田文忠  彌勒縣水電勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)
摘要：哨中安水庫(kù)是彌勒縣朋普鎮(zhèn)的一座重要的小（2）型水庫(kù)，主要承擔(dān)著下游800畝農(nóng)田的灌溉任務(wù)，兼有下游村莊的防洪保護(hù)作用，保護(hù)著下游總?cè)丝?00人及耕地面積300畝。但由于目前水庫(kù)存在以上諸多問(wèn)題，難以發(fā)揮其正常功能，因此，對(duì)哨中安水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固是十分必要的，同時(shí)也是非常迫切的。本文對(duì)該水庫(kù)的工程除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：水庫(kù)；設(shè)計(jì)
Abstract: whistle reservation during reservoir is mile county town of friends at a important small (2) type reservoir, mainly for the downstream of the 800 mu of farmland irrigation task, with the downstream of the village of flood control to protect, protect the downstream a total population of 700 people and cultivated land area of 300 mu. But because it now exists many problems of above, it is difficult to play to their normal function, therefore, on watcher reservation during danger-eliminating and reinforcing the reservoir is very necessary, is also a very urgent. This paper analyzes the problems of the reservoir engineering reinforcement design is discussed in this paper.
Keywords: reservoir; design


中圖分類號(hào)：S611    文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A    文章編號(hào)：

1、工程概況
哨中安水庫(kù)位于紅河州彌勒縣朋普鎮(zhèn)新車村委會(huì)白土凹村，地理位置東經(jīng)103°23′22.8″，北緯24°00′40.3″。哨中安水庫(kù)壩址距朋普鎮(zhèn)約6.0km，距彌勒縣城約45.0km。哨中安水庫(kù)所在河流屬屬珠江流域南盤(pán)江支流的甸溪河。
2 、大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
2.1 病害及病害分析
大壩壩型為均質(zhì)土壩。由于受筑壩當(dāng)時(shí)條件限制，壩體回填土料差，壩體壓實(shí)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，壩體出現(xiàn)不均勻沉降，加之經(jīng)多年的風(fēng)雨淘刷，頂部高矮不平，壩頂寬度在6～8m，上游壩坡風(fēng)浪淘刷嚴(yán)重。下游壩坡面凹凸不平，壩坡長(zhǎng)滿雜草和灌木叢，下游壩坡沒(méi)有設(shè)置上下壩踏步，上下壩坡較困難。由于建壩時(shí)清基不到位，沒(méi)有對(duì)壩基進(jìn)行相應(yīng)的防滲處理，所以壩體與壩基、壩體與壩肩結(jié)合部位在水庫(kù)蓄水后，壩腳與壩基結(jié)合部位就出現(xiàn)了滲漏，在壩腳形成集中水流和片狀浸水潮濕區(qū)。在壩腳處，由于修建石蒙高速公路，施工方把公路棄土堆放在水庫(kù)腳，土方量大，堆放不規(guī)則，且沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何壓實(shí)，土體松散，現(xiàn)平均高度有11m左右，平均寬40m。
2.2  設(shè)計(jì)計(jì)算
2.2.1壩頂高程復(fù)核
1、基本資料：大壩按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，地震設(shè)防烈度為Ⅶ度，多年平均最大風(fēng)速為15.4m/s，大壩吹程為0.2km，主風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SL274-2001進(jìn)行計(jì)算。
2、壩頂超高
按公式y(tǒng)=R+e+A計(jì)算壩頂超高
R——波浪爬高；
e —— 最大風(fēng)壅水面高度；
A —— 安全加高。正常情況取0.5m，非常情況取0.3m。
3、壩頂高程取以下三種計(jì)算情況中的最大值：
（1）壩頂高程=設(shè)計(jì)洪水位+正常超高+風(fēng)浪爬高
              =1170.797+0.5+0.67
              =1171.967m
式中，正常超高取0.5m，風(fēng)浪爬高h(yuǎn)浪高=3.2Kh波高tgθ，
K—壩坡坡面糙率系數(shù)，取0.85；
θ—壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；
h波高=0.0166V5/4D1/3（官?gòu)d水庫(kù)公式）；
V—取多年平均最大風(fēng)速值的1.5倍，V=23.1 m/s；
D—吹程，為0.2km。
（2）壩頂高程=校核洪水位+非常超高+風(fēng)浪爬高
              =1171.29+0.3+0.41
              =1172.00m
式中，非常超高取0.3m，風(fēng)浪爬高h(yuǎn)浪高=3.2Kh波高tgθ，
K—壩坡坡面糙率系數(shù)，取0.85；
θ—壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；
h波高=0.0166V5/4D1/3（官?gòu)d水庫(kù)公式）；
V—多年平均最大風(fēng)速值，V=15.4 m/s；
D—吹程，為0.2km。
（3）壩頂高程=正常蓄水位+非常超高+風(fēng)浪爬高+地震安全加高
              =1169.954+0.3+0.41+1.2
              =1171.864m
復(fù)核后的壩頂高程為1172.00m，低于實(shí)測(cè)壩頂高程（1172.18m）0.18m，故壩頂高程滿足超高復(fù)核要求。
2.2.2大壩滲流及穩(wěn)定復(fù)核
一、滲漏及滲透變形分析
1、壩體滲流計(jì)算
大壩進(jìn)行防滲處理后，壩體及壩基滲流主要受防滲體系（灌漿）控制。按《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)手冊(cè)》介紹的方法—采用透水地基上的土石壩滲流計(jì)算方法計(jì)算壩體和壩基的滲漏量，采用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所編制的水工結(jié)構(gòu)有限元分析系統(tǒng)（AutoBank v5.5）軟件進(jìn)行壩體滲流復(fù)核計(jì)算，并確定浸潤(rùn)線，本次成果采用本次復(fù)核的水位成果。
根據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)成果分析，壩體填筑料及壩基的計(jì)算滲透系數(shù)采用鉆孔內(nèi)壓注水試驗(yàn)成果的加權(quán)平均值，根據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)成果分析，原壩土滲透系數(shù)為3.97×10-4～4.79×10-3cm/s，取值為7.656×10-4cm/s；壩基沖洪積層滲透系數(shù)1.19×10-3～3.59×10-3cm/s，取值為2.38×10-3cm/s；強(qiáng)風(fēng)化全壩基基巖透水率為12.41～62.45Lu, 取值為34.74Lu；排水棱體滲透系數(shù)1.0×10-2cm/s；灌漿滲透系數(shù)采用1×10-6cm/s；計(jì)算采用值及成果見(jiàn)表5.2-1、表5.2-2及圖5.2-1。
表5.2-1                      壩體滲流計(jì)算采用值
名稱 壩土滲
透系數(shù)
（cm/s） 沖洪積層
滲透系數(shù)
（cm/s） 基巖 排水棱體
（cm/s） 灌漿
（cm/s）
   強(qiáng)風(fēng)化滲透系數(shù)
（Lu） 
滲透系數(shù) 7.656×10-4 2.38×10-3 34.7 1.0×10-2 1×10-6

表5.2-2                   大壩滲流計(jì)算結(jié)果表
序號(hào) 水位(m) 單寬滲漏量
（m³/d·m） 年滲漏量
（萬(wàn)m³）
1 校核洪水位 1171.29 1.1 5.22
2 設(shè)計(jì)洪水位 1170.797 0.67 3.18
3 正常蓄水位（未灌漿前） 1169.954 1.59 7.54
4 正常蓄水位 1169.954 0.17 0.71
5 死水位 1162.690 0.03 0.14

計(jì)算結(jié)果表明，防滲處理前正常水位下大壩壩體、壩基年滲漏量為7.54萬(wàn)m³，占正常庫(kù)容的50.3%，防滲處理后正常水位下大壩壩體、壩基年滲漏量為0.71萬(wàn)m³，占正常庫(kù)容的4.6%，可見(jiàn)采用的防滲方案效果較為明顯，防滲體系可滿足大壩壩體、壩基防滲要求。
圖5.2-1           大壩計(jì)算浸潤(rùn)線、等勢(shì)線簡(jiǎn)圖

2、大壩穩(wěn)定滲流復(fù)核
計(jì)算斷面采用大壩實(shí)測(cè)最大橫斷面，按透水地基上的均質(zhì)土壩進(jìn)行計(jì)算。
據(jù)鉆孔注（抽）水試驗(yàn)得知，壩體土透水率K=7.57×10-4～1.49×10-3cm/s，壩體與壩基接觸帶K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s。從以上數(shù)據(jù)明顯而知，壩體土透水不均勻，總體較大，故直接反映為外壩腳產(chǎn)生大片浸水濕地面積為（135m2）。在壩體土中可能造成的滲流破壞是流土，據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄M（土的滲透變形判別）可能造成流土破壞。
由流土型臨界水力比降計(jì)算公式：Jcr=（GS-1）（1-n）。
式中：Jcr—土的臨界水力比降；
       GS—土的顆粒密度與水的密度之比；
       n—土的孔隙率（%）。
計(jì)算得壩體土臨界水力坡降Jcr=0.974～1.013，采用2的安全系數(shù)，允許水力坡降壩體為J允=0. 0.487～0.507，而實(shí)際水力坡降值為J實(shí)=0.251～0.313，J實(shí)＜J允，據(jù)以上判斷，在現(xiàn)壩體土中不存在滲流穩(wěn)定問(wèn)題。但是，在壩體與壩基接觸帶由于透水性較大(K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s)，且相對(duì)集中，隨時(shí)間推移在滲透動(dòng)水壓力的作用破壞下，滲漏量會(huì)不斷加大，壩體就會(huì)產(chǎn)生滲透破壞變形，嚴(yán)重影響壩體穩(wěn)定和安全。
2、大壩穩(wěn)定安全復(fù)核
壩坡穩(wěn)定采用簡(jiǎn)化畢肖普法，計(jì)算程序采用北京水科院陳祖暥編制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序（STAB2005）進(jìn)行大壩穩(wěn)定分析計(jì)算，計(jì)算方法采用畢肖普法，選取最大斷面采用圓弧滑裂面進(jìn)行計(jì)算。
（1）基本參數(shù)的確定
壩體穩(wěn)定計(jì)算各區(qū)的物理力學(xué)指標(biāo)根據(jù)本次土工試驗(yàn)成果并結(jié)合本工程實(shí)際情況取用。本次穩(wěn)定復(fù)核壩土和壩基C值、φ值取用土工試驗(yàn)成果的均值、飽和容重及天然容重取用土工試驗(yàn)成果的平均值，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)計(jì)算值見(jiàn)表5.2-3。
表5.2-3      壩體及壩基物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)
序號(hào) 土 層 天然容重 浮容重 凝聚力C 內(nèi)摩擦φ
  (KN/m3) (KN/m3) (KPa) ( °)
1 壩土浸潤(rùn)線以上 19 20 15.2 22.6
2 壩土浸潤(rùn)線以下 19 20 15.2 22.6
3 壩基沖洪積層 18.7 19 14.6 23.1
4 排水體 22.3 12.8 0.0 20.0
5 壩基 強(qiáng)風(fēng)化 19.1 19.5 16.5 25.7

（2）穩(wěn)定計(jì)算
計(jì)算斷面：據(jù)大壩目前現(xiàn)狀，地質(zhì)鉆探的試驗(yàn)成果，采用大壩實(shí)測(cè)最大橫斷面作為壩體穩(wěn)定計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)斷面。
（3）計(jì)算工況及成果
大壩穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），壩體上游壩坡穩(wěn)定分析工況為穩(wěn)定滲流期和庫(kù)水位降落期的各種工況，下游壩坡穩(wěn)定分析工況為穩(wěn)定滲流期的各種工況，地震作用力按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定進(jìn)行計(jì)算，地震動(dòng)峰值加速度值為0.15g,地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度Ⅶ度。各種工況穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5.2-4、圖5.2-2～5.2-5。



表5.2-4             壩坡抗滑穩(wěn)定（抗震）計(jì)算成果表
工作條件 序號(hào) 計(jì)算工況 計(jì)算值 規(guī)范值
正常
運(yùn)用 穩(wěn)定滲流期
下游壩坡 1 設(shè)計(jì)洪水位1170.797m 1.493 1.25
  2 正常蓄水位1169.954m 1.514 1.25
  3 死水位1162.690m 1.555 1.25
穩(wěn)定滲流期
上游壩坡 4 設(shè)計(jì)洪水位1170.797m 1.444 1.25
  5 正常蓄水位1169.954m 1.449 1.25
  6 死水位1162.690m 1.534 1.25
  7 正常蓄水位1169.954m降至死水位1162.690m 1.455 1.25
非常
運(yùn)用
Ⅰ 穩(wěn)定滲流期
下游壩坡 8 校核洪水位1171.29m 1.498 1.15
穩(wěn)定滲流期
上游壩坡 9 校核洪水位1171.29m 1.439 1.15
非常
運(yùn)用
Ⅱ 穩(wěn)定滲流期
下游壩坡 11 設(shè)計(jì)洪水位1170.797m +7°地震 1.321 1.10
  12 正常蓄水位1169.954m+7°地震 1.325 1.10
  13 死水位1162.690m+7°地震 1.374 1.10
穩(wěn)定滲流期
上游壩坡 14 設(shè)計(jì)洪水位1170.797m +7°地震 1.281 1.10
  15 正常蓄水位1169.954m+7°地震 1.288 1.10
  16 死水位1162.690m+7°地震 1.374 1.10
  17 正常蓄水位1169.954m降至死水位1162.690m +7°地震 1.287 1.10

圖5.2-2  設(shè)計(jì)水位和設(shè)計(jì)水位加地震工況上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖
 


     圖5.2-3   正常水位和正常水位加地震工況上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

圖5.2-4   死水位和死水位加地震工況上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖
       圖5.2-5   正常水位降落至死水位加地震工況上游壩坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖

（4）大壩抗滑穩(wěn)定分析
大壩經(jīng)過(guò)防滲后減少壩體、壩基滲漏量，且降低了壩體的浸潤(rùn)線，有利于壩體的穩(wěn)定。從表5.3-4看出上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求。
2.3  除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
根據(jù)對(duì)壩體病害的分析，決定采取的工程除險(xiǎn)加固措施為：防滲堵漏，加固壩體。即對(duì)滲漏嚴(yán)重，透水大的壩體、兩壩肩、壩基進(jìn)行帷幕灌漿處理，對(duì)不穩(wěn)定的下游壩坡進(jìn)行加固，滿足壩體穩(wěn)定要求，修整上、下游壩面，新建壩腳排水設(shè)施，下游人行踏步，為保證工程除險(xiǎn)加固后的安全運(yùn)行及管理，還需增設(shè)必要的滲漏、變形監(jiān)測(cè)設(shè)施。
2.3.1 壩體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）壩頂高程確定
根據(jù)規(guī)劃計(jì)算結(jié)果，壩頂高程仍為1172.18m。
（2）大壩結(jié)構(gòu)布置
①壩頂
大壩壩頂高程1172.18m，壩頂寬6m，長(zhǎng)130m。壩頂上游側(cè)設(shè)0.3m×0.3m的砼護(hù)肩，下游側(cè)設(shè)路緣石，路面為砂石路面。為便于壩頂排水，設(shè)2％橫坡傾向下游。
②壩坡
壩坡比分別為：上游壩坡坡比為1:2.6。下游壩坡1165.25m以下壩段的坡比為1：3.8，1165.25m設(shè)一道寬4.8m的戧臺(tái)；1165.25m～1172.18m（壩頂高程）壩段的坡比為1：2.6。
③護(hù)坡
上游坡死水位以上采用干砌塊石護(hù)坡，下設(shè)20cm厚、由砂、碎石組成的混合反濾層。下游坡采用植草護(hù)坡。
④排水
下游壩坡與岸坡連接處及戧臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置0.3m×0.3m排水明溝，截?cái)嗌襟w地表水對(duì)壩坡沖刷，將壩面集水和岸坡集水引向下游。壩腳排水采用貼坡排水方式，排水體與壩體、壩基相接處設(shè)置反濾層，排水體下游測(cè)設(shè)置導(dǎo)滲溝。
⑤基礎(chǔ)處理
基礎(chǔ)處理包括上、下游壩坡面的開(kāi)挖、削坡。對(duì)壩體上游坡面、下游坡面的開(kāi)挖，將坡面較為松散的表層土、樹(shù)根、雜草等全部清除，上游坡面平均開(kāi)挖深度為0.60m，下游坡面平均開(kāi)挖深度為0.40m。
2.3.2 壩體、壩肩以及壩基防滲處理
根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）、《土壩壩體灌漿技術(shù)規(guī)范》（SD266—88）等規(guī)范并結(jié)合本工程壩基、壩土地質(zhì)條件，對(duì)大壩防滲設(shè)計(jì)采用對(duì)壩體、壩基、壩肩及結(jié)合部進(jìn)行帷幕灌漿的方法。
對(duì)大壩壩體、壩基、壩肩結(jié)合部采用帷幕灌漿方案，并結(jié)合大壩下游新建排水設(shè)施，以形成完善的防滲體系。擬定防滲帷幕灌漿長(zhǎng)度為150.5m，大壩防滲帷幕灌漿共布置101個(gè)灌漿孔。帷幕底界進(jìn)入弱透水層5m，防滲底界以＜10Lu控制。防滲帷幕灌漿沿壩軸線布置，單排孔，頂界至正常蓄水位1169.954m。對(duì)壩土基巖結(jié)合部，應(yīng)采用結(jié)合部灌漿工藝，孔距1.5m，孔口第一段、結(jié)合部每2～3m為一個(gè)灌段，其它每5m為一個(gè)灌段；壩體采用1：3的水泥粘土漿灌注；對(duì)基巖采用帷幕灌漿，孔距1.5m，基巖灌漿段長(zhǎng)大于5.0m，用純水泥砂漿灌注，均分為三序進(jìn)行施工。
灌漿土料的控制指標(biāo)為：充填灌漿—塑性指數(shù)10～25%，粘粒含量20～45%，粉粒含量40～70%，砂粒含量<10%，有機(jī)質(zhì)含量﹤2%，可溶鹽含量﹤8%。漿液的控制控制指標(biāo)為：充填灌漿—泥漿密度1.3～1.6g/cm³，粘度（s）30～100，穩(wěn)定性<0.1g/cm³，膠體率﹥80%，失水量(cm³/30min) 10～30。灌漿壓力按起始?jí)毫�、單孔最大壓力和屈服壓力三�?jí)控制。壩土采用干法造孔(不得用清水循環(huán)鉆進(jìn))、分段灌注、少灌多復(fù)。灌漿壓力、孔距及漿液配比通過(guò)灌漿試驗(yàn)確定。
壩基帷幕灌漿采用灌注純水泥漿，灌漿壓力可按P=P。+mD計(jì)算, 初定為0.2～0.4MPa，灌漿水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等比級(jí)，灌漿時(shí)由稀到濃，逐級(jí)變換，開(kāi)漿水灰比可采用5:1。
2.3.3觀測(cè)設(shè)計(jì)
1、大壩觀測(cè)
大壩的安全是水庫(kù)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。為了監(jiān)測(cè)大壩施工期及運(yùn)行情況，在水庫(kù)運(yùn)行期間，除應(yīng)進(jìn)行一般外表觀測(cè)外，還應(yīng)對(duì)壩面位移、壩體及壩基滲流、繞壩滲漏、庫(kù)水位等進(jìn)行觀測(cè)并作詳細(xì)記錄。
（1）一般外表觀測(cè)
一般外表觀測(cè)是對(duì)壩面是否受到人為或生物破壞，壩面是否出現(xiàn)裂縫、坍陷、隆起、滲水、流土、管涌等異常現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)。
（2）滲流觀測(cè)
大壩滲流觀測(cè)包括壩體浸潤(rùn)線、滲流量及繞壩滲漏等觀測(cè)。
滲流量包括壩體、壩基及繞壩滲漏，這三種形式的滲漏量一般難以分開(kāi)，因此，在下游壩腳處設(shè)一座三角堰觀測(cè)總滲漏量。由于該壩為除險(xiǎn)加固，加強(qiáng)施工期的滲流觀測(cè)是十分必要的。在大壩加固后，壩體浸潤(rùn)線采用測(cè)壓管觀測(cè)。壩面設(shè)測(cè)壓管，總長(zhǎng)46.2m。測(cè)壓管采用50mm鍍鋅鋼管。
（3）位移觀測(cè)
位移觀測(cè)包括壩面垂直位移觀測(cè)和水平位移觀測(cè)。大壩位移觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)設(shè)于壩頂下游側(cè)和下游坡戧臺(tái)內(nèi)側(cè)。在兩岸坡上設(shè)水平位移觀測(cè)工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)。為提高垂直位移觀測(cè)精度，方便觀測(cè)實(shí)施，將垂直位移觀測(cè)基點(diǎn)設(shè)在與觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)高程相近的左右岸山坡。位移觀測(cè)需配備J2經(jīng)緯儀、S1水準(zhǔn)儀各一臺(tái)。
（4）庫(kù)水位觀測(cè)
庫(kù)水位是水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度的重要依據(jù)，也是大壩安全運(yùn)行控制參數(shù)，故必須進(jìn)行觀測(cè)。擬定用水尺作為庫(kù)水位觀測(cè)設(shè)施。水尺布置在岸坡較穩(wěn)定、觀測(cè)較方便的位置。
（5）其它觀測(cè)
其它觀測(cè)包括泄洪輸水涵洞出流量、消能、建筑物外表觀測(cè)。在高水位期間，應(yīng)加強(qiáng)泄洪輸水涵洞進(jìn)口洞臉附近滲流觀測(cè)。通過(guò)出流量觀測(cè)。驗(yàn)證泄洪輸水涵洞的水位～開(kāi)度～流量關(guān)系。
根據(jù)《土石壩觀測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，鍋底塘水庫(kù)大壩所布設(shè)的觀測(cè)設(shè)施見(jiàn)表表5.2.5。

表5.2.5  大壩觀測(cè)設(shè)備工程量表
序號(hào) 觀測(cè)項(xiàng)目 觀測(cè)儀器類型 單位 數(shù)量
1 壩體表面位移觀測(cè) 位移標(biāo)點(diǎn) 個(gè) 4
2  起測(cè)基點(diǎn) 個(gè) 2
3  工作基點(diǎn) 個(gè) 2
4  校核基點(diǎn) 個(gè) 2
5 壩體浸潤(rùn)線 測(cè)壓管 m 46.2
6 滲流量觀測(cè) 量水三角堰 個(gè) 1
7 庫(kù)水位觀測(cè) 水位尺 根 8
8 位移觀測(cè)儀器 經(jīng)緯儀 臺(tái) 1
9  水準(zhǔn)儀 臺(tái) 1

3、 溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
3.1 溢洪道現(xiàn)狀及主要病害
溢洪道型式為開(kāi)敞式溢洪道，布置于右壩肩，無(wú)襯砌，兩壁及渠底大部位于第四系坡、殘積層中，少部位于強(qiáng)風(fēng)化之泥盆系中統(tǒng)宣武田組（D2x）粉砂質(zhì)泥巖中，穩(wěn)定性較差。尺寸為1.5×2.4m，進(jìn)口底板高程1169.954m。通過(guò)水力計(jì)算，最大泄流量3.04 m3/s，不能夠滿足200年一遇（洪峰流量為Q=9.3m3/s）校核洪水泄洪要求。長(zhǎng)度不足以將下泄洪水輸送到下游河道，出口處為進(jìn)庫(kù)公路，無(wú)消能設(shè)施及尾部渠道，汛期洪水將危會(huì)及大壩安全及沖毀下游進(jìn)庫(kù)公路、農(nóng)田。
3.2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
針對(duì)溢洪道存在的問(wèn)題以及經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，決定不再使用老溢洪道，老溢洪道采用壩土回填壓實(shí)，并在大壩左壩端新建溢洪道，加大溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求，在尾部增加消能設(shè)施。
此次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)溢洪道堰頂高程1169.954m，進(jìn)口控制段寬2.5m，由進(jìn)水渠段、控制段、泄槽段、出口消能段及出口段渠道等部分組成，全長(zhǎng)147.9m。設(shè)計(jì)洪水位1170.797m，相應(yīng)下泄流量為4.66m3/s，校核洪水位1171.29m，相應(yīng)下泄流量為9.3m3/s，本次設(shè)計(jì)需要根據(jù)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求。進(jìn)口八字段底板寬度為4.5m～2.5m，底部為30cm厚漿砌石、15cm厚混凝土；邊墻為M5.0漿砌石和M7.5漿砌毛條石，邊墻頂寬0.5m。消力池長(zhǎng)8m，消力池出口段接渠道將尾水歸入下游老河道。
3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算
溢洪道的泄洪能力，采用寬頂堰自由溢流計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：
式中：流量系數(shù)m=0.32+0.01
          凈寬b=2.5m
          重力加速度g=9.81m/s2
          復(fù)核成果見(jiàn)下表：

庫(kù)水位與溢洪道流量關(guān)系表
庫(kù)水位（m）  流量（m3/s）
1170.682  3.75
1170.797  4.66
1171.29  9.3
4、 輸水涵洞除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
4.1 輸水涵洞現(xiàn)狀及病害
輸水涵洞位于大壩中偏右段，為一壩下涵洞，為漿砌石城門形無(wú)壓洞，采用鍋蓋閘門放水，由于年久失修、設(shè)備老化，啟閉困難且安全隱患嚴(yán)重，洞身受多年水壓、水浸蝕作用，造成水泥砂漿填縫被溶解，洞室整體砌石強(qiáng)度降低，洞壁四周滲漏較為嚴(yán)重，若長(zhǎng)期滲漏，將造成壩體的破壞，其病害已經(jīng)威脅了壩體的穩(wěn)定。
4.2 除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)
4.2.1 結(jié)構(gòu)布置
本次設(shè)計(jì)不改變涵洞的走向、位置，只采用鋼管內(nèi)襯、灌漿和C15砼填充處理措施，更換閘閥并新建閘室。
鑒于輸水涵洞尚未出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，而且涵洞斷面尺寸很大，具備進(jìn)行加固處理的實(shí)際條件，擬對(duì)老涵洞采用DN500mm鋼管內(nèi)襯，進(jìn)行C15砼填充加固，然后再進(jìn)行灌漿處理。先造豎孔并用套管固壁，待水平灌漿結(jié)束后，再進(jìn)行豎向灌C15細(xì)石砼充填灌漿處理，對(duì)老涵洞內(nèi)原滲漏部位進(jìn)行封堵，截?cái)鄩误w與管周邊可能出現(xiàn)的滲漏通道，使老涵洞結(jié)構(gòu)的整體性得以加強(qiáng)，新建出口閘室。該方案對(duì)原有建筑物進(jìn)行除險(xiǎn)加固，不破壞原樞紐建筑物及涵洞結(jié)構(gòu)，投資較省，工程量較小；加固輸水涵洞，可免除長(zhǎng)期存在的滲漏問(wèn)題，有利于壩體穩(wěn)定。但是工程施工與灌溉、防洪、供水等方面干擾較大，施工導(dǎo)流困難；另外灌漿工程質(zhì)量難以控制。
原輸水涵洞除險(xiǎn)加固改造后，全長(zhǎng)81.7m，出口端接下游原灌溉渠道。輸水涵洞進(jìn)口設(shè)攔污柵一道，攔污柵型式為平面攔污柵，采用鋼板與型鋼焊接結(jié)構(gòu)；出口增設(shè)2套DN500閘閥，并新建閘室（20m2）。
4.2.2 輸水能力復(fù)核
輸水涵管為有壓流，過(guò)流量計(jì)算公式如下：






式中：   μ——流量系數(shù)；
          ξi——某一局部能量損失系數(shù)；
          li——涵管某一段長(zhǎng)度，m；
          ω——涵管出口斷面面積，m²；
          ωi——斷面面積；
          T0——上游水面與涵洞出口底板高程差
          Hp——閘門出口斷面水流的平均勢(shì)能
經(jīng)計(jì)算，閘門全開(kāi)時(shí)，不同水位涵管過(guò)流量如下：
校核洪水位1171.29m：Q=1.50m³/s。
設(shè)計(jì)洪水位1170.797m：Q=1.46m³/s。
    正常蓄水位1169.954m：Q=1.41m³/s。
5、結(jié)語(yǔ)
哨中安水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的主要任務(wù)是解決下游村莊的灌溉用水。工程實(shí)施后的受益區(qū)面積為1100畝，合理利用了當(dāng)?shù)厮�資源，發(fā)揮了工程效益，有力促進(jìn)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高。
除險(xiǎn)加固后的哨中安水庫(kù)，能對(duì)下游河道的洪水起一定的調(diào)洪錯(cuò)鋒作用，在汛期對(duì)下游農(nóng)田、村莊、人民生命財(cái)產(chǎn)安全和交通干線起到重要的防洪保護(hù)作用。

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