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1、水库大坝除险加固工程设计的探究广东德信源水利工程设计有限公司水库工程具有灌溉、供水、防洪等作用,对我国国民经济的发展及人们生命财产安全具有十分重要的意义。因此,对病险水库进行除险加固设计,确保水库功能效益的发挥十分重要。木文结合某水库工程实例,分析了该水库大坝的现状,针对其主要的病险进行加固设计,为类似工程提供参考借鉴。关键词:水库;大坝;除险加固;设计引言随着我国社会经济的快速发展,水库作为与国民经济发展息息相关的基木设施之一,在经济发展中起着至关重要的作用。但由于我国许多水库建设年代较为久远,受
2、限于当时的技术水平,且运行时间过长,水库的主要建筑物已不能满足防洪要求,坝体坝基滲漏严重,危及大坝安全,严重影响了水库功能效益的发挥,并对人们的生命财产安全构成了威胁。对这些病险水库进行除险加固施工势在.必行。1工程概况某水库工程是一座具有灌溉、供水、防洪等功能的小(I)型综合利用水利工程,水库流域面积8.67km2,水库现有库容345×104m3,死库容20×104m3,兴利库容296×104m3。该水库大坝为均质土坝,最大坝高27.8m,坝顶轴线长191m,圳
3、顶宽4.7m,坝底宽165.94m,上游坝面边坡1:3.0,下游坝面边坡为1:2.8,上游采用干砌石进行护坡,下游采用草皮护坡,坝下游釆用贴坡排水,排水体高4.6m,顶宽1.0m,坡度为1:2.1。2水库存在的问题水库大坝是主要的构筑物,其质量决定了该水利建筑物主要功能的发挥情况。在实际的使用过程中,主坝、基坝以及副坝都可能出现问题,此外,在排水系统等部位也可能存在设计缺陷或者是使用中出现问题。根据细致的检测,原设计防洪标准和洪水计算成果不符合现行规范要求;经水库抗洪能力复核,水库抗洪能力不能达到现
4、行规范要求,不能满足防洪条件;经过坝坡稳定计算,人坝在稳定滲流期,上下游坝坡抗滑稳定安全系数能满足规范要求。坝体上下游面未见危及大坝安全的变形,溢洪道边墙完好,底板局部损坏,无消能设施。原大坝底部冋填施工时,基础未作坝基防滲处理。库区岩溶弱发育,运行多年,并未发现库区渗漏现象,水库成库条件较好。坝(肩)基存在坝体与强风化基岩接触面渗漏问题,应进行防渗处理。3工程除险加固设计3.1工程地质大坝为均质土坝,坝顶高程为274.0m,最大坝高27.8m。两岸基岩零星出露,覆盖厚0〜3m,主要由残坡积的黏土组
5、成,左右岸地形坡度35°,边坡较稳定。岩层产状130∠46°,坝区范围内无区域性地质构造通过。坝下游有明显的漏水点S1,勘察吋渗漏量约1L/S,坝基奋明显渗漏点S2,勘察时渗漏量约1.5L/S;下游坝面存在塌陷多处,其中最为明显的为两处,W1塌陷位于坝体中部,W2塌陷位于坝体中下部,且塌陷中均有漏水点。大坝坝基及两坝肩主要是置于第四系残坡积上,以黏土夹少量碎石为主,其渗漏通道为库水沿坝体与基础的接触带向下游产生渗漏,可明显看出的漏水位置有SI、S2,渗漏总量约2.5L/S,应
6、进行防渗处理。建议采用帷幕灌浆的方式进行防滲处理,帷幕下限高程可控制在250〜240m,帷幕边界以接地下水位与正常蓄水位的交点为原则,可控制在坝肩两岸山体20m以内。3.2工程设计3.2.1大坝稳定安全复核安全复核的目的是复核该水库大坝目前在静力条件下的变形、稳定是否满足规范要求,本次结构安全复核主要建立在工程现状基础上进行的,分析的基础是坝体ZK1、ZK2、ZK3、ZK4号钻孔资料及土样检测试验成果,并结合工程运行现状,选定有关参数进行分析复核计算,再综合评价大坝的结构安全性。3.2.2采用坝体材
7、料试验成果该水库始建年代较早,当吋的设计和施工资料保存完整性较差。本次坝体内钻孔取样16组,从取出样品试验报告看出,坝体填筑土料均为黄色黏土。主要试验统计成果见表1。表1坝体材料主要试验统计成果表3.2.3坝体稳定复核3.2.3.1坝体渗流分析经对坝体检测试验资料统计分析后显示,坝体填筑质量较差,未达到原设计要求。通过钻孔注水试验、取样室内土工试验并结合实际情况,坝体防渗土料平均渗透系数取4.4×10—4cm/s,不满足《碾压式土石现设计规范》(SL274-2001)第4.1.5条“防渗
8、土料渗透系数不大于l×10—4cm/s”的规定◊3.23.2渗流计算方法及工况结合该工程的现状,对大坝渗流复核计算考虑下列两种水位组合情况:工况1(稳定渗流期):上游正常蓄水位272.3m,下游水深为1.5m。工况2(水库水位降落期):水库水位从正常蓄水位272.3m下降至二级放水涵洞取水口高程252.0m。经计算,工况1单位渗漏量q=0.00103m3/d,工况2单位滲漏量q=0.00033m3/d。坝体各计算工况下浸润线见图1、图2。图1稳定渗流期坝体