溢洪道加固設(shè)計報告

5.3溢洪道加固設(shè)計5.3.1右岸溢洪道加固設(shè)計5.3.1.1工程現(xiàn)狀右岸溢洪道距大壩右壩端170m，控制段采用寬頂堰，溢流堰凈寬為25m,堰頂高程824.43m，末端采用挑流消能。該洪道全長360，其中：進(jìn)口段長54.67m，溢流堰長27.05m，堰跌水長1.5m，漸變段長49.55m，陡槽段長222.83m，鼻坎長4.4m。溢流堰和漸變段側(cè)墻均為漿砌塊石重力墻結(jié)構(gòu)，每隔5m設(shè)置一道寬1.0m的齒墻嵌入兩側(cè)山坡的原狀巖體內(nèi)，墻面用水泥砂漿勾縫；該部分底板為厚0.4m的C15塊石砼。陡坡段上游為M7.5號漿砌塊石側(cè)墻，底板為0.4m厚塊石混凝土，上面另襯20cm厚C20鋼筋混凝土護(hù)面；下段為70m長的鋼筋混凝土渡槽，槽墩為砼預(yù)制磚砌成，墩間距10m，凈跨8.8m/孔。渡槽建成后，因處理廢土需要，整個坑洼被廢土填平，槽身得以隱蔽。挑流鼻坎建筑在巖基上，側(cè)墻、底板為漿砌塊石，面層用鋼筋混凝土另作了加強襯砌。該溢洪道于1976年冬施工，至1982年基本完成。目前建筑物基本運行正常，但其進(jìn)口右岸山坡因開挖邊坡陡，陡坡段最大達(dá)1：0.5,且未設(shè)平臺和山坡排水，山坡多己崩塌或開裂變形，有產(chǎn)生崩塌的趨勢。沖刷坑巖體風(fēng)化劇烈，且有多組裂隙，裂隙已開裂，沖刷坑急劇加深，兩側(cè)山坡大面積崩塌。另外陡槽段有部分泄槽底板開裂，需要修補；堰首沒有進(jìn)行帷幕灌漿，底板揚壓力偏大。5.3.1.2溢洪道頂部高程復(fù)核楊洞水庫溢洪道無閘門控制，根據(jù)《溢洪道設(shè)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校核洪水位加安全超高(楊洞水庫為3級建筑物取0.3m)。因此，楊洞水庫溢洪道控制段的頂部高程不得低于 828.12(827.82+0.3)m。楊洞水庫溢洪道控制段頂部現(xiàn)有高程為829.53m，滿足規(guī)范要求。5.3.1.3溢洪道泄流能力復(fù)核本溢洪道的控制段寬25.0m，堰頂高程為824.43m。堰型為寬頂堰，溢洪道泄流能力可按寬頂堰公式計算。Q=meB\；H02式中：Q流量，m3/s；B 總凈寬，m；H0——堰上總水頭，m；m 流量系數(shù)；s一閘墩側(cè)收縮系數(shù)。經(jīng)計算，溢洪道校核工況、設(shè)計工況、消能工況泄流能力滿足調(diào)洪演算所要求的結(jié)論。表5.3-1 楊洞水庫泄流能力復(fù)核頻率P(%)洪峰流量(m3/s)最高水位Z(m)相應(yīng)庫容V(萬m3)相應(yīng)泄量q(m3/s)0.1500829.111510393.161321827.821408247.523.33240827.141352175.775.3.1.4溢洪道泄槽水面線復(fù)核計算公式泄槽的水面曲線，根據(jù)能量方程用分段求和計算，計算公式如下:(hcosq+結(jié))-(hcosq+結(jié))DL= 龔_1 虹1-2 i-J-n2v2J—- R4/3式中：AL1-2 分段長度，m；%、h2——分段始、末斷面水深，m；vi、v2——分段始、末斷面平均流速m/s；%、a2——流速分布不均勻系數(shù)，取05；0——泄槽底坡角度，(°)；i 泄槽底坡，i=tg0；J——分段內(nèi)平均摩阻坡降；n——泄槽槽身糙率系數(shù)，砼襯砌。取n—0.017；v——分段平均流速，v—(v1+v2)/2,m/s；R——分段平均水力半徑，R—(R1+R2)/2,m；R1、R2——分段始、末斷面水力半徑，m；而水流的摻氣水深h=（1+三匕）h

b100式中，h、hb——分別為泄槽計算斷面的靜水深與摻氣水深（；v 不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速m/s）；Z——修正系數(shù)，近似取=12寬頂堰后接收縮段（0+028.55?0+078.10）寬度由25m收縮至12m,邊墻偏轉(zhuǎn)角為10°,需要對其進(jìn)行沖擊波計算。 X_郊1\農(nóng)8g：sin2°廣3/、2tg2°+\，1+8F2sin2°-1h ；1+8F2sin°-1廠2_cos0cos（°]一0）式中：° 沖擊波波角，（。）——邊墻偏轉(zhuǎn)角，（。）F——起始斷面弗勞德數(shù)；rlh「h2——起始斷面與波峰下游斷面水深，m；七、v2——起始斷面與波峰下游斷面流速，m/s。b）起始計算斷面位置及水深堰后為溢跌坎，泄槽起始水深則為消力檻后收縮斷面的水深，該水深計算公式如下：七一如；2g（H+P―hcos0）0 1式中q 起始計算斷面單寬流量，m3/（s.m）；H0——起始計算斷面渠底以上總水頭，m；0——泄槽底坡坡角；^——起始計算斷面流速系數(shù)，取0.95。

跌坎高度，取1.57。c）水力計算成果求解的順序是由上游向下游逐段推算。平剖面尺寸參數(shù)見相關(guān)設(shè)計圖紙。其中側(cè)墻最小高度的選擇原則是:①安全超高按P=0.1%校核洪水水面線以上0.5m、P=1%設(shè)計洪水水面線以上1.0m考慮，擇其較大值。表5.3-2 楊洞水庫溢洪道水面線復(fù)核工程部位P=0.1%校核洪水P=1%設(shè)計洪水P=3.33%消能防沖洪水現(xiàn)有導(dǎo)墻高度靜水深流速摻氣水深靜水深流速摻氣水深靜水深流速摻氣水深mm/smmm/smmm/smm控制段0+0004.683.364.683.392.923.392.712.592.715.10+027.052.985.282.982.194.522.191.744.031.745.1收縮段（沖擊波）0+028.551.768.91.761.228.141.220.917.720.915.10+043.253.38.263.32.437.582.431.947.241.945.10+078.104.876.734.873.585.773.582.855.142.855.1陡槽段0+0903.2010.253.662.219.352.501.678.771.885.10+1102.5812.713.041.7511.822.031.3111.221.515.10+1302.2714.442.731.5313.491.821.1412.831.355.10+1502.0715.802.531.4014.771.691.0513.991.255.10+1701.9416.922.401.3115.761.600.9914.851.195.10+1901.8317.862.291.2516.561.530.9415.501.155.10+2101.7618.652.221.2017.201.490.9216.001.125.10+2301.7019.322.151.1617.711.450.8916.381.105.10+2501.6519.902.101.1418.131.430.8816.671.085.10+2701.6120.402.061.1218.471.410.8716.891.075.10+2901.5720.832.031.1018.751.390.8617.061.065.10+303.11.5521.072.011.0918.901.380.8517.141.065.1表5.3-3 楊洞水庫收縮短沖擊波計算重現(xiàn)期%(m)V](m/s)n°)h2(m)v2(m/s)既沖擊波影響最小長度（m）10001.768.912.1435.733.38.221.44514.71001.228.152.3632.62.437.61.5516.2300.917.722.5829.961.947.241.6617.66從表5.3-2、表5.3-3可知，楊洞水庫現(xiàn)有側(cè)墻高度滿足規(guī)范要求的高度，本次設(shè)計不需要對側(cè)墻進(jìn)行加高擴(kuò)建。5.3.1.5溢洪道消能防沖工程復(fù)核工程消能防沖工程采用挑流消能，挑角5°,各級流量挑流消能的水力計算見下表5.3-3。下游水深近似取出水渠正常水深。根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》(SL253-2000)附錄A.4.1及A.4.2的挑流消能計算公式：L=—v2sin0cos0+vcosO%v2sin29+2g(hcos0+h)

g1 1 %1 1 2T=kq1/2Z1/4式中：L——自挑坎末端算起至下游河床床面的挑流水舌外緣挑距，m；e——挑流水舌水面出射角，為5°；? 挑坎末端法向水深，m；h2 尾坎坎頂至下游河床高程差，m；v1——尾坎坎頂水面流速，m/s；T 自下游水面至坑底最大水墊深度，m；q——尾坎末端斷面單寬流量，m3/（s?m）Z——上、下游水位差，m；k——綜合沖刷系數(shù)，取1.5。表5.3-4 挑流消能工計算成果表泄洪流相應(yīng)洪坎頂下游單寬流量q(m3/(s?m))挑距水墊深沖刷坑沖刷坑量Q水頻率水深水深L度T深度t最大后(m3/s)(%)(m)(m)(m)(m)(m)坡i393.160.11.555.4232.7653.423.518.130.340247.5211.094.0720.6337.2218.714.60.392175.773.330.853.2914.6533.1215.7312.440.376根據(jù)計算沖刷坑最大后坡（即沖刷坑最低點距壩址的距離與沖刷坑的比值）為0.392，參考《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》DL5108-1999第7.4.2條的規(guī)定（小于許可的最大后坡0.4）。說明沖坑不會影響到下游挑流鼻坎的穩(wěn)定。但鼻坎坎腳并沒有嵌入河床底，根據(jù)目前沖坑現(xiàn)狀以及考慮小流量對鼻坎坎腳的沖刷，需要對鼻坎坎腳近12.5m的距離進(jìn)行護(hù)砌，護(hù)砌厚度1.4m。5.3.1.6溢洪道各部分結(jié)構(gòu)復(fù)核溢洪道自建成至今，各建筑物運行基本正常，目前主要進(jìn)行處險的是進(jìn)口右岸山坡需要削坡減載，溢洪道部分底板出現(xiàn)裂縫需要修補，沖刷坑及下游需要護(hù)砌。而溢洪道本身側(cè)墻和底板等均未出現(xiàn)大的變形、傾覆、沉陷、沖蝕等結(jié)構(gòu)性問題，說明溢洪道工作尚正常或接近極限狀態(tài)，故本次不再對溢洪道各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核。5.3.1.7溢洪道進(jìn)口右岸邊坡加固根據(jù)現(xiàn)場查勘和在1：500地形圖上確定：溢洪道進(jìn)口右岸山坡，從收縮段墻頂至山坡頂450m高程確定為加固范圍。對溢洪道進(jìn)口右岸邊坡采用綜合式工程措施加固處理，其具體加固措施如下。削坡減載：先將表層松動巖石清除，對邊坡進(jìn)行自上而下減載，根據(jù)實際情況，開挖時，坡比均采用1：1，沿山坡每隔10m高留平臺一級，平臺寬1.0m。格柵護(hù)坡：由于右岸山坡巖體節(jié)理裂隙十分發(fā)育，邊坡開挖后，由于卸荷、巖體沿節(jié)理面松弛張裂，同時為考慮環(huán)保，對開挖山坡進(jìn)行砼格柵護(hù)坡。在坡面按設(shè)計圖紙做好格柵后，在柵格中回填腐殖土，種上草皮。排水減壓：為防止地表水流進(jìn)入坡體節(jié)理裂隙，應(yīng)在地表開鑿排水明溝，將地表水引至溢洪道泄槽。具體做法是在馬道內(nèi)側(cè)及開挖山坡周邊設(shè)置排水溝，馬道內(nèi)側(cè)的排水溝為矩形斷面，尺寸為300X400(bXh)，周邊排水溝具體見設(shè)計圖紙。5.3.1.8堰首基礎(chǔ)帷幕灌漿對溢流堰基礎(chǔ)進(jìn)行帷幕灌漿處理，帷幕灌漿設(shè)計鉆孔一排，孔距為2.0m，孔深伸入相對不透水層qW5Lu以下5m，軸線總長46m，鉆孔灌漿工藝參照大壩帷幕灌漿設(shè)計要求進(jìn)行。5.3.1.9泄槽底板裂縫修補對泄槽底板裂縫鉆孔進(jìn)行化學(xué)灌漿，用玻璃鋼即環(huán)氧樹脂粘玻璃纖維布修補裂縫和砼剝蝕區(qū)。針對溢洪道底板及邊墻破損的原因，加固采用如下措施：一是沿裂縫鉆孔進(jìn)行化學(xué)灌漿，使開裂底板重新修復(fù)，由于裂縫露面，灌漿壓力受到限制，鉆孔布置較密，以免漏灌，灌漿材料采用丙凝化學(xué)灌漿；二是沿裂縫走向鑿一條“U”形或“V”形槽，在槽中充填聚氨脂彈性嵌縫材料，用環(huán)氧樹脂粘貼玻璃絲布填補，采用三布四膠?；瘜W(xué)灌漿主要施工工藝：1） 總體方案采用丙凝化學(xué)灌漿，以灌為主，灌排結(jié)合。注意利用排水措施，適當(dāng)布設(shè)一些帶閥門的排水管排水減壓。在漏水集中段，采用非常規(guī)分期分批，多點位布置中、淺孔，將大股水適當(dāng)分散。2） 灌漿材料丙凝注漿材料配合比及配制（重量比）如下：甲液：丙烯酰胺，18.9%；亞甲基雙丙烯酰胺1.0%；三乙醇胺0.7%；水79.4%。乙液：過硫酸銨0.7%，水99.3%。甲液系將稱好的三種材料加水?dāng)嚢杈鶆蚣闯桑灰乙合祵⒎Q好的過硫酸銨加水?dāng)嚢杈鶆蚣闯?。一般配成濃度?0%的丙凝溶液，使用時可作適當(dāng)調(diào)整，其變化范圍為7%?15%。3） 施工工序裂縫處理將混凝土裂縫處，用壓縮空氣或鋼絲刷處理干凈，表面油污用丙酮或有機溶劑擦去，并沿裂縫鑿成V形邊坡溝槽，用水沖洗干凈。亦可用電錘打孔，直徑為°10?14mm，用水將孔壁表面的混凝土屑洗掉，打孔深度不得大于壁厚的一半。布置灌漿孔灌漿孔位置應(yīng)選擇的漏水旺盛處及裂縫交叉處，間距視漏水壓力、縫隙大小和漏水多少而定，一般以500?1000mm為宜。灌漿孔要交叉布置，孔徑要比灌漿嘴直徑大300?400mm，孔深不小于50mm。灌漿嘴埋設(shè)前，應(yīng)將孔洞清理干凈，然后用快凝水泥膠漿把灌漿嘴穩(wěn)牢于孔洞內(nèi)。采用電錘打孔，可將直徑8mm的銅管插入孔內(nèi)，同時用環(huán)氧樹脂、乙二胺、二丁酯加2%?3%的氟硅酸鈉固化劑配制成膠狀物快速（一般6?14s）將銅管與孔壁封閉。封閉漏水部位埋好灌漿嘴后，用油氈或鐵片做成半圓形條，沿縫通長設(shè)置，然后用水泥膠漿和水泥砂漿將漏水部位封閉。試灌在封閉裂縫的水泥膠漿和水泥砂漿防水層具有一定強度后，采用帶顏色的水試灌，檢查封閉情況，并記下灌水量和試灌時間，以供確定灌漿壓力參考。并觀察各孔是否暢通，如無漏水情況，即可灌注丙凝。灌漿灌漿工作應(yīng)按水平縫自一端向另一端，垂直縫先下后上的順序進(jìn)行，先選其中一孔（選擇較低處及漏水量較大的灌漿嘴）灌漿，灌漿壓力宜大于地下水壓力0.05?0.10MPa。待鄰近灌漿孔見漿后立即關(guān)閉其孔，仍持續(xù)壓漿，使?jié){液沿著逆水通道向前推進(jìn)，灌到不再進(jìn)漿時，立即關(guān)閉注漿嘴閥門，再停止壓漿。如此逐個進(jìn)行直至結(jié)束。灌漿后，應(yīng)立即用丙酮清洗灌漿機具，以便下次再用。封孔經(jīng)檢查無漏水現(xiàn)象后，剔除灌漿嘴（或銅管），用水泥膠漿將孔堵塞。工程量：砼鑿除2.5m3，鉆化學(xué)灌漿孔41.5m，化學(xué)灌漿41.5m，環(huán)氧樹脂粘貼玻璃絲布58.5m2。5.3.1.10下游沖刷坑及泄洪河護(hù)砌由5.3.1.5節(jié)可知，較大流量在挑流消能時候沖坑的發(fā)展本身不會影響挑坎的穩(wěn)定，但小流量不形成挑射水流時，可能對坎腳產(chǎn)生淘刷作用，根據(jù)目前沖坑發(fā)展情況，設(shè)計對近坎腳12.5m的距離采用鋼筋砼護(hù)坦保護(hù)，護(hù)坦厚度按抗沖要求確定為1.4m。同時為保護(hù)護(hù)坦不被水流掏空失穩(wěn)，在護(hù)坦末端設(shè)深4m的護(hù)腳。沖坑兩岸及下游河道兩岸巖體風(fēng)化嚴(yán)重，在溢洪道宣泄較大水流的時候淘刷兩岸山坡，造成山體崩塌淤沙泄洪河道，進(jìn)而影響兩岸建筑，淹沒農(nóng)田，本次設(shè)計對沖坑兩岸邊坡及泄洪河一定距離進(jìn)行護(hù)砌，具體護(hù)砌范圍見設(shè)計圖紙。邊坡護(hù)砌采用砼，厚度為50cm。挑坎至護(hù)坦末端護(hù)坡坡比由1：0漸變至1：0.5,此段護(hù)坡坡比較陡，設(shè)計采用°20@2000，L=2m的錨筋加強護(hù)砌與巖體的聯(lián)結(jié)性能；其余地方坡比為1：0.5,護(hù)坡高度為6m，超過6m的高度按1：0.75進(jìn)行削坡，不再進(jìn)行支護(hù)。5.3.2左岸溢洪道封堵設(shè)計5.3.2.1工程現(xiàn)狀左岸溢洪道位于大壩左岸，實用