土石壩設(shè)計(jì)案例

土石壩設(shè)計(jì)案例案例2澧縣“四方橋”土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)1工程任務(wù)和規(guī)模.1.1水庫概述四方橋水庫位于湖南省澧縣，屬澧水支流涔水水系，樞紐坐落澧縣北部王家廠鎮(zhèn)，地理位置為東經(jīng)111°15‘，北緯29°34‘，距離澧縣縣城約30km。四方橋水庫于1958年動(dòng)工，1974年竣工并投入運(yùn)行，是一座以灌溉為主，兼防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小(1)型水庫。設(shè)計(jì)灌溉面積4000畝，其中水田2900畝，旱地1100畝，設(shè)計(jì)灌溉保證率為75%,受益地區(qū)包括王家廠鎮(zhèn)等5個(gè)大隊(duì)。水庫可養(yǎng)殖水面面積166畝。四方橋水庫壩址控制流域面積4.073kM，總庫容165.46萬m3,水庫正常蓄水位為88.53m,相應(yīng)正常庫容139.00萬m3。該水庫為小(1)型水庫，屬亟等工程。主要建筑物為4級(jí)，次要建筑物為5級(jí)。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道及灌溉輸水涵洞等組成。大壩為均質(zhì)土壩,壩頂高程92.00m，壩高14.27m，壩頂寬度5.3m，壩頂軸長356m,上游坡坡比為1:2.5下游壩坡分為三級(jí)，第一級(jí)自92.00m至85.00m高程，坡比為1:2.0設(shè)一平臺(tái)，平臺(tái)寬6.0m;第二級(jí)自85.00m至81.50m高程，坡比為1:2.5設(shè)一平臺(tái)，平臺(tái)寬8.0m。第三級(jí)自81.50m至79.80m，下游坡腳高程為77.73坡腳設(shè)2.0m高排水堆石體。溢洪道布置于大壩右岸，為開敞寬淺式溢洪道，堰頂高程88.53m,溢流堰寬22.0m，堰體兩邊墻局部為漿砌石護(hù)砌，泄槽全長124.00m。放水灌溉涵洞位于左端大壩體內(nèi)。斷面尺寸為0.5mX0.8m,長55.0m,設(shè)計(jì)流量為2.15m3/s,進(jìn)、出口底板高程一致為81.15m。1.2工程目標(biāo)和任務(wù)四方橋水庫加固工程目標(biāo)與建設(shè)任務(wù)為：通過對(duì)水庫大壩坡面護(hù)坡、大壩堤基防滲、大壩排水處理、溢洪道加固、輸水建筑物改造、整修防汛道路、同時(shí)配備必要的管理和檢測(cè)設(shè)施等措施，使四方橋水庫達(dá)到抵御設(shè)計(jì)的洪水標(biāo)準(zhǔn)，做到保證下游土地的灌溉要求，保證大壩安全，以確保保護(hù)區(qū)內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，維護(hù)社會(huì)安定，為當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供良好的水利條件。1.3工程規(guī)模1.3.1工程范圍根據(jù)四方橋水庫安全鑒定報(bào)告書以及評(píng)估意見，本次初步設(shè)計(jì)除險(xiǎn)加固范圍為：大壩（土石壩）、溢洪道、輸水建筑物等其他附屬工程。1.3.2工程規(guī)模針對(duì)水庫現(xiàn)狀，分析存在的問題，四方橋水庫除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目主要包括大壩加固工程、溢洪道加固工程、輸水建筑物工程及其他工程。大壩加固工程包含有上游壩坡處理工程、下游壩坡工程、大壩防滲處理工程、壩頂工程；溢洪道加固工程包含溢洪道泄槽段、消能段加固和交通橋加固；輸水建筑物工程包含原涵洞封堵工程、新建輸水涵管工程;其他工程包含交通工程、管理用房改造工程、觀測(cè)設(shè)施工程等。1.4水庫特征水位死水位：81.25m正常蓄水位：88.53m設(shè)計(jì)洪水位(P=3.33%):89.10m校核洪水位(P=0.33%):89.26m二十年一遇洪水位(P=5%)：89.00m2主要加固項(xiàng)目2.1安全鑒定結(jié)論工程質(zhì)量不合格；評(píng)定為C級(jí)，運(yùn)行管理綜合評(píng)價(jià)差；溢洪道兩側(cè)邊坡垮塌，消力池未完建，防洪安全評(píng)定為B級(jí)；大壩滲透坡降不滿足要求，大壩填土質(zhì)量差，壩肩、壩體滲漏嚴(yán)重，放水涵洞均存在斷裂，輸水涵滲漏嚴(yán)重，滲流安全評(píng)定為C級(jí)；大壩壩坡不滿足穩(wěn)定要求，結(jié)構(gòu)安全評(píng)定為C級(jí)；閘門和啟閉設(shè)備運(yùn)行狀況差，閘門啟閉設(shè)備銹蝕嚴(yán)重，金屬結(jié)構(gòu)安全性為C級(jí)。大壩安全評(píng)定類別：111類。2.2工程存在的主要問題1、壩體散浸，滲漏嚴(yán)重大壩于1958年開始修筑，于1960年投入運(yùn)行，屬于典型的“三邊”工程，由當(dāng)?shù)卮迕襁M(jìn)行施工。由于大壩填筑土主要靠人力肩扛手抬零星搬運(yùn)，逐層填筑后用石碾簡單夯壓處理，壩體施工質(zhì)量差，壩體滲漏嚴(yán)重，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)坑探過程中對(duì)壩體進(jìn)行的簡易注水試驗(yàn)來看，滲透系數(shù)約10-廠10-4cm/s；屬弱牛等透水。大壩基礎(chǔ)滲漏較嚴(yán)重。壩坡存在多處散浸。大壩座落在兩岸的基巖裸露，岸坡一側(cè)較緩一側(cè)較陡，呈不對(duì)稱狀。大壩基礎(chǔ)為原為殘坡積、沖積堆積層，厚度較大，大壩清基時(shí)沒有按設(shè)計(jì)要求做截水齒墻，兩岸邊坡由于地勢(shì)較緩，松散堆積物較厚，鉆孔揭露壩體填筑土基部厚度達(dá)6-8m的松散堆積層，未進(jìn)行防滲處理就回填土料。壩基滲漏有接觸部位、基巖強(qiáng)風(fēng)化層滲漏。2、溢洪道消能設(shè)施未完建溢洪道位于大壩右岸，采用寬淺式溢洪道，堰頂高程88.53m，控制段寬22.0m，溢洪道依山坡開挖而成，部分側(cè)墻采用塊石漿砌，巖層中節(jié)理裂隙發(fā)育，表面風(fēng)化破碎嚴(yán)重。溢洪道為開挖溝槽毛坯，兩側(cè)基巖裸露，底板側(cè)墻均未護(hù)砌?？刂贫纹骄?，尾端較陡?；鶐r砂頁巖中發(fā)育“X”節(jié)理，泥化嚴(yán)重，厚度達(dá)1m，山坡風(fēng)化剝落物堆積溢洪道中，影響行洪。溢洪道無消能設(shè)施。3、輸水涵洞滲流嚴(yán)重輸水涵洞為泥灰?guī)r條石漿砌，涵洞處在壩體與山體接頭部位，填筑土覆蓋，基礎(chǔ)部分基礎(chǔ)處在原砂頁巖上和原殘坡積層上，沉陷不一致，為涵洞的位移留下了隱患。在運(yùn)行中，涵洞砌石位移斷裂多處，伴有較強(qiáng)滲漏。巖層中節(jié)理裂隙發(fā)育，輸水時(shí)水體沿節(jié)理裂隙滲漏，且滲漏量較大。4、大壩上游坡防浪體損壞嚴(yán)重，浪蝕嚴(yán)重，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象。5、大壩無觀測(cè)設(shè)施。6、大壩管理設(shè)施破I日，管理所住房不能滿足居住要求及未興建防汛倉庫。7、通往水庫道路為人行崎嶇山路，長1.5km,道路崎嶇，坑洼不平，給正常生產(chǎn)調(diào)度帶來許多不便，更不能滿足水庫防汛搶險(xiǎn)要求。受水庫修建時(shí)歷史條件、施工設(shè)備及技術(shù)條件的限制，施工質(zhì)量較差，病險(xiǎn)問題較多，故投入運(yùn)行50余年來，先后出現(xiàn)大壩滲漏、壩坡失穩(wěn)、溢洪道沖毀、灌溉涵洞漿砌塊石斷裂、壩體塌陷滲漏等問題。期間雖然經(jīng)過加固處理，一些病險(xiǎn)情況得不到及時(shí)處理，水庫處于病險(xiǎn)狀態(tài)，目前無法正常蓄水。2.3主要加固工程2.3.1大壩防滲處理工程因大壩壩體填筑不均勻，質(zhì)量差，滲漏較嚴(yán)重，滲透屬于弱牛等透水，大壩基礎(chǔ)滲漏嚴(yán)重，根據(jù)地勘成果，進(jìn)一步證實(shí)需對(duì)大壩進(jìn)行防滲處理，根據(jù)大壩的滲漏問題本次設(shè)計(jì)采用高噴灌漿進(jìn)行處理，大壩自85.00m高程平臺(tái)進(jìn)行高噴灌漿。2.3.2上游壩坡處理因大壩上游坡穩(wěn)定不滿足要求，防浪體損壞、浪蝕嚴(yán)重，局部出現(xiàn)沖刷塌陷現(xiàn)象，需對(duì)上游壩坡進(jìn)行處理。本次除險(xiǎn)加固采用迎水剖面加培，在90.00m高程增加1.0m寬平臺(tái)，放坡面1：2.50至85.00m高程。高程85.00m處設(shè)置2.0m寬平臺(tái)，81.25m高程以下采用拋石護(hù)坡，81.25m至壩頂高程采用混凝土預(yù)制塊進(jìn)行護(hù)坡。2.3.3下游壩坡處理因大壩下游壩坡、壩腳排水不暢，洪水期間下游坡面濕潤。本次對(duì)下游壩坡采用復(fù)建壩坡排水溝，整治下游排水棱體以及壩腳排水溝。2.3.4壩頂處理壩頂靠下游側(cè)采用C15砼護(hù)肩，護(hù)肩塊尺寸為1000x250mm。壩頂公路路面硬化，路面結(jié)構(gòu)采用砼路面，路面寬度為4.5m，路面砼標(biāo)號(hào)為C30，厚度為200mm，下設(shè)置150mm水泥碎石墊層。2.3.5溢洪道加固工程因溢洪道部分基巖砂頁巖中發(fā)育“X”節(jié)理，泥化嚴(yán)重，山坡風(fēng)化剝落物堆積溢洪道中，影響行洪；溢洪道底板嚴(yán)重開裂、破碎；下游消力池、泄洪渠等未完建，不具備泄洪能力。擬對(duì)消能池段、尾水渠道進(jìn)行整修加固，新增海漫等消能設(shè)施。2.3.6輸水建筑物工程因輸水涵洞為泥灰?guī)r條石漿砌，漏水嚴(yán)重。運(yùn)行多年且搶修多次，目前涵洞側(cè)墻多處變形開裂，蓋板斷裂坍塌。蓄水后漏水帶走涵洞四周土體，本次加固對(duì)原有輸水涵洞進(jìn)行封堵，在其旁邊的壩體內(nèi)部新建輸水涵管。2.3.6其它工程因大壩管理設(shè)施破|日，管理所住房不能滿足居住要求及未興建防汛倉庫；大壩無觀測(cè)設(shè)施；通往水庫道路為人行崎嶇山路，長1.5km，道路崎嶇，坑洼不平，給正常生產(chǎn)調(diào)度帶來許多不便，更不能滿足水庫防汛搶險(xiǎn)要求。本次除險(xiǎn)加固工程拆除、新建管理用房以及防汛倉庫。增設(shè)大壩觀測(cè)設(shè)施，整修1.5km防汛道路。3設(shè)計(jì)依據(jù)3.1工程等別、建筑物等級(jí)和洪水標(biāo)準(zhǔn)四方橋水庫總庫容165.46萬m3,設(shè)計(jì)灌溉面積0.4萬畝，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)表2.1.1工程等別為^等工程，工程規(guī)模為小(1)型。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)表2.2.1永久性建筑物級(jí)別劃分，大壩、溢洪道等主要建筑物級(jí)