湖北省某水库除险加固工程初步设计报告.doc

1综合说明1.1绪言1.1.1工程概况XX水库位于湖北省XX县XX镇XX村，拦截XX支流XX河。地理位置东经11520，北纬3018，坝址以上承雨面积2.7km2,总库容356.3万m3, 于1963年11月动工兴建，1965年4月竣工投入运行。该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（一）型水利枢纽工程。枢纽工程主要建筑物包括主坝、副坝、溢洪道和灌溉输水管。主坝为粘土心墙坝，最大坝高22.5 m，坝顶高程47.95m（黄海高程，下同），坝顶长138m，宽5m。心墙顶高程46.25m，顶宽2m，两侧坡比1:0.2，心墙轴线距坝顶上游1.5 m。大坝由上至下临水面坡比为1: 4.0和1: 3.15,平台高程和宽度分别36.20 m和10.80m，背水面坡比为1:2.1和1:2.4，平台高程和宽度分别38.95 m和1.4m。反滤坝顶高程33.85m，高7.0m，长92.8m，内外坡比分别为1：1和1:2.1。 反滤坝顶有过坝对外交通公路，主坝迎水坡面设有0.3m厚的干砌块石护坡，背水面为草皮护坡。钢筋砼结构过坝渠位于主坝背水坡高程35.00m处，断面bh= 1.01.0m，全长90m，进口渠底高程35.50m，过流能力0.6m3/s，纵坡降1/1000。其边墙和底板厚度均为0.2m。 副坝位于库尾的三合铺，为粘土心墙坝，最大坝高5.37 m，坝顶高程47.45m，坝顶长166m，宽4.0m。副坝临水面和背水面坡比均为1:2.0左右，心墙顶高程47.45m，顶宽1m，坡比1:0.15，轴线与坝顶轴线重合。迎水坡未护砌，背水面坡脚无反滤坝，两侧坝坡灌木丛生，形状极不规则。开敞式溢洪道位于主坝左端约220m处山坳中，未护砌。溢流堰型式为宽顶堰，宽度2.8m，堰顶高程45.83m；其后陡坡段开挖未完成，尾水无出路，。输水管位于主坝左坝端，内径1.0m，管壁厚0.3m，为圆形钢筋混凝土坝下埋管，设计最大泄量5.0m3/s，进口高程36.07m，全长59.50m，纵坡1/200。输水管进口设有排架柱式启闭塔，内置工作闸门和检修闸门各一扇，配套15t手摇螺杆启闭机1台，启闭台与坝顶同高，高程为47.95m，启闭室3.63.6m，工作闸门为700圆筒活塞铸铁闸门，检修闸门为11m 铸铁平板闸门。XX水库原设计灌溉面积0.7万亩，保护区人口2.0万人。保护耕地1.8万亩。1.2水文XX流域地处亚热带季风气候区，气候温和，雨量充沛。流域多年平均降水量1410mm，年内分布不均匀，主要集中在4月10月。根据气象部门提供的资料，水库正常运用情况下设计风速为22.5m/s，非常运用情况下校核风速为15m/s。根据水利水电工程等级划分及洪水标准，本次初步设计确定的洪水标准为：50年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核。XX水库为小型水库，无实测降雨量资料。因此，本次初步设计洪水计算采用直接查算湖北省暴雨径流查算图表和湖北省可能最大暴雨图集（以下简称图表和图集）中瞬时单位线法的方法推求各种频率的暴雨，进而推求各种频率的洪水，成果为：P=0.2%时入库最大洪峰88.5m3/s，最大下泄流量7.48m3/s，库水位46.61m；P=2%时入库最大洪峰65.80m3/s，最大下泄流量2.83 m3/s，库水位46.36m。1.3地质1.3.1地形地貌水库区地貌属大别山南部丘陵区，坝址位于蕲河二级支流余河港的上游，地貌上呈缓坡U形河谷地貌特征。坝址段余河巷自南西流向北东，河道宽约3-4m。坝址区为构造剥蚀丘陵地形，山顶一般呈浑圆状，高程约在62m，左岸地形较为平坦，右岸地形较陡，约在30左右。坝区周围库岸较平缓，库岸稳定，无滑坡、崩塌等物理现象。1.3.2地层岩性根据中华人民共和国区域地质调查报告（XX幅120万）区域地质资料和实地查勘，坝址区出露地层为大别晋宁期侵入岩；片麻状花岗岩（r1-2），岩石遭受比较强烈的区域变质作用，岩石的蚀变，主要为高岭石化、绿泥石化较强烈。岩性主要为片麻状花岗岩。1.3.3地质构造与地震本区在大地构造上为秦岭东西向构造带，淮阳山字型构造及中国东部新华夏系构造第二窿起带等三大构造体系相交汇之部位，是一个相当活动的构造区。XX水库位于大别晋宁期侵入岩余凉亭岩体北东部。岩体侵入福主庙向斜北翼的飞虎山组的片麻岩中，与围岩呈侵入接触，东南部为白垩第三纪所覆盖。现场调查，坝址区主要表现为节理较发育，未见有区域断裂通过。依据中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区所在地地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为度。1.3.4水文地质条件坝址区含水层根据其埋藏条件和含水层的性质可划分为孔隙含水层、裂隙含水层和孔隙-裂隙混合含水层三种类型。孔隙含水层主要分布于第四系松散堆积层，河流冲积层、大坝两岸低山至坡脚处，厚度数米。孔隙-裂隙含水层主要分布于基岩强风化岩体上，主坝、坝基厚度约0.52.0m；副坝坝基强化风岩体未钻穿，分析最大厚度约1020m。基岩裂隙含水层分布在上述强风化以外的基岩中，其含水量主要受节理裂隙的发育程度控制，一般含水量较少，水力联系差，局部节理裂隙密集带含水量较大。微风化与新鲜较完整岩体为相对隔水层，仅部分节理裂隙破坏其局部的隔水性能。地下水的补给方式主要为大气降水，次为地表水向下入渗补给。地下水向低洼地带径流排泄。1.3.5主、副坝坝基及坝肩岩体结构特征及透水性主坝坝基（肩）出露地层为大别晋宁期侵入岩，主要岩性为片麻状花岗岩。根据岩体风化带划分标准，坝基（肩）岩体风化带可划分为强风化带、弱风化带和微风化带，各风化带厚度及分布具明显的差异特征。左坝肩对应（0+033）强风化岩体厚度0.70m，下限高程32.0；河床段对应（0+066）强风化岩体厚度0.45m，下限高程25.0m；右坝肩对应（0+096）强风化岩体厚度1.8m，下限高程29.41m。副坝主要岩性为片麻状花岗岩，左坝肩对应（0+041），揭露强风化岩体厚度14.4m，坝基对应（0+068），揭露强风化岩体厚度14.83m，右坝肩对应（0+120），揭露强风化岩体厚度7.54m。从压水试验可以看出：主坝坝基、左右坝肩强弱风化岩体具中等透水性，副坝坝基、左右坝肩强弱风化岩体具中等透水性。1.3.7主、副坝坝体心墙料的物质组成及透水性从勘察资料可以看出：主坝心墙填料的物质成分不均一，以中壤土为主，部分为重粉质壤土，局部为重壤土，棕黄棕褐色。心墙土体中夹有单层厚度510cm不等的风化岩屑或风化岩碎块，主要分布在心墙土体的上部。心墙室内颗分：砾含量均值1.8%，砂粒含量均值41.9%，粉粒含量均值36.7%，粘粒含量均值19.6%，心墙粘性土料符合防渗体质量要求。室内击实试验，心墙的最大干密度1.78g/cm3，最优含水量16%，室内心墙试验的干密度1.531.79g/cm，均值1.66g/cm，平均压实度93.2%，最小压实度86%。心墙压实度未达到碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）要求。从室内试验结果看出，主坝心墙的渗透系数3.1010-41.8510-5cm/s,平均值1.3610-4cm/s。钻孔注水试验渗透系数2.7510-47.1510-4cm/s,平均值5.0810-4cm/s。心墙具10-4cm/s量级，其渗透系数不满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定的心墙防渗体不大于110-5cm/s的要求。副坝心墙填筑料主要为重粉质壤土。砂粒含量均值42.3%，粉粒含量均值36.4%，粘粒含量均值23.3%，心墙粘性土料符合填筑防渗体质量要求。室内击实试验，心墙料的最大干密度1.78g/cm3，最优含水量15.9%。室内试验心墙的干密度1.321.71g/cm3，平均值1.51g/cm3，平均压实度84.8%，最小压实度74.2%。心墙压实度未达到碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的要求。 心墙室内试验渗透系数1.1410-41.7110-4cm/s,平均值1.4210-4cm/s。钻孔注水试验渗透系数5.8910-47.3610-4cm/s,平均值6.7110-4cm/s。心墙具10-4cm/s量级，其渗透系数不满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定的心墙防渗体不大于110-5cm/s的要求。1.3.8主、副坝坝壳代料层的工程性状和透水性主坝坝壳代料（粗粒料）为主，砾含量均值53.7%，砂粒含量均值44.6%，小于0.075，细粒含量均值1.7%，代料（粗粒料）符合心墙坝坝壳质量要求。坝壳代料（壤土）砾含量均值1.4%，砂粒含量均值48.4%，粉粒含量均值30.8%，粘粒含量均值19.4%，代料（壤土）不符合心墙坝坝壳质量要求。坝壳代料（粗粒料）标准贯入试验锤击数720击，呈松散中密状态，按碾压式土石坝设计规范（SL274-2001），坝壳砂土的相对密度Dr0.70，呈密实状态，坝壳料压实度不满足规范要求。主坝坝壳代料（粗粒料），钻孔注水试验K=3.810-38.710-3cm/s，均值6.2510-3cm/s,具中等透水性，渗透系数符合规范要求，坝壳代料的渗透系数大于110-3cm/s的要求。代料壤土，室内试验渗透系数为2.3110-42.3310-4cm/s,平均值2.3210-4cm/s，不符合规范要求。副坝坝壳代料为良好级配砾，分析良好级配砾，代料符合心墙坝坝壳填料质量要求。坝壳代料的标准贯入试验锤击数为3击，呈松散状态，按碾压式土石坝设计规范（SL274-2001），坝壳砂土的相对密度Dr0.70，呈密实状态，坝壳料的压实度不满足规范要求。副坝坝壳代料良好级配砾分析其渗透系数为10-3cm/s量级，符合心墙坝壳料质量指标。1.3.9溢洪道工程地质条件及评价经地质测绘调查，溢洪道的地基为片麻状花岗岩，为强风化岩体，岩质边坡亦为强风化岩体，左右边坡较稳定。左岸边坡坡度约30,岸坡高约3.2m；右岸边坡坡度约2025，岸坡高约2.5m。出口尾水渠与灌溉西干渠斜交流入河道，溢洪时将冲刷下游农田和西干渠。溢洪道处无大断裂构造，发育于如下三组节理：（1）走向NW335354，倾向SW或NW，倾角65-83；（2）走向NE2025，倾向SE或NW，倾角7585；（3）走向NW315，倾向NE，倾角67。上述节理迹长35m，强风化岩体中充填泥砂物。1.3.10输水管工程地质条件及评价输水管地基为片麻状花岗岩，岩体为强风化，地基均匀，不存在不均一沉降不良地质现象。1.3.11天然建筑材料经调查和取样，天然建筑材料粘土料场位于在场区上游的县城关以北的长岭岗，运距25km ；砂料场位于县城以西的西河驿的XX中，运距15km；块石料场位于县城以南，运距20km；碎石料场位于武穴和XX交界处的艮山，运距60km，交通方便。砂料场一般为中砂，其质量经当地有关部门检测，主要矿物成分为石英与长石，砂质量较好，储量丰富。块石料岩性为石料为花岗岩，质地较新鲜坚硬，抗压强度一般大于60Mpa，料场在开采，储量丰富。碎石料可直接采购，料场岩性为灰岩，质地较新鲜坚硬，数量与质量均可满足要求。料场位于副坝右端库内的山丘上，为片麻状花岗岩的风化粗砂，储量丰富。1.4工程任务与规模1.4.1历年出现的险情1964年7月4日已完工的输水管检查情况：13节与14节交界处两处小眼泉水，8节靠山边1处1m长、0.3m宽、0.3m厚的砼脱落，未处理。1964年已施工过程中发现反滤坝发生沉陷，并有一小股渗流，外带黄泥，但是追挖，但未及源头，发现水是从心墙后部冒出来的。1968年雨季，坝脚两端发生大面积的散浸，散浸面2010m2，开导流沟滤水进行处理。1974年4月坝脚散浸严重，通过用石子导滤处理。1975年大水，大坝脚原河床部位发生严重渗漏，用石子滤水进行处理。1984年进输水管检查，管内漏水3处，漏红锈黄泥1处，未处理。1987年7月，发现大坝过坝渠断裂1处，漏水严重，当时用水泥修补，同时更换止水橡皮，另发现槽身1跨倾斜，长度为5m。1993年大洪水，水库溢洪，冲毁下游良田百余亩。2003年10月，大坝过坝渠断裂3处，采取环氧树脂化学补强4m2。2004年8月，大坝脚发现漏水2处。及时采用石子导滤处理。2005年8月，活塞闸门发生严重断裂10处，不能关水、启闭，采取钻孔焊接处理，勉强维持运行。1.4.2存在的问题1、坝基、坝肩存在的问题主、副坝坝基地层为大别晋宁期侵入岩片麻状花岗岩，河床段、左右坝肩的强弱风化岩体具中等透水性，坝基和左右坝肩存在渗漏和绕坝渗漏问题。2、心墙问题主坝心墙钻孔注水试验渗透系数3.1010-41.8510-5cm/s，均值1.3610-4cm/s。副坝心墙钻孔注水试验渗透系数1.1410-41.7110-4cm/s，均值1.4210-4cm/s。心墙具10-4cm/s量级，其渗透系数不符合碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定的心墙防渗体不大于110-5cm/s的要求。3、上游护坡问题主坝上游坝坡基本上是用乱石、风化石进行块石护坡的，块石下无垫层，松动严重，局部沉陷，高低不平，风浪淘刷严重。副坝上游未护坡，为草皮护坡，已被当地植树成林，坡面极不规则。4、反滤坝问题主坝反滤坝经挖探，发现上游坡未设反滤层，现反滤坝面成了上坝和对内交通的路面，存在沉陷。排水棱体局部排水不畅，无法起到排水棱体作用。副坝下游未设反滤坝。5、溢洪道问题溢洪道位于主坝左端山坳中，未护砌。进口无机耕桥，每遇泄洪，附近村庄交通中断；山体时有塌方；其后陡坡段开挖未完成，尾水无出路，为一未完建工程，不能满足洪水安全下泄。6、输水工程存在的问题现场检查发现输水管存在多处漏水、露筋等，止水橡皮严重破损，灌溉输水管多处裂缝，裂缝宽为0.81.2mm，从检测报告中看出灌溉输水管砼碳化深度为812mm，蜂窝麻面较多，单块面积为14m2，整体输水管砼强度均不满足规范要求。输水管进口设有柱式塔，排架、工作桥质量差，混凝土脱落碳化严重，碳化深度为68mm，露筋处数多达24处，经检测，砼强度均不满足规范要求。从检测资料还看出：灌溉输水管铸铁底孔闸阀，有3裂缝，不能操作；裂缝宽度为0.10.3 mm，检修闸门卡死在门槽中不能移动；铸铁活塞式工作闸门有16条裂缝，裂缝宽度为0.12 mm，操作很困难，最大变形为25 mm；启闭杆轴向弯曲摆度30 mm，关闭闸门时，不能完全关闭，启闭机过量关闭造成螺杆弯曲。启闭机机座锈蚀、机盖螺栓大部分丢失，机壳破裂且锈蚀严重。闸门开启困难，对建筑物防汛构成安全隐患。28水库建库以来，在灌溉、防洪、供水、水产养殖等方面发挥了较大效益，但由于水库存在多方面质量隐患，为三类病险水库，多年来一直限制水位运用，严重影响了灌溉兴利效益和防洪安全的发挥。1.4.5工程规模根据水库承雨面积2.7Km2，总库容为354.40万m3,XX水库为四等工程,大坝防洪标准采用50年一遇洪水标准设计，500年一遇洪水标准校核。XX水库枢纽工程包括主副坝、溢洪道、输水系统和渠系工程。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的有关规定，XX水库枢纽工程为等工程，大坝、溢洪道、输水管等建筑物为4级建筑物。1.5加固工程设计1.5.1工程等别与标准XX水库总库容为354.40万m3，按照水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，水库为小（一）型水库，枢纽工程为等工程，主要建筑物为4级建筑物，据此确定主副坝、溢洪道、输水管为4级建筑物。地震基本烈度为VI度。1.5.2加固设计根据XX水库存在的主要问题，依据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）、水库工程管理设计规范等标准、规范、报告和批文，确定如下除险加固内容：主副坝加固设计；溢洪道整修；加固输水管等设计。主要设计方案：（1）主坝，主要解决坝基、坝肩渗漏问题和增强坝身的压实度。推荐的方案为：对坝基、坝肩进行帷幕灌浆，坝体心墙进行粘土灌浆，下游反滤坝加固整修，增建坝顶泥结石路面；（2）副坝，主要解决坝基、坝肩渗漏问题和增强坝身的压实度。推荐的方案为：对坝基、坝肩进行帷幕灌浆，坝体心墙进行粘土灌浆，增设上游干砌块石护坡及下游贴坡反滤，增建坝顶泥结石路面；（3）溢洪道局部完建；（4）维修输水管及配套必要的管理设施等。1.5.2.1坝体加固设计为了解决坝体稳定、坝体填筑不密实等问题，本阶段采取了将主、副坝体心墙粘土灌浆、主坝上游干砌石拆除重建、反滤坝加固整修，副坝增设上游干砌块石护坡，增设下游反滤设施等措施。1、主、副坝坝体加固措施从坝顶高程复核可知，主坝坝顶满足要求，但心墙顶不满足要求；副坝坝顶不满足要求，但心墙顶满足要求；又由地质资料可知：主坝心墙料主要由含有少量碎石的粘土或粉质粘土组成。心墙料的压实度为0.86，小于规范要求，心墙碾压不密实。副坝心墙料的压实度仅为0.742，小于规范要求，心墙碾压不密实。于是可采用粘土灌浆来提高心墙的密实度，从而满足心墙的要求。粘土灌浆是将钻孔内的浆液在灌浆压力作用下，直径较小颗粒组成的浆液渗透到土体大颗粒的空隙内。其渗透程度随压力而增加，由于在渗透过程中能量消耗大，影响范围小，灌浆压力对地层的挤压作用也很有限，如果适当地增大灌浆压力，当其在孔壁上引起的切向拉应力大于地层的小主应力与土壤的抗拉强度之和时，应会使土体发生劈裂，浆液沿裂缝流动，能量消耗小，浸入范围大，当灌浆停止时，压力减小，土体回弹压缩浆液，促使浆体排水固结，进而提高浆体密度，根据XX水库大坝心墙的实际情况，由于心墙存在回填质量差等问题，为浆液的渗透创造了条件，可以达到挤压劈裂的效果。综上所述，XX水库主、副坝心墙加固设计采用粘土灌浆处理的方案是较符合实际的。2、主、副坝粘土灌浆设计为了提高心墙的抗渗性，针对主、副坝心墙压实不密实等问题，对主、副坝心墙处理措施为粘土灌浆。粘土灌浆技术参数如下表。表1-1 粘土灌浆技术参数表项目或参数指标项目或参数指标土料成分（%）粘粒3050单孔最大压力(Kpa)75150粉粒4060制浆方法湿法制浆砂粒1020钻进方法泥浆循环钻进泥浆密度(g/cm3)1.31.6灌注方法全孔灌注法泥浆浓度1:0.51:1.45灌注顺序自下而上泥浆粘度(s)20200复灌时间初灌5天后泥浆稳定性(g/cm3)0.010.1复灌次数5次起始压力(Kpa)50100灌浆原则：稀浆开路，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量。心墙灌浆轴线及范围确定心墙灌浆采用单排，孔距1.0m，布置范围为坝体心墙段。心墙灌浆深度确定心墙灌浆孔深以达到心墙底面为准。灌浆方式因坝体较松软，为使孔壁固结和密实上层土体，防止孔壁塌落，使用较大压力灌注深层缝穴，不致冒浆、串浆，采用自下而上分段灌浆，每孔段长5-7m。灌浆材料粘土是灌浆的主要材料，其物理性质指标范围按下表选用。粘土灌浆浆液的配制，掺合料的选用根据现场实验确定。表1-2 粘土物理性质选择范围表颗粒组成(%)比重流性限度(%)塑性限度(%)塑性指数(%)2-0.05(mm)0.05-0.005(mm)0.005(mm)2.65-2.7532-4019-2510-2010-2040-6030-50灌浆压力根据土坝坝体灌浆技术规范（SD266-88）及有关的工程的经验，确定注浆管上端孔口压力应小于200kpa。先采用小孔口压力灌浆，不吃浆时逐渐提高孔口灌浆压力，直至达最大孔口灌浆压力。灌浆控制包括灌浆控制，灌浆压力控制、横向水平位移控制、裂缝开展控制，灌浆控制施行于灌浆过程的始终。灌浆量控制：灌浆采用定量灌注法，而不是灌至不吃浆为止，坚持“少灌多复”每孔每次平均灌注量以孔深计，每米孔深控制在0.2-0.3m3。灌浆压力控制：控制在最大允许孔口压力以内。横向水平位移控制：灌浆时，坝顶上、下游两坝肩处横向水平位移一般要求控制在3cm以内。裂缝开展宽度与长度控制：裂缝限制根据试验确定，坝面一般控制在1cm以内，要求在停灌后坝体裂缝能基本闭合。裂缝长度一般控制在序孔间距内，并要求尽量避免坝面出现裂缝。复灌次数：序孔8-10次；、序孔5-6次，不少于5次。间隔时间：主要以灌入坝体裂缝中浆体的固结状态来确定，应待前次灌入的泥浆基本固结后，并根据坝体的变形情况，再确定进行复灌，每次间隔时间不少于5天。心墙灌浆观测工作根据土坝坝体灌浆技术规范（SD266-88）要求，为保证坝体灌浆质量和坝体安全，检验灌浆效果，在灌浆期间应进行观测，观测项目包括表面变形、坝体深部位移、坝顶裂缝、坝体冒浆观测、渗流监测等。在灌浆过程中，应有专职观测人员负责观测工作，全面控制灌浆质量，及时发现和解决施工中出现的问题。水平位移（横向）观测：根据选定的观测断面，布设观测位移桩，可用木桩或砼柱。在灌浆期间，每天观测2-4次。非灌浆期间，每5天观测1次。竖向位移（沉陷）观测：竖向位移应与水平位移桩相结合，并同时进行观测，以便进行资料分析。在灌浆前，至少应观测2次。灌浆期间，每天观测1-2次，非灌浆期间，每5天观测1次。在灌浆时，坝顶上下游坝肩允许横向水平位移量要求控制在3cm以内，并在停灌后能够基本复原。3、套井冲抓设计对于主坝心墙欠高，采用冲抓套井回填粘土心墙，套井深度至45.75m高程。加固后回填心墙顶高程为46.66m。心墙粘土材料渗透系数不大于110-5cm/s，心墙粘土的干密度大于15KN/m3，粘粒含量35%50%，含水率控制最优含水量3%的范围内，套井回填土压实度96%。钻孔布置在坝轴线上，按主孔和套孔相间布置，一主一套相交连接成墙。设计单排孔布置，与心墙同轴线，开孔直径2R=1.1m，孔距L=0.78m，填筑心墙成墙有效厚度T=0.78m。4、主、副坝坝基帷幕灌浆设计为了增强防渗效果，彻底根限主坝安全隐患，针对该水库大坝坝基和坝肩岩层透水性强的问题，根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的规定，对主、副坝坝基和坝肩进行帷幕灌浆处理。（1）帷幕灌浆的深度帷幕的底线按坝基q=10Lu进行控制。（2）帷幕灌浆长度大坝左、右坝肩帷幕长度以正常蓄水位与基岩透水率101u的交线。（3）帷幕灌浆孔距根据坝基地质特点，大坝坝基和坝肩进行单排帷幕灌浆处理，帷幕孔距为2.0m。（4）灌注材料以水泥灌浆为主，为了确保灌浆质量，要求使用42.5级普通硅酸盐水泥,细度要求通过4900孔/cm2标准筛的筛余量不超过2%。（5）灌浆压力采用自上而下的灌浆顺序。接触面的灌浆压力采用12kg/cm2，其下逐渐增加36 kg/cm2。5、主、副坝其他设计（1）主、副坝坝坡设计根据稳定计算结果，在对主、副坝进行心墙加固处理后，主、副坝下游坝坡稳定均满足要求。除险加固后，主坝上游坡平台高程仍为36.20m,宽为10.8m，坝坡坡比从上至下为1：4.0，1：3.15；下游坡平台高程为38.95m，宽1.4m，坝坡坡比从上至下为1：2.1，1：2.4；反滤坝顶高程为33.85m，外坡比为1：2.1，内坡比为1：1。副坝临水面和背水面坡比均为1:2.0。主坝对上游坝坡局部干砌块石护坡进行翻修，护坡厚度与原来相同为30cm，护坡范围从37.39m高程至坝顶。下游坝坡沿坝轴线方向在38.95m高程平台上设一条纵向排水沟，排水沟断面尺寸为30cm40cm，结构为浆砌石，表面抹砂浆；包括两坝肩垂直坝轴线方向设四条竖向排水沟，断面尺寸为30cm40cm。纵、横排水沟交叉连接，保证坝坡排水通畅。对副坝上游坝坡进行干砌块石护坡，护坡厚度为30cm，下设10cm碎石垫层，护坡范围从坡脚（42.45m高程）至坝顶。下游坝坡包括两坝肩垂直坝轴线方向设四条竖向排水沟，断面尺寸为30cm40cm。（2）坝顶设计主坝坝顶设计泥结石路面，整个路面宽5.0m，厚300mm，其中泥结石路面宽4.4m，其下设20mm磨耗层，180mm泥结碎石，100mm级配碎石垫层，坝顶路面高程47.95m。坝顶上、下游设C20砼路肩石。坝顶排水设双向坡，坡比2%。根据水文计算成果，副坝欠高0.34m，直接在坝顶增设泥结石路面，整个路面宽4.0m，厚350mm，其中泥结石路面宽3.4m，其下设20mm磨耗层，180mm泥结碎石，150mm级配碎石垫层，坝顶路面高程47.80m。坝顶上、下游设C20砼路肩石。坝顶排水设双向坡，坡比2%。（3）反滤坝设计由于主坝反滤坝坝面成了上坝和对内交通的主要路面，存在沉陷，且反滤坝上游坡未设反滤层，反滤坝局部排水不畅。故本次考虑将大坝反滤坝局部进行加固整修，将局部原干砌石反滤坝表层风化块石拆除0.3m0.5m，并局部抽槽处理。由于副坝下游坡无反滤坝，故本次考虑在下游坡设置贴坡反滤。从渗流计算可知，副坝下游坝坡最高出逸点为高程44.85m，故设计贴坡反滤的顶高程为45.00m，从外至内分别为0.3m厚的干砌块石、0.15m厚碎石、0.15m厚粗砂。1.5.2.2渗流分析1、计算水位参数根据水文计算成果，XX水库校核洪水位46.61m，设计洪水位46.36m，正常高水位45.83m，死水位36.07m。2、现状渗流分析 （1）分区和渗透系数选取根据XX水库除险加固工程地质勘察报告（初步设计阶段）所提供的土层性质和渗透系数，主、副坝渗流计算时计算断面采用最大断面。（2）计算方法大坝渗流计算采用有限元二维渗流方法，土层渗透系数按各向同性考虑，大坝采用最大断面进行计算。 （3）计算成果经计算，各种工况下，心墙、下游坝壳、坝基水力渗透坡降及渗透量成果见下表。表1-3 主坝0+066现状渗流计算成果表计算工况心墙与基岩接触坡降【J】=2-3下游坝坡渗透坡降【J】=0.15-0.2渗流量m3/d.m计算值计算值计算值45.83（正常高水位）0.570.2311.6846.36（设计洪水位）0.580.2312.2746.61（校核洪水位）0.600.2412.60表1-4 副坝0+120现状渗流计算成果表计 算 工 况心墙与基岩接触坡降【J】=2-3下游坝坡渗透坡降【J】=0.15-0.2渗流量m3/d.m计算值计算值计算值45.83（正常高水位）0.260.201.2746.36（设计洪水位）0.380.221.6146.61（校核洪水位）0.430.251.78从计算结果可知，主坝在各种工况下浸润线均在反滤坝处出逸，出逸点偏高，而副坝由于下游无反滤设施，在各种工况下浸润线均在坝坡出逸，且出逸点较高，在校核洪水位工况下在高程44.85m出逸。渗漏量一般，对水库效益有一定影响。3、除险加固后渗流分析大坝除险加固选定方案是对心墙进行粘土灌浆处理，心墙渗透系数已达到110-6cm/s，允许水力渗透比降也会同时提高，坝基和坝肩渗透系数为110-5cm/s。（1）计算分区及水位组合土层分区：除现状渗流分析分区外，增加两个防渗处理区，水位组合与现状渗流分析相同，其计算成果见下表。表1-5 主坝0+066除险后渗流计算成果表计 算工 况心墙【J】=2-3下游坝壳【J】=0.15-0.2渗流量m3/d.m计算值计算值计算值45.83（正常高水位）0.460.168.7646.36（设计洪水位）0.480.179.9346.61（校核洪水位）0.510.1810.65表1-6 副坝0+120除险后渗流计算成果表计 算工 况心墙【J】=2-3下游坝壳【J】=0.15-0.2渗流量m3/d.m计算值计算值计算值45.83（正常高水位）0.210.100.10346.36（设计洪水位）0.330.160.12746.61（校核洪水位）0.370.200.138（2）结果分析从上表可以看出，各种工况下，浸润线均进入下游反滤坝，表明心墙阻水能力强。且渗透坡降均能满足要求。1.5.2.3稳定计算分析1、计算工况根据规范要求，并结合XX水库的实际运用情况，大坝坝坡稳定分析选用如下几种工况进行计算。（1）正常运用：设计洪水位46.36m下形成稳定渗流期下游坡坝稳定；正常高水位45.83m下形成稳定渗流期下游坡坝稳定；（2）非常运用条件：校核水位降至正常水位上游坝坡稳定；校核水位46.61m下游坝坡稳定。2、分析方法及依据（1）稳定渗流期按规范对级建筑物确定抗剪强度采用瑞典条分法的有效应力法，并以其中较小的安全系数作为依据，不计及条块间作用力。计算公式如下：K=CL+（W1+W2）cos+wZl-Ultg/(W1+W2)sinK整个滑体剩余下滑力计算的安全系数L单个土条的滑动面长度（m）W1在坝坡外水位以上的条块实重（KN）W2在坝坡外水位以下的条块实重（KN）U稳定渗流期或水库水位降落期坝体或地基中的孔隙压力条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角C、各土层的抗剪强度有效应力指标（2）水位降落期由于XX水库输水管的引用流量较小，库水位从校核洪水位降至正常高水位后，通过输水管进一步降低至死水位的降落速度十分缓慢，因此只复核水位降落期的从校核水位降至正常高水位上游坝坡抗滑稳定安全复核。 通过计算可知，大坝在加固前、后下游坝坡的稳定均满足规范要求。1.5.2.4溢洪道设计（1）进口段（桩号0-057.160+000）进口段桩号0-057.160-031为浆砌石衬砌，底板与边墙为分离式结构，边墙为重力式浆砌石挡土墙，顶宽0.4m，墙高为2.0m，底板厚为0.4m；堰前10m设1：10的倒坡；桩号0-0310-010长21m只开挖不衬砌，。（2）堰体段（桩号0+0000+005）堰体段为钢筋砼结构，堰顶高程45.83m，堰体段长5.0m，宽4.0m，为宽顶堰，边墙为L型挡土墙结构，底板厚为0.5m，边墙顶宽0.4m ，底宽0.5m，墙高为1.5m ,采用C20砼。（3）泄槽段（桩号0+0050+063）泄槽段长58m，坡比为1：7.9，均采用浆砌石护砌。桩号0+0050+015段底板与边墙为分离式结构，边墙由重力式挡墙渐变为浆砌石贴坡衬砌，重力式挡土墙顶宽0.4m，墙高1.5m，底板厚为0.4m，浆砌石贴坡衬砌墙高2.0m，坡比1:1.5。桩号0+0150+055段边墙为浆砌石贴坡衬砌，底板与边墙为分离式结构，底板厚为0.4m。浆砌石贴坡衬砌墙高1.5m，坡比1:1.5。桩号0+0550+063段底板与边墙为分离式结构，边墙由浆砌石贴坡衬砌渐变为重力式挡墙，浆砌石贴坡衬砌墙高1.0m，坡比1:1.5，重力式挡土墙顶宽0.4m，墙高2.5m，底板厚为0.4m。 （4）消能段（桩号0+0630+073）消能段为整体式钢筋砼结构，宽10.0m，消力池深1.5m，消力池底高程为38.49m。边墙高2.5m，边墙顶宽为0.4m，底宽为4.0m，底板厚0.6m，采用C20砼。消力池底板下设有150mm后碎石垫层，并设有排水孔，排水孔梅花型布置，直径为75mm，排距、行距均为2m。溢洪道底板共为分若干块，块与块之间设伸缩缝，泄槽段的缝与缝间设紫铜片止水，底板下设纵横排水暗沟。（5）尾水渠（桩号0+0780+131.06）尾水渠长53m，为保证水流平顺，开挖至现有一水塘，两侧边坡及底板均不考虑衬砌,两侧边坡按1：1.5开挖成型，底坡按1/500控制，渠底宽4.0m,渠高1.5m。1.5.2.5输水管设计根据XX水库输水管的结构复核可知，XX水库输水管管侧抗裂不满足要求。现场检查发现输水管存在多处漏水、露筋等，止水橡皮严重破损，灌溉输水管多处裂缝，裂缝宽为0.81.2mm，从检测报告中看出灌溉输水管砼碳化深度为812mm，蜂窝麻面较多，单块面积为14m2，钢筋外露、渗水严重。针对以上情况，对输水管进行加固处理以达到补强和减糙的目的，将输水管进口柱式塔拆除重建。根据以上要求对输水管管身的加固方案作如下比较：方案一：钢衬。钢衬对隧洞或涵管补强和减糙是一种常见的施工方法，在技术上是成熟的，且使用长久。对于本工程施工难度也不是很大，因为输水管管径有1.0m，采用钢衬补强时的支撑以及钢管进洞时施工人员操作等方面比较简单、方便。方案二：粘贴碳纤维布1、首先对裂缝和渗水点进行处理，对裂缝用人工将缝凿成一定宽度的V型槽，用水将缝槽冲洗干净，用武汉长江加固技术有限公司研制生产的YZJ-5（AB组合）化学浆材灌入槽内，凝固后形成完整组合。2、对于输水管内表面蜂窝麻面处理，首先清除表面剥落疏松腐蚀和碳化的砼至露出完好无损的砼，然后将砼表面磨平，在砼表面涂刷YZJ-CD基底结构胶，在基底结构胶面层用YZJ-CZ结构胶修补，用与碳纤维布配套使用的YZJ-CQ浸渍胶涂刷修补胶表面，粘贴碳纤维布，在碳纤维布上涂YZJ-CQ胶，粘贴第二层碳纤维布，然后在碳纤维布上涂YZJ-CQ胶滚压含浸。表面修饰完成后用打磨机把整个管道内表面粗磨，用喷雾器喷洒Hm1500防水剂填补表面毛孔，用YZJ-J防水涂料（AB组合、溶剂2：1）涂刷。以上两种方案，技术上都是成熟的，从投资比较两者相当，但从长久利益和管理上比较，方案一优于方案二，因此选用方案一，作为本次输水管加固措施。本阶段钢衬取管壁厚度8mm。(1)输水管的布置输水管长59.5m，底坡1/200。洞身为圆形，采用钢板衬砌加固，进口排架拆除重建，柱式塔前新建13.60m的渐变段和喇叭口段，管身段进行钢板衬砌，进水口断面尺寸为1.01.0m，柱式塔内布置有工作闸门，输水管进口底高程为36.11m，出口底高程为35.83m。(2)输水管的进水口设计根据输水管布置可知，进口段包括喇叭形进水口和竖井，其拟定过水断面最大尺寸为bh=1.0m1.0m，现按照泄洪工况和灌溉工况计算,泄洪设计流量为5m3/s, 灌溉设计流量为1.8m3/s，计算闸孔出流流态时工作闸门上游最小水深和上游最大水深时的过流能力。 经计算当闸前水位达到37.52m（水深0.4m）闸门全开(相对开度0.65)时就能满足灌溉流量要求；当库水位达到校核洪水位46.61时，闸孔通过最大流量为11.75m3/s。 1.5.2.6大坝安全监测设计1、上、下游水位监测目前上游水位库容通过人工观测，新建上游水位观测尺，另在溢洪道堰顶设置1根水尺。共20根，长40m。下游坝脚设量水堰