率不大于1L/min，繼續(xù)灌注30min后，在孔口處繼續(xù)灌注60min，灌注結束后閉漿24h。8）工程質量檢查檢查孔數(shù)為灌漿總孔數(shù)的10％，布置在斷層、巖體破碎帶等地質條件復雜的部位、末序孔注漿量大的孔段附近、孔偏斜過大處、灌漿過程不正常的部位。檢查孔應采取巖芯，繪制鉆孔柱狀圖。檢查孔壓水試驗在該部位灌漿結束后14d后進行，自上而下分段卡塞進行壓水試驗，采用單點法或五點法。壓力為1H0（H0為正常蓄水位至試驗段處高差），且不大于該處灌漿壓力的80%。檢查孔各段壓水試驗測得的q值原則上須≤10Lu，所有試段的q值必須小于10Lu，才認為該孔符合標準。5.5輸水涵洞加固設計輸水涵為漿砌石拱涵，斷面尺寸為0.7m×0.9m（寬×高），進口高程為175.0m，全長86.5m，底坡降為1/200，設計流量為0.6m3/s。涵洞進水口為插板閘門，現(xiàn)已老化。輸水涵洞防滲處理方法有反壓灌漿、開挖隧洞和鋼襯。根據(jù)以往的經(jīng)驗教訓，反壓灌漿對漿砌石涵洞防滲處理效果都比較差。根據(jù)壩區(qū)地質情況，開挖隧洞的地質情況不理想，故不采用重新開挖隧洞作為輸水設施的方案。鋼襯施工簡單，在涵洞中埋入鋼管，防滲效果好。故輸水涵洞采用鋼襯的加固處理方案。同時將進口閘門更新。5.6溢洪道除險加固設計5.6.1基本情況溢洪道進口段修建在大壩右岸山體上，為正槽式開敞式，全長75m，寬5m，底板高程為173.0～192.0m，堰頂高程為192.0m。溢洪道側墻為漿砌石結構。由于溢洪道基礎不均勻沉降，致使底板和側墻開裂。目前裂縫寬達4～5cm，漏水量大并且滲入大壩，危及大壩安全；另外，溢洪道中部被毀并修建為公路，致使無法泄洪。5.6.2除險加固設計本次設計溢流堰型式與原設計一致，為寬頂堰，堰頂高程為192.0m，堰寬5m。溢洪道底板為500mm厚鋼筋混凝土。側墻拆除重建，為漿砌石結構，設φ50排水孔，間距為5m，梅花形布置。因原溢洪道中部被毀，并且修建為公路。為使大壩能正常泄洪，又不至于影響交通，特在溢洪道與公路交叉處建立一座人行橋。人行橋高程為177.4m，寬2.0m，長7.0m。為使灌溉渠能順利穿過溢洪道，在橋旁邊修建一小型渡槽。渡槽為鋼筋混凝土結構，其結構詳見圖紙。5.6.3溢洪道水力計算溢洪道位于大壩右岸山體內(nèi)，為正槽開敞式溢洪道，長度75m，寬5m，泄槽坡比為1:2.7，消能方式為挑流消能。1溢洪道水力計算1）溢洪道過流能力復核本階段的溢洪道最大下泄流量的復核成果如下：qm3.3%=9.66m3/s時，H3.3%=1.1mqm0.33%=15.99m3/s時，H0.33%=1.6m溢流堰過流能力復核如下：(15)式中Q-泄洪流量Qm3.3%=9.66m3/sQm0.33%=15.99m3/sε-側收縮系數(shù)ε=1m-流量系數(shù)，取m=0.365自由出流σ=1經(jīng)計算，溢流堰過流能力滿足要求。2）水面線推求 根據(jù)地形、地質條件擬定B=5m，矩形斷面。用以下式計算水面曲線:(16)計算結果見表20、21、22。表20P=0.33%水面線推求表Table20P=0.33Waterlinederivetable編號H(m)V(m/s)RESCV(平均)R(平均)C(平均)I(平均)L累距11.013.170.721.5247.330.0020.903.550.661.5446.683.360.6947.000.010.060.0630.804.000.611.6246.003.780.6346.340.010.200.2640.704.570.551.7645.224.280.5845.610.020.420.6950.605.330.482.0544.304.950.5244.760.020.831.5160.506.400.422.5943.215.860.4543.760.041.643.1570.408.000.343.6641.877.200.3842.540.083.676.8280.3010.660.276.1040.149.330.3141.010.1712.2419.0690.2811.420.256.9439.7311.040.2639.940.2911.3430.40100.2711.840.247.4339.5211.630.2539.620.3523.6054.00表21P=3.33%水面線推求表Table21P=0.33Waterlinederivetable編號H(m)V(m/s)RESCV(平均)R(平均)C(平均)I(平均)L累距10.732.650.571.0945.460.0020.702.760.551.0945.222.700.5645.340.010.000.0030.603.220.481.1344.302.990.5244.760.010.110.1240.503.860.421.2643.213.540.4543.760.010.380.4950.404.830.341.5941.874.350.3842.540.030.961.4660.306.440.272.4240.145.640.3141.010.062.704.1570.257.730.233.3039.067.080.2539.600.133.697.8480.228.780.204.1538.318.250.2138.680.215.5013.3490.209.660.194.9637.759.220.1938.030.3040.6654.00表22P=5%水面線推求表Table22Waterlinederivetable編號H(m)V(m/s)RESCV(平均)R(平均)C(平均)I(平均)L累距10.672.590.531.0144.960.0020.602.890.481.0344.302.740.5144.630.010.040.0430.503.470.421.1543.760.010.240.2840.404.340.341.3641.873.900.3842.540.020.700.9950.305.780.272.0040.145.060.3141.010.052.023.0060.208.670.194.0437.757.230.2338.950.159.3112.3284.4437.458.900.1837.600.316.7019.0180.189.510.174.8037.219.320.1737.330.3634.9954.002挑流消能水力計算赤竹沖水庫為?。á瘢┬退畮欤饕ㄖ餅樗募壗ㄖ?，挑流計算按300年一遇下泄流量進行。具體計算采用以下公式：(17)(18)(19)(20)(21)(22)式中：S1-上游水面至挑坎頂部的高差，S1=20.65mq-單寬流量，KE-流能比-流速系數(shù)-挑坎出口的流速，m/s-挑射角，-坎高，-沖刷坑后的下游水深，-射程，m-反應巖基特性的系數(shù)，取-上下游水位差，-沖刷坑深度，m-水下射程，m計算過程如下：(23)(24)(25)(26)(27)(28)挑流消能的射程為30.4m。因下游為小（Ⅱ）型水庫團山水庫，溢洪道對岸為山體，為防止挑射水流對對岸山體造成比較大的沖刷，將對岸山體挖除一部分，并對其進行混凝土護砌。3泄槽段側墻穩(wěn)定復核根據(jù)水面線推求結果，原溢洪道泄槽段邊墻頂部控制高程不滿足過流要求。因為溢洪道重建，故一并將側墻拆除重建，側墻采用M7.5砂漿砌塊石，擋土墻設φ50排水孔，間距為5m，梅花形布置。擋墻結構計算擋土墻抗滑穩(wěn)定計算公式采用抗剪計算公式：(29)式中：Kc——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)f——地基摩擦系數(shù)，參照《水閘設計規(guī)范》表7.3.10取f=0.45；——抗滑力總和；——滑動力總和。墻后填土為風化巖棄碴等砂殼料，濕容重rn=1.8t/m3，內(nèi)摩擦角Ф=28°。抗傾穩(wěn)定公式：K0=(30)式中：K0——抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)，My——抗傾力矩，M0——傾復力矩?；讘︱炈悖?31)式中：——基底最大應力，——基底最小應力，B——墻底寬度，——偏心距。計算結果見表23表23溢洪道側墻穩(wěn)定計算表Table23Spillwaysidewallstabilitycalculationtable荷載組合抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)基底應力(KN/m2)抗傾覆安全系數(shù)KC[KC]K0[K0]正常水位情況1.261.05202422.21.5經(jīng)計算擋土墻能滿足規(guī)范要求。通過對當?shù)氐乃摹⒌刭|、地形、自然災害等自然條件的調(diào)查和社會經(jīng)濟條件的調(diào)查，分析具體的水庫險情，提出項目區(qū)的實施計劃和措施和具體的水工建筑物的設計，最終保證了水庫的正常運行。結束語在本次設計中，我學習到了很多知識，通過這一次的畢業(yè)設計，讓我們把大學所學的知識連貫的用在一起，從理論到實踐，深化的知識結構，也更深刻的掌握了水利專業(yè)的知識。但由于我們的能力的局限，設計中存在有許多的缺陷，希望老師在此過程中悉心指出，以便能更準確的掌握知識要點。希望自己能通過只一次的學習能夠連貫、熟練、自主的運用理論知識，為以后走上社會做一個預演，做一個彩排，為成為一名合格的水利工作者而更加努力。參考文獻[1]史鵬，焦鳳磊.中小型病險水庫的現(xiàn)狀及除險加固措施［M］.天津：水利電力出版社，2008[2]楊啟貴，譚界雄.我國病險水庫特點及加固設計中的問題［M］.北京：水利電力出版社，2008[3]SL252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標準［S］.北京：中國水利水電出版社，2000；[4]GB50201-94防洪標準［S］.北京：水利電力出版社［S］，1994；[5]湖南省暴雨洪水查算手冊［S］.長沙：湖南省水利廳，1984；[6]SL274-2001碾壓式土石壩設計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2001；[7]SL203-97水工建筑物抗震設計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，1997；[8]SL258-2000水庫大壩安全評價導則［S］.北京：中國水利水電出版社，2000；[9]SL60-94土石壩安全檢測技術規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2000；[10]SD266-88土壩壩體灌漿技術規(guī)范［S］.北京：水利電力出版社，1988；[11]華東水利學院.水工設計手冊（第4冊土石壩）［S］.北京：水利電力出版社，1984[12]土壩設計［M］.北京：水利電力出版社，1978[13]土石壩加固［M］.北京：水利電力出版社，1978[14]SL253-2000溢洪道設計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2000；[15]SL44-93水利水電工程設計洪水計算規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，1993；[16]SL189-96小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則［S］.北京：中國水利水電出版社，1996；[17]中國堤壩防滲加固新技術［M］.北京：國水利電力出版社，2001[18]JTJ012-94公路水泥混凝土路面設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，1994[19]水工設計的理論和方法［M］.北京：中國水利水電出版社，2000[20]湖南省病險土石壩治理研究［M］.長沙：湖南省水利水電廳，1991致謝本設計是在潘景副老師的悉心指導和熱情關懷下完成的。在本設計的寫作過程中，我的導師潘景副老師多次認真耐心地審查了設計資料和文本，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出設計中的具體問題，嚴格把關，循循善誘，在專業(yè)知識和設計寫作上都給予我細心的指導和不懈的支持，在此謹向潘老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。附圖附圖1：水庫工程位置圖附圖2：水庫樞紐平面圖附圖3：樞紐布置圖附圖4：新建溢洪道平面圖附圖5：新建溢洪道剖面圖附圖6：新建溢洪道縱斷面圖附圖7：溢洪道渡槽配筋圖附圖8：大壩防滲斷面圖附圖9：大壩防浪防滲斷面圖附圖10：輸水涵洞斷面圖附圖11：大壩沖抓回填斷面圖附圖12：帷幕灌漿斷面圖附圖13：施工進度表附表表4赤竹沖水庫三十年一遇二十四小時降雨時程分配計算表Table4ThreeyearsChiZhureservoirina24-hourrainfallscheduledistributioncalculatetable時段(一)12345678910111213設計24小時降雨各時段雨量位置及所占百分數(shù)H1=87.7(二)(三)H3-H1=40.5(四)52.1(五)21.1H6-H3=34.7(六)30.7(七)10.7H12-H6=34.6(八)10.119.521.2(九)H24-H12=42(十)6.49.5(十一)1.32.0Ht(十二)1.32.010.721.1R總(十三)IO=3010.721.1R上=0.75R(十四)8.015.8續(xù)表4赤竹沖水庫三十年一遇二十四小時降雨時程分配計算表Table4ThreeyearsChiZhureservoirina24-hourrainfallscheduledistributioncalculatetable時段(一)1415161718192021222324合計設計24小時降雨各時段雨量位置及所占百分數(shù)H1=87.7(二)100