禾仓石水库大坝工程加固设计

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该水库大坝坝型为均质土坝，土坝坝顶高程为66．00m；坝顶长92m，坝顶宽4m；最低河床高程43.86m，最大坝高22.14m；迎水坡坡度分别为1：2.25，1：2.5，1：2.75，背水坡坡度与上游坝坡相同，两个平台各宽1．5m。
        1、大坝浸润线计算
        参照《农田水利工程》中有关渗流计算的方法，对水库大坝进行渗流计算。
        1.1 基本资料
        土坝高度H 22.14m；坝体为透水地基上的均质土坝，渗透系数K=0.0003cm／s，透水地基上的渗透系数KO=O．003em／s；坝顶宽度b=4m；上游坡度2.694；下游坡度2.604；下游水深H2=Om；坝基厚度T=10m为降低大坝浸润线逸出点高程，在后坡脚处设堆石棱柱体反滤，顶宽1.5m，高5ra,上游坡度为1，下游坡度为1.5，反滤料：粗砂、碎石厚度各为0.25m。
        1.2 浸润线计算
        本工程浸润线计算采用《水利水电工程PC一1500程序集》土坝设计软件包(K)计算(微机版)，按达西定律计算堤坝渗流，确定浸润线位置。由于加固前大坝不能满足安全运作要求，且下游坝坡陡于上游坝坡，故只作正常水位工况下的坝体稳定渗流浸润线计算；加固后下游坝坡陡于上游坝坡，不作库水位在1，3坝高附近时坝体稳定渗流浸润线计算。计算成果见《土坝渗流计算书》。
        2、 大坝稳定分析计算
        水库原有大坝为均质土坝，由于受水流冲刷及坝身填土不均匀沉降影响，坝面变形较严重，迎水坡坡率为1：2.25 1：2.75，背水坡坡率为1：2.1—1：3。现对最大坝宽进行坝坡抗滑稳定分析。稳定计算方法采用瑞典圆弧法的有效应力简化法，采用应用软件TB一6—2进行稳定系数计算障见计算书)。
        2.1 加固前
        正常蓄水位稳定渗流条件下的下游坝坡：
        Kmin=1.512>[k]=1.25
        由计算成果可知：加固前在正常蓄水位时大坝能满足稳定要求。库水位从设计洪水位(64.08m)降正常蓄水位(61.20m)的非稳定渗流上游坝坡：
        Kmin=1.022<[k]=1.15 不能满足要求。
        2.2 加固后
        正常蓄水位(61．20H日稳定渗流条件下的下游坝坡：
        Kmin=1.627>[k]=1.25
        库水位从设计洪水位(64.08m)降正常蓄水位(61.20m)的非稳定渗流上游坝坡：
        Kmin=1.219>[k]=1.15
        由计算成果可知：加固后大坝坝坡稳定计算能满足各种情况时稳定要求。
        3、大坝存在问题及加固措施
        经现场勘查和上面的复核计算分析，得出以下问题的分析和解决的方法以及相应的加固措施：
        3.1 大坝存在主要问题
        3.1.1经过长期受风浪淘刷造成坝坡不平整，坝后坡受降雨水流冲刷，坡面局部变形较严重，大坝有交通要求需新建防浪墙。
        3.1.2大坝建成后运行时间较长，管理跟不上，造成原反滤体堵塞，浸润线抬高，坝体渗漏大，后坝坡出现多处漏水点，另外坝体发现蚁巢和白蚁侵害。
        3.1.3坝后坡受雨水的长期冲刷，坡面不平整，局部地方出现沟状水土流失。
        3.1.4大坝背水坡未设置坝坡排水沟，坝肩未设置排水沟。
        3.2 加固措施
        3.2.1 现设计结合原大坝现状对坝面进行整治，加高培厚后，迎水坡坡率为1：2.75，并在48.86m高程处设置宽为1.5m的平台，并修建前坡齿墙，齿墙高2m，顶宽0.6m，底宽1.65m；背水坡在60.33m和54.60m高程处设置马道及排水沟，总宽度为1.5m，排水沟断面尺寸宽x高为0.3x0.4m；背水坡按坡率的不同分为三级，第一级坡率1：2.25，第二级坡率为1：2.5，第三级坡率为l：2.7，坝顶宽度为4m，铺200厚泥结石作为路面。
        3.2.2 坝顶宽原为4m，加固后坝宽仍采用4m。坝顶采用泥结石路面，厚200ram。
        3.2.3 坝前坡用现场浇筑砼块护坡，其优点有：(1)砼护坡厚度比块石护坡厚度减小；(2)比块石护坡节省材料及投资；(3)坝坡面更为美观。为便于施工，取砼板厚t=lOOmm，下面采用lOOmm厚砂石混合级配垫层。砼标号为C20级，砼板长×宽为4mx5m，每块板之间分缝采用四油三毡填缝，为稳定砼护坡，护坡底部需设一浆砌石齿墙，浆砌石采用M7．5号水泥砂浆砌结，齿墙高为2m，顶宽0.6m，底宽1.65m。
        3.2.4 整平坝后坡并直播种草护坡，设置坝坡和坝肩排水沟及行人步级。现计划对后坡两肩布置排水沟，排水沟高×宽为400mmx300mm，排水沟及步级采用M7．5浆砌石砌结，1：2水泥砂浆批挡。
        3.2.5建后坝脚反滤体及其排水沟。本水库工程坝高为22.14m，设计采用棱体反滤，反滤体高为5m。根据前面的坝体浸润线计算成果，确定反滤体高度为5m，反滤体顶宽取1．5m，反滤体顶采用M7．5浆砌石压顶。反滤体后建排水沟，高x宽为400mmx300mm。

        3.2.6坝体进行白蚁防治，坝面及周．边地区药物诱杀白蚁共1000~，诱杀后对巢灌浆2巢，并对坝体进行充填灌浆。具体灌浆设计布置见后面大坝灌浆设计。
        3.2.7坝体防渗采用复合土工膜(二布一膜)进行处理。
        4、坝基灌浆设计
        4.1 灌浆布置
        大坝计划沿坝顶轴线方向布设2排灌浆孔，排距为2.0m，灌浆孔布置在坝顶轴线稍偏上游，第一排距离防浪墙外边lm，孔距为6.1m，两排钻孔呈梅花形布置，钻孔灌浆至坝基以下1.0m，主坝布置灌浆孔共3O孔，孔深共计381.5m。
                                                     大坝灌浆孔孔深计算表
       

4.2 灌浆设计
        (1)灌浆材料
        灌浆材料采用粘土拌水泥混合浆，要求水泥粘土比例为1：9，浆液容重为1.3一1.6 m3。配制水泥粘土浆所用的粘土要求遇水以后，能迅速崩解分散，吸水膨胀，具有一定的稳定性和粘结力，选择粘土时要注意以下两点：①粘土塑性指数应为10～20；②粘粒含量30 50％；③粉粒含量40—60％，砂粒含量小于10％。
        (2)造孔设计
        采用XJ100一A型钻机造孔，钻孔直径为90mm，采用干法造孑L或少量注水湿钻、造孔应保持铅直，偏斜率不得大于孔深的2％。钻孔深度要求钻至坝基以下1.0m。
灌浆孔造孔顺序为：先坝中后坝肩，先坝顶轴线上游排再下游排，先深后浅的施工方法。