安化縣沙溪沖水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

沖水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是安化縣沙溪沖水庫的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。根據(jù)水庫現(xiàn)行情況，大壩壩體滲漏嚴(yán)重；大壩上游坡沖刷嚴(yán)重；輸水設(shè)施滲漏嚴(yán)重；溢洪道不能安全泄洪。壩體上游壩坡土工膜防滲處理；大壩上游坡采用預(yù)制硂六方塊護(hù)坡；輸水設(shè)施除險(xiǎn)加固；溢洪道加固處理。除險(xiǎn)加固后恢復(fù)水庫設(shè)計(jì)可供水量，減少水庫損失；提高水庫防洪能力確保下游人們的生命財(cái)產(chǎn)安全；恢復(fù)水庫面積。關(guān)鍵詞：大壩壩體；溢洪道；放水涵；加固；滲漏，整修；DesignofDangerEliminationandinforcementfortheAnhuaCountryShachongReservoirAuthor:LiuyiTutor:Yaobangsong(OrientalScience ＆ TechnologyCollegeofHunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)Abstract：ThisdesignisthereinforcementoftheAnHuaCountryShaichongreservoir.Accordingthecurrentsituation,Seriousleakageofdambody;damupstreamslopeerosion;severeleakageofwaterconveyancefacilities;spillwaycannotbesafespillwDamupstreamslopegeomembranetreatment;slopeofthedamupstreamslopewiththeprefabricatedQuansixreinforcementoftransferfacilities;spillwayreinforcementtreatment.Designedforthewaterrecoveryreservoir reinforcement, reducingreservoirlosses; reservoirfloodcontrolcapacitytoensurethatthedownstreampeople'slivesandproperty;restorethereservoirarea.Keywords:Themaindam;Spillway;Waterculverts;Reinforcement;Leakage;Renovated前言 了規(guī)模江河治和利程建建了程。然而，由于各種原因，許多水庫都不同程度存在一些病險(xiǎn)問題，特別是上世紀(jì)六七十年代文革期間由民工投勞建成的水庫問題較大較多，一直成為水利行業(yè)的工作重點(diǎn)之一。這類水庫中，有的是防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，達(dá)不到有關(guān)規(guī)范，規(guī)定要求，有的是工程本身質(zhì)量差，有的則是工程老化失修等問題。形成的這些大量病險(xiǎn)水庫，不僅造成水庫不能正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮其效益，而且還嚴(yán)重威脅到下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。這些病險(xiǎn)水庫急需抓緊除險(xiǎn)加固處理。水庫是江河防洪體系的重要組成部分，也是調(diào)控水資源時(shí)空分布、優(yōu)化水資源配置最重要的工程措施。作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，水庫在歷年的防洪抗旱、生產(chǎn)生活供水及改善生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了積極作用。但我國水庫也存在建設(shè)先天不足、后期管理不善等問題，不僅影響水庫的安全運(yùn)行和效益充分發(fā)揮，甚至發(fā)生過垮壩，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失，教訓(xùn)非常慘痛。沙溪沖水庫建成于1965年,施工前對壩基未作過任何工程地質(zhì)勘探工作，壩區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)與壩基巖體工程、水文地質(zhì)特性不清。由于采用大批民工作業(yè)，施工人員技術(shù)力量欠缺，管理工作不規(guī)范，施工質(zhì)量較差，不少施工環(huán)節(jié)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求；大壩填筑時(shí)未對巖基進(jìn)行防滲處理。通過五十多年的運(yùn)行，工程老化嚴(yán)重，存在的居多病險(xiǎn)隱患已明顯暴露且有逐年加劇之勢，目前工程存在的問題和安全隱患主要有以下幾個(gè)方面：（1）大壩壩體滲漏嚴(yán)重：大壩壩體滲漏嚴(yán)重。壩體滲漏是由于壩體填筑土料均一性差，施工時(shí)夯壓不密實(shí)，造成壩體結(jié)構(gòu)較疏松，密實(shí)性較差，屬中等偏高壓縮性土，為中等透水性。（2）大壩上游坡沖刷嚴(yán)重：大壩上游坡無任何防護(hù)措施，經(jīng)過多年風(fēng)吹浪打，部分壩坡土 體 被淘 空 流 失， 上 游 壩坡坑坑洼洼 ， 局 部 垮塌 ， 危 及大 壩 安全。 （ 3）輸 水 設(shè)施滲漏 嚴(yán)重 ：輸 水 臥管 為 條石結(jié)構(gòu) ， 經(jīng)多年運(yùn)行， 接縫砂漿 老化 脫落 ， 接縫漏 水嚴(yán)重， 管內(nèi)阻塞 。 輸 水 涵 為 條石箱涵結(jié)構(gòu) ， 經(jīng)多年運(yùn)行， 涵管出現(xiàn)裂縫 ， 接 縫止 水老化 斷裂 ， 接縫漏 水嚴(yán)重， 涵管管周土 體 長 期 在滲透 水 流 作 用下， 管周土 體 細(xì) 顆粒 被 水 流帶走 ，形成 滲漏通道 ， 涵管管周滲漏 嚴(yán)重。 （ 4）溢 洪 道 不能安全 泄 洪:溢 洪 道泄流 能 力 不 夠 ，控 制段 及泄槽段右側(cè)墻 為 干 石內(nèi)襯砼襯砌 ， 側(cè)墻出現(xiàn) 較多 裂縫 ， 漏 水嚴(yán)重， 左側(cè)墻 為 天然巖 基， 極不 平整 ， 糙大率， 阻 水嚴(yán)重， 影響 水庫安全 泄 洪， 危 脅大 壩 安全。 本 設(shè)計(jì)就 是 在上述情況 基礎(chǔ)上 ， 針對沙溪沖 水庫 目前 存在的問題 上 而 進(jìn) 行 設(shè)計(jì) 的主。 要 內(nèi) 用包括綜合說明 、水文 及調(diào) 度演算 、工程 地 質(zhì)、工程加固 設(shè)計(jì) 等， 以解決 大 壩 壩體 滲漏 、大 壩上 游 坡沖刷 、 輸 水 設(shè)施滲漏溢 洪 道 不能安全 泄 洪等問題。由 于 本人的 水平限制，該設(shè)計(jì)在篇幅大小、表達(dá)深度、圖文體例等方面可能存在許多不足之處，敬請各位老師和同學(xué)指正。綜合說明2.1工程概況沙溪沖水庫位于資水流域一級支流洢溪支流小溪，壩址居?xùn)|經(jīng)111°42′、北緯2814′，地處湖南省安化縣仙溪鎮(zhèn)仙溪村。大壩下游距仙溪鎮(zhèn)2km，距縣城75km。是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小（2）型水利工程。水庫壩址控制集雨面積1.64km2，庫內(nèi)干流全長2.18km，干流平均坡降為176.1‰，設(shè)計(jì)正常庫容36萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積80公頃，保護(hù)人口0.65萬人。沙溪沖水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞及放水臥管等建筑物組成。該水庫于1965年初動(dòng)工興建，于 1970年竣工受益。（1）大壩為堆石大斜墻土壩，壩頂高程 78.50（防浪 墻頂高程 80.00，最 大壩205m，頂寬63m，頂軸線長509m，頂設(shè)有一15m寬1.3m漿砌石防浪墻。大壩上游坡無臺，坡比為1237，大壩上游坡無任何襯砌措施；下游坡設(shè)一級平臺，平臺高程為6404m，臺寬為91m，臺上部比為1078，平臺以下外坡比為1108，下游堆石體頂寬1m底寬20m。（2）輸水涵 洞位于右岸 壩體與 壩肩接觸 處，全長 66m，條箱涵結(jié)構(gòu)，凈寬 凈 高0.6m，進(jìn) 口底板 高程為 59.32m，縱坡1/100，設(shè)計(jì)輸水流量 0.11ms。采用 臥管控制泄 水，臥管為條 石矩形結(jié)構(gòu) ，內(nèi)寬 0.3m，內(nèi)高0.4m，放水孔直徑 0.12m，放水孔垂直 高差 0.5m。（3）溢洪道為岸邊 正槽式 ，利用天然巖 石消 能，位于大壩左 壩端山 體上 ，控制段 為矩形 明渠 ，無閘門 控制，進(jìn) 口底板 高程 77.38m，進(jìn) 口寬 7.6m； 溢洪道中間部 位設(shè)有泄 洪深槽 ，進(jìn) 口底板 高程 75.78，槽身斷 面尺寸 1.6× 1.5（寬× 高，設(shè)有一鑄鐵 控制閘門； 溢洪道全長80.3m，其中 控制段 10.3m，陡 坡段 70m，出 口未 設(shè)消 能設(shè)施 ，利用河谷巖 石消 能； 控制段右側(cè)側(cè) 墻采用 干砌 石內(nèi)襯砼襯砌 ，左側(cè)側(cè) 墻為自然巖 石坡；制段 、泄槽段底板 及泄 洪深槽側(cè) 墻、底板均采用砼襯砌。22 工程地質(zhì)2.2.1地形 地貌 沙溪沖水庫位于資水水系 支流仙溪河 支流上 游，流域總 的趨勢 是北西 高南東低 ，屬中低山 地貌單元區(qū) ，相對切割 深30m~50m。庫盆區(qū)岸 坡角 40~50°，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(zhì)問題。壩區(qū)兩岸地形較對稱，壩址為 “U”型橫向谷，河流流向由北西流向南東，河床寬20~25m，河床高程 58m~59m，兩岸無階地發(fā)育，兩岸山頂高程 120~150m，兩岸坡角25~30°。2.2.2 地層巖性、構(gòu)造及地震 壩區(qū)出露地層主要為第四系覆蓋層和志留系下統(tǒng)（S1）巖層：（1）第四系覆蓋層 黃灰褐色含礫壤土與堆石、干砌塊石、砼等。含礫壤土呈可~硬塑狀，填筑稍密，最大厚度 20.5m，分布于壩體斜墻部位。堆石、干砌塊石、砼等分布于壩外殼、防浪墻、洪道等處。（2）地質(zhì)構(gòu)造 黃灰綠色、灰綠色中厚層狀淺變質(zhì)石英砂巖，巖石堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。分布于兩岸與壩基。區(qū)域總厚度大于 500m。壩區(qū)位于雪峰山弧形構(gòu)造東北轉(zhuǎn)折端，受其影響，區(qū)域內(nèi)褶皺構(gòu)造發(fā)育，但運(yùn)動(dòng)年代久遠(yuǎn)，早以穩(wěn)定，區(qū)內(nèi)無新的構(gòu)造活 動(dòng)，相 對穩(wěn)定。 根據(jù)《 中國 地震動(dòng)參數(shù) 區(qū)圖 （1:400萬）》（6～ 1），工程區(qū)地震值加速 度為 0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期 為 0.35s，場 地地震基本烈 度為Ⅵ 度，屬相 穩(wěn)定地區(qū)。2.2.3 水文 地質(zhì) 壩區(qū)地下水 主要為基巖裂隙水 與松散 土體的孔隙水 ，為簡單 型水文 地質(zhì)條件 ?；鶐r裂隙水分布于砂質(zhì)板巖的風(fēng)化、構(gòu)造節(jié)理裂隙中，接受大氣降水補(bǔ)給，以濕地泉的形 式向河谷排泄 ，排泄 高程 78m左右 ，動(dòng)態(tài)隨季節(jié) 變化，枯水期 干涸 。松散 土體的孔隙水 主要賦存 于第四系人工 堆積 層中，接 受大氣降水 與庫水補(bǔ)給 。勘測 期壩體內(nèi)地下穩(wěn)定水 位埋深 低 于庫水 位 0.5m。據(jù)工 程區(qū)附近資料 地下水水 化學(xué)類 主要為－-a-g型，PH值 7.5~8.，對砼無腐蝕 性。3本次勘探 對壩基及兩岸山體基巖進(jìn)行了壓水試驗(yàn)共計(jì) 6段 /3孔 、壩體注水試驗(yàn) 4段/1孔 。根據(jù)《水利水電工 程地質(zhì)勘察規(guī)范》 99附錄 J巖土滲漏 分級標(biāo)準(zhǔn) ，按滲透試驗(yàn) K值 和透水率 q值進(jìn)行 分級 ，將該 壩區(qū)分為4個(gè)透水帶 ：①帶 ：壩體斜墻帶帶 。最大厚度20.5m。室試驗(yàn)原狀土樣 6組 ，根據(jù)顆粒組成 ，為含礫（碎 石）壤土。②帶：壩下游外殼堆石帶。為塊石，含少量粘土和碎石。③帶：強(qiáng)風(fēng)化巖帶。強(qiáng)風(fēng)化帶厚度 ～m，壩基3～4m，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育。④帶：弱風(fēng)化巖帶：鉆孔揭露弱風(fēng)化帶厚度 。巖體內(nèi)節(jié)理裂隙不發(fā)育，層面閉 合，巖體完整性較好。.3 地 質(zhì) 評 價(jià) 結(jié)論（1）沙溪沖水庫位于雪峰弧形構(gòu)造北段向東偏轉(zhuǎn)的部位，工程區(qū)無大的斷層及構(gòu)造帶通過。根據(jù)GB18306-2001版1／400萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度005g地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期035s，對應(yīng)場地地震基本烈度為Ⅵ度。（2）志留系統(tǒng)（S）黃灰綠色、灰綠色中厚淺1變質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度 3～5m；壩區(qū)無斷層通過，巖體中主要發(fā)育三組節(jié)理。壩 區(qū)地下水對砼無腐蝕性。（3）樞紐區(qū)主要存在壩體、壩基滲漏及壩肩繞壩滲漏、溢洪道泄 洪能力 不夠 、輸 水涵管 及臥管 滲漏等問題 ，需進(jìn)行相 應(yīng)處 理。（4）加強(qiáng)施 工地質(zhì)工作 ，及時(shí)解決施 工中遇到 的地質(zhì)問題 ，修正 地質(zhì)參數(shù)。水文調(diào) 洪演算 3.1 設(shè) 計(jì) 洪水本次 洪水計(jì)算成果如 下表 1：表 1 洪水計(jì) 算 成 果Tab1 Floodcalculationresults項(xiàng) 目 單位 % % .5%設(shè) 計(jì) 暴 雨 H24面

224.9 275.6 440.7洪峰流量Q3/s1619.633.3洪水3.2總量調(diào)W洪演 算104332.540.867.8根據(jù)沙溪沖水庫溢洪道現(xiàn)狀 及加固后情況分別了進(jìn)行調(diào) 洪演算 ，起調(diào) 水位均 為正 常蓄 水位 77.38m，其計(jì)算 結(jié)果如 下表 2：表 2 調(diào) 洪演 算 成 果Tab2 Floodregulatingcalculationresults項(xiàng) 目 單位 現(xiàn) 狀 加 固 后% .5% % % .5%最高洪水位M78.5779.2377.4977.6878.42相應(yīng)庫容104339.0240.6836.2836.7638.63最大下泄流量3/s16.3227.2614.4817.9226.373.3 抗 洪 能 力 復(fù)核沙溪沖水庫大壩現(xiàn)狀壩頂高程為 78.50m，較 SL274-2001要求的最低高程 79.86m低 1.36m，故該水庫大壩現(xiàn)狀抗洪能力不滿足規(guī)范要求；溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程 78.85m，小于《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的最低高程 79.53m。因此，沙溪沖水庫溢洪道 控制段現(xiàn)狀導(dǎo)墻頂部高程不滿足防洪要求。 本次設(shè)計(jì)擬對溢洪道泄洪深槽進(jìn)行拓寬，并采用鋼筋砼進(jìn)行護(hù)砌加固；仍以正常 蓄水位起調(diào)，根據(jù)溢洪道調(diào)洪演算成果推算得到壩頂高程應(yīng)不低于 79.05m，而現(xiàn)狀壩頂高程為 78.50m，但現(xiàn)狀壩頂以上有 1.5m高的防浪墻可將其作為安全超高部分，其校 核洪水位為 78.42m，較壩頂 78.50m低 0.08m，故該水庫大壩加固后的抗洪能力滿足要 求。 35.0030.0025.0020.0015.0010.005.000.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30t（h）10%入庫洪水過程線 5%入庫洪水過程線 0.5%入庫洪水過程線圖 1水庫各頻率下入 庫洪水過程線Fig1 Thefrequencyofbluntresenoirfloodstonageprocessline81818079787776757473727170696867666564636261605958575655051015202530354045庫容（萬圖2洪流曲線水庫Fig2 Bluntreservoirdischorrgecurve圖2洪流曲線水庫Fig2 Bluntreservoirdischorrgecurve79.57978.57877.5770 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44q(/s）Fig3 Bluntreservoirdischargecuner3.4設(shè)計(jì)暴雨沙溪沖水庫位于山區(qū)，水庫大壩為堆石大斜墻土壩，正常庫容為36萬m，本次設(shè)計(jì)灌溉80hm2，現(xiàn)實(shí)際灌溉面積43hm2。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL2522000和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB502011994第612條和621條的規(guī)定，沙溪沖水庫為小（2）型水庫，主要水工建筑物（大壩、溢洪道泄槽等）的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計(jì)、200年一遇校核；溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,溢洪道泄槽段設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。本次除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)對洪水計(jì)算（%、%、.%）進(jìn)行了復(fù)核，復(fù)核結(jié)果與“安全論證報(bào)告”中的推算成果相同，詳情如下：沙溪沖水庫缺乏完整的、長系列的水文實(shí)測資料，本次設(shè)計(jì)暴雨H、面雨量24點(diǎn)H、設(shè)計(jì)暴雨24h時(shí)程分配、設(shè)計(jì)凈雨過程計(jì)算的推求均采用《湖南省暴雨洪水查24面算》（水利1984年9，以下簡稱《查算手冊》）的查算辦法計(jì)算。沙溪沖水庫壩址控制集雨面積為1.64km，小于500km2，符合《查算手冊》的適應(yīng)范圍。根據(jù)沙溪沖水庫 地理位 置查圖得流域中 心 H24點(diǎn)（均）

130， 查圖得 C0.56， 再根V據(jù) 各頻率查K值，計(jì)算 各頻率H ，計(jì)算得10年一遇點(diǎn)雨量為 224.9，20年一遇點(diǎn) P 24點(diǎn)雨量為 275.6，200年一遇點(diǎn)雨量為 440.7。沙溪沖水庫設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量成果 見表2.3-1。由《 查算 手冊》 圖一 知該流域?qū)俦┯暌?致區(qū)第 7區(qū)。 依據(jù) 集雨面積， 查圖得點(diǎn)面 雨量 折算系 數(shù)α=，則10年一遇面雨量為 224.9mm，0年一遇面雨量為 275.6mm，年一遇面雨量為 440.7mm。、得n、n，計(jì)算時(shí)段雨，《查2 3算 手冊》 表九的 概化雨型， 求設(shè)計(jì)暴雨 24小時(shí)時(shí)程分配。根據(jù) 圖該流域?qū)佼a(chǎn)流分區(qū)第 Ⅱ區(qū)，降雨初損I

m，計(jì)算時(shí)段雨深R0

，根據(jù)沙溪沖水庫流域植被情況較好，總查表十一 得ψ值，計(jì)算 出地表徑流和 地下 徑流。沙溪沖水庫設(shè)計(jì)暴雨 參數(shù)見表3。根據(jù)計(jì)算 得10年一遇 徑流總量為 197.9m，0年一遇 徑流總量為 248. ，年一遇 徑流總量為 413.。表3 水 庫 設(shè) 計(jì) 暴 雨 參數(shù)Tab3 Theparametersofdesignstorm（）1050.5備注Kp1.732.123.39集雨面積 ＝1.64k2H（ )224.9275.60440.70干 流長度L＝2.180km24點(diǎn)續(xù)表P (10 5 0.5 備注 ‰H24面

（) 224.9 275.60 440.70 干流縱坡降J＝ 176.14n 0.662 0.638 0.570 H2 24

＝ 130.00 n 0.722 0.707 0.676 Cv＝ 0.563H1(mm)

83.48 95.98 130.16 ＝ 3.5H() 121.02 142.86 208.75 降雨初損Io＝ 27.003H() 152.97 183.60 281.24 點(diǎn)面關(guān)系系數(shù)α＝ 1.006H() 185.48 224.95 352.0512H-H() 37.54 46.88 78.603 1H-H() 31.95 40.74 72.496 3H-H() 32.51 41.34 70.8112 6H-H24 12R

() 39.42 50.65 88.65197.9 248.60 413.70總ψ 0.7 0.70 0.75R 138.53 174.02 310.28上35 351 洪水計(jì)算根據(jù)24小時(shí)降雨時(shí)程分配表計(jì)算出時(shí)段凈雨表，試算出最大洪峰流量 Qmτ。參照《查算手冊》，沙溪沖水庫的地面徑流過程采用徑流分配系數(shù)法進(jìn)行分配，地下徑流過程采用等腰三角形分配法進(jìn)行分配，由此求得的入庫洪水過程。表4 水庫設(shè)計(jì)洪水參數(shù)Tab4 Thefloodparameterofreservoirdesign項(xiàng)目單位%%.5%θ3.443.443.44M0.270.270.27τH2.071.941.70Q 3/s15.9619.6033.28上∑m上i3/s63.1179.28141.35Q/∑Q 0.25 0.25 0.24上Q下m 上im3/s1.591.792.14ΔQ 3/s 0.09 0.09 0.10下W 1043

32.46 40.77 67.85根據(jù)上表可知,10年一遇地面洪峰流量為15.963/s，洪水總量為32.46萬320年一遇地面洪峰流量為19.63/s，洪水總量為40.77萬3200年一遇地面洪峰流量為33.283/s，洪水總量為67.85萬3。表 5 水 庫 設(shè)計(jì)洪 水過 程線 （ 10）Tab5 Thedesignfloodhydrograph(10%)△t(10123456789101112131415小時(shí)）/Qi00.0780.2080.2210.1330.0910.0690.0550.0430.0340.0260.0180.0130.0080.0040.002Qi0.004.9313.1313.958.395.744.353.472.712.151.641.140.820.500.250.13Q00.090.190.280.370.470.560.660.750.840.941.031.121.221.311.401.5000.095.1213.4114.328.866.305.014.223.563.082.672.262.041.821.661.62△t(1小時(shí)）Q/QiQi

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 合計(jì)Q0 63.300 1.59 1.50 1.40 1.31 1.22 1.12 1.03 0.94 0.84 0.75 0.66 0.56 0.47 0.37 … … 26.48表 6 水 庫 設(shè)計(jì) 洪 水 過程 線（ 5）Tab6 Thedesignfloodhydrograph(5%)△t(10123456789101112131415小時(shí)）Q/Qi00.030.1720.2470.1450.0940.0720.0570.0460.0370.030.0230.0180.0120.0080.005Qi0.002.3813.6419.5811.497.455.714.523.652.932.381.821.430.950.630.40Q00.090.190.280.380.470.560.660.750.850.941.041.131.221.321.411.5100.092.5713.9219.9611.978.026.375.274.493.873.412.952.652.272.051.90△ t(1小時(shí)）161718192021222324252627282930合計(jì)Q/Qi0.0020.001Qi0.160.0879.20Q01.601.691.791.691.601.511.411.321.221.131.040.940.850.75……32.5601.761.771.791.691.601.511.411.321.221.131.040.940.850.75……111.76△t(1小時(shí)）∑QiQiQ0Qi+Q0

表 7 水庫設(shè)計(jì)洪水過程 線（ 0.5）012345678910111213141500.0240.1360.2350.1320.090.0690.057012345678910111213141500.0240.1360.2350.1320.090.0690.0570.0480.0410.0350.0310.0260.0220.0180.0130.003.3919.2233.2218.6612.729.758.066.785.804.954.383.683.112.541.840.100.190.290.390.490.580.680.780.880.971.071.171.271.361.461.560.103.5919.5233.6119.1413.3110.438.847.666.776.025.554.944.474.003.40△t(1小時(shí)）161718192021222324252627282930合計(jì)∑Qi0.010.0070.0040.0030.0010Qi1.410.990.570.420.140.00141.63Q01.651.751.851.952.042.142.041.951.851.751.651.561.461.36……47.1203.072.742.412.372.192.142.041.951.851.751.651.561.461.36……188.75352本相似，洪峰模數(shù)有一定的地理規(guī)律性，即面積大的模數(shù)小，反之則大。此次洪水復(fù)核的結(jié)果遵循這一規(guī)律，此次洪水復(fù)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(jìn)行計(jì)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)目前進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水計(jì)算較為可靠的一種方法，因此本次設(shè)計(jì)復(fù)核成果可作為水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理的依據(jù)。表 7 設(shè) 計(jì) 洪水成 果比 較Tab7 Thecomparisonofresultsdesignflood設(shè) 計(jì) 頻 率 0% 5%水庫名稱 集沙 溪沖蘭 溪沙 溪沖蘭 溪雨 面 積（km2）1.640.731.640.73洪 峰 流量（ m）33.317.219.610.6洪 峰 模 數(shù)（m/m2）20.321.2211.9513.07表 8 水 庫 枯水 期入 庫洪 水過 程線Tab8 Thereservoirindryseasonfloodprocesslinet(h)0123456789%0.010.190.921.941.150.860.670.560.480.01t(h)101112121415161718…%0.420.370.340.310.290.270.230.220.21…36 調(diào)洪演算361 現(xiàn)狀調(diào)洪演算

表 9 水庫水位下泄流量曲線堰上水(下 流量(3/s)

Tab9 Thereservoirwaterlevelanddischargevolumeandrelationship75.8276.0276.2276.4276.627675.8276.0276.2276.4276.6276.8277.0277.2277.3877.580.000.200.400.600.801.001.201.401.561.760.000.210.581.051.582.172.793.444.155.0077.7877.9878.1878.3878.5878.7878.9879.1879.381.962.162.362.562.762.963.163.363.566.568.5610.9013.5416.4419.5622.8826.3930.07(3/s)表 10 水庫現(xiàn)狀調(diào)洪計(jì)算結(jié)果Tba10 Thepresentsituationofreservoirfloodregulatingcalculationresults頻率 （）5 0.5最高水位78.57 79.23相應(yīng)庫容(×104) 39.02 40.68相應(yīng)泄量q(3/s) 16.32 27.26362 加固后調(diào)洪演算（1） 加固后調(diào)洪演算的基本原則 根據(jù)沙溪沖水庫的具體情況， 溢洪道進(jìn)口控制段為矩形明渠， 進(jìn)口控制寬度為6m，進(jìn)口底板高程 77.38m；進(jìn)口控制段中部設(shè)有泄洪深槽，進(jìn)口底板高程 75.78m，槽身斷面尺寸 2×1.8×1.6（孔數(shù)×寬×高），槽身設(shè)控制閘門，門頂高程和正常蓄水位一致（即77.38m），根據(jù)該處理措施對水庫進(jìn)行調(diào)洪演算，此時(shí)仍以正常蓄水位 77.38m起調(diào)。此次調(diào)洪計(jì)算的基本原則：在不改變該水庫原設(shè)計(jì)規(guī)模的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)洪，故本次調(diào)洪計(jì)算以水庫正常蓄水位 77.38m起調(diào)，當(dāng)庫水位達(dá)到泄洪深槽控制閘門的門頂高程（即正常蓄水位 77.38m）時(shí)，控制閘門逐漸打開泄洪，此時(shí)入庫洪水來多少泄多少，水位控制在正常蓄水位，直至閘門全部打開，閘下為閘孔出流；當(dāng)溢洪道和泄洪深槽的泄流量小于入庫洪水流量時(shí)，庫水位上漲滯洪，溢洪道和泄洪深槽的泄流量等于入庫流量時(shí)，庫水位達(dá)到該次洪水過程之最高位，隨后庫水位逐漸回落至起調(diào)水位， 當(dāng)水位回落至正常蓄水位時(shí)，逐漸將閘門放下，水位控制在正常蓄水位，直至庫水位 在正常蓄水位不上漲，此時(shí)閘門全部關(guān)閉。為水庫的安全起見，其它輸水設(shè)施不參與泄洪。）調(diào)洪演算的基本方程根據(jù)水量平衡原理，調(diào)洪演算的基本方程為：QQ t2 qt2 v12122 1式中：Q、Q——時(shí)段Δt始末入庫流量，單位：3/s；

（1）1 2q、q——時(shí)段Δt始末出庫流量，單位：3/s；1 2V、V——時(shí)段Δt始末水庫蓄水量，單位：m3/s；1 2Δt——計(jì)算時(shí)段，單位：s。）調(diào)洪演算的基本資料入庫流量庫容曲線泄流曲線沙溪沖水庫溢洪道控制段為矩形明渠，進(jìn)口控制段寬度為 7.6m，長進(jìn)口底板高程77.38m；進(jìn)口控制段中部設(shè)有泄洪深槽，進(jìn)口底板高程 75.78m，槽身斷面尺寸2×1.8×1孔數(shù)×寬×高2堰型判別：堰頂厚度δ（控制段長）大于 2.5H(設(shè)計(jì)水深)而小于 10H的按寬頂堰考慮；堰頂厚度δ大于 10H的按明渠考慮。設(shè)溢洪道設(shè)計(jì)水深為15m，δ/H=6/15=410，寬頂堰。溢洪道設(shè)計(jì)SL2532000及《力學(xué)》4，高出）的有，泄流量按以下公式進(jìn)行計(jì)算：式中：Q——流量，3/s

Q m

2g

3/20

（2）m——二元水流寬頂堰流量系數(shù)，與相對上游堰高 P/H及堰頭型式有關(guān)，1根據(jù)溢洪道設(shè)計(jì)（SL2532000）P65AA231——不計(jì)入行近流速的堰上水頭，m；ε——閘墩側(cè)收縮系數(shù)，根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL2532000）P65A1系數(shù)公式：0.2

n 1

（3）k 0 nb式中：ζk——邊墩形狀系數(shù)，取0.7；n——閘孔數(shù)目，n=1；bb=7m；ζ0——中墩形狀系數(shù)，本溢洪道無中墩；）加固后調(diào)洪演算的結(jié)果根據(jù)調(diào)洪計(jì)算的基本原則和基本資料，利用調(diào)洪計(jì)算的基本方程，采用試 算法 進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算。表11 加固后水庫水位下泄流量曲線Tab11 Thereinforcementofreservoirwaterlevelanddischargecurve庫水位(m)75.7876.0876.3876.5876.7876.9877.1877.3877.58堰上水頭0.000.300.600.801.001.201.401.601.80(下 泄流量0.000.932.603.985.517.198.9911.3417.01(3/s)庫水位(m)77.7877.9878.1878.3878.5878.7878.9879.1879.38堰上水頭2.002.202.402.602.803.003.203.403.60(下 泄流量18.8920.9923.2725.8628.7131.7834.7337.7741.04(3/s)表12 水庫加固后調(diào)洪演算過程（Tab12 Afterthereservoirduringfloodrouting(P=5%)Δt入（3/s)對應(yīng)庫容下泄流量（3/s)3）00.0977.3836.00012.5777.3836.002.571.77311.3477.3836.0011.34213.9277.4136.0712.15319.9677.6836.7617.92411.9777.5436.4115.9258.0277.3836.008.0266.3777.3836.006.3775.2777.3836.005.2784.4977.3836.004.4993.8777.3836.003.87……………表13 水庫加固后調(diào)洪演算過程（.5Tab13 Afterthereservoirduringfloodrouting(P=0.5%)時(shí)段Δt入（3/s)對應(yīng)庫容下泄流量（3/s)(萬 3）00.177.3836.00013.5977.3836.003.591.48711.3477.3836.0011.34219.5277.5336.3715.48333.6178.3738.5125.74419.1478.4238.6326.37513.3177.6236.6017.34時(shí)段Δt 入庫流量（3/s 庫水位（) 對應(yīng)庫容(萬 3）

續(xù)表下泄流量6 10.43 77.38 36.00 10.437 8.84 77.38 36.00 8.848 7.66 77.38 36.00 7.669 6.77 77.38 36.00 6.77… … … … …表14 水庫加固后調(diào)洪計(jì)算結(jié)果Tab14 Thereservoirfloodcalculationresultsofreinforcement頻率 （） 10 5 0.5最高水位77.49 77.68 78.42相應(yīng)庫容(×104) 36.28 36.76 38.63相應(yīng)泄量q(3/s) 14.48 17.92 26.3737水庫抗洪能力復(fù)核根據(jù)《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》（SL258-2000）的有關(guān)規(guī)定，抗洪能力復(fù)核主要是對水庫擋洪建筑物頂部高程進(jìn)行復(fù)核。對沙溪沖水庫而言，就是對水庫大壩及溢洪道控制段導(dǎo)墻的頂部高程進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核其實(shí)際抗洪能力是否滿足國家現(xiàn)行規(guī)范要求。3.71壩頂高程復(fù)核根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL2742001（以下簡稱：SL2742001），水庫大壩的頂部高程等于水庫不同運(yùn)用情況下的靜水位與相應(yīng)的超高之和，取相應(yīng)組合的最大值為水庫大壩的頂部高程。壩頂在水庫靜水位以上的超高y參照SL2742001531)計(jì)算：y（4）式中：—最大波浪在壩坡上的爬高（ ，可按SL274-2001附錄A計(jì)算e—最大風(fēng)壅水面高度（，可按SL274-2001附錄A計(jì)算?！踩痈撸?，根據(jù) SL274-2001表5.3.1確定為：設(shè)計(jì)情況取 0.5，校核情況取3m。①波浪要素的計(jì)算(按莆田實(shí)驗(yàn)站公式)：gh 0.13th

0.7

gH 0.7

0.0018 gDW2

0.45

（5）m mW2 W

0.13th

0.7

gH 0.7mW2T 4.438h0.5 （6）m mLm式中：h—平均波高（；m

gT2 2 Hmth2 Lm

（7）10.7m/s5×10；D—風(fēng)區(qū)長度，根據(jù)庫區(qū)地形圖可知HmH3m；T（sm m m波長（m）；g—重力加速度，取g=9.81m/。②設(shè)計(jì)波浪爬高R的計(jì)算：p因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)37∈15～50K KK KKp1Wm2hLm m式中： （8）K—累積頻率換算系數(shù)，按SL274-2001表.1.13確定，本次取K1.84；p pK—斜坡的糙率滲透性系數(shù)，按 SL274-2001表.1.12-1確定，安鑒報(bào)告ΔKΔ

0.85（無護(hù)坡，本次設(shè)計(jì)取KΔ

9（采用砼護(hù)砌K—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，按SL274-2001表.1.12-2確定。w③風(fēng)壅水面高度e的計(jì)算：e KW2Dcosm2gHm式中—綜合摩阻系數(shù)取3.6×10-6； (9)β—計(jì)算風(fēng)向與壩軸線法線的夾角，本次取 β=0°。由計(jì)算成果可知，本次計(jì)算得沙溪沖水庫大壩頂部所需最低高程為 88m。表15 水庫大壩壩頂要求最低高程計(jì)算成果Tab15 Thereservoirdamcrestrequiringaminimumelevationcalcualtionresults項(xiàng) 目 單 位 本次計(jì)算 大壩安全鑒定 備 注P=5%P=0.5%P=5%P=0.5%Wm/s16.0510.716.0510.7Dm360360Hmm12.3412.79hmm0.150.10.150.1T s 1.74 1.39 1.74 1.39mL m 4.7 3.01 4.7 3.01mK 1.84 1.84pβ 度 0 0續(xù)表項(xiàng) 目 單 位 本次計(jì)算 大壩安全鑒定 備 注372 溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程復(fù)核Rm0.5160.330Rm0.5160.330.5160.33Em0.00120.00050.00120.0005Am0.50.30.50.3Ym1.0170.6311.0170.631水位m77.6878.4278.5779.23m78.6979.0579.5979.86程（SL2532000）第237條規(guī)定，控制段導(dǎo)墻頂部高程不得低于校核洪水位加安全超高，沙溪沖水庫為Ⅴ等工程，其安全超高參照《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》中 3級建筑物取值為0.3m。因此，沙溪沖水庫溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程不得低于 79.23+0.3=79.。373 抗洪能力復(fù)核結(jié)論沙溪沖水庫大壩現(xiàn)狀壩頂高程為 78.50m，較SL274-2001要求的最低高程 79.86m低1.36m，故該水庫大壩現(xiàn)狀抗洪能力不滿足規(guī)范要求；溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程78.85m，小于《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的最低高程 79.53m。因此，沙溪沖水庫溢洪道控制段現(xiàn)狀導(dǎo)墻頂部高程不滿足防洪要求。本次設(shè)計(jì)擬對溢洪道泄洪深槽進(jìn)行拓寬，并采用鋼筋砼進(jìn)行護(hù)砌加固；仍以正常水位起調(diào)，根據(jù)溢洪道調(diào)洪演算成果推算得到壩頂高程應(yīng)不低于 79.05m，而現(xiàn)狀壩頂高程為78.50m，但現(xiàn)狀壩頂以上有1.5m高的防浪墻可將其作為安全超高部分，其校核洪水位為78.42m，較壩頂78.50m低0.08m，故該水庫大壩加固后的抗洪能力滿足要求。4 加固設(shè)計(jì)41 411 工程任務(wù)沙溪沖水庫建成以來，在灌溉、防洪、養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了較大效益，但由于水庫存在多方面的質(zhì)量隱患 ，為三類病險(xiǎn) 水庫，多年 來一直限 制水位運(yùn) 用，嚴(yán)重影響 了水庫防洪安全與興利 效益的發(fā)揮。本次水庫除險(xiǎn) 加固任務(wù)如下：恢 復(fù)水庫的設(shè)計(jì)可供 水量 ， 減少 水庫水量損失 ；提 高水庫防洪能力確保下游人民 的生命財(cái)產(chǎn) 安全；恢 復(fù)水庫水面面積 ，提 高養(yǎng)殖效益。412 工程規(guī)模沙溪沖水庫位于低山丘陵區(qū) ，水庫大壩為堆石 大斜 墻土 壩，正常蓄水位 77m，正常庫容36萬3，本次復(fù)核總庫容38.63萬3（本次復(fù)核值，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL2522000211條及《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB2020194612621條的規(guī)定，確定沙溪沖水庫為?。?）型水庫，屬Ⅴ等工程，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為 5級。根據(jù)本次洪水推算成果，沙溪沖水庫正常蓄水位 77.38m，設(shè)計(jì)水位為77.68m，校核水位78.42m，死水位59.32m。42 主要加固項(xiàng)目421安全鑒定結(jié)論20118月，受安化縣水利局委托，我院對沙溪沖水庫大壩進(jìn)行了安全分析論證，編制了《安化縣沙溪沖水庫大壩安全綜合評價(jià)報(bào)告》，報(bào)告內(nèi)容包括：工程質(zhì)量評價(jià)、大壩運(yùn)行管理評價(jià)、防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、滲流安全評價(jià)、結(jié)構(gòu)安全評價(jià)等。主要結(jié)論如下：工程質(zhì)量評價(jià)為不合格，大壩運(yùn)行管理評價(jià)為差，防洪安全性評價(jià)為C級，滲流安全性評價(jià)為B級，結(jié)構(gòu)安全性評價(jià)為B級。根據(jù)《水庫大壩安全評價(jià)導(dǎo)則》SL2582000大壩綜合評價(jià)方法，建議沙溪沖水庫大壩評定為三類壩。4.2.2工程存在問題及成因本次大壩安全綜合評價(jià)工作在地質(zhì)勘探、土工試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大壩建設(shè)、運(yùn)行管理及除險(xiǎn)加固的情況，就大壩的工程等級與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、水庫洪水與調(diào)洪、大壩滲流與壩坡穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核，其結(jié)果表明目前沙溪沖水庫存在以下主要問題：（1）大壩滲漏嚴(yán)重大壩存在斜墻填料粗顆粒含高孔隙比較干密度差別大、具低至高壓縮性、結(jié)構(gòu)稍密填施夯壓欠密實(shí)料質(zhì)量與施工質(zhì)量差、碾壓后透系數(shù)達(dá)到土壩要求的防滲標(biāo)準(zhǔn)，以上這些因素都直接影響到了大壩的質(zhì)量，從而致大壩的防滲性能標(biāo)準(zhǔn)低。（2）輸水設(shè)施輸涵洞漿砌石結(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量較差，經(jīng)過多年運(yùn)行，部 分砂漿逐漸脫落 ，條石間出現(xiàn)裂隙 及孔洞 ，形 成滲漏通道 ，庫水位較高時(shí) ，涵 管滲漏特 別嚴(yán)重； 在水流的長期 滲透 作用 下，輸 水涵 管周圍 土體顆粒 流失 嚴(yán)重，造 成管周 土體空虛 。放 水臥 管為漿砌 條石 結(jié)構(gòu)，經(jīng)多 年運(yùn)行，接縫砂漿老 化脫落 ，接縫 漏水嚴(yán)重，管內(nèi)阻塞 。（3）溢 洪道 不能 安全泄 洪 溢 洪道泄 流能力 不夠 ，控 制段 及泄槽段右側(cè)墻 為干砌石 內(nèi)襯砼襯砌 ，側(cè)墻出現(xiàn)較 多裂縫，漏水嚴(yán)重，左側(cè)墻為天然巖基，極不平整，糙率大，阻水嚴(yán)重，影響水庫安全泄洪，危脅大壩安全。（4）大壩上游坡沖刷嚴(yán)重 大壩上游坡無任何防護(hù)措施，經(jīng)過多年風(fēng)吹浪打，部分壩坡土體被淘空流失，上游壩坡坑坑洼洼，局部垮塌，危及大壩安全。423 除險(xiǎn)加固工程主要項(xiàng)目及內(nèi)容（1）大壩防滲處理：壩體上游壩坡土工膜防滲處理。（2）輸水設(shè)施處險(xiǎn)加固：新開輸水隧洞，全線封堵輸水涵管，拆除重建放水臥管及消力井，對輸水涵管周采用充填灌漿處理。（3）溢洪道加固處理：拓寬泄洪深槽，對右側(cè)墻原襯砌拆除后重襯鋼筋砼，對左側(cè)墻采用鋼筋砼襯砌。（4）大壩上游坡采用預(yù)制砼六方塊護(hù)坡，從上游坡腳位置開始六方塊下面鋪設(shè)土工膜防滲。上游坡增設(shè)下壩踏步，下游坡平臺砼硬化，壩坡做字。43 本次除險(xiǎn)加固的主要技術(shù)規(guī)范有：《 防洪標(biāo)準(zhǔn)》 （ GB50201-、《水利水電工程等級劃 分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 水電 工程等級劃 分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 （ SL252-、《水利工程水利計(jì)算 規(guī)范》 （95）、《水利水電工程設(shè)洪水算》（ 、《小型水利水電 工程碾 壓 式 土石 壩設(shè)計(jì)導(dǎo) 則 》（SL189-1996）、《 碾 壓 式 土石 壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001、《 溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2000、《 土工合成材料應(yīng) 用技術(shù)規(guī)范》（1998、《 土石 壩安全監(jiān)測 技術(shù)規(guī)范》（SL60-1994、《 水利 水電 工程施工組織 設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004、《 水利 水電 工程圍堰 設(shè)計(jì)導(dǎo)則 》（1999、《 水庫工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL106-1996）等 。4.3.1 工程等級與 建筑物級別 沙溪 沖水庫位于低山丘陵區(qū) ，水庫大壩為堆石 大斜 墻土壩，正常蓄 水位 77m，正常 庫容36萬 3，本次復(fù)核總 庫容 38.63萬 （本次復(fù)核值 ），根 據(jù)《 水利 水電 工程等級劃 分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL252-2000第 2.1.1條 及《 防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB20201-1994第 6.1.2條和 6.2.1條 的規(guī)定 ，確定沙溪 沖水庫為小 （2）型 水庫，屬Ⅴ等 工程，主要建筑物 （大壩、 溢洪道、輸水設(shè)施）按5級建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)；次要建筑物按5級建筑物標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。水庫樞紐主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇；溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇,溢洪道泄槽段設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。44 441 擋水建筑物（1）壩頂高程復(fù)核成果沙溪沖水庫大壩現(xiàn)狀壩頂高程為 78.50m，較SL274-2001要求的最低高程 79.86m低1.36m，故該水庫大壩現(xiàn)狀抗洪能力不滿足規(guī)范要求；溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程78.85m，小于《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的最低高程 79.53m。因此，沙溪沖水庫溢洪道控制段現(xiàn)狀導(dǎo)墻頂部高程不滿足防洪要求。本次設(shè)計(jì)擬對溢洪道泄洪深槽進(jìn)行拓寬，并采用鋼筋砼進(jìn)行護(hù)砌加固；仍以正常水位起調(diào)，根據(jù)溢洪道調(diào)洪演算成果推算得到壩頂高程應(yīng)不低于 79.05m，而現(xiàn)狀壩頂高程為78.50m，但現(xiàn)狀壩頂以上有 1.5m高的防浪墻可將其作為安全超高部分，其校核洪水位為78.42m，較壩頂78.50m低0.085m，故該水庫大壩加固后的抗洪能力滿足要求。5 （1）工程險(xiǎn)情 大壩存在壩體滲漏。壩體上游斜墻填筑土料粗顆粒含量高、孔隙比較大、干密度差別大、具低至高壓縮性、結(jié)構(gòu)稍密，填筑土施工夯壓欠密實(shí)，土料質(zhì)量與施工質(zhì)量差、碾壓后土體滲透系數(shù)達(dá)不到土壩要求的防滲標(biāo)準(zhǔn)，以上這些 因素都直接影響 到了 大壩的質(zhì)量，從 而導(dǎo) 致大壩的防滲性能標(biāo)準(zhǔn)低。（2）防滲加固方案 大壩防滲主 要為壩體防滲。根據(jù)《湖南省病石壩工程治理研究合往類似經(jīng)驗(yàn)，本次大壩防滲采用在大壩上游鋪設(shè)土工膜的防滲措施,即在上游壩坡坡腳至壩頂均采用復(fù)合土工膜防滲。（3）工程設(shè)計(jì)防滲土工膜自 上游坡腳 高程 58.00m往 上鋪 至壩頂 78.50m高程，防滲膜底 部及左 右兩端均 設(shè)2.0× 0.6m（寬×厚 ）的砼固定平臺 。（4）設(shè)計(jì)計(jì)算 本項(xiàng) 工程的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容 為： 土工膜厚 度計(jì)算。土工膜厚 度按 以下公式 計(jì)算：pd3E0.1353E

（10）式中：E——彈性模量，12MPa；pMPa；——薄膜允許應(yīng)力，MPa；d ——與薄膜相接觸介質(zhì)最粗粒級的最小粒徑，mm；——薄膜厚度，mm。經(jīng)計(jì)算，沙溪沖水庫防滲土工膜 C厚度需 0.55mm，兩側(cè)針刺土工織物的規(guī)格均為 250g/m。大壩上游坡護(hù)砌加固設(shè)計(jì)（一）基本情況及方案說明 上游坡未護(hù)砌，經(jīng)過多年風(fēng)吹浪打，目前上游坡已沖刷嚴(yán)重，亟待護(hù)砌加固。 根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合工程實(shí)際，本次設(shè)計(jì)對上游坡進(jìn)行修整，上游坡壩腳高程 58m以上至壩頂采用砼預(yù)制塊進(jìn)行護(hù)砌 ,預(yù)制塊下部采用土工膜防滲；并于壩體中部 新建下壩踏步。（二）工程設(shè)計(jì)（1）上游護(hù)坡范圍根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001有關(guān)規(guī)定，本次設(shè)計(jì)大壩上游坡預(yù)制六角塊護(hù)坡自壩腳高程 58.0m至壩頂 78.50m。（2）護(hù)坡規(guī)格選用邊長30cm的 0砼預(yù)制六角塊，護(hù)坡厚度根據(jù)計(jì)算取 0.m，下鋪0.1m厚粗 砂墊層；砼預(yù)制塊護(hù)坡平面上按梅花型布置排水孔，孔距 2.5m，排水孔采用 管，對應(yīng)排水孔位置設(shè)計(jì)砂石導(dǎo)濾體。護(hù)坡頂設(shè)置 C20現(xiàn)澆砼蓋頂，蓋頂尺寸為 0.5×0.3m（寬×高）；護(hù)坡底設(shè) C20砼基座，基座寬 0.5m，高 1.0m。護(hù)坡沿壩軸線方向每 10m設(shè)置1道伸縮縫，縫寬 2cm，內(nèi)嵌瀝青砂板；砼蓋頂及砼基座同步設(shè)計(jì)伸縮縫，縫寬 2cm，內(nèi)嵌柏油杉板。（3）踏步在大壩上游坡增設(shè) C20砼下壩踏步，踏步寬 1.5m，坡比為 1:2.37。（三）設(shè)計(jì)計(jì)算（1）護(hù)砌厚度計(jì)算砼六角塊護(hù)厚度按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL274-2001附錄 A.2.3計(jì)算： 式中： t—砼板厚度 (

t 0.07 hL3L3m2 1mmbc

（11）—系數(shù)，取 1；h—累積頻率為 的波高， p

＝ 0.37；1%L—平均波長， ；m—板的密度，取 24k/3；c—水的密度，取

c＝m；b—沿壩坡向板長， b=0.52mm—壩坡坡度系數(shù)， m＝ .7。根據(jù)之前有關(guān)波浪要素計(jì)算成果，取：

=0.15m，

.m；m m計(jì)算得 t。為安全起見， 并 參照以往類似工程經(jīng)驗(yàn)， 本 次設(shè)計(jì)取 預(yù)制砼六角塊厚度為 0.10m，六角塊邊長 .m。（ 2）護(hù)坡穩(wěn)定分析 因本工程壩坡坡度較緩，土體密實(shí)度較好，經(jīng)多年運(yùn)行證明邊 坡穩(wěn)定，故不進(jìn)行 護(hù)坡整體滑動(dòng)的穩(wěn)定計(jì)算，只對護(hù)坡體相對堤坡的穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。 設(shè)護(hù)坡體自重為 G，其相對堤坡的下滑力和正應(yīng)力分別為 :·sin ( 為壩坡角 )·cos抗滑力為： tg·cos · tg （ 12）穩(wěn)定安全系數(shù) k 抗滑力 G cos tg tg ctg滑動(dòng)力 G sin該壩上游坡 ctg 為 2.37，預(yù)制塊護(hù)坡下設(shè)粗砂墊層 ，粗砂的 內(nèi)摩擦角 值取 38，1.85＞[K]1.25，故護(hù)坡 滿足穩(wěn)定要 求。c5.1 大壩 下 游 坡 面整 修加固設(shè) 計(jì)（ 1） 基本 情況本次設(shè)計(jì)對下游坡 改造踏步、硬化平 臺、增設(shè) 排水 溝和水 庫名稱做字。（ 2）下游坡下壩 踏步本次設(shè)計(jì) 改造下游坡 踏步， 踏步寬 1.5m，坡比約 為 1:2， 采用現(xiàn)澆 0砼 澆筑 。（ 3）下游壩坡 增設(shè) 排水 溝排水溝設(shè)置：本次設(shè)計(jì)只考慮縱向排水溝?？v向排水溝于左側(cè)與山體結(jié)合部位設(shè)置1條，長度為33m，采用矩形斷面，尺寸為0.25m×0.35m（山體側(cè)布置一排排水孔，孔距2.5m，排水孔采用φ50PVC管，對應(yīng)排水孔位置設(shè)計(jì)砂石導(dǎo)濾體；縱向排水溝底部及兩側(cè)均采用砼襯砌，厚 0.。）平臺硬化對大壩下游一、二級平臺及壩頂干砌石頂面均采用 0.15m厚 砼進(jìn)行硬化處理下游平臺從上至下寬度分別為1m、。）水庫名稱在大壩下游坡二級坡面處做“沙溪沖水庫”名稱。設(shè)計(jì)采用 C20砼現(xiàn)澆，文字積 3.6×5m，厚 5cm，基礎(chǔ)砼面積 5×6m，厚 10cm，請專業(yè)人員現(xiàn)場做字。52 壩加固前、后滲流及穩(wěn)定算）大壩加固前滲流及穩(wěn)定計(jì)算 大壩加固前滲流及穩(wěn)定計(jì)算分析直接引用《湖南省安化縣沙溪沖水庫大壩安全綜合評價(jià)報(bào)告》中計(jì)算成果，詳情如下：表17 大壩加固前最大滲透坡降情況Tab17 Themaximumseepagegradientofdamreinforcement項(xiàng)目上游水位下游水位最大滲透分類（（坡降穩(wěn)定77.38無0.41滲 流期78.57無0.3879.23無0.35非穩(wěn)定77.38～68.35無0.25滲 流期68.35～59.32無0.24表18 大壩加固前計(jì)算斷面上游壩坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果起始水位降落水位CxCyDsK備 注77.3868.3523.01534.42534.425起始水位降落水位CxCyDsK備 注77.3868.3523.01534.42534.4251.16868.3559.3221.25636.15736.1571.183滲流計(jì)算成果表明，在現(xiàn)有地勘資料的基礎(chǔ)上，按大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析，因沙溪沖水庫大壩下游壩坡為堆石體，屬有反濾層保護(hù)的防滲體，根據(jù)有關(guān)資料允許滲透坡降J]可取5～7；計(jì)算得的最大滲透坡降＜[J，因此，沙溪沖水庫大壩壩體不會(huì)發(fā)生滲透變形。穩(wěn)定計(jì)算分析成果表明：在現(xiàn)有地勘資料的基礎(chǔ)上按大壩標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析時(shí)，庫水位快速下降時(shí)非穩(wěn)定滲流期的上游壩坡抗滑計(jì)算所得的最小抗滑穩(wěn)定安K值均滿足規(guī)范要求。）大壩加固后滲流及穩(wěn)定計(jì)算①計(jì)算斷面的確定：本次大壩滲流及穩(wěn)定計(jì)算斷面選取加固后的大壩最大橫斷面。②滲透指標(biāo)及材料物理力學(xué)指標(biāo)的確定 大壩計(jì)算斷面滲流分區(qū)指標(biāo)及材料分區(qū)指標(biāo)來源于《安化縣沙溪沖水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘查報(bào)告》和相關(guān)規(guī)范，具體詳見下表：表19 大壩加固后計(jì)算斷面滲流分區(qū)指標(biāo)Tab19 Afterthecalculationofseepageindamreinforcementsectionpartitionindex分區(qū)滲透系數(shù)（c）①②③Kx（水平）1.9×10-45×10-21×10-8（）1.5×10-41×10-8注：①壩體上游斜墻填土；②下游堆石壩殼；③土工膜。表20 大壩加固后計(jì)算斷面材料分區(qū)指標(biāo)Tab20 Afterthecalculationofcrosssectionofdamreinforcementmaterialpartition index分 區(qū) ① ② ③力學(xué)指標(biāo)C(kPa) 固結(jié)快剪(16 /固結(jié)慢剪(14φ (°) 固結(jié)快剪(16.2 /固結(jié)慢剪(17.1濕密度(gc) 1.93 /飽和密度(gc) 1.97 /③計(jì)算程序及計(jì)算工況說明 本次計(jì)算程序仍采用“大壩安鑒報(bào)告”中采用的北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的《滲流分析軟件V5》及《邊坡穩(wěn)定分析軟件V5與大壩安報(bào)告”中確定的滲流及穩(wěn)定計(jì)算工況相同。④滲流及穩(wěn)定計(jì)算分析成果滲流計(jì)算分析成果表明：大壩滲流最大滲透坡降值為 0.35，因沙溪沖水庫大壩屬堆石大斜墻土壩，下游坡為堆石體，屬有反濾層保護(hù)的防滲體，根據(jù)有關(guān)資料，允許滲透坡降[J]可 取5～ 7；計(jì)算得 的最大滲透坡降＜ [J]，因此 ，沙溪沖水庫大壩不會(huì)發(fā) 生 滲透變形 。穩(wěn)定計(jì)算分析成果表明：庫水位 快速 下降時(shí)非 穩(wěn)定滲流期 大壩上游壩坡最小抗滑 定安全系數(shù)K值均滿足規(guī)范要求。表 21 大 壩加 固后 最大 滲透 坡降情 況Tab21 Thedamafterreinforcementmaximumseepagegradientcondition項(xiàng)目上 游 水位下游 水 最大 滲 透分 類（ ）（ ）坡 降穩(wěn)定77.38無0.35滲流期77.68無0.3278.42無0.28非穩(wěn)定77.38～ 68.35無0.26滲流期68.35～ 59.32無0.24表 22 大 壩加固后 計(jì)算 斷面 上游壩坡穩(wěn) 定計(jì)算結(jié) 果Tab22 Thedamafterreinforcementcalculationsectionofupstreamdamslopestability calculation起始水位 (降 落 水 位 (DsK 備 注77.3868.3524.387 32.532.51.18568.3559.3223.092 33.2433.241.2015.3 溢 洪 道5.3.1 基 本加情固 改 造 設(shè)況計(jì)根據(jù)實(shí)測地形資料，溢洪道為岸邊正槽式，位于大壩左岸山體上，控制段為寬頂 堰， 無閘門控制，進(jìn)口底板高程 .m，進(jìn)口寬 7.6m；溢洪道中間部位設(shè)有泄洪深槽， 進(jìn)口底板高程 75.78，槽身斷面尺寸 1.6×1.5（寬×高），設(shè)有一鑄鐵控制閘門；溢 洪道全長 80.3m，其中控制段 11.3m，泄槽段 69m，出口消力池采用天然河谷巖石消能。 溢洪道泄流能力不夠，控制段及泄槽段右側(cè)墻為干砌石內(nèi)襯砼襯砌，側(cè)墻出現(xiàn)較多裂縫，漏水嚴(yán)重，左側(cè)墻為天然巖基，極不平整，糙率大，阻水嚴(yán)重，影響水庫安全泄 洪，脅大壩安全。 5.3.2 工程設(shè)計(jì) （1）溢洪道泄洪深槽拓寬及安設(shè)控制閘門 因原溢洪道泄洪斷面過小，導(dǎo)致壩頂高 程不夠，為不縮小本工程原有規(guī)模，保證常蓄變次擬將行拓低確保滿足規(guī)范要求經(jīng)調(diào)演度達(dá)到4.4m述要求深槽控制段設(shè)置2個(gè)控制閘，控制閘閘室段長3.0m，各控制閘凈寬均為1.8m，底板厚0.5m，中墩厚0.8m，兩側(cè)閘墩厚0.6m，結(jié)構(gòu)為5鋼筋砼結(jié)構(gòu)。控制閘門槽深.m，寬 0.3，啟閉柱為獨(dú)立柱結(jié)構(gòu)，斷面尺寸 0.4×0.8（順?biāo)鞣较颍?，啟閉梁斷面尺寸 0.3×0.m，長 3.3m；啟閉臺高程 80.25m，臺板厚0.12m，平面尺寸 1.8×3.3m。閉臺中心位置預(yù)留φ120mm螺孔。另外每個(gè)控制閘均設(shè) 2.1×1.6m（寬×高）鑄鐵閘門，啟閉機(jī)采用 5T手電兩用螺桿式啟閉機(jī)。砼每m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬 .cm，內(nèi)嵌瀝青杉板。側(cè)墻和底板均采用 管作排水孔，呈梅花型布孔，孔距1。（2）側(cè)墻鋼筋砼襯砌泄槽段右側(cè)墻原為干砌石墻內(nèi)襯02m厚的砼，本次設(shè)計(jì)將其拆除后重新采用鋼筋砼襯砌，左側(cè)墻為天然巖石邊坡，本次設(shè)計(jì)也采用鋼筋砼襯砌。砼每10m20cm，內(nèi)嵌瀝青杉板。側(cè)墻和底板均采用Ф50PVC排水孔，呈梅花型布孔，孔距15m。具體尺寸詳見設(shè)計(jì)圖集。33 設(shè)計(jì)計(jì)算）控制段導(dǎo)墻頂部高程的確定 沙溪沖水庫溢洪道現(xiàn)狀無閘門控制，非擋水建筑物， 根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253- 2000 有關(guān)規(guī)定，控制段導(dǎo)墻頂部高程不得低于校核洪水位加安全超高（本次取0.3，故沙溪沖水庫溢洪道控制段導(dǎo)墻高程不得低于 78.72（校核洪水位 78.42根據(jù)實(shí)際地形，本次設(shè)計(jì)取現(xiàn)有地面高程 79.55m為控制段導(dǎo)墻頂高程。）陡坡泄槽段邊墻頂高程的確定依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000有關(guān)規(guī)定，溢洪道消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，溢洪道泄槽段設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20年一遇，沙溪沖水庫相應(yīng)10年一遇洪水時(shí)溢洪道下泄流量為14.483/s,相應(yīng)20年一遇洪水時(shí)溢洪道下泄流量為17.923/s?！兑绾榈涝O(shè)計(jì)規(guī)范》SL2532000348波動(dòng)及摻氣后的水面線，再加上 0.5～1.5m的超高，本次設(shè)計(jì)超高為0.8m。根據(jù)溢洪道現(xiàn)狀，其泄槽寬度稍微 有點(diǎn)變化 ，但變化 不大 ，且沿 線沒 有急彎 ，故本次泄槽段的水力 計(jì)算未考慮急 流彎 道段橫向 水位差 的計(jì)算。① 根據(jù)溢洪道平 面布置圖，泄槽段起始斷 面為 0010.3，當(dāng)通過 流量17.923/s3(Q/B)2g1.0317.93(Q/B)2g1.0317.924.4)29.81。 h 1.19m （13）k② 泄槽段的水面線，應(yīng)根據(jù)能量方 程用分 段求 和法 計(jì)算，計(jì)算公式如 下：(hcl 2

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