水庫實施方案簡要說明

工程設計證書工程設計證書證書等級：乙級證書編號：171133-sy湖北省當陽市吳沖庫除險加固工程湖北省漳河土木工程設計院二○一一年十月1綜合說明一、概況湖北省當陽市吳沖水庫位于官垱鄉(xiāng)東部，紅專村四組，距離官垱鄉(xiāng)約6.5km，距離跑馬堤約4.2km，屬于漳河流域，在漳河左岸崗地一個小沖溝上。距離河溶育溪公路約4km，有鄉(xiāng)間水泥路到水庫附近，通過500m碎石路到達水庫下方的漳河一干渠，無上壩公路。水庫距離當陽市約38.9km，有荊宜高速，107省道和229縣道貫穿，交通位置十分便利。水庫承雨面積2.6平方公里。安鑒復核水庫總庫容185萬方，屬Ⅳ等工程，主要建筑物為四級建筑物，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的小〔1〕型水庫。大壩工程于1953年10月正式開工興建，1954年6月竣工投入運行。水庫正常蓄水位73.34m，死水位70.4m。原設計洪水標準為20年一遇洪水設計、設計洪水位74.08m；原設計100年一遇洪水校核，校核洪水位74.47m，總庫容176.68萬m3。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水管等建筑物組成。二、工程現(xiàn)狀〔1〕現(xiàn)狀大壩工程大壩為均質(zhì)土壩，一干渠從壩頂過，大壩上游壩頂現(xiàn)狀平均高程75m，最低壩頂高程74.9m，最大壩高為8.8m，壩面長度為271m，壩頂路面寬度3.4m，上游壩坡比1:2～1:3.25；壩頂無防浪墻；上游壩坡塊石干砌至高程73m，上游側(cè)壩坡浪坎高1米?，F(xiàn)一干渠是在原大壩上加寬而成，實測渠底高程71.7m，干渠渠堤頂高程73.8m，比大壩低1.2m，堤面變形不規(guī)那么，平均寬2.1m，下游渠堤壩坡比1:2.00～1:2.75，長度為350m，渠坡未襯砌，由于長時間沖刷，渠堤自身流失嚴重。渠堤下游壩坡為草皮護坡，下游壩腳處為2米寬灌溉渠道，渠道后為開挖魚池，魚池沿壩腳長200米，寬85米?！?〕現(xiàn)狀輸水管工程輸水管位于大壩右側(cè)，為鋼筋砼矩形涵管，斷面尺寸0.4m×0.4m，管厚20cm，管長40m，進口底板高程70.4m，原設計流量0.4m3/s，進水口閘門為斜拉式0.6m×1.0m鋼閘門，閘門啟閉機為5t手搖螺桿啟閉機。另外在大壩左右端建有原一干渠進出水閘，閘門分別為2.0m×2.5m，2.5m×2.5m混凝土預制板結(jié)構(gòu)，進水閘已不能啟閉，出水閘已用粘土封堵死。兩閘現(xiàn)已全部報廢，未使用?！?〕現(xiàn)狀溢洪道工程溢洪道設于大壩東端，在山埡處開挖而成，為寬頂堰形式，引水渠長125多米底部高程71.86m，溢流堰堰頂寬11.9～6m，高程73.34m，長3.5m，為厚20cm原200＃素混凝土結(jié)構(gòu)，根底及邊坡為巖質(zhì)，巖層平緩，巖性為砂巖和泥巖互層。陡坡坡比1:3，為厚20cm原200＃素混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻為塊石漿砌高為1.1米。原設計最大溢洪流量23.4m3/s。〔4〕其他建筑物工程漳河水庫一干渠于1961年修建，早期一干渠從水庫右岸入庫，從左岸出庫，一干渠灌溉帶來的大量泥土淤塞水庫，1966年冬，一干渠改道從大壩背水面繞道而行，封堵原左岸出口節(jié)制閘，原右岸進口設置一個節(jié)制閘，可兼作輸水渠和溢洪道〔現(xiàn)已廢棄，水庫由二干渠補水〕。吳沖水庫建成運行近56年來，發(fā)揮了較大的社會效益和經(jīng)濟效益。水庫灌區(qū)原設計灌溉面積0.4萬畝，實際灌溉面積0.45萬畝。水庫地理位置十分重要，水庫重點保護著下游0.52萬人口的生命財產(chǎn)平安，由于水庫大壩存在嚴重的白蟻危害，工程施工質(zhì)量不高，大壩存在滲漏，溢洪道未完建不能平安行洪，輸水建筑物不僅質(zhì)量差，而且配套不完善，加之運行時間長，老化、失修嚴重等問題，直接威脅著大壩的平安，急需進行除險加固。三、存在的問題根據(jù)《吳沖庫大壩平安鑒定報告》，大壩主要存在的以下問題：(1)水庫大壩無雨情測報設施、水文自動觀測系統(tǒng)和工程平安監(jiān)測設施，對大壩的變形、滲流、滲漏都無法進行系統(tǒng)觀測。(2)浪蝕使大壩上游壩坡干砌石凌亂且凹凸不平，浪坎高１米，長達200米，上游壩坡長滿雜草，下游壩腳無排水反濾設施，對壩體缺乏防滲保護措施，嚴重影響壩體的穩(wěn)定和平安。(3)大壩壩頂高差0.17米。(4)在大壩左段長約40m范圍出現(xiàn)一定程度的滲漏。(5)輸水管回填土碾壓不嚴，漏水嚴重，導致一干渠處沉陷。一干渠與本庫交叉處，沉陷嚴重，一干渠輸水管進口八字全部損壞。(6)輸水管閘門銹蝕，止水失效，漏水嚴重，啟閉設施陳舊。(7)溢洪道寬頂堰，泄槽底板及漿砌石邊墻已破損，消力池淤積，下游泄洪段為土渠沒有砌護，且一干渠渡槽底部離地面高1.2米，泄洪時阻水。(8)大壩壩肩有白蟻活動。管理人員對發(fā)現(xiàn)的多處蟻穴處進行過投藥滅蟻。但未能徹底根治。四、主要建設內(nèi)容4.1大壩除險加固工程設計4.1.1上、下游壩坡加固設計上游壩面護坡能鞏固耐久，抵抗各種因素的破壞作用，保證底層不受淘刷，并盡可能就地取材，造價經(jīng)濟合理，施工簡單，維修方便的原那么選擇。經(jīng)比擬分析，選定上游壩坡采用砼護坡。大壩上游壩坡平整后現(xiàn)澆砼護坡，現(xiàn)澆砼板的分塊尺寸為3m×2m，厚12cm，砼標號為C20?？v、橫向伸縮縫均為直縫，縫寬2cm，縫中嵌PVC填料。砼護坡板下鋪設砂礫石墊層，厚10cm。護坡齒墻采用0.7m×0.5m(深×寬)。上游起護高程在71.4m，護至壩頂，坡比1:2.1。下游壩坡在69.50～74m范圍內(nèi)采用草皮護坡，下游坡比為1：2，1:2.3。4.1.2壩頂設計壩頂設20cm厚C20砼路面，下設20cm厚水泥穩(wěn)定層。路面頂高程75.2m，，路面凈寬3.35m，路面厚20cm，長度為360m，路面向下游側(cè)傾斜，橫坡坡度為2%。路下游側(cè)設砼路肩石，上游側(cè)新建防浪墻，墻頂高程76.00m。路肩石斷面尺寸為0.15m*0.5m〔寬*高〕，路肩石為C25預制砼結(jié)構(gòu)。過壩一干渠堤頂新建泥結(jié)石路面，路面頂高程74.00m,路寬2.07米，路面厚30cm，上下游兩側(cè)設置路肩石，尺寸同大壩路肩石。4.1.3壩面交通根據(jù)工程管理需要，在大壩上游輸水管處布置一道上壩臺階，在壩中心位置上、下游壩坡各設置一道上壩臺階，臺階凈寬1.7m，總寬2.0m，采用C20現(xiàn)澆砼。4.1.4壩面及壩腳排水為便于大壩坡面排水，下游壩坡與兩側(cè)山體交界處設置壩面排水溝，下游壩坡平臺內(nèi)側(cè)設置一道縱向截流溝，壩腳設置縱向排水溝總溝。壩肩壩面排水溝截面尺寸為30cm×30cm，均為壁厚15cm厚C15現(xiàn)澆砼，壩肩排水溝長75m；平臺內(nèi)側(cè)排水明溝長282m；壩腳排水溝〔灌溉渠〕總長220m，梯形截面底寬1.2米，邊坡坡比1：1，為10cm厚現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)。排水溝之間互相連通，形成排水網(wǎng)。4.1.5、大壩壩體排水設計貼坡排水頂部高程根據(jù)大壩除險加固完后的滲流計算確定，貼坡排水頂部高程69.5m，貼坡排水底部高程為壩腳底部高程，排水體與壩坡坡比相同1:2.31，坡底分層鋪筑反濾料，從內(nèi)至外分別為0.2m厚粗砂、0.本次大壩滲流計算：各種計算工況下，浸潤線均進入下游反濾排水設施，滲流是平安的，有利于下游壩坡的穩(wěn)定。吳沖水庫大壩上下游壩坡形成穩(wěn)定滲流期壩坡穩(wěn)定滿足標準要求。4.1.6過壩一干渠襯砌本次對過壩渠進行防滲處理，10cm厚C20砼襯砌，下鋪土工膜防滲。加固后，渠道底寬3.5，邊坡系數(shù)1：2，襯砌高1.88m，襯砌長度360米。4.1.7大壩白蟻防治設計本次采用挖巢灑藥法及錐探灌藥漿治理白蟻。錐探灌藥漿主要在壩肩附近。根據(jù)大壩白蟻產(chǎn)生的原因,可采取相應的預防和管理措施.逐年進行檢查治理，減少蔓延的蟲源，大壩須及時去除外表的灌木,雜草和白蟻隱患,以免遺漏成災,切實做好科學管理水庫大壩的白蟻防治工作。4.2輸水建筑物除險加固設計4.2.1大壩輸水灌溉建筑物設計將現(xiàn)有輸水管撤除，在原址處重建輸水管。主要建設規(guī)模為：①取水排架：取水排架采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)，斷面尺寸0.35×0.35m。②閘室：閘室進口底板高程為70.4，建筑面積為4×3.4m，后接輸水管。閘室內(nèi)設檢修閘門槽、工作閘門槽各一道。工作閘門和檢修閘門尺寸為0.8×0.8m。③閘房：閘房建筑面積4.2×4=16.8m2，為磚混結(jié)構(gòu)。④輸水管管身：為Φ800預制承插管，壁厚9.2mm。管長40m，為有壓涵管，管底進口高程70.4m,出口底部高程70.2m。4.2.2水庫灌庫一干渠進口閘設計右岸進口建有一個節(jié)制閘，可兼作輸水渠和溢洪道〔現(xiàn)已廢棄，水庫由二干渠補水〕。依據(jù)管理要求，該閘今后還要起到灌庫和排洪作用。本次對原閘進行撤除重建規(guī)模與原閘相同，設計灌庫過流量2.4m3/s，水庫泄洪過流量5.6m3/s，閘門尺寸2×2.5m，配5t啟閉機。4.3溢洪道除險加固設計一、溢洪道結(jié)構(gòu)設計原溢洪道位于大壩東端山埡處，泄流形式為寬頂堰形式，本次溢洪道加固，采取引渠明渠邊墻及底板襯砌，寬頂堰、泄槽、消力池撤除重建，下游出水渠砼襯砌。溢洪道引渠進口底部高程樁號為71.85m，明渠段長100m，底寬6米，縱坡-1.5%，左、右岸襯砌；寬頂堰段長3.5米，底寬6米，堰頂厚度0.4米，兩側(cè)邊墻及底板為C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)；泄槽段長9米，底寬6米，縱坡1：3；消力池長6米，深0.8米，底板厚50cm；下游行洪渠道長30米，梯形斷面，底寬7米，邊坡系數(shù)1：2，縱坡5‰。二、溢洪道分縫及止水、排水設計分縫：溢洪道分縫主要分為底板分縫及邊墻分縫，縫寬2cm。溢洪道襯砌底板和邊墻沿縱向每隔10m設一道橫向伸縮縫，底板和兩側(cè)邊墻交接處設一道縱向伸縮縫。即底板分塊尺寸為6×10m，沿縱向縫下每隔10m設置0.3×0.4m橫向齒槽。止水：縫內(nèi)采用PVC填縫，采用橡膠止水。排水：包括基底排水、邊墻排水、消力池排水。4.4金屬結(jié)構(gòu)設計根據(jù)安鑒報告的結(jié)論，擬更換輸水涵管放水閘門為0.8m×0.8m鑄鐵閘門，工作閘門選用手電兩用螺桿式啟閉機，型號為QL-50KN-SD。一干渠灌庫閘門更換為2×2.5m鑄鐵閘門，選用QL-80KN-SD啟閉機。4.5壩前水位雨量自動觀測及管理用房(1)滲流監(jiān)測滲流量監(jiān)測滲流量是大壩平安監(jiān)測的一項重要內(nèi)容，擬在大壩下游坡排水暗溝出口分散布置1個三角量直角形量水堰利用超聲波水位計進行監(jiān)測。(2)上游水位觀測在大壩上游側(cè)灌溉輸水涵進口和溢洪道堰頂段共設水尺2處，總長20m，以監(jiān)測水位?！?〕水位雨量自動觀測系統(tǒng)為滿足水庫平安調(diào)度需要，及時得到可靠的水情信息，按照有關(guān)標準建立水位雨量自動觀測系統(tǒng)。在輸水閘室處建設水位雨量自動觀測設施，功能要求a、雨量根本滿足時段降雨量，暴雨歷時等數(shù)據(jù)的需要，比降1mm傳出信號(分辨力為1mm)。雨量發(fā)送累計值。b、水位站根本滿足厘米傳出信號(分辨力為0.1cm)超限報警、電源報警等。水位發(fā)送實時值。c、中心站每分鐘定時巡測，向上級進行信息交換，對系統(tǒng)工作監(jiān)測，完成整理，顯示和打印水文圖表等工作，檢查有關(guān)數(shù)據(jù)錯誤，缺漏和進行插補。d、防雷要求按避雷有關(guān)規(guī)程執(zhí)行。建立1個自記水位站和1個自記雨量及終端機系統(tǒng)。(3)管理用房吳沖水庫管理現(xiàn)狀沒有管理及辦公室用房，根據(jù)現(xiàn)行標準并結(jié)合除險加固后工程管理需要，需新建水庫辦公房150m2五、結(jié)構(gòu)設計〔一〕大壩1、上游壩坡砼護坡厚度計算：根據(jù)《碾壓式土石壩設計標準》SL274-2001附錄A公式進行護坡厚度近似計算，計算公式如下：，計算厚度為0.103m，采用板厚為12cm。2、下游壩坡貼坡排水：根據(jù)《小型水利水電工程碾壓土石壩設計導那么》〔SL189-96〕對貼坡排水的要求：貼坡排水的頂部應高于浸潤線逸出點，超出高度應使壩體浸潤線在凍深以下，且不小于1.5m：貼坡排水頂部高程根據(jù)未設貼坡排水前的滲流計算確定，大壩坡腳干砌塊石貼坡排水頂部高程112.20m，底部高程為108.20m，排水體與壩坡坡比相同，其邊坡及坡底分層鋪筑反濾料，從內(nèi)至外分別為0.2m厚粗砂、0.2m厚碎石以及0.4m厚干砌石。大壩樁號K0+108～K0+256,長〔二〕溢洪道1、邊墻高度確實定：渠道水深按明渠均勻流公式進行計算，經(jīng)計算得h＝2.10m；根據(jù)《溢洪道設計標準》〔SL253-2000〕規(guī)定，4級建筑物泄洪平安超高不得低于0.3m，吳沖庫溢洪道邊墻襯砌高度取為2.5m。表1各種設計標準下的下泄流量及水位參數(shù)洪水標準頻率〔%〕最大下泄流量(m3/s)水庫水位(m)渠頂水頭(m)溢洪道洪水標準p=0.33%〔校核〕48.23118.102.10p=3.33%(設計)23.31117.251.25消能防沖洪水標準p=5%(設計)18.75117.091.092、消能防沖水力計算：根據(jù)《溢洪道設計標準》〔SL253-2000〕，4級建筑物的消能防沖按10年一遇洪水設計；消能防沖建筑物的校核洪水標準可低于溢洪道的校核洪水標準，根據(jù)本工程實際，按20年一遇洪水校核。溢洪道Q5%==18.75m3/s。①自由水躍共軛水深h2可按以下公式計算：h2=②收縮斷面水深h1的計算公式為：E0＝h1+③自由水躍長度L可按下式計算取L＝6.9(h2-h1)。④消力池池長計算：Lk=0.8L⑤消力池池深計算：d=σh2-ht-△Z⑥消力池底板厚度計算，消力池底板根據(jù)抗沖和抗浮要求，分別按下式計算，取其大值：抗沖要求：；抗浮要求：計算結(jié)果：消力池按20年一遇設計洪水標準時，△Z＝0.10m，d=0.88m，池長L＝12.95m，采用消力池池深d＝1.0m，池長L＝14m。消力池后接海漫段、出水渠，出水渠縱坡1/3000，設計流速達1.03m33、邊墻結(jié)構(gòu)計算：溢洪道邊墻為M8.0漿砌石擋土墻,最大墻高4.80m，墻后填土濕容重=19.31kN/m3，浮容重=9.43kN/m3，飽和容重=19.43kN/m3，填土內(nèi)摩擦角φ=15.4°，粘聚力C=21.8KPa。圖1擋土墻穩(wěn)定計算橫斷面圖表2俯斜式擋土墻結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)表樁號a(m)b(m)c(m)d(m)mh1(m)h0(m)擋墻總高H(m)A0+000～0+070.410.50.51.52.500.40.62.503.10A0+074.91～0+088.310.50.52.53.50.50.844.81)、擋土墻的抗滑穩(wěn)定是依靠墻與地基間的摩阻力來保證的，假設墻底與地基之間的摩擦系數(shù)為f,那么必須滿足:式中：—基底摩擦系數(shù)，取0.35。—作用于基底的豎向力的代數(shù)和。—墻背主動土壓力的水平分力，KN。主要組合時，抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc不應小于1.0；附加組合時，Kc不小于1.0；考慮偶然組合時，Kc不小于1.0。2)、抗傾覆穩(wěn)定性驗算：式中，—各力系對墻趾和穩(wěn)定力矩之和〔KN.m〕。—各力系對墻趾的傾覆力矩之和〔KN.m〕?？箖A覆穩(wěn)定系數(shù)不應小于1.5，考慮附加組合時不應小于1.3，考慮偶然組合時，不應小于1.1。3)、基底應力及合力偏心距驗算：為了保證擋土墻的基底應力不超過地基的容許承載力，應進行基底應力驗算。合力偏心距e(m)為：基底兩邊緣點，即趾部和踵部的法向壓應力〔KPa〕為：式中：—各力對中性軸的力矩之和〔KN.m〕,。W—基底截面模量(m3),對1m長的擋土墻,W=B2/6。A—基底面積(m2),對1m長的擋土墻而言,A=B。計算軟件選用北京理正軟件設計公司編制的擋土墻計算程序,經(jīng)計算，擋土墻抗滑及抗傾穩(wěn)定計算成果見表5.18。得漿砌石擋土墻抗滑、抗傾平安系數(shù)均滿足擊標準要求，所選斷面是合理的，平安的。表3擋土墻穩(wěn)定計算表漿砌石擋土墻墻高H基底應力不均勻系數(shù)抗滑平安系數(shù)抗傾平安系數(shù)最大最小允許值計算值允許值計算值標準值計算值標準值4.80129.2980.251401.621.2381.03.531.53.1077.4946.791401.6621.2991.04.071.5〔四〕輸水管1、豎井底板地基應力驗算：因豎井為對稱結(jié)構(gòu)，且靠上游壩坡，土壓力較小，水平荷載不大，僅作地基應力驗算。1〕、閘室基底應力計算：式中：P1——閘室基底應力的最大值或最小值，KPa；——為作用在閘室上的全部豎向荷載，KN；A——底板底面積，m2；——為作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于根底底面垂直水流向的形心軸的力矩之和，KN.m；W——為閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩，m3。2〕、偏心距3〕、基底應力的校核——基底壓力分布不均勻系數(shù)；——基底壓力分布允許不均勻系數(shù)，根本組合按2.0，特殊組合按2.5。經(jīng)過計算，根據(jù)地質(zhì)報告，豎井根底地基位于第②層粉質(zhì)粘土，其允許承載力為140Kpa，故豎井地基承載力滿足要求。2、輸水管結(jié)構(gòu)計算〔1〕參考資料《水工建筑物荷載設計標準》〔DL5077-1997〕、《水工混凝土結(jié)構(gòu)設計標準》〔SL/T191-96〕、灌區(qū)水工建筑物叢書《涵洞》〔第二版〕水利電力出版社?！?〕計算參數(shù)及指標①計算參數(shù)輸水管底部高程：110.00m；管頂高程:112.10m；設計壩頂高程：120.40m。②采用指標材料容重：鋼筋混凝土=25kN/m3，土壤干容重=15.9kN/m3，濕容重=19.31kN/m3，浮容重=9.43kN/m3，飽和容重=19.43kN/m3，填土內(nèi)摩擦角φ=15.4°，填土厚8.3米。C25混凝土：=12.50N/mm2，=3.0×104N/mm2鋼筋：Ⅱ級，=310N/mm2，=310N/mm2〔3〕計算工況以輸水管完建期為最不利組合進行結(jié)構(gòu)計算。〔4〕荷載計算計算斷面為壩頂下的涵管段，為圓拱直墻形式，拱圈內(nèi)半徑0.4m，半圓心角θ=90°，為整表達澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)。輸水管橫斷面圖見圖5.23。圖2輸水管橫斷面圖〔單位：厘米〕1〕拱圈荷載計算：=1\*GB3①作用于拱圈的均布垂直土壓力=221.68KN/m=2\*GB3②作用于拱圈的水平均布荷載=91.89KN/m=3\*GB3③作用于拱圈的水平三角形荷載最大強度KN/m=4\*GB3④作用于拱背的充填料重力=5\*GB3⑤拱圈自重力拱圈內(nèi)力計算見下表5.22。表4拱圈內(nèi)力計算表〔單位：KN.m、KN〕荷載類型及數(shù)值內(nèi)力名稱系數(shù)乘數(shù)內(nèi)力值均布垂直荷我qt1=221.68KN/mVA0.50332.52166.26HA、NC0.28332.5291.72MA0.02498.7812.30Mc0.01498.785.86拱背填料重力W1=2.65kNVA1.002.652.65HA、NC0.252.650.67MA0.013.980.03Mc-0.013.98-0.02均布水平荷載qt2=91.89KN/mVA0.0068.920.00HA-0.5568.92-38.11MA-0.05103.38-5.21Nc137.84Mc-0.02103.38-2.47三角形分布水平荷載qt3=11.21KN/mVA0.004.200.00HA-0.744.20-3.09MA-0.066.30-0.36Nc8.40Mc-0.026.30-0.14自重力W=12.57KNVA1.0012.5712.57HA、NC0.4012.575.05MA0.0318.850.58Mc0.7918.8514.80各種荷載組合的內(nèi)力計算成果匯總表列于下表5.23。表5拱圈內(nèi)力計算成果匯總表內(nèi)力種類荷載類型拱頂彎矩MC拱頂軸力NC拱腳彎矩MA拱腳豎向反力VA拱腳水平HA均布垂直荷載5.8691.7212.30166.2691.72拱背填料重力-0.020.670.032.650.67均布水平荷載-2.47137.84-5.210.00-38.11三角形分布水平荷載-0.148.40-0.360.00-3.09自重力14.805.050.5812.575.05合計18.03243.687.35181.4856.232〕側(cè)墻荷載計算：=1\*GB3①作用于洞身側(cè)墻外側(cè)的水平土壓力按朗肯主動土壓力公式計算：=96.24KN/m=116.39KN/m式中，qt1、qt2分別為頂板底面處及底板頂面處的水平土壓力強度標準值，KN/；d2為頂板厚度，m；H為洞身凈高，m；φ為填土內(nèi)摩擦角；γ為洞頂填土容重，KN/m3；Hd為洞頂以上填土高度，m。=2\*GB3②作用于洞頂?shù)木即怪蓖翂毫?47.33KN/m=3\*GB3③拱圈自重==18.84KN/m3〕頂板荷載計算：作用于頂板的垂直均布荷載總和:q4=+=257.83KN/m作用于底板底面上的垂直均布荷載=276.73KN/m4〕側(cè)墻內(nèi)力計算計算得側(cè)墻頂部支承反力=38.10KNMBC==-19.26。計算側(cè)墻跨中最大變矩截距側(cè)墻頂端的距離χ0：=0.457;計算側(cè)墻跨間最大彎矩:=6.785〕底板內(nèi)力計算MBC=-19.26,=57.80〔式中計算跨徑l=l0+b=1+0.3=1.3m〕6〕配筋計算根據(jù)上表計算的內(nèi)力結(jié)果，根據(jù)配筋計算公式：A0=,α=1-,μ=α,As=μbh0。經(jīng)計算得，單寬1米的輸水管直墻所需鋼筋As1=835mm2，配Φ16@20〔A配=1005mm2〕,布雙層；底板計算配筋為As1=835mm2,配Φ16@20〔A配=1005mm2〕,布雙層；拱圈所需鋼筋為As2=568mm23、工作橋及排架承載力計算1〕工作橋結(jié)構(gòu)計算因橋面板梁為對稱結(jié)構(gòu)，取橋面板Π形梁的一半進行分析。梁高50cm，梁寬為30cm，為C25砼結(jié)構(gòu)，兩端簡支，單跨長4.36m。橋面板活載為3KN/m2，作用跨中集中力為40KN，梁、板自重為6.25KN/m，梁單跨的跨中最大正彎矩為91.81KN.m，梁單跨、跨端最大剪力值為40.17KN。2〕排架根底承載力計算①排架根底荷載計算排架根底荷載主要有：工作橋面板荷載54.06KN；橋面欄桿重2.45KN；排架自重40.43KN；根底自重40.43KN；人行活載按2.5KN/m2計算。其它活載：如啟閉機等重量按5KN計算?！?1\*GB3①+=2\*GB3②+…+=6\*GB3⑥,并乘上分項系數(shù)后，得∑G=200.74KN。根底底面積為3.0×1.2m2,那么橋墩根底承載力為：P=55.76KN/m2②地基承載力計算采用條形根底，寬度B=1.2m，埋置深度D=1.5m。地基土的物理參數(shù)為：壩體填筑層:粘聚力取C=21.8kpa(KN/m2)，內(nèi)摩擦角取φ=15.4°；濕容重19.31KN/m3。平安系數(shù)K=2.5,按太沙基承載力公式計算地基極限承載力。由φ=15.4°，可查表得Nc=11.24，Nq=4.12，Nγ=1.552。太沙基的根限承載力公式：式中：——無因次的承載力系數(shù)，為的函數(shù),可由表中查得；計算極限承載力：=382.20KN/m2計算容許承載力：橋墩根底荷載為：P=55.76KN/m2＜地基承載力Pa=152.88KN/m2，能夠滿足地基承載力要求。五、施工組織設計〔一〕施工圍堰及導流根據(jù)“水利水電工程施工組織設計標準“(SL303-2004)和本工程的具體條件，導流臨時建筑物級別定為5級，選用枯水期5年一遇洪水作為施工洪水標準，據(jù)施工組織設計，主要工程施工期控制在12月至次年3月。經(jīng)計算，水庫在施工期，5年一遇施工期降水總量156.65mm，洪水總量為56.39萬m3，輸水管只能降水庫降至死水位110.0m，根據(jù)水位庫容曲線求得施工期最高洪水位是112.73m。波浪爬高為0.20m,平安超高取0.5m。圍堰頂部高程為113.50m。圍堰采用土石圍堰，頂寬1.5m,邊坡為1：〔二〕主體工程除險加固施工1、土石方開挖土石方開挖包括大壩上游壩坡平整開挖、大壩壩頂外表開挖、溢洪道渠底邊坡開挖、輸水管進口及管身處大壩開挖等五局部。大壩壩頂外表開挖工程較分散，作業(yè)面較窄，不便于機械施工，擬采用人工開挖，配備3t農(nóng)用車及人力膠輪車運輸至棄渣場或臨時堆放場，平均運距1km；大壩加固壩坡及壩腳表層開挖作業(yè)面較寬，擬采用1m3反鏟挖掘機挖土裝車，5t自卸汽車運輸至棄渣場或臨時堆放場，平均運距1km2、土方填筑土方填筑施工部位有大壩上游壩坡平整、大壩壩頂加寬整平、輸水管、溢洪道等。大壩上游壩坡平整及大壩壩頂加高所需土料較少，且較分散，擬采用3t農(nóng)用車運輸，人工平倉，2.8kw蛙式打?qū)崣C夯實。料場設置在離大壩1.0公里內(nèi)，加固選用5t自卸汽車運輸土料，59kw推土機平倉，18T振動碾、蛙式打?qū)崣C碾壓壓實，鋪層厚25～30cm。土方填筑在大壩左岸山頭開采，平均運距1km。輸水管頂土方應采用粘土進行回填，分層回填厚度不得超過30cm，壓實度達96%以上，碾壓干容重達1.6KN/m3以上?；靥钫承酝翝B透系數(shù)控制在1×10-4cm3、塊石干砌1〕干砌石護坡質(zhì)量標準：a、面石用料：大小均勻、質(zhì)地堅硬，不得使用風化石料，單塊重量不小于25kg，最小邊長不小于20cm；b、腹石砌筑：排緊填嚴，無淤泥雜質(zhì)；c、面石砌筑：禁止使用小石塊，不得出現(xiàn)通縫、浮石、空洞；d、縫寬：無寬度在1.5cm以上、長度在0.5m以上的連續(xù)縫。2)干砌石護坡施工：干砌石護坡前，先將壩面雜草等去除干凈，去除深度10～20cm。護坡砌筑時人工將中粗砂和碎石攤平并均勻平整密實，進行干砌石砌筑。砌筑砌體要分層進行，塊石大面向下，一層與一層錯縫鎖結(jié)方式鋪砌，墊層鋪設與干砌石砌筑配合進行，隨鋪隨砌，護底外表砌縫的寬度不大于25mm，不平穩(wěn)部位應用小石塊墊穩(wěn)，不得有松動石塊。砌石邊緣順直、整齊、牢固，砌體外露面的頂面和側(cè)邊，選用較為整齊的塊石砌筑平整，所有明縫均用小片石料填塞緊密。3)干砌石護坡施工要求干砌石護坡施工應符合以下要求：石塊要用手錘加工，打擊口面。不得使用裂石和風化石。長度在30cm以下的石塊，連續(xù)使用不得超過4塊，且兩端須加丁字石。一般長條形丁向砌筑，不得順長使用。4、漿砌石砌筑漿砌石砌筑要求與干砌石根本相同，所不同的是漿砌石用水泥砂漿砌筑，水泥砂漿標號為M8.0。漿砌石擋土墻后設二道排水孔，呈梅花形布置，i=10%,第一排排水孔位于底板以上0.5m處，排水孔進口用土工布包扎，后填土工布包碎石。5、混凝土澆筑混凝土施工部位有大壩上游護坡、壩頂路面、溢洪道、輸水管進口閘室、管身、輸水管豎井、閘房、交通橋等現(xiàn)澆混凝土施工和輸水管砼工作橋、路緣預制混凝土塊施工等?；炷翝仓┕げ捎?.4m3攪拌機攪拌，農(nóng)用車運輸，配2.2kw插入式振搗器，平均運距0.2km6、壩體劈裂灌漿施工灌漿工程施工為大壩壩體防滲劈裂灌漿處理,灌漿位置為全壩段，全長360米。劈裂灌漿鉆孔直徑為110mm，布置一排灌漿孔，孔距為3.0m，孔深一般應超過壩體隱患1〕、灌漿材料要求:對粘性土的要求：其粘粒含量不宜太低，也不宜太高。粘粒含量低，土料成漿率低，泥漿的穩(wěn)定性差，固結(jié)后的透水性大；含量高，土料不能粉碎和分散，制成的泥漿黏度大，流動性差，排水固結(jié)慢，固結(jié)后體縮也大。a、泥漿密度：1.3～1.6g/cm3；b、泥漿濃度：水土比1：0.5～1：1.45；c、泥漿粘度20～100s之間；d、泥漿穩(wěn)定性0.05～0.1g/cm3。2)、灌漿壓力控制:分三級控制。a、起始劈裂壓力：孔口壓力控制在50～300Kpa為適宜，多數(shù)情況一般采用50～100Kpa。b、單孔最大壓力：在孔底注漿條件下按1.5倍左右的起始劈裂壓力控制。c、屈服壓力：孔口壓力為0，自重灌漿方式。3)、灌漿工藝：a、鉆孔：壩體鉆孔采用鉛機進行，常用的鉆機有XJ100A，XJ300型等。鉆孔的孔徑為110mm，鉆孔的深度應根據(jù)壩體內(nèi)隱患的深度而定，一般孔深應大于隱患深度2m。b、灌注方法：全孔灌注法：孔底注漿，使孔內(nèi)泥漿由孔底翻向全孔，處于半循環(huán)狀態(tài)，全孔的注漿量較大，灌漿效果好。灌漿后，由于泥漿的排水固結(jié)，孔內(nèi)泥漿會發(fā)生體縮，因此需要進行復灌，一般需3～4次。c、終灌標準和封孔：終灌標準：當啟動灌漿泵后，幾分鐘的時間內(nèi)壩頂即冒漿。說明泥漿已經(jīng)自下而上充滿了裂縫，此時應在各孔無壓的情況下反復不小于3次的復灌，待孔內(nèi)泥漿面根本上不再下降時，即可終灌。封孔：用泥球封孔或用濃泥漿封孔。7、草皮護坡：大壩下游壩坡采用植草皮護坡，面積8685m2，采用人工鋪設，鋪設前壩坡需整平，下覆蓋腐植土20cm，草皮護坡厚度為8、泥結(jié)石路面施工泥結(jié)石路面材料中碎石應呈多棱角塊體,石子粒徑為1～2cm，用土含量〔按重量計〕為15～18%。施工工藝流程為:測量放線堆料及攤鋪穩(wěn)壓灌泥漿碾壓鋪封層。9、輸水管加固施工輸水管施工先在輸水管前打好圍堰，撤除進水閘室、閘房及工作橋，再進行閘室、豎井、閘房及工作橋、輸水管管身、輸水管上部粘土回填以及下游出口段的施工。經(jīng)計算得土石圍堰尺寸為頂寬1.5m，堰頂高程113.50m，上、下游邊坡為1:1.5,長度為〔三〕建筑材料質(zhì)量指標吳沖庫建設施工過程中建筑材料均應滿足標準要求，以下為混凝土骨料、土料、砂礫石、反濾層和水泥質(zhì)量指標。在施工過程中應嚴格按以下指標控制。1、混凝土骨料1〕細骨料的質(zhì)量指標a、細骨料應質(zhì)地堅硬、清潔、級配良好。b、砂的細度模數(shù)宜在2.4～2.8范圍內(nèi)。c、砂中有活性骨料時，必須進行專門試驗論證。d、細骨料的其他品質(zhì)要求應符合表1的規(guī)定。表6細骨料的品質(zhì)要求項次工程指標備注1天然砂含泥量〔%〕其中含泥量〔%〕<3<11)含泥量系指粒徑小于0.08mm的細屑、淤泥和粘土的總量；2)不應含有粘土團粒；2人工砂的石粉含量〔%〕6～12石粉系指小于0.15mm的顆粒；3鞏固性〔%〕<10系指硫酸鈉溶液法5次循環(huán)后的重量損失；4云母含量〔%〕<25比重〔t/m3〕〉2.56輕物質(zhì)含量%<1視比重小于2.0g/cm37硫化物及硫酸鹽〔%〕<1按重量計折算成SO38有機質(zhì)含量淺于標準色如深于標準色，應配成砂漿，進行強度比照試驗粗骨料〔碎石、卵石〕的品質(zhì)要求a、碎石和卵石粗骨料應質(zhì)地堅硬、粒形、級配良好，不得使用未經(jīng)分級的混合石子。b、粗骨料的最大粒徑不應超過鋼筋間距的2/3及構(gòu)件斷面最小邊長的1/4；素混凝土板厚的1/2。對少筋或無筋混凝土結(jié)構(gòu)，應選用較大的粗骨料粒徑。c、施工中，宜將粗骨料的按粒徑分成以下幾種粒徑級：a〕當最大粒徑為40mm時，分成5～20mm和20～40mm兩級；b〕當最大粒徑為80mm時，分成5～20mm和20～40mm和40～80mm三級；c〕當最大粒徑為150〔120〕mm時，分成5～20mm和20～40mm、40～80mm和80～150〔或120〕mm四級；d)、應嚴格控制各級骨料的超、遜徑含量。以原孔篩檢驗，其控制標準：超徑小于5%，遜徑小于10%。e)、采用連續(xù)級配或間斷級配，應由實驗確定。f)、碎石或卵石含有活性骨料、黃銹等必須進行專門試驗論證。g)、粗骨料的其他品質(zhì)要求應符合表2的規(guī)定。表7粗骨料的品質(zhì)要求項次工程指標備注1含泥量〔%〕D20、D40粒徑級<1D80、D150粒徑級〔或D120〕<1各粒徑不應含有粘土團粒2鞏固性〔%〕〔按硫酸鈉溶液法５次循環(huán)的重量損失〕<5<12有抗凍要求的混凝土沒有抗凍要求的混凝土3硫化物及硫酸鹽含量〔%〕<1按重量計折算成SO34有機質(zhì)含量淺于標準色如深于標準色，應配成砂漿，進行強度比照試驗5比重〔t/m3〕〉2.556吸水率%<2.57針片狀顆粒含量%<15碎石經(jīng)試驗論證，可以放寬至25%土料質(zhì)量指標見表3表8土料質(zhì)量指標序號工程均質(zhì)壩土料防滲體土料1粘土含量10%～30%為宜15%～40%為宜2塑性指數(shù)7～1710～203滲透系數(shù)碾壓后小于1×cm/s碾壓后小于1×cm/s，并應小于壩殼透水料的50倍4有機質(zhì)含量〔按重量計〕〈5%〈2%5水溶鹽含量〈3%6天然含水率與最優(yōu)含水率或塑限接近7PH值〉78緊密密度大于天然密度9SIO2/R2O3〉2砂礫料質(zhì)量指標見表4表9砂礫料質(zhì)量指標序號工程指標備注1砂礫石含量5mm至相當3/4填筑層厚度的顆粒在20%～80%范圍內(nèi)。枯燥區(qū)的滲透系數(shù)可小些，含泥量可適當增加；強震區(qū)礫石含量不應予提高，砂礫料中砂料應盡可能采用粗砂。2緊密密度〉2g/cm33含泥量〔粘、粉?！场?%4內(nèi)摩擦角〉30度5滲透系數(shù)碾壓后大于1×cm/s應大于防滲體的50倍反濾層料質(zhì)量指標見表5表10反濾層料質(zhì)量指標序號工程指標1級配應盡量均勻，要求這一粒組的顆粒，不會鉆入另一粒組的孔隙中去，為防止堵塞，所用材料中小于0.1mm的顆粒在數(shù)量上不應超過5%。2不均勻系數(shù)≤8顆粒形狀應無片狀、針狀顆粒，鞏固抗凍含泥量〔粘、粉?！?lt;3%滲透系數(shù)〉5.8×cm/s對于塑性指數(shù)大于20的粘土地基第一層粒度D50的要求；當不均勻系數(shù)Cu≤2時，D50≤5mm；當不均勻系數(shù)2≤Cu≤5時，D50≤5～8mm水泥質(zhì)量指標。水泥的質(zhì)量技術(shù)要求應符合以下規(guī)定。1〕水泥品質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準。運至工地的水泥，應有制造廠的品質(zhì)檢驗報告。試驗室還應對水泥的安定性及強度進行復驗，其檢驗方法應符合現(xiàn)行國家標準。水泥品種按使用條件進行選擇，其原那么如下：水位變化區(qū)或有抗凍抗沖刷、抗磨損等要求的混凝土，應優(yōu)先選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥；水下不受沖刷部位或厚大構(gòu)件內(nèi)部混凝土，宜選用礦渣鹽水泥或火山灰硅酸鹽水泥；水上部位混凝土，宜選用普通硅酸鹽水泥。水泥標號要與混凝土設計強度相適應，且不低于P.032.5號。水位變化區(qū)的混凝土和有抗凍、抗?jié)B、抗沖刷、抗磨損等要求的混凝土，標號不宜低于P.042.5號。水泥應按不同品種、標號及牌號按批分別存儲在水泥庫房內(nèi)。運輸、保管過程注意防雨、防潮，如因存儲不當引起質(zhì)量有明顯降低或袋裝水泥出廠超過三個月，散裝水泥超過六個月，應在使用前對其質(zhì)量進行復驗，并按復驗結(jié)果使用。每一分部工程所用水泥品種不宜多與三種。未經(jīng)試驗論證，不同品種的水泥不得混合使用。六、工程量及總投資〔一〕主要工程量土方明挖0.68萬m3、壩面整治1.10萬m2、砌石0.21萬m3、土方填筑0.76萬m3、砂石墊層0.47萬m3、混凝土澆筑0.43萬m3、模板0.45萬m2、鋼筋32.20t、錐探灌漿進尺43690m?！捕持饕牧现饕牧狭繛椋核?.19萬t、鋼筋32.20t、砂0.40萬m3、碎石0.77萬m3、塊石0.23萬m3、汽油3.11t、柴油4.79t、工時14.81萬小時?！踩彻こ炭偼顿Y本工程預算總投資為381.88萬元。其中建筑工程280.20萬元，機電設備安裝工程0.00萬元，金屬結(jié)構(gòu)設備及安裝工程1.44萬元，施工臨時工程20.60萬元，獨立費用69.72萬元，環(huán)保及水保投資9.92萬元。七、工程設計標準及依據(jù)根據(jù)標準規(guī)定，吳沖庫除險加固工程為Ⅳ等小型工程，大壩、溢洪道、輸水建筑物按4級建筑物設計，其他次要建筑物按5級設計。洪水標準、洪水位及其他設計標準采用初步設計審定成果。1初步設計成果⑴《湖北省當陽市吳沖庫除險加固工程初步設計報告》〔審定稿〕⑵《湖北省當陽市吳沖庫除險加固工程初步設計報告附圖集》〔審定稿〕2主要文件、法規(guī)、規(guī)程及標準⑴《碾壓