禾仓石水库大坝工程加固设计

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禾仓石水库大坝工程加固设计

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2169


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禾仓石水库大坝工程加固设计

4.

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力,故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定,如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定,聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道:“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明,它们的化学和生物稳定性高;织物的最大损坏是在施工中;铺设以后没有大变化;……可预期超过100年的稳定性。

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。


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