農田水利水庫除險加固工程 7 4.3.2對大壩維修加固的意見和建議： 21 23 24 26 農田水利工程的發展情況，聯系著農業的增產穩產情況，聯系著農民的理化，完全可以說是農業基礎建設中的重頭戲。隨著農業現代化進程的逐步推進，農業的發展逐漸成為人類與環境、資源的全面協調發展，合理設置農田水利工程，發展農作物、林業、畜禽、果類、魚類和農產品加工等一體化的循環農業道路是今后農業展壯大和建設社會主義新農村提供強有力的保證，實現自然環境、水土資源和社會環境的改善。胡家塘水庫運行至今已產生了較大的經濟和社會效益。但由于大壩險情不斷，且日趨惡化，已無法保證大壩的運行安全。為使工程能正常運行，充分發揮其效益，確保當地人民生命財產的安全，需盡快對胡家塘水水庫正常蓄水位為43.11m（相對高程，下同），正常庫容為9.25萬m3；設計洪水位不均，局部礫石集中，致使土層難以密實，孔隙大，滲透水較強，故產生壩體外坡散因：壩基底部含礫石與草根，致使接觸部土孔隙較大，導致庫水沿壩體與壩基接觸界庫區附近沒有砂石料源，需外購，建議就近購買。工字灣塊石料場購買，巖性為花崗巖，巖石致密堅硬，抗風化從水庫抽取使用，無需采取凈化措施。施工期用電采夏季為低緯海洋暖濕氣團所盤踞，溫高濕重。夏季之交雨面積為0.85km2,求得本流域多年平均入庫水量為53.63萬m3。標準和要求，經專家現場查勘及綜合評定，工程存在的主要問題綜述及安全狀況認定胡家塘水庫壩址位于湘陰縣樟樹鎮白梅村,屬湘水系。控制集雨面積為0.85km2，南省暴雨洪水查算手冊》圖一中查得該流域屬暴雨一致根據湘陰縣氣象站1971~2010年共），表1湘陰縣氣象站1971—2010年共計40年實測降雨資料統計Table1Xiangyincountymeteorologicalstation,1971~2010,atotalof40years,measuredrainfalldatastatistics年份年份5.2777.47.772.15.1748.76.672.48.1666.67.245.57.308.575.87.191.09.778.27.178.2871.58.892.13.3069.26.244.1882.75.167.864.8200075.06.2820018.893.4 8.1320027.217.720035.464.969.520044.78.1320056.2770.3200668.17.2920078.472.89.255.820088.1764.64.2886.820097.2760.27.193.120106.19合計3906.3平均97.661~6小時用：Ht=H24×24n3-1×6n2-n3×t1-n26~24小時用：Ht=H24×24n3-1×t1-n3表2設計暴雨參數及成果表Table2DesignstormparameterandresulttableP(%)2備注Kp(mm)2.25K24點(mm)225.01、統計參數H24點面=100.0(mm)H24面(mm)224.6Cv=0.45n20.6510.634Cs=3.5Cvn30.7950.7652、點面關系系數a=0.998H1(mm)64.384.13、初損I0=27mmH3(mm)94.4 續表2P(%)102備注H6(mm)H12(mm)H3-H1(mm)30.041.6H6-H3(mm)25.836.3H12-H6(mm)28.7H24-H12(mm)21.233.8R總φ0.730.73R上(mm)92.9表3設計洪水參數表Table3DesignfloodparameterlistP(%)2備注T(h)2.662.52F=0.85km2ΣQi(m3/s)21.934.0L=0.1.05kmQm/ΣQi0.2560.204J=12‰Qm(m3/s)5.66.9θ=4.78Qm下(m3/s)0.630.47m=0.311W(104m3/s)H0—堰上水頭。表5胡家塘水庫水位與庫容及水位與泄量關系Table5ThewaterlevelofreservoirandthecapacityofHuJiaTangandthewaterlevelanddischargerelationship庫水位（m）庫容（104m3）下泄流量（m3/s）備注9.250.00正常蓄水位44.06設計洪水位44.222.43校核洪水位圖1胡家塘水庫水位容積與水位面積關系曲線Figure1ThewaterlevelofthereservoirwaterlevlandvolumeofHuJiaTangareacurve0.5(Q1+Q2)Δt-0.5(q1+q2)Δt=V2-V1q=f(V)）；調洪演算采用水利部水利規劃設計院、水電部天津勘測設計院及新疆水利水電勘測設表6水庫調洪演算數值解計算書Table6Reservoirfloodroutingnumericalcalculation水位(m)水面面積(萬m2)水位(m)水面面積(萬m2)ZPFZPF39.800.2140.000.8440.5041.0041.502.2542.002.6242.503.2043.004.0043.504.3344.004.6544.504.7945.004.9045.505.01洪水過程(m3/s):0.044.215.753.622.400.900.800.72防洪下限水位(m)ZM=43.11調洪起始水位(m)Z0=43.11泄洪起始流量(m3/s)a1Q(0)=0電站常流量(m3/s)下游安全限制泄量(m3/s)QA=500溢洪道數H0=1變寬變高的泄流孔狀況數KK1=0變寬的溢洪道狀況數KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲線點數KK2=0表7計算結果Table7Results來水量水位流量河道流量泄洪洞流量溢洪道洪流量泄流孔泄流量變寬溢總流量其它下泄143.294.210.000.160.000.000.000.16243.675.750.000.860.000.000.000.86343.943.620.001.570.000.000.001.57444.042.400.001.850.000.000.001.85544.060.001.920.000.000.001.92644.050.001.890.000.000.001.89744.030.001.810.000.000.001.81843.990.001.710.000.000.001.71943.950.001.590.000.000.001.5943.910.900.001.470.000.000.001.4743.860.800.001.350.000.000.001.3543.820.720.001.240.000.000.001.24Table8表8水庫調洪演算數值解計算書Reservoirfloodroutingnumericalcalculation水位(m)水面面積(萬m2)水位(m)水面面積(萬m2)ZPFZPF39.800.2140.000.8440.501.1041.0041.502.2542.002.6242.503.2043.004.0043.504.3344.004.6544.504.7945.004.9045.505.01防洪下限水位(米)Zm=43.11調洪起始水位(米)Z0=43.11泄洪起始流量(立方米/秒)a1Q(0)=0溢洪道數H0=1變寬變高的泄流孔狀況數KK1=0變寬的溢洪道狀況數KK0=0其它泄流方式,水位～泄流量曲線點數KK2=0表9計算結果Table9Results來水量水位流量河道流量泄洪洞流量溢洪道洪流量泄流孔泄流量變寬溢總流量其它下泄10.750.000.010.000.000.000.01243.313.290.000.190.000.000.000.19343.707.000.000.930.000.000.000.93444.034.360.000.000.000.00544.173.370.002.260.000.000.002.26644.222.670.002.430.000.000.002.43744.222.220.002.430.000.000.002.43844.200.002.340.000.000.002.34944.150.002.210.000.000.002.210.002.060.000.000.002.0644.060.000.000.000.0043.990.720.000.000.000.00根據調洪演算的基本原則和胡家塘水庫庫容曲線、泄表10胡家塘水庫調洪演算結果Table10HuJiaTangreservoirfloodregulatingcalculationresults頻率P(%)2最高水位Zm(m)44.2244.06相應庫容Vm（104m3）相應泄量qm(m3/s)2.43滯洪庫容(104m3)5.574.83本次調洪演算設計洪水位為44.06m，相應最大下泄1.92m3/s，校核洪水位為擋洪建筑物對底部高程復核是抗洪能力復核的主演內容（1）多年平均年最大風速W=13.88核的結論。大壩屬Ⅴ等、小（2）型工程中的5級建筑物，根據《碾壓式土石壩設范》（DL/T5395-2007）中的第7.3條規定進行壩頂y=R+e+式中：y—壩頂超高，m；R—最大波浪在壩坡上的爬高，m；—系數；mRm—波浪平均爬高（mKΔ—糙率滲透性系數；Kw—經驗系數；表11壩頂超高復核計算成果表Table11Tophighcomplexnuclearcalculationresults計算情況正常運用非常運用多年平均最大風速W(m/s)20.82風區長度D（m）210210水域的平均水深Hm（m）3.314.42計算風速W（m/s）水庫靜水位（m）44.0644.22最大風壅水面高度（m）0.0040.002平均波高hm(m)0.102平均波周期Tm(s)平均波長Lm（m）4.6933.129平均波浪爬高Rm(m)0.320.21Kp2.25累計頻率的爬高Rp%(m)0.6020.379安全加高A(m)0.50.5壩頂超高y(m)0.881計算最低壩頂高程（m）45.16245.101表12水庫特征水位及相應庫容表Table12Characteristicwaterlevelofreservoirandcorrespondingstoragecapacitytable項目水庫水位（m）相應庫容（萬m3）備注校核洪水位P=2%44.22設計洪水位44.06正常蓄水位9.25死水位41.502.78定分析計算,確定出大壩壩坡滿足規范要求壩坡抗滑穩定安全系數4.3大壩安全認定結論性意見及主要工①大壩壩體用充填灌漿方法防滲，壩體及壩基接觸面護坡，校核洪水位以上至壩頂采用草皮護坡，下游應考慮水庫運行中出現的各種不利條件，本滲流計算斷面及成果見圖。壩體滲流逸出處允許滲流坡降Jcr=(Gs-1)(1-n)（7）J允許=Jcr/Kb；Jcr—土的臨界水力坡降；Gs—土粒密度與水密度之比；n—土體孔隙率；KB—安全系數，取2.0。根據土的物理力學性質，臨界滲流坡降Jcr=0.996，允許J=0.498。經比較，穩260 168059205000596015401950圖2現狀大壩最大斷面滲流及穩定計算簡圖Figure2Calculationdiagramofmaximumsectionseepageandstabilityofdam圖3現狀大壩穩定滲流計算成果圖（三分之一壩高水位42.50）Figure3Statusquoofdamstabilityseepagecalculation(1/3damhighwaterlevel42.50)圖4現狀大壩穩定滲流計算成果圖（正常蓄水位43.11m）Figure.4Statusquoofdamstabilityseepagecalculation(normalwaterstoragelevel43.11m)根據大壩壩體滲流計算結果，結合大壩原施工情況、地①該水庫在壩體施工時，質量控制不嚴，基底清基不徹底②工程設計標準低，施工為大量勞動力填筑和夯實，既不小于允許滲流坡降允許J=0.498，大壩不會發生滲流破壞。表13大壩壩坡抗滑穩定計算安全系數表Table13safetyfactortableforslopestabilitycalculationofdamslope運行工況上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxCyDsK備注穩定無水3.7366.5388.242背水坡滲流無水73.7367.4728.913背水坡期42.50無水3.5766.3387.2772.064臨水坡42.50無水73.5766.3387.277臨水坡根據現場檢查，結合大壩原施工情況、大壩運行情況以根據堤壩的灌漿實踐和理論研究表明，采取壩體充填灌部位帷幕灌漿相結合的方式，使壩身、山壩結合處、從而達到防滲的效果，且該方案技術先進成熟，施工粉質粘土區頂部。帷幕灌漿孔布置第二排充填灌漿軸線上，孔端深入弱透水層2.0m,孔，總進尺210m。①粘性土：有機質含量小于2％，可溶鹽含量小于2%;般要求2～3序孔，造孔應保證鉛直，偏斜不得大于孔深的2%。應用干法造孔，不得大壩壩基帷幕灌漿孔布置在第二排充填灌漿軸線孔為：總計70孔。布置在帷幕軸線上，一般地段均勻布置④鉆孔必須保證孔向準確，平正穩固，宜埋設孔口管，鉆機本設計所提供的灌漿基本參數如：孔深、灌漿壓力①灌漿段長度灌漿段的長度是根據地基的滲透性以及設備參照過去的經驗并根據本工程的實際情況，為確保工程質量，要求灌漿段長度為3.0~②漿壓力灌漿壓力是影響灌漿質量的重要因素，以回漿壓力表14帷幕灌漿最大壓力參考值Table14Maximumreferencevalueofcurtaingrouting孔深(m)0～55～1010～1515～2020～25壓力(MPa)0.40.60.8孔深自接觸面算起壩體接觸面的灌漿壓力應以不使壩體底部劈開或上抬為原在左右岸山壩結合處上的灌漿壓力最大值取表12中壓力值近，為防壓力過大擠動岸坡，按情況降低最大壓力值，但不小面處的第一灌漿段應從最小壓力開始，視吸漿表15山壩結合處灌漿最大壓力參考值Table15maximumreferencepressureofgroutingatdamanddamjunction孔深(m)0～55～1010～1515～2020～25壓力(MPa)0.20.40.60.8孔深地面算起在帷幕灌漿前應進行壩體與壩基接觸處的接觸灌漿。當鉆轉鉆進，用干鉆法鉆入基巖0.3～0.5m后提鉆，下放適量摻有管，使基巖孔壁與套管之間被干粘土球堵孔。再改用清水左右套管中。接觸灌漿完成后，應待凝24h在正常的灌漿過程中，符合下列條件者，即可結束灌漿。全孔灌漿完畢后，采用壓力灌漿法封孔，灌入水灰孔壓水試驗檢查，壩體與基巖接觸段及其下一段的透水率的加固工程初步設計導則，大壩上游修整至標準設計斷面后，砼護坡范），大壩下游護坡從壩頂（高程45.50m）至排水棱體頂（高程式中：η—系數，對預制裝配式護面板取η=0.075；Pw—水的密度，Pw=1t/m3；式中：hm—平均波高，m；T后鋪設預制砼六方塊。砼六方塊厚取0.1m。六方塊邊長0.32）新建行人階梯，使之平順整齊，人行階大壩壩體滲流分析計算時，選擇計算斷面為大壩對大壩的滲流計算，主要根據地質勘探資料，大壩建設和選取大壩地質勘探斷面（大壩最大壩高斷面）作有限元滲流分大壩穩定滲流計算成果：正常蓄水位、設計洪水經計算，大壩在穩定滲流與非穩定滲流條件下的最大滲浸潤線下游出逸點明顯降低，因此大壩除險加大壩壩坡抗滑穩定計算工況按《碾壓式土石壩設計規范》（D非穩定期計算：庫水位從校核洪水位降落至死計算方法：選取大壩最大橫斷面（亦即壩體滲流計算分表16大壩壩坡穩定計算結果Table16calculationresultsofdamslopestability運行工況上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxDsK備注穩定滲流期無水3.7608.4609.5412.078背水坡無水73.7608.4609.541背水坡無水3.7608.4609.5412.030背水坡無水73.7608.4609.541背水坡續表16運行工況上游水位(m)下游水位(m)地震烈度CxDsK備注驟降期44.221/3壩高無水無水無水無水73.7603.6083.6083.6088.4606.3906.3906.3909.5467.3387.3387.2782.0122.0551.952背水坡臨水坡臨水坡臨水坡根據《碾壓式土石壩設計規范》（DL/