湖北省XX水庫除險加固工程水工建筑物設計第一章概述第一節(jié)工程概況及存在的重要問題1.1工程概況XX水庫位于湖北省xx市xx縣xx鄉(xiāng)xx村，距五峰鄉(xiāng)約3.0Km，距姚五路3公里。水庫攔截漢江支流花瓶溝河，壩址以承雨面積47.9平方公里。XX水庫是一座以澆灌為主，兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的?。↖）型水庫。XX水庫為IV等工程，重要建筑物為4級建筑物，水庫正常蓄水位231.6m。原洪水原則按50年一遇設計，對應設計洪水位235.41m，5一遇校核，對應校核洪水位236.67m，水庫死水位214.00m，總庫容205.6萬m3，調(diào)洪庫容68.6萬m3，興利庫容117.2萬m3，死庫容19.8萬m3。根據(jù)《防洪原則》（GB50201—94）及《水利水電工程等級劃分及洪水原則》（SL252—）規(guī)定，本次復核設計洪水原則為50年一遇設計，對應設計洪水位235.67m，5一遇校核，對應校核洪水位237.55m，總庫容172.705萬m3，調(diào)洪庫容72.34萬m3，興利庫容93.765萬m3，死庫容6.6萬m3。一遇洪水位233.97m。水庫原設計澆灌面積0.16萬畝，實灌0.15萬畝。水庫保護著下游0.07萬畝耕地和0.3萬人的生命財產(chǎn)及3公里五峰鄉(xiāng)集鎮(zhèn)街道和3公里姚五路的安全。XX水庫于1967年10月動工，1969年6月竣工，既有管理人員4人。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞、水電站等構成。大壩為粘土心墻壩，壩頂高程237.4m，最大壩高29.34m，壩頂寬5m，大壩全長87m。大壩上游壩坡為干砌石護坡，坡比分為3級，自上而下為1:1.5、1:2.5和1:2.75，坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m和218m，在218m高程處設2m寬的平臺；下游壩坡為草皮護坡，坡比分為4級，坡比自上而下為1:1.5、1:2.0、1:2.25、1:1.5（排水棱體），坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m、224.6m和213.7m，分別在224.6m和213.7m高程處設有2m寬的平臺，213.7m高程平臺下為排水棱體。溢洪道位于大壩右端，控制段為開敞式寬頂堰，堰頂高程231.6m，堰頂溢流寬40m，最大泄量959.70m3/s。溢洪道控制段底板為槳砌石混凝土構造，底部槳砌石厚0.4m，表面0.1m厚混凝土抹面。泄水槽過流斷面為矩形，過流寬度由進口39.5m漸變到出口28m，縱坡為0.1，底部原設計為0.35m鋼筋混凝土構造，未實行。溢洪道右側(cè)邊坡較陡、無襯砌防護，左側(cè)為漿砌塊石擋墻，頂寬0.8m，高4.0m，溢洪道無消能、防沖設施，下泄水流直沖原河道。輸水隧洞布置在大壩右岸，介于大壩與溢洪道之間。隧洞洞長80m，縱坡1/200，進口底部高程214m。洞身過水斷面為圓形，洞徑為0.8米，鋼筋混凝土襯砌厚度0.2m，最大過水能力4.3m3/s。閘門由啟閉豎井起閉，啟動設備為手動拉桿式啟閉機。水電站位于輸水隧洞出口，裝機2臺，總?cè)萘?00千瓦，已報廢。發(fā)電尾水接澆灌渠道。XX水庫是一座以澆灌為主，兼顧防洪及養(yǎng)殖綜合運用的小（I）型水庫，由國家、地方及社隊集資修造。水庫于1967年8月鄖縣水電局進行設計，同年10月地區(qū)水電局批復并動工，1969年6月基本竣工，主體工程投入使用。水庫經(jīng)1975年8月8日洪水考驗，原設計壩頂高程不滿足防洪規(guī)定，大壩在本來基礎上加高了2.8m到現(xiàn)規(guī)模。1.2工程存在的重要問題XX水庫自1969年水庫大壩建成投入運行以來，歷時38年，很好地發(fā)揮了防洪、澆灌及養(yǎng)殖效益。由于工程先天局限性，目前工程運行中存在如下重要問題：（1）XX水庫沒有必要的水文水情監(jiān)測設施，不利于水庫和大壩的精確測報及安全運行；大壩沒有必要的安全監(jiān)測設備設施，不利于大壩安全運行；水庫大壩管理所無交通工具，水庫既有生活管理用房因長年失修，已破爛不堪，不能滿足大壩管理的正常運用。（2）大壩滲漏嚴重，水庫高水位滲漏加劇，枯水期滲漏相對減弱，水庫蓄水無法滿足農(nóng)業(yè)澆灌需要。下游壩坡散浸現(xiàn)象普遍，大面積散浸現(xiàn)象導致下游壩腳土質(zhì)長期濕化，局部滲漏嚴重。水庫大壩粘土心墻頂部高程應不低于校核洪水位，實際大壩粘土心墻頂部高程太低，水庫大壩防滲體頂部高程不滿足規(guī)范規(guī)定。大壩上游壩坡局部塌陷凹凸不平，護坡塊石嚴重老化、部分缺失；大壩下游坡面不規(guī)則，坡面凸凹不平，草皮護坡破壞，從下游壩坡坡面形態(tài)來看，壩體變形較嚴重。排水系統(tǒng)不完善，排水棱體干砌塊石風化破碎；大壩存在白蟻活動狀況。（3）溢洪道未完建?？刂贫尾粷M足控制段規(guī)定，右岸山坡未襯砌，極不平整，左岸側(cè)擋土墻破損，砌石風化嚴重，多處開裂，局部垮塌，變形嚴重，底板混凝土質(zhì)量極差，遍及裂縫，遍生雜草；泄水槽無襯砌；溢洪道無消能、防沖設施。（4）輸水隧洞受當時技術經(jīng)濟條件限制施工質(zhì)量差，運行過程中又沒有進行正常維修加固，洞壁有滲水；進水塔工作橋橋面破損，欄桿缺損、露筋；閘門老化、漏水；啟閉機銹蝕嚴重，操作失靈；尾閥銹蝕嚴重，操作失靈。鑒于XX水庫大壩存在問題的嚴重性，湖北省水利廳組織有關方面的領導、專家在對大壩安全分析評價的基礎上，根據(jù)水利部《水庫大壩安全鑒定措施》中的有關規(guī)定，于10月對XX水庫大壩進行了安全鑒定。鑒定結論為XX水庫防洪原則不滿足國標規(guī)定，且存在較嚴重的工程質(zhì)量問題，影響大壩安全，根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》（SL258—），XX水庫大壩為三類壩，經(jīng)水利部長江水利委員會復核，水利部大壩安全管理中心予以確認，XX水庫大壩為三類壩。并對XX水庫除險加固提出了如下意見和提議：（1）水庫管理單位按規(guī)定委托有關單位根據(jù)國家規(guī)范完畢該水庫的大壩除險加固前期工作，盡快完畢，及早實行；（2）要盡快恢復完善大壩、溢洪道安全監(jiān)測設施，加強監(jiān)測并及時分析有關監(jiān)測資料，以便及時掌握大壩運行的安全狀況；（3）在水庫除險加固完畢前，要嚴格按照經(jīng)同意的調(diào)度規(guī)程調(diào)度運行，完善防汛應急預案，加強巡視、值守，保證水庫安全。鑒于XX水庫的重要作用以及存在問題的嚴重性，實行除險加固工程，消除大壩安全隱患，保證水庫安全正常運行，以充足發(fā)揮其工程效益是十分必要的。第二節(jié)基本資料1.2.1工程水文XX水庫位于湖北省xx市xx縣xx鄉(xiāng)xx村,水庫攔截漢江河支流花瓶溝河,壩址以上承雨面積47.9萬平方公里。XX水庫流域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L氣候區(qū)域，氣候溫和，四季分明，光照充足，熱量豐富，雨熱同季，由于秦巴山脈屏障和丹江水庫的熱力效應作用，比同緯度冬季略為溫暖。整年平均日照量總時為1800～1980小時，年平均氣溫16℃左右，年最高氣溫41℃，最低氣溫-15℃，風力一般為2～3級，風向偏東風為多，數(shù)年平均徑流量285×104m3，數(shù)年平均降雨量820mm，流域內(nèi)年降雨在547～1344.5mm之間，年降雨分派極不均勻，6～9月雨量集中，冬季雨量偏少。汛期集中在7～10月，汛期雨量充沛，洪水陡漲陡落。1.2.2工程地質(zhì)1.2.2.1區(qū)域地質(zhì)庫區(qū)為構造剝蝕低山-丘陵地貌，屬秦巴山余脈，地形起伏較大，峽谷與山間盆地交錯，山頂多展現(xiàn)長條型，溝谷多呈“V”字型，壩區(qū)海拔標高一般200～300m，相對高差范圍100m，自然坡度35°～45°，植被較發(fā)育。XX水庫庫區(qū)出露地層重要有：人工填土（Q4）、第四系上更新統(tǒng)（Q3）地層及上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）。壩址區(qū)在大地構造上處在南秦嶺地槽褶皺帶東部，地質(zhì)構造復雜，兩鄖大斷裂帶位于北側(cè)，發(fā)育一系列平行次級斷裂，古地殼運動較活躍。區(qū)內(nèi)的兩鄖大斷裂距樞紐40km，近代活動較為頻繁，雖無強震發(fā)生，但弱震時有發(fā)生。據(jù)從明末清初至上世紀80年代發(fā)生地震53次，震級為1.1～2.9級，其中在1959～1984年的25年間共發(fā)生地震45次，其中僅1964年一年發(fā)生1.1-1.8級地震12次。據(jù)國標1：400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—），當設防原則為50年超越概率10%時，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特性周期為0.40s，相對的地震基本烈度為6度。根據(jù)區(qū)域資料，XX水庫樞紐位置無地震記錄，未發(fā)現(xiàn)斷裂構造活動跡象。庫區(qū)地貌形態(tài)簡樸，地形較為開闊，地勢起伏較大，地層分布較為簡樸。故庫區(qū)在大地區(qū)域構造上相對穩(wěn)定。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料反應，庫區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡樸，地下水類型按其含水介質(zhì)特性可分為上層滯水及基巖裂隙水。上層滯水分布于地表第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土層中，水量不大，受大氣影響較大。裂隙水重要賦存于的庫區(qū)基巖風化、構造裂隙中，受裂隙啟動性、連通性、充填程度、充填物等原因制約，貯水空間有限，水量小。水質(zhì)類型為HCO-3—Ca2+—Mg2+型，屬弱堿性，對混凝土不具侵蝕性，對鋼構造具弱侵蝕性。壩區(qū)海拔標高一般200～300m，相對高差范圍100米左右。出露地層重要為第四系全新統(tǒng)（Q4）人工填土、上更新統(tǒng)（Q3）粉質(zhì)粘土層及上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Z1yl）白云石英片巖。第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土，廣泛分布于庫區(qū)周圍山坡壟崗地帶，上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）白云石英片巖分布于庫區(qū)周圍山體，構成庫區(qū)及大壩基底。輸水隧洞坐落在上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）強風化白云石英片巖層，地基巖土體承載力值較高，正常狀況下可以滿足規(guī)定，但輸水隧洞目前已老化，部分襯砌已出現(xiàn)脫落和開裂，對輸水隧洞穩(wěn)定性有不利的影響。1.2.2.2主壩工程地質(zhì)大壩壩基基本由強風化白云石英片巖及中風化白云石英片巖構成，各層工程地質(zhì)條件評價如下：強風化白云石英片巖：在鉆孔中做壓水試驗，巖石的透水率在8.5～12.2Lu，推薦采用12.2Lu，屬中等透水性。推薦承載力特性值fak=500KPa，變形模量Eo=46MPa，容重γ=25.8KN/m3；中風化白云石英片巖：在鉆孔中做壓水試驗，取巖石樣做巖石飽和單軸抗壓強度試驗，巖石的透水率在3.9～7.1Lu，推薦采用3.91Lu，屬弱透水性。承載力特性值fak=1200KPa，容重γ=27.5KN/m3。強風化白云石英片巖，透水率8.5～12.2Lu，平均透水率10.35Lu，屬中等透水；中風化白云石英片巖，透水率3.9～7.1Lu，平均透水率5.5Lu，屬弱透水。大壩最大壩高28.5m，系粘土心墻代料壩，壩基承載能力較高，應力較小，能滿足大壩規(guī)定，不存在整體滑動失穩(wěn)問題。壩基表層為強風化白云石英片巖透水率8.5～12.2Lu，平均透水率10.35Lu，屬中等透水性，為良好透水層，不利于水庫大壩防滲，但在大壩心墻部位已清除，清除寬18.5m；下層中風化白云石英片巖屬弱透水性，透水性差，透水率3.9～7.1Lu，平均透水率5.5Lu，為良好隔水層。大壩在在壩基范圍內(nèi)，地表覆蓋2～8m厚強風化白云石英片巖，大壩清基時，曾進行過大面積清除，清除內(nèi)容包括地表覆蓋層及強風化孤立塊體，清基抽槽頂寬15.2m，底寬4.0m。但清基抽槽寬度、深度較小，回填扎實不夠，導致心墻與河床結合部位局部滲透。右壩肩山坡平緩，左壩肩原始邊坡較陡，原始地表覆蓋殘坡積含碎石粘土，動工前對此未進行過大面積開挖，清基深度0.5～2m，范圍僅限于粘土心墻處，清基內(nèi)容包括覆蓋層、雜草、孤石、不穩(wěn)定塊體、部分強風化層。壩基清基不徹底：根據(jù)勘察理解，壩基兩側(cè)壩肩清基不徹底，局部地段基巖為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，基巖透水性較強，根據(jù)水庫管理人員反應，當庫水位到達一定高程（231.0m）時，壩基兩側(cè)就會出現(xiàn)大面積的散浸和滲漏。壩基滲漏：根據(jù)勘察理解，大壩壩基右側(cè)樁號0+060～0+87m為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，其透水率為10.35Lu，為中等透水性，當水庫水位上漲時，存在滲漏問題。壩體填土（心墻）（Qml）：黃褐色、棕褐色，稍濕，成分以粉質(zhì)粘土為主，可-硬塑狀，局部夾粉土，含3-5%左右的強風化片巖碎石及角礫，碎石粒徑2-5cm，角礫粒徑3-10mm，棱角狀。局部可見腐植物。壩體填土（心墻）的天然含水量平均值19.5%，孔隙比0.6，塑性指數(shù)8.0，液性指數(shù)平均值0.0，壓縮系數(shù)a1—2為0.3Mpa-1,壓縮模量Es為4.3Mpa。快剪內(nèi)摩擦角φ=17.4°，凝聚力c=17.6Kpa，推薦慢剪內(nèi)摩擦角φ=19.7°，凝聚力c=18.4Kpa。（大壩心墻）滲透系數(shù)區(qū)間值為5.75×10-5cm/s—6.98×10-4cm/s，平均滲透系數(shù)為3.07×10-4cm/s，屬中等透水性。反應出土體滲透性較強。壩體填土(粘土心墻)其成分除粉質(zhì)粘土外，夾大量粉土，粉土壓實困難，滲透性較強。1.2.2.3溢洪道工程地質(zhì)溢洪道由人工開挖形成，位于大壩右端，為開敞式泄流明渠，現(xiàn)溢洪道堰頂寬10.0m，最大泄量681.41m3/S。平面形態(tài)呈不規(guī)則形，襯砌消能、防沖設施不完善，溢洪道進口處渠底為混凝土，其他渠底未硬化，溢洪道左側(cè)為漿砌塊石擋墻，無襯砌，擋墻厚0.80m。溢洪道右側(cè)山體為強風化白云石英片巖，邊坡較陡、無襯砌。溢洪道底板破碎凸鼓，左邊墻毀壞嚴重，多處裂縫；挑流鼻坎混凝土老化，蜂窩麻面，沖刷嚴重。溢洪道迭壩如下受泄洪沖擊，且局部邊坡土體塌滑，形成多級臺坎，過水斷面偏小。溢洪道不能有效泄洪，遇大-暴雨時，將嚴重威脅大壩安全。溢洪道場區(qū)地層構造簡樸，根據(jù)井探揭發(fā)及現(xiàn)場觀測，兩岸坡及渠底為上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）強風化白云石英片巖層。上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）：②-1層強風化白云石英片巖，灰色、灰黃色，鱗片狀花崗變晶構造，片狀構造，礦物成分重要為石英、鈉長石、白云母及少許絹云母。片剪發(fā)育，裂隙較發(fā)育。承載力特性值fak=500KPa，變形模量Eo=46MPa，容重γ=25.8KN/m3，根據(jù)溢洪道探井試驗成果，透水率推薦12.2Lu，屬中等透水。溢洪道場區(qū)地層為1層，②-1層強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，滲透性為中等透水性，根據(jù)溢洪道探井試驗成果，其透水率推薦為12.2Lu。溢洪道工程地質(zhì)評價：1、溢洪道堵塞：溢洪道右岸為巖石邊坡，左岸部分地段為漿砌塊石擋墻，厚度為0.80m，未襯砌，防沖刷能力較弱，兩岸地表覆蓋少許粉質(zhì)粘土，土層受雨水沖刷或局部岸坡的坍塌，沖積物堵塞了溢洪道，導致過水斷面偏小，不利于泄洪，威脅大壩安全。2、溢洪道滲漏：溢洪道下伏基巖為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，透水性較強，透水率推薦12.2Lu，屬中等透水，根據(jù)水庫管理人員反應，當庫水位到達一定高程（231.0m）時，溢洪道與壩體接觸部位就會滲漏，不利于水庫蓄水，影響水庫正常工作。3、邊坡需加固，渠底需硬化：溢洪道兩岸當時由人工開挖而成，兩岸及渠底為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，從長遠考慮需對溢洪道兩岸進行砌筑或用混凝土進行澆筑，邊坡放坡比例為1：1，渠底要進行混凝土硬化，以發(fā)揮溢洪道泄洪功能，保證大壩安全。4、缺消能、防沖設施：溢洪道長度較長，坡度變化較大，溢洪道迭壩如下受泄洪沖擊，形成多級臺坎，坡度陡，落差大，因此，應根據(jù)實際狀況，在溢洪道合適位置增設消能防沖設施，延長溢洪道使用壽命。1.2.2.4輸水隧洞工程地質(zhì)條件澆灌輸水涵管，設在大壩右側(cè)，為混凝土圓形有壓隧洞，進口底部高程214m，洞徑為φ0.8m，最大過水能力4m3/S。閘門型式為拉桿式，啟動設備為手動啟閉機，輸水涵管進在輸水涵管進口處修一磚混平房，進水塔工作橋橋面破損，欄桿缺損、露筋；廠房破舊，電站裝機容量100KW，發(fā)電機組設備陳舊，老化失修。輸水涵管坐落在上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）強風化白云石英片巖層，地基巖土體承載力值較高，正常狀況下可以滿足規(guī)定，但輸水涵管目前已老化，部分涵管已出現(xiàn)脫落和開裂，對輸水涵管穩(wěn)定性有不利的影響。輸水涵管坐落在強風化白云石英片巖，巖體承載力值較高，正常狀況下可以滿足規(guī)定，涵管上部覆蓋①—1層大壩代料及①—2大壩心墻，其滲透性為中等透水，并且輸水涵管已老化，部分涵管已出現(xiàn)脫落和開裂，局部開始滲漏，使涵管周圍巖土層長期受水浸泡，土質(zhì)變軟，使涵管與壩體結合質(zhì)量差，對輸水涵管穩(wěn)定性有不利的影響。圍巖類別為Ⅳ類。表2.1XX水庫力學參數(shù)c、φ值及滲透系數(shù)提議值表1.2.2.5天然建筑材料水庫工程地責問題已經(jīng)嚴重影響水庫運行，須對水庫進行除險加固處理，工程施工需要一定數(shù)量土料、砂、石料等。根據(jù)就近取材的規(guī)定和工程調(diào)查的成果，料場可選擇如下：土料場可選XX水庫大壩下游的西峰村，厚度6m以上，面積300畝，運距5Km。土料為第四系上更新統(tǒng)沖積、殘坡積粉質(zhì)粘土。推薦快剪內(nèi)摩擦角φ=22.4°，凝聚力c=26.6Kpa。砂料可到漢江河砂場采購，砂料級配種類多，質(zhì)地較純凈，含泥量較少，儲量巨大，運距約5km.塊石和代料在大壩上游2公里處石料場外購，巖性為片巖，承載力特性值fak=1200KPa，容重γ=27.5KN/m3。巖塊抗壓強度高，儲量巨大，可以滿足工程需要。1.2.2.6區(qū)域地殼穩(wěn)定及地震壩址區(qū)在大地構造上處在南秦嶺地槽褶皺帶東部，地質(zhì)構造復雜，兩鄖大斷裂帶位于北側(cè)，發(fā)育一系列平行次級斷裂，古地殼運動較活躍。區(qū)內(nèi)的兩鄖大斷裂距樞紐40km，近代活動較為頻繁，雖無強震發(fā)生，但弱震時有發(fā)生。據(jù)從明末清初至上世紀80年代發(fā)生地震53次，震級為1.1-2.9級，其中在1959-1984年的25年間共發(fā)生地震45次，其中僅1964年一年發(fā)生1.1-1.8級地震12次。詳見表2：歷史地震資料表。據(jù)記錄：歷史地震基本烈度在5度如下，局部為6度。據(jù)國標1：400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—），當設防原則為50年超越概率10%時，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特性周期為0.35s，相對的地震基本烈度為6度。根據(jù)區(qū)域資料，XX水庫樞紐位置無地震記錄，未發(fā)現(xiàn)斷裂構造活動跡象。庫區(qū)地貌形態(tài)簡樸，地形較為開闊，地勢起伏較大，地層分布較為簡樸。故庫區(qū)在大地區(qū)域構造上相對穩(wěn)定。1.2.3設計根據(jù)（1）采用的重要技術規(guī)范①《防洪原則》（GB50201-94）；②《水利水電工程等級劃分及洪水原則》（SL252－）；③《水利水電工程初步設計匯報編制規(guī)程》（DL5021－93）；④《水工混凝土構造設計規(guī)范》（SL/T191－96）；⑤《水工建筑物荷載設計規(guī)范》（DL5077－1997）；⑥《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274－）；⑦《溢洪道設計規(guī)范》（SL253－）；⑨《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL60-94）（2）有關文獻①《XX水庫大壩安全鑒定匯報》②《XX水庫除險加固工程初步設計工程地質(zhì)勘察匯報》③湖北省水利勘測設計院《湖北省暴雨徑流查算圖表》④湖北省水利局、氣象局《湖北省也許最大暴雨圖集》（3）工程等級水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞、水電站等構成。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水原則》（SL252-）的規(guī)定XX水庫為小（1）型水庫，樞紐工程為Ⅳ等工程，重要建筑物（包括大壩、溢洪道和輸水涵洞等）級別為4級，次要建造物級別為5級。（4）重要建筑物的防洪原則及特性參數(shù)按照《水利水電工程等級劃分及洪水原則》（SL252－）的規(guī)定，防洪原則為50年一遇設計，5一遇校核，溢洪道消能防沖設計洪水原則按一遇設計。水庫設計洪水位為235.67m，校核洪水位為237.55m。，遇的最大泄流量為245.9m3/s。（5）地震設防烈度根據(jù)《湖北省XX水庫除險加固工程初步設計工程地質(zhì)勘察匯報》，新田水庫所在區(qū)域地震基本烈度為6度，不需進行抗震設計。第二章工程布置第一節(jié)工程等別及建筑物級別XX水庫位于湖北省xx市xx縣xx鄉(xiāng)xx村，距五峰鄉(xiāng)約3.0Km，距姚五路3公里。水庫攔截漢江支流花瓶溝河，壩址以承雨面積47.9平方公里。XX水庫是一座以澆灌為主，兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的?。↖）型水庫。XX水庫為?。↖）型水庫，為IV等工程，其重要建筑物如大壩、副壩、溢洪道、輸水涵管為4級建筑物，次要永久性建筑物和臨時建筑物級別為5級。洪水原則仍采用原洪水原則：正常運用洪水原則為50年一遇，非常運用洪水原則為5一遇。消能防沖設計洪水原則為一遇。根據(jù)國標1：400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-），當設防原則為50年超越概率10%時，工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特性周期為0.40S，對應的地震基本烈度為6度。根據(jù)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》（DL5073—1997），對于地震基本烈度不不小于6度時，不設防。第二節(jié)工程布置2.2.1樞紐工程平面布置XX水庫位于湖北省xx市xx縣xx鄉(xiāng)xx村，距五峰鄉(xiāng)約3.0Km，距姚五路3公里。水庫攔截漢江支流花瓶溝河，壩址以承雨面積47.9平方公里。XX水庫是一座以澆灌為主，兼顧防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的?。↖）型水庫。水庫原設計澆灌面積0.16萬畝，實灌0.15萬畝。水庫保護著下游0.07萬畝耕地和0.3萬人的生命財產(chǎn)及3公里五峰鄉(xiāng)集鎮(zhèn)街道和3公里姚五路的安全。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水隧洞、水電站等構成。大壩為粘土心墻壩，開敞式溢洪道布置于大壩右端，輸水隧洞布置在大壩右岸，介于大壩與溢洪道之間，水電站位于輸水隧洞出口。XX水庫自1969年水庫大壩建成投入運行以來，歷時38年，很好地發(fā)揮了防洪、澆灌及養(yǎng)殖效益。2.2.2主體建筑物(1)大壩為粘土心墻壩，壩頂高程237.4m，最大壩高29.34m，壩頂寬5m，大壩全長87m。大壩上游壩坡為干砌石護坡，坡比分為3級，自上而下為1:1.5、1:2.5和1:2.75，坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m和218m，在218m高程處設2m寬的平臺；下游壩坡為草皮護坡，坡比分為4級，坡比自上而下為1:1.5、1:2.0、1:2.25、1:1.5（排水棱體），坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m、224.6m和213.7m，分別在224.6m和213.7m高程處設有2m寬的平臺，213.7m高程平臺下為排水棱體。(2)溢洪道位于大壩右端，控制段為開敞式寬頂堰，堰頂高程231.6m，堰頂溢流寬40m，最大泄量959.70m3/s。溢洪道控制段底板為槳砌石混凝土構造，底部槳砌石厚0.4m，表面0.1m厚混凝土抹面。泄水槽過流斷面為矩形，過流寬度由進口39.5m漸變到出口28m，縱坡為0.1，底部原設計為0.35m鋼筋混凝土構造，未實行。溢洪道右側(cè)邊坡較陡、無襯砌防護，左側(cè)為漿砌塊石擋墻，頂寬0.8m，高4.0m，溢洪道無消能、防沖設施，下泄水流直沖原河道。(3)輸水隧洞布置在大壩右岸，介于大壩與溢洪道之間。隧洞洞長80m，縱坡1/200，進口底部高程214m。洞身過水斷面為圓形，洞徑為0.8米，鋼筋混凝土襯砌厚度0.2m，最大過水能力4.3m3/s。閘門由啟閉豎井起閉，啟動設備為手動拉桿式啟閉機。水電站位于輸水隧洞出口，裝機2臺，總?cè)萘?00千瓦，已報廢。發(fā)電尾水接澆灌渠道。第三節(jié)加固方案及內(nèi)容根據(jù)水庫存在的問題，XX水庫大壩除險加固設計方案內(nèi)容重要包括：1）大壩壩體的除險加固處理，心墻的加高，增大溢洪道擴大泄流量，增設防浪墻；2）大壩壩體及壩基防滲處理對，壩體及壩基接觸帶進行灌漿帷幕加固和防滲處理；3）完善上游壩坡塊石護坡，對上游坡?lián)p毀部位重新填筑扎實后采用漿砌塊石，下游坡完善排水棱體，對壩坡進行必要的護坡、加固。。4）溢洪道除險加固處理，對溢洪道高邊坡及塌方進行襯砌、加固處理，對過水斷面障礙物進行清理，增設護坡,完善消能措施；5）加固輸水涵管，修整取水塔，更換輸水管出口閥門；6）完善大壩觀測設施等管理設施。第三章除險加固設計第一節(jié)大壩加固設計根據(jù)《湖北省十堰市XX水庫大壩安全鑒定匯報書》的意見，XX水庫大壩粘土心墻略欠高，其高程不滿足規(guī)范規(guī)定。XX水庫大壩施工時，清基不徹底，壩基及壩肩存在滲漏隱患，大壩壩基及岸坡的處理不滿足規(guī)定；心墻壓實度、防滲性能不滿足規(guī)范規(guī)定。壩體上、下游壩殼相對密度未到達規(guī)范規(guī)定；排水棱體質(zhì)量較差，反濾排水效果不好。3.1大壩加固設計4.1.1大壩心墻欠高處理大壩心墻高程不夠，可以由如下常見的工程措施處理：方案一，增長大壩的心墻高程，使其滿足規(guī)范規(guī)定；方案二，擴建溢洪道，增長溢洪道的泄流能力。方案一，增長大壩的心墻高程，使其滿足規(guī)范規(guī)定：增長大壩的心墻高度就是需要對大壩壩頂進行開挖，開挖至大壩原心墻部分，再把原心墻接高至規(guī)范所規(guī)定的高度，使其滿足防滲規(guī)定。這樣以來，需要對壩頂進行開挖，開挖寬度為5m，平均深4m，把粘土心墻填筑到238.03m高程整平，然后再回填開挖土石料整平。方案二，擴建溢洪道，增長溢洪道的泄流能力：擴大溢洪道的泄流能力有2種方式，一是減少溢洪道底板高程，二是增大溢洪道的寬度。由于溢洪道底板下為巨大堅硬的巖石塊體，開挖難度大，并且開挖底板會減少溢洪道的進口高程，該措施不能選用。因此，要選擇增長溢洪道的寬度，左側(cè)為山體，巖石堅硬塊大，不易開挖，并且右側(cè)擋土墻構造破損，砌石風化嚴重，多處開裂，本就需要拆除重建，開挖難度也小。綜上考慮2種方案，考慮到工程量大小，工程難度，工程經(jīng)費問題，二方案更易施工，工程量更小，花費更省，但由于大壩心墻僅為234m，欠高太多，比設計洪水位還低，因此方案選擇兼顧2種方案，即溢洪道開挖一部分，大壩心墻加高一部分，處理大壩心墻欠高的問題。溢洪道進口寬度加寬5m至45m，末端加寬2m至30m，經(jīng)調(diào)洪演算得知，加寬后設計洪水位和校核洪水都下降，采專心墻接高與防浪墻連接形成防滲，處理工程量小，擬采用機械開挖，開挖寬度2.5m，平均深3.4m，再將粘土心墻加高至237.55m整平，上鋪15cm碎石墊層及20cm泥結石路面。壩頂上游設置混凝土防浪墻，墻厚0.3m，墻頂高程為壩頂設計高程238.5m。4.1.2上下游壩坡整改花瓶溝大壩上游壩坡為干砌石護坡，坡比分為3級，自上而下為1:1.5、1:2.5和1:2.75，坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m和218m，在218m高程處設2m寬的平臺；下游壩坡為草皮護坡，坡比分為4級，坡比自上而下為1:1.5、1:2.0、1:2.25、1:1.0（排水棱體），坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為233.9m、224.6m和213.7m，分別在224.6m和213.7m高程處設有2m寬的平臺，213.7m高程平臺下為排水棱體。上游護坡仍選本來的干砌石護坡，厚度為30cm。由于加高心墻需要開挖壩頂及部分上游壩坡，且壩頂要前移，故上游壩坡需要進行培坡，自下而上為1：2.75、1：2.2和1：2.0，坡比轉(zhuǎn)折處高程分為218m和228m，在218m和228m高程處設2m寬的馬道；由于大壩加高，原壩頂寬度由5m變?yōu)?m，壩頂前移，下游壩坡部分就要進行削坡，部分進行培坡，下游壩坡仍采用草皮護坡，下游壩坡坡比自上而下為1：2.0、1：2.2和1：1.5（排水棱體），坡比轉(zhuǎn)折處高程分別為224.6m和213.7m，并在分別在246.5m轉(zhuǎn)折處設2m寬的馬道，在213.7m處設2.5寬的馬道。下游馬道設有30cm寬，25cm深的縱向排水溝，新建25cm寬，25cm深的橫向排水溝。詳細構造參見附圖。在排水棱體下的壩腳設梯形集水溝，底寬20cm，高30cm，坡比為1：0.5。4.1.3壩體、壩基和壩肩防滲加固處理根據(jù)《湖北省XX水庫大壩安全鑒定匯報書》，大壩心墻填筑土料重要為粉質(zhì)粘土，心墻粘土滲透系數(shù)K平均值為cm/s，具中等透水性。根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-），防滲心墻滲透系數(shù)應滿足不不小于1×10-5cm/s規(guī)定。XX水庫大壩施進行工時，清基不徹底，壩基及壩肩存在滲漏隱患。根據(jù)本次洪水復核，50年一遇設計洪水位為235.67m，5一遇校核洪水位為237.55m，現(xiàn)實狀況心墻頂部高程234m。因此，既有防滲心墻頂部高程不滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，新田水庫既有防洪能力不滿足規(guī)范規(guī)定，心墻加高到237.55m。根據(jù)勘察理解,大壩壩基右側(cè)樁號0+060-0+087m、左側(cè)樁號0+000—0+035m為②-1強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，其透水率為20.6—35.1Lu，為中等透水性，當水庫水位上漲時，存在向下游滲漏問題，直接影響到水庫的正常蓄水。壩體填土（心墻）（Qml）：黃褐色、棕褐色，稍濕，成分以粉質(zhì)粘土為主，可-硬塑狀，局部夾粉土，含3-5%左右的強風化片巖碎石及角礫，碎石粒徑2-5cm，角礫粒徑3-10mm，棱角狀。局部可見腐植物。大壩心墻滲透系數(shù)區(qū)間值為5.75×10-5cm/s—6.98×10-4cm/s，平均滲透系數(shù)為3.07×10-4cm/s，屬中等透水性。反應出土體滲透性較強。壩體填土(粘土心墻)其成分除粉質(zhì)粘土外，夾大量粉土，粉土壓實困難，滲透性較強，根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》SL274-，表明壩體心墻填土材料不能滿足規(guī)定。壩體心墻填筑土與壩基接觸部位及大壩兩側(cè)壩肩附近滲透性較大，其他部位滲透性較弱；根據(jù)土工試驗匯報，K1孔23.0m附近、K2孔16.0m及26.0-30.0m附近、K4孔11.0m附近壩體心墻填土材料為粉土，滲透系數(shù)較大，抗?jié)B性較差。根據(jù)壩基存在的工程地責問題，壩基除險加固方案可采用鉆孔壓漿措施對②-1強風化白云石英片巖進行防滲充填處理，以減少壩基的滲透性。（1）壩體防滲方案比選方案一：在壩體內(nèi)設混凝土心墻。即采用液壓抓斗成槽，澆筑0.50厚的混凝土防滲墻。方案二：對心墻進行粘土灌漿。即對心墻采用劈裂灌漿，在灌漿壓力作用下使粘土顆粒滲透到土體的空隙內(nèi)，密實心墻，提高抗?jié)B性能。灌漿孔設1排，孔距2m。從技術角度看，兩個方案都是常用的防滲加固處理技術，所不一樣的是施工難易程度、加固和形成防滲墻的可靠程度及造價的高下。混凝土防滲墻防滲方案造價高，而劈裂灌漿方案造價低，灌漿材料和心墻材料屬同一種介質(zhì)，相容性很好，灌漿后可提高壩體的防滲能力，技術已經(jīng)成熟。經(jīng)比較，本次設計推薦粘土灌漿方案作為大壩壩體防滲方案。（2）壩基壩肩帷幕灌漿根據(jù)地質(zhì)資料，壩基兩側(cè)壩肩清基不徹底，局部地段基巖為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，基巖透水性較強，其透水率為20.6—35.1Lu，存在壩基滲漏問題。為了阻斷壩基巖內(nèi)裂隙滲流，根據(jù)地質(zhì)剖面圖，初擬對壩基進行帷幕灌漿，灌漿范圍為沿壩軸線對大壩壩基右側(cè)樁號0+060-0+087m、左側(cè)樁號0+000—0+035m進行灌漿。帷幕灌漿深度：根據(jù)地質(zhì)剖面確定。3.2大壩設計計算（附結論）3.2.1壩體壩基滲流計算1計算目的通過計算理解壩體壩基滲流狀況，估算滲流量，確定浸潤線位置，為壩基防滲處理和壩體排水設施設計提供根據(jù)。2計算工況計算工況分別為：根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274－），土壩滲流計算應考慮下列水位組合狀況：①正常運用狀況正常蓄水位231.60m，對應下游水位207.70m；設計洪水位235.67m，對應下游水位207.70m；②非常運用狀況校核洪水位237.55m,對應下游水位207.70m；水位降落期——考慮水庫遭遇校核洪水,2天由校核洪水位237.55m降至正常蓄水位231.60m，下游水位保持不變，為207.70m。設計水位降落過程見表3.1。表3.1非穩(wěn)定滲流期設計水位降落過程庫水位（m）水位變化（m）時間（天）合計時間（天）237.550.000.000.00231.60-5.952.002.003計算參數(shù)及計算措施采用有限元措施對大壩最大壩高斷面的滲流場進行計算并分析。滲流計算模型見圖3-1和5-2。圖3-1大壩滲流計算模型圖（加固前）圖3-2大壩滲流計算模型圖（加固后）其中，1區(qū)為粘土心墻，2區(qū)為壩殼，3區(qū)為排水體，4區(qū)為壩基強分化巖石，5區(qū)為壩基中分化巖石，6區(qū)為防滲帷幕，7區(qū)為壩頂公路及防浪墻。。滲透系數(shù)及容許滲透坡降均根據(jù)地質(zhì)勘探所提供的資料取值，各部分材料的材料滲透系數(shù)見表3.2。表3.2花瓶溝大壩滲透系數(shù)部位土層編號土層名稱滲透系數(shù)備注壩體1粘土心墻1.0×10－52壩殼7.04×10-33排水體1.0×10-27壩頂公路及防浪墻1.0×10-6壩基4強風化巖石2.4×10-45中風化巖石5.5×10－56防滲帷幕1.0×10－74計算成果及結論大壩加固前、后滲流計算成果見表3.3、表3.4。表3.3大壩滲流計算成果表(加固前)計算工況計算組次上游水位（m）下游水位（m）心墻最大滲透坡降代料最大滲透坡降計算單寬流量m3/d.m正常運用1正常蓄水位231.60207.700.410.220.8852設計洪水位235.67207.700.420.271.071非常運用3校核洪水位237.55(水位超過壩頂，不計算)207.70///4非穩(wěn)定滲流(水位超過壩頂，不計算)207.70///表3.4大壩滲流計算成果表(加固后)計算工況計算組次上游水位（m）下游水位（m）心墻最大滲透坡降代料最大滲透坡降計算單寬流量m3/d.m正常運用5正常蓄水位231.60207.700.290.110．3176設計洪水位235.67207.700.340.120．323非常運用7校核洪水位237.55207.700.360.140．3728非穩(wěn)定滲流237.55~231.60（第2.00天）207.700.350.100.084對應計算成果見圖3－3～3－4，3－5～3－7。圖3-3加固前大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：正常蓄水位231.60m）圖3-4加固前大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：設計洪水位235.67m）圖3-5加固后大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：231.60m）圖3-6加固后大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：正常蓄水位235.67m）圖3-7加固后大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：校核洪水位237.55m）圖3-8加固后大壩滲流浸潤線及等勢線示意圖（水位：237.55～231.60m）根據(jù)以上計算成果可知，加固后壩體內(nèi)浸溶線明顯減少,滲漏量也明顯減少，粘土心墻及覆蓋層的滲透比降也均在容許范圍內(nèi)。3.2.2.壩破穩(wěn)定計算1計算剖面壩坡穩(wěn)定計算剖面與滲流計算剖面相似，加固前后計算剖面見圖5－2、圖5－3。2計算參數(shù)根據(jù)地質(zhì)勘探成果，各個材料區(qū)材料穩(wěn)定性參數(shù)見表3.5表3.5大壩穩(wěn)定計算材料參數(shù)表部位土層編號土層名稱容重γ（KN/m3）粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角（°）備注壩體1粘土心墻19.618.4/17.619.7/17.42壩殼20.25.2/3.825.9/253排水體230357壩頂公路及防浪墻24100060壩基4強風化巖石23.829415中風化巖石24.831446防滲帷幕251000603計算工況根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274－），土壩壩坡穩(wěn)定計算除應考慮滲流計算中4種水位組合狀況外，還需考慮上游壩坡最不利水位狀況（上游水深為壩高1/3）的狀況，重要包括：①正常運用狀況正常蓄水位231.60m，對應下游水位207.70m；設計洪水位235.67m，對應下游水位207.70m；1/3壩高水位217.60m，對應下游水位207.70m；②非常運用狀況校核洪水位237.55m,對應下游水位207.70m；水位降落期——考慮水庫遭遇校核洪水,2天由校核洪水位237.55m降至正常蓄水位231.60m，下游水位保持不變，為207.70m。4計算成果大壩加固前、后壩坡穩(wěn)定計算成果見表3.6、表3.7表3.6大壩壩坡穩(wěn)定計算成果表(加固前)名稱工況上游水位(m)下游水位（m）分析對象計算值規(guī)范容許值備注上游壩坡下游壩坡主壩正常運用正常蓄水位231.60207.701.4351.1071.25計算采用簡化畢肖普法設計洪水位235.67207.701.6111.0031/3壩高水位217.60207.701.294/非常運用Ⅰ校核洪水位237.55207.70//1.15非穩(wěn)定滲流237.55~231.60（第2.00天）237.55~231.60207.70//表3.7大壩壩坡穩(wěn)定計算成果表(加固后)名稱工況上游水位(m)下游水位（m）分析對象計算值規(guī)范容許值備注上游壩坡下游壩坡主壩正常運用正常蓄水位231.60207.701.2981.3941.25計算采用簡化畢肖普法設計洪水位235.67207.701.5101.3931/3壩高水位217.60207.701.267/非常運用Ⅰ校核洪水位237.55207.701.5541.3881.15非穩(wěn)定滲流237.55~231.60（第2.00天）237.55~231.60207.701.255/對應計算成果見圖3-9～5－11、3－12～3－16。圖3-9加固前大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：231.60m）圖3-10加固前大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：235.67m）圖3-11加固前大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：217.60m）圖3-12加固后大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：231.60m）圖3-13加固后大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：235.67m）圖3-14加固后大壩上游壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：217.60m）圖3-15加固后大壩上游壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：237.55～231.60m）圖3-16加固后大壩壩坡穩(wěn)定計算成果圖（水位：237.55m）5計算成果分析根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-）的規(guī)定，對于4級壩，采用簡化畢肖普法進行穩(wěn)定計算時，正常運用條件下，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)應不不不小于1.25；非常運用條件Ⅰ下(水位驟降及校核洪水位等)，壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)應不不不小于1.15。計算表明，加固處理后上下游壩坡穩(wěn)定滿足規(guī)范規(guī)定。第二節(jié)溢洪道加固設計3.2.1溢洪道現(xiàn)實狀況溢洪道位于大壩右端，控制段為開敞式寬頂堰，堰頂高程231.6m，堰頂溢流寬40m，最大泄量960m3/s。溢洪道控制段底板為槳砌石混凝土構造，底部槳砌石厚0.4m，表面0.1m厚混凝土抹面。泄水槽過流斷面為矩形，過流寬度由進口39.5m漸變到出口28m，縱坡為0.2，底部為0.35m鋼筋混凝土構造。溢洪道右側(cè)邊坡較陡、無襯砌防護，左側(cè)為漿砌塊石擋墻，頂寬0.8m，高4.0～2.0m，溢洪道無消能、防沖設施，下泄水流直沖原河道。溢洪道場區(qū)地層構造簡樸，根據(jù)井探揭發(fā)及現(xiàn)場觀測，兩岸坡及渠底為上元古界震旦系下統(tǒng)耀嶺河群（Pt3yl）強風化白云石英片巖層，節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性較強，透水率推薦12.2Lu，屬中等透水，根據(jù)水庫管理人員反應，當庫水位到達一定高程（231.0m）時，溢洪道與壩體接觸部位就會滲漏。溢洪道構筑物規(guī)定地基承載力較低，地基承載力均能滿足溢洪道建筑物的規(guī)定。溢洪道尾水渠堵塞：溢洪道右岸為巖石邊坡，左岸部分地段為漿砌塊石擋墻，厚度為0.80m，泄水槽底部未襯砌，防沖刷能力較弱，兩岸地表覆蓋少許粉質(zhì)粘土，土層受雨水沖刷或局部岸坡的坍塌，沖積物堵塞了溢洪道尾水渠，導致過水斷面偏小，不利于泄洪，威脅大壩安全。溢洪道邊坡、渠底構造需加固：溢洪道兩岸當時由人工開挖而成，兩岸及渠底為強風化白云石英片巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。溢洪道缺消能、防沖設施：溢洪道長度較長，坡度變化較大，溢洪道迭壩如下受泄洪沖擊，形成多級臺坎，坡度陡，落差大。溢洪道自建成運行至今，歷經(jīng)近30余年的運行，限于當年的建設條件，加上長期運行的損毀及資金嚴重局限性，溢洪道存在大量的裂縫、破損和消能設施不完善等質(zhì)量問題，根據(jù)大壩安全評價結論，溢洪道底板及邊墻的構造穩(wěn)定基本滿足規(guī)定。根據(jù)《XX水庫溢洪道構造安全評價匯報》：溢洪道左岸側(cè)擋土墻實測進口高程為231.60m，遠低于本次洪水復核的設計洪水位235.67m及校核洪水位237.55m，陡槽擋土墻起始處高度為4.0m，距陡槽起點距離29m處高度2.0m，均不不小于陡槽內(nèi)對應斷面的計算水深加上0.5的超高，陡槽邊墻高度不滿足規(guī)定。溢洪道為未完建工程，其安全性較差，按照《水庫大壩安全評價導則》（SL258—）中的規(guī)定，溢洪道構造安全不合格。根據(jù)《水工混凝土構造設計規(guī)范》（DL/T5057—1996）中規(guī)定，溢洪道運行環(huán)境條件為三類，鋼筋混凝土的強度等級不應低于C25，存在大量的裂縫、混凝土碳化、局部沖蝕破損或麻面，混凝土質(zhì)量較差。不滿足現(xiàn)行規(guī)范《水工混凝土構造設計規(guī)范》（DL/T5057-1996）的規(guī)定。鑒于溢洪道的現(xiàn)實狀況，難以滿足水庫的正常運行，須對溢洪道進行加固、完建及整改。3.2.2溢洪道加固設計（包括尺寸確定及構造布置）1.溢洪道位置的選擇綜觀XX水庫周圍地形，再綜合考慮工程成本和施工量，且原溢洪道工程已基本完畢，因此，XX水庫溢洪道位置仍選擇在原溢洪道位置。2.溢洪道加固設計由于溢洪道工程已基本完畢，歷經(jīng)近30余年的運行，限于當年的建設條件，加上長期運行的損毀及資金嚴重局限性，溢洪道存在大量的裂縫、破損和不完善等質(zhì)量問題，因此，本次設計重要是對破損較為嚴重的進口控制段進行拆除重建，陡槽段及右岸沿巖石邊墻進行加固，左岸漿砌塊石擋墻進行拆除并向左開挖一定距離擴大原溢洪道之后再重建左岸擋墻，溢洪道陡槽末端興建挑流鼻坎。（1）進口控制段設計：由于溢洪道進口段沒進行過任何襯砌，溢洪道底板為槳砌石混凝土構造，施工質(zhì)量極差，且在雨水的長期沖刷下，遍及裂縫，遍生雜草，因此，本次加固設計擬對溢洪道進口段進行混凝土襯砌防護，即在控制段此前5m的草地用混凝土進行襯砌，起點進口寬52m，到控制段寬45m，厚30cm；底板為槳砌石混凝土構造，底部槳砌石厚0.4m，表面0.1m厚混凝土抹面，底板質(zhì)量極差，遍及裂縫，遍生雜草，本次設計中底板采用0.2m厚混凝土鋪蓋抹平，混凝土強度等級C25?？刂贫尾捎眠M口開敞式寬頂堰構造，混凝土構造，強度等級C25，寬頂堰底板厚度50cm，長8m，溢流堰總寬46.2m，凈寬45m.?？刂贫蜗蜃箝_挖5.8m。（2）溢洪道邊墻設計：右岸山坡未襯砌，極不平整；故此在右側(cè)山坡新做混凝土擋墻，并在右側(cè)山體234.6m如下的地方用直徑20mm的鋼筋，以100mm的間距把右側(cè)新混凝土擋墻與右側(cè)山體進行錨固連接；在234.6m以上236.5m如下右擋墻與山體空隙的地方需回填石渣（細部圖參照溢洪道控制段A-A剖面圖），頂寬0.4m,擋墻邊坡為1：0.3。左岸側(cè)為漿砌塊石擋墻，擋土墻破損，砌石風化嚴重，多處開裂，局部垮塌，變形嚴重，原縱坡為0.1，頂寬0.8m，高4.0～2.0m，本次設計拆除左岸側(cè)漿砌石擋墻并向左開挖5.8～2.8m，做高6.4～4m重力式擋土墻。，左側(cè)擋墻頂寬0.4m,擋墻邊坡為1：0.4，擋墻邊坡從底部（高程231.1m）處回填石渣至236..5m。（3）溢洪道尾段消能設施修建：本工程溢洪道末端為一陡坎，垂直落差有近20米，陡坎下為堅硬巖石形成的一小水潭，非常的耐沖刷，故本設計中采用挑流消能的方式。在泄槽尾端接挑流鼻坎，挑射角為3.7°，段長5.0m，混凝土構造，最大挑射距離為，泄洪水流直接挑入下游巖石水潭中。3.2.3水利計算（泄洪能力、水面線及消能防沖計算）1、溢洪道的泄流能力溢流保持原無底坎寬頂堰型不變，堰頂高程為231.60m，堰凈寬45m。泄流能力按式3.1計算：式3.1式中Q——流量，；B——總凈寬，45m；——計入流速水頭的堰上水頭，m；——流量系數(shù)，非定值，與相對堰高及堰頭型式有關，底坎進口邊角為直角，可按別列津斯基公式計算：，這里經(jīng)計算可以得到=0.33；——側(cè)收縮系數(shù)，這里取1.0；各設計原則下的最大泄量見表3.8。項目水庫水位(m)堰頂水頭（m）下泄流量（）溢洪道洪水原則P=0.33%（校核）237.555.95965.4P=3.33%(設計)235.674.07550消能防沖洪水原則P=5%(設計)233.972.37245.9P=0.33%（校核）235.674.075502、溢洪道泄槽水面線推算溢洪道控制段的底部高程為231.6m，控制段新岸墻高程增長至238.05m,高于水庫的校核洪水位238.03m，滿足規(guī)范規(guī)定。通過溢洪道的流量與庫水位的關系采用寬頂堰堰流公式計算成果。泄槽中的水流流態(tài)為急流，臨界水深的計算采用下面公式3.2計算：式3.2式中q——是單寬流量，，；——臨界水深，m；取近似值為1.0泄槽水面線計算：取校核洪水狀況和設計洪水狀況為驗算條件，按明渠恒定非均勻漸變流推算溢洪道水面線。當泄槽上游接寬頂堰時，泄槽水面線起始計算斷面水深取泄槽首端斷面計算的臨界水深。根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范（SL253-）》，泄槽水面線可用能量方程和分段求和法求得：式3.3

式3.4式中：——分段長度，m；、——分段始、末斷面水深，m；、——分段始、末斷面平均流速，m/s；、——流速分布不均勻系數(shù)，取1.05；——泄槽底坡角度，（°）；——泄槽底坡，=tg=0.1；——分段內(nèi)平均摩阻坡降；——泄槽槽身糙率系數(shù)，對于混凝土護面取0.015；——分段平均流速，，m；——分段平均水力半徑，，m。根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范（SL253-）》，波動及摻氣后水深可按下式估算。式3.5

式中：——不計入波動及摻氣的水深，m?！嬋氩▌蛹皳綒獾乃?，m?！挥嬋氩▌蛹皳綒獾挠嬎銛嗝嫔系钠骄魉伲?。——修正系數(shù)，一般為1.0～1.4s/m，視流速和斷面收縮狀況而定。此處計算取1.0s/m。水面線計算成果如下：設計洪水工況：設計洪水位235.67m，流量：550m3/s泄槽水面線起始斷面水深：＝2.52m，計入摻氣及波動的水深，h＝2.64m。校核洪水工況：校核洪水位237.55m，流量：965.4m3/s泄槽水面線起始斷面水深：＝3.67m，計入摻氣及波動的水深，h＝3.88m。泄槽邊墻高度根據(jù)計入波動及摻氣后的水面線，在加上安全超高，計算成果見表3.9。工況樁號斷面距泄槽起點距離m斷面底寬m斷面流速m/s未摻氣水深m摻氣后水深mζ=1所需邊墻高（豎直方向）m設計洪水位0+0050454.852.522.643.640+0138455.172.362.493.490+02015426.951.892.023.020+03429368.651.771.922.920+04843309.821.872.053.05校核洪水位0+0050455.853.673.884.380+0138456.163.493.704.200+02015427.772.963.193.690+03429369.312.883.153.650+048433010.343.113.433.93注：校核工況安全超高取0.5m，設