水库工程设计论文（精选8篇）

水库工程设计论文 第1篇

1水库现有病险情况及除险加固的必要性和重要性

孤山子水库从1976年10月竣工至今已运行30余年，由于该水库为“文革”时期单纯依靠民工修建，工程质量标准较低，目前，工程已出现严重老化。通过对水库运行的各项资料以及地质勘查的综合考虑，孤子山水库工程的主要建筑物还存在以下一些问题:副坝下游坝脚渗水，且形成明流，威胁副坝坝体稳定性。溢洪道左导墙基础被掏空。溢洪道末端出现冲坎。输水洞进口启闭机启闭困难，闸门漏水。输水洞出口没有消力池，冲坑越来越深，冲坑面积越来越大。输水洞泄洪渠没有保护措施，不断吞噬耕地，且威胁左侧居民。由此可见，为了使得孤山子水库符合国家防洪标准，对其实施除险险加固工程是非常有必要的。孤山子水库除险加固工程建成后，将会给该地区带来明显的社会效益、经济效益和环境效益。首先，水库保护了下游的28个自然屯、0．28万人口和700hm耕地，同时，水库与灌区配套后可使其灌溉面积增加到1226hm2。其次，待水库工程正常运行后，周边地区可以不断发展水产养殖产业，从而增加农民的经济收入。最后，水库的除险加固工程完工后，它将会不断的改善水库周边的自然环境，营造更好的生态环境，水库的环境效益会更加突出。

2建筑物加固设计方案

针对目前孤山子水库主要建筑物存在的问题，本次除险加固工程主要对主坝、副坝、溢洪道和输水洞进行相应的加固处理设计。

2．1主坝除险加固设计

主坝坝顶长168m，宽4．3m，本次设计将坝顶清基0．1m，清基后修建0．35m厚的碎石路面，该路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石修筑而成。主坝坝顶道路长度为170m，路宽4．3m，平整路面后铺设0．35m厚的碎石路面，路面坡度为1．5%，路基材料组成与主坝相同。背水坡用C20混凝土修筑4条混凝土排水沟，间距为50m，并在背水坡种植草皮护坡。主坝迎水坡护坡石风化严重，现将原来的干砌护坡石拆除，新建0．1m厚的碎石反滤和0．3m厚的干砌石护石坡。主坝背水坡干砌石排水体风化也比较严重，先将拆除重新修筑干砌石排水体。

2．2副坝除险加固设计

副坝背水坡局部断面较陡，本次加固需要通过填筑土方恢复背水坡设计坡度1∶2。其中，副坝0+030～0+080段背水坡平均坡度调整为为1∶1．85，副坝0+160～0+200段背水坡平均坡度调整为1∶1．94，副坝0+200～0+270段背水坡平均坡度调整为1∶1．86，副坝0+270～0+294段背水坡平均坡度为1∶1．70。副坝坝顶清基0．1m后修建0．35m厚的碎石路面，路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石组成。背水坡用C20混凝土修建6条混凝土排水沟，间距为60m。背水坡种植草皮护坡。副坝迎水坡护坡石风化比较严重，现将原来的干砌护坡石拆除新建0．1m厚的细沙反滤和0．3m厚的干砌石护坡。副坝背水坡排水体风化严重，全部拆除并重新修筑干砌石排水体。此次设计依据孤子山水库坝基、地质情况及相关地层的防渗漏处理经验，拟通过高压喷射灌浆方式对坝基进行防渗漏处理。高压喷射灌浆施工采用单排摆喷套接技术形式，二管法施工工艺，孔间距1．4m。考虑坝基绕渗的影响，灌浆范围为桩号0+000～0+294，水平灌浆长度为294m。高压喷射灌浆施工孔轴线布置在迎水坡堤脚，孔间距为1．4m，单孔灌浆深度为0．3m。

2．3溢洪道加固设计

原溢洪道已开挖形成堰体，为了减少工程量和节约工程投资，本次对溢洪道的加固主要在原有基础上进行。溢洪道的全部加固工程主要包括在左侧堰体修建挡土墙和对两岸不稳定山体削坡两部分内容。考虑到溢洪道堰体左侧冲刷比较严重，已严重威胁到水库下游的居民和农田，本次加固将堰体左侧原浆砌石挡土墙拆除，采用钢筋混凝土修筑高4．7m、长106m的挡土墙。挡土墙基础为宽1．4m、深0．5m的钢筋混凝土结构。此外，溢洪道堰体两侧山体风化严重存在许多不稳定因素，现将两侧山体进行削坡处理，其中左侧削坡处理后坡比为1∶1．03，而右侧削坡处理后坡比为1∶1．08。

2．4输水洞加固设计

孤山子水库输水洞为洞深直径1．5m的有压隧洞，进口洞底高程535．85m，洞长86．00m，出口高程532．81m。另外，在输水洞进口有一座启闭塔和一扇工作闸门并配有螺杆启闭机。鉴于目前水库输水洞存在的问题，此次除险加固主要包括在输水洞出口设消力池和重新更换输水洞进口闸门及启闭机两部分工作。消力池加固工程首先需要在输水洞出口平台修建钢筋混凝土翼墙。其次，在输水洞的下游修建长22m、宽10m的钢筋混凝土结构消力池，同时，在消力池两侧修建高5．6m的挡土墙。最后，在消力池的下游修建底板高程526．65m、宽10m、长31m的海漫，并在海漫两侧前段5m修筑钢筋混凝土翼墙，随后对海漫两岸进行土方回填。

水库工程设计论文 第2篇

1工程概况

三河口水库位于闻喜县城西南30km处，建于1973年11月，1975年5月竣工蓄水，是以防洪、灌溉为主的小（1）型水库，总库容325.7万m3，控制流域面积41.5km2,设计灌溉面积1.5万亩，下游保护范围13个村庄1.2万多口人、1万亩耕地及25家企业。经多年运行，三河口水库大坝库区淤积严重，淤积厚度已达14m，淤积38万m3。坝体土局部含有钙质结核与碎石，填土干密度较低，填筑质量较差；筑坝时对坝基覆盖层及强风化层清除不彻底，形成渗漏通道，影响水库的正常运行。灌溉洞设在大坝中部，为半圆拱无压洞，进口由锥形球闸控制，卷扬机斜拦钢丝绳启闭。涵洞长80m，洞宽1.2m，高1.7m，进口底板高程720m，纵坡1/200，最大泄量为1.0m3/s。大坝建成蓄水初期，由于坝体填土质量差，左侧坝体有明显沉陷，最大沉陷为70cm，大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土体断裂，产生漏水现象；灌溉洞侧墙砌石部分砂浆脱落，涵洞内有多处纵横向裂缝，距进口1m处有两条纵向裂缝，宽1cm～4cm，长15m左右；锥形球闸及卷扬机由于多年运行，损坏老化严重，止水功能失效，漏水严重。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式溢洪道，进口底高程733.2m，设四孔砌石拱工作桥，断面净宽26m，总长90m，消能形式为陡坡挑流消能，陡坡段长20m，坡比1:3。设计最大泄量630m3/s。溢洪道与大坝连接处岸坡渗漏明显，整个岸坡潮湿，渗漏量大；溢洪道底部清基不彻底，有砂卵石层，沿溢洪道底部有渗流现象，溢洪道进口处护砌太短，右岸坡有明显坍塌现象。水库管理房破损严重；水库无必要的观测设施。

2工程建设任务

由于历史原因，大坝建成后就存在诸多隐患，因此，水库自建成后就是一座“病库”。经过35年带病运行，经复核水库现状坝高满足三十年一遇设计洪水标准，三百年一遇校核洪水标准，但溢洪道基础渗漏严重；下游坝坡的稳定安全系数小于允许值，坝体有明显沉陷，对大坝安全构成威胁；坝基施工时未对坝基风化层进行清理，渗漏量较大，有可能发生管涌。大坝缺少安全监测设施、渗流观测设施、通讯设施落后、无水情测报系统、防汛抢险道路不畅通、管理设施薄弱等诸多问题，严重影响大坝正常安全运行。因此，2008年6月，大坝被鉴定为三类坝，属病险水库。若不及时对大坝进行加固处理，势必影响坝体结构的稳定和工程安全。水库防洪保护范围包括汾村、下院等13个村庄1.2万多口人、1万亩耕地、25家企业及闻垣公路，区域内人口稠密、农业发达、工业兴旺。如水库溃坝一旦发生，必将造成巨大损失，下游的公路、农田、工矿企业及沿岸13个村庄，将被淹没，经济将受到严重影响。因此，对三河口水库大坝进行除险加固是非常必要的。三河口水库除险加固的主要内容为：对大坝防渗加固处理；对大坝上游坝面塌陷部位、下游坝面进行培厚；对溢洪道进口基础进行防渗处理，对溢洪道侧墙进行修复；对灌溉洞进口及洞身进行维修加固；对进水口锥形球闸、启闭机进行更换；对坝顶道路进行硬化，对防浪墙进行修复；增加大坝渗流及变形观测设施；对水库管理站进行改造。

3工程加固设计

3.1工程等别及标准

根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252—2000）规定，该工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。枢纽建筑物的洪水标准为：设计为三十年一遇，校核为三百年一遇，泄水建筑物消能防冲设计洪水标准为二十年一遇。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001图A1）和《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）第1.0.6条规定，大坝及建筑物设防烈度为Ⅶ度。

3.2分部分项工程设计

下游坝坡培厚经大坝稳定计算复核，大坝下游坝坡安全系数小于规范允许值，需进行加固处理。工程主要对下游坝坡进行培厚，新修排水沟及下游坝脚棱体排水。大坝上游坝坡主要进行陷坑处理。大坝迎水坡塌陷坑位于灌溉洞顶部，桩号0+105～0+150段，高程在729m～732.3m之间，沿坝轴线走向呈长条形，长45m，宽10m，最大沉陷深0.7m，面积315m2。在溢洪道与右坝肩之间有长约80m的卵石层渗漏段，高程在726m～735.5m之间，工程对溢洪道与右坝肩之间80m渗漏段采用铺设复合土工膜进行防渗，复合土工膜铺设时与大坝上游坡面土工膜连为一体，范围为733.2m～721m之间。由于溢洪道进口护砌不够，受洪水淘刷，岸坡已部分坍塌。本次对进口进行护砌，长12m，护砌总高度为2m～7.5m；对溢洪道进口段底板采用M7.5水泥砂浆砌石护砌，厚0.5m。溢洪道陡坡段位于砂砾石基础上，为了减小底板扬压力，在陡坡下部设排水减压孔，孔距2m，排距2m，梅花形布置，排水孔孔径为φ100mm，孔内填设反滤土工布及豆石料。根据《三河口水库大坝安全鉴定评价报告》，因大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土断裂渗漏；涵洞侧墙砌石部分砂浆脱落，内有三条纵向裂缝，裂缝部位有渗水，危及大坝的安全运行。本次将灌溉洞进口拆除重建，为现浇C25钢筋混凝土结构，进口为两孔，单孔净宽0.9m，侧墙厚0.3m，长4.2m，高4.15m；对涵洞全断面采用内衬C25钢筋混凝土进行加固，厚0.15m，并对其涵洞进行回填灌浆。此外，需要对观测设施等进行完善，增加大坝浸润线、渗透压力和位移观测设施；对坝顶路面、防浪墙、水库管理站进行修复改造。

4工程施工组织管理

三河口水库除险加固工程的施工场地，主要分布在主坝上。该水库距县城30km，水库坝址现有8km公路与后宫乡连接，路况较好，满足施工运输的要求。施工用电，可就近从附近村庄接线。工程施工用水可直接从库中抽取，生活用水可架管道从附近水井引用。工程所需的水泥、钢材、炸药、汽（柴）油、木材由闻喜县城采购供应，运距30km。工程所需的毛块石料、碎石料及砂料可用水库下游河谷及两岸的块石，岩性主要为花岗岩、灰岩。经过加工可作为粗骨料及细骨料使用，质量较好，储量大，交通方便，开采条件好，运距为2km。砂料可选用河底料场的砂料，距离大坝20km。本工程施工导流只须解决基流导流，清水流量约为0.08m3/s。根据大坝实际情况，利用大坝原有的灌溉洞导流，在第一年春浇完后泄空水库，到汛期过后，进行坝前淤泥开挖，就近堆放与大坝平行形成自闭围堰，以拦蓄少量清水以备施工使用，多余河水用一根直径为40cm的钢管导入灌溉洞后流入河槽。三河口水库除险加固工程的主体工程为大坝防渗加固处理、大坝上游护坡塌陷部位及坝坡护脚处理、溢洪道基础进行防渗处理、灌溉洞进行加固、坝顶防浪墙修复、大坝渗流变形及水情自动测报系统、管理站改造等工程建设。根据工程特点，该工程总工期为一年，施工天数365天。

5结论

在工程设计施工过程中，要坚持和谐管理、和谐施工的理念。该水库的除险加固不但可以充分发挥其综合效益，而且有利于进一步增强区域抵御自然灾害的能力。

参考文献:

水库工程设计论文 第3篇

响水水库 (烟水配套水源工程) 位于潘家庄镇夏溪村, 与潘家庄镇相距约10.8km, 与兴仁县相距约22km。水库坝址距下游白家冲约1.77km, 坝址以上流域集水面积2.77km2、主河道长2.76km、主河道坡降8.3%, 多年平均流量为0.06m3/s。响水水库是以灌溉烟田为主, 兼顾人畜饮水的小[1]型水源工程。

2 水库兴利调度分析

响水水库为多年调节的水库, 为合理解决水库天然来水与用水之间的矛盾, 使水库尽可能发挥应有的效益, 需要编制水库兴利调度计划。

2.1 水库运行方式

响水水库正常蓄水位1564m, 正常蓄水位以下库容115万m3, 死水位1536m, 死水位以下库容3.6万m3, 兴利库容109.4万m3 (死水位以上泥沙淤积量为1.94万m3) , 库容系数58.1%, 为多年调节水库。水库供水任务依次为灌溉供水和人畜用水, 不承担下游防洪任务。

响水水库运行方式根据来水量、用水量及水库调节性能确定。根据径流调节计算章节分析结果, 在保证率P=95%的情况下, 相应枯水年入库径流量不能满足需水量要求, 水库调节性能为多年调节。

根据径流分析计算结果, 丰水期为5月~10月, 枯水期为11月~次年4月, 相应的蓄水期为5月~10月, 供水期为11月~次年4月。水库从5月初开始蓄水, 直至蓄到正常蓄水位1564m, 富余水量通过溢洪道下泄。每年10月份开始供水, 水库水位逐渐下降, 直到4月末库水位降到最低, 因水库具有多年调节能力, 多数年份未运行至死水位, 为保证供水安全, 当供水期末水库仍未运行到死水位时, 多月来水量储蓄到水库中。当来水量小于P=95%的设计径流量时, 水库首先保证人蓄正常供水, 再考虑适度灌溉供水, 灌溉用水允许缩减50%;当来水量小于P=80%的设计径流量且大于P=95%的设计径流量时, 水库首先保证人畜正常供水, 灌溉用水缩减26%。

2.2 生态水下放措施

为了便于工程管理, 提高工程措施实用性, 响水水库生态用水和灌溉、生活用水采用同一取水口, 生态基流管连接于取水口出口处, 采用直径0.10m的钢管, 并设置控制阀, 设计生态基流流量0.006m3/s。取水口进口底板高程为1533.30m, 高于淤沙高程1531.32m, 满足取水要求。水库蓄水初期通过泵站提水下放生态环境用水。

2.3 初期蓄水计划

根据施工组织设计规划, 响水水库总工期26个月, 其中工程筹建期5个月, 工期为第一年1月~5月, 工程准备期4个月, 工期为第一年6月~9月, 主体工程施工期19个月, 工期为第一年10月~第三年4月, 水库初期蓄水时间为第三年5月初。响水水库为多年调节水库, 根据《水库调度设计规范》 (GB/T50587-2010) , 水库初期蓄水入库径流保证率按P=75%和P=50%计算, 为保证下游生态用水要求, 蓄水期间下放生态用水流量为0.006m3/s。

根据径流计算结果, 响水水库坝址多年平均天然径流量为0.06m3/s, 年径流变差系数Cv=0.32, P=50%年径流流量为0.058m3/s, P=75%年径流流量为0.046me/s。根据长系列径流计算成果, 1976~1977年平均流量为0.057m3/s, 5~10月平均流量为0.095m3/s, 与P=50%径流接近, 本次设计以1976~1977年作为P=50%典型年进行初期蓄水计算。1974~1975年平均流量为0.048m3/s, 5~10月平均流量为0.086m3/s, 与P=75%径流接近, 本次设计以1974~1975年作为P=75%典型年进行初期蓄水计算。设计典型年来水量过程按同频率法计算 (蓄水起始时间为5月, 因此采用汛期同频率缩放) 。初期蓄水阶段只考虑生态用水、设计灌溉用水和人畜用水, 蓄水位低于死水位时, 只考虑生态用水。

2.3.1 P=50%保证率条件蓄水分析

响水水库P=50%保证率条件下, 由于响水水库为多年调节水库, 水库初期蓄水不考虑供水, 扣除生态用水和库损, 直到蓄至正常蓄水位时, 开始供水, 从初期蓄水预测, 水库蓄至死水位需要7.3天, 蓄至正常蓄水位时需要131.9天。响水水库P=50%初期蓄水计算结果表明:来水量中:平均流量范围为0.01m3/s-0.26m3/s, 最大是8月3日。径流量范围为2.98万m3-24.6万m3, 最大是8月3日;用水量中:灌溉用水量范围为0万m3-4.60万m3, 最大是4月。人畜用水范围为0万m3-3.2万m3s。生态用水范围为0.52万m3-1.6万m3;库损失范围为0.315万m3-0.977万m3;月末蓄水范围为4.8万m3-115万m3, 对应蓄水水位为1528.000m-1564.000m, 弃水量为0-9.7万m3, 其中9月弃水量最大。

2.3.2 P=75%保证率条件蓄水分析

响水水库P=75%保证率条件下, 由于响水水库为多年调节水库, 水库初期蓄水不考虑供水, 扣除生态用水和库损, 直到蓄至正常蓄水位时, 开始供水, 从初期蓄水预测, 水库蓄至死水位需要3.7天, 蓄至正常蓄水位时需要367.9天。响水水库P=75%初期蓄水计算结果表明:来水量中:平均流量范围为0.01m3/s-0.23m3/s, 最大是6月3日。径流量范围为2.43万m3-20.0万m3, 最大是6月3日;用水量中:灌溉用水量范围为0万m3。人畜用水范围为0万m3。生态用水范围为0.52万m3-1.6万m3;库损失范围为0.315万m3-0.977万m3;月末蓄水范围为10.2万m3-114.7万m3, 对应蓄水水位为1528.000m-1563.800m, 弃水量为0万m3。

根据蓄水计算结果, P=50%平水年蓄至正常蓄水位需要131.9d (5月1日至9月9日) , P=75%偏枯水年蓄至正常蓄水位需要367.9d (5月1日至次年5月3日) 。

2.4 兴利运行调度

响水水库为多年调节水库, 根据《水库调度设计规范》 (GB/T50587-2010) 规定, 水库调度线采用长系列资料绘制。根据长系列兴利调节计算成果蓄水过程, 将长系列中95%和80%供水设计保证率以内年份同月蓄水位点绘在一起, 其上包线为保证供水线, 95%供水保证率下包线为95%降低供水线, 80%供水保证率下包线为80%降低供水线。兴利调度蓄水计算表明:为保证水库正常运行, 水库运行水位应在1559m以上。

3 结束语

新建响水水库调节年水量分配, 对于优化区域水资源配置, 保障当地重点工业项目发展和支撑盘县响水镇经济发展具有举足轻重的作用, 将解决18300亩烟地、300亩稻田的灌溉用水, 能有效缓解当地工程性缺水的需要, 为下游农村人畜供水, 改善当地生产生活条件, 提高烟区抵御自然灾害能力, 促进当地社会经济可持续发展作用较显著。

参考文献

水库工程设计论文 第4篇

【关键词】水库大坝；灌浆工程；施工技术

在本文的分析中，结合1997年建设的某水库进行具体分析，该水库是一座中型水库枢纽工程，这主要是由浆砌石重力坝、坝后式电站和引水管道等部分组成。水库的总库容到达了1032万m3，正常蓄水位是EL1265.03m。然而，在建设水库时期，由于在技术方面存在这问题，使得水库质量并不是很好，所以水库经常出现各种问题，为了解决这个问题，采取坝体灌浆施工技术对水库进行改造加固，解决出现的质量问题。

1.对于水库大坝的水文工程地质条件进行分析

首先，通过对在该地的地质条件进行调查，收集资料，发现该地的浆砌石块主要是花岗岩组成，但长时间以来，风化现象严重，这使得大坝出现了诸多病态表现。大坝的浆砌石块大部分存在着弱风化情况，而剩下的则是强风化状态，導致坝体处于一个松散的状态。在砌石块之间存在着很多的间隙，由于与河道相通，导致河水渗入大坝内，整个大坝已经处于严重的渗漏的状态，这使得水库不仅不能正常地蓄水位，还导致坝体产生的不安全地隐患，威胁到了下游人民生命财产安全，这对于当地经济的发展也极为不利。

2.体防渗灌浆设计分析

通过上述水文地质调查结果分析发现，普通的水库加工技术比如说面板加固以及防渗体加固等技术措施不能从根本上解决问题，只能够暂时性的缓解问题。所以当地政府部门为了根本上消除隐患，在商讨后决定，使用物理灌浆技术对大坝加固。具体的操作方案是先降排水为降到最低，接着采用坝体灌浆加固大坝的技术方法进行坝体防渗体施工，在本次施工中主要三部分完成，一是为了灌注浆液，需要在坝体上钻三排孔，每排孔之间有着1m的间距；二是上游排处在坝下0+000.1m处，在0+001.1m的位置是中间排，而下游排则是处在坝下0+002.1m处；三是上、下游排之间有着2.0m的孔距，但中间排孔距是1.0m，在施工中主要进行着三部分，从孔深1m的位置开始自上而下每5m一段进行灌浆，灌浆压力则需要利用试验得出的数据。一般使用的P.O42.5级普通硅酸盐水泥作为灌浆水泥，具备q<5Lu的防渗标准。施工中要按照先固结后帷幕的顺序进行，这有利于工程加固。

3.水库坝体防渗加固灌浆施工技术

3.1灌浆施工试验

为了保证灌浆施工的效果，时间与浆液的配合比以及合理设计灌浆速度，首先是从左岸的一部分区域开始实施灌浆施工的试验，测试灌浆加固效果。在钻孔中，自上而下采用循环钻灌法，分段钻灌，每个分段长度大概为一到两米之间。所使用的灌浆材料是水泥砂浆，因为在孔上部尤其是在孔口部位有着较大的孔洞，所以在灌注浆液的时候不会起压，在该段灌注施工中，水泥砂浆的可灌性强，有利于施工。在中下部区域，堆石体多而密实，再加上孔隙内存在着很多的砂砾，可以充分发挥较好水泥砂浆的可灌性特点，所以没有采用单独使用水泥砂浆的设计方法，而是采用含有粉煤灰的水泥浆进行灌注试验，结果表明这种方法有着更好地可控性，更有利于施工。

3.2针对施工中遇到特殊情况的处理

在对大坝的灌浆施工中，是按照对三排孔依次灌浆施工的，也就是上中下排孔。通过实际施工发现，上排空的灌浆施工中，并没有出现回水的现象，使得中途施工中遇到掉钻的情况；一直到灌注到中排孔的上游区域和下排孔的中游区域时，才出现回水，使得施工稍变顺利，但由于有些部分还是出现了回水减少或者消失。这表明坝体内部有着太多的空隙，这是必须要处理的一个问题，否则在剩下的灌浆工作中会出现大量的冒浆与漏浆情况。所以有必要采取措施进行处理。一般采取的措施为，如果冒浆或漏浆现象还处于控制中，不是特别严重，就只需要按正常的灌浆方法施工就行；一旦冒浆程度超出控制，变得很严重时，必须使用棉纱或者其他防水漏的填堵材料封堵地表与缝隙，紧接着利用低压、浓浆、限流量以及间歇灌浆的方法，将浆液慢慢的灌冲到坝体内部，完成灌浆施工这个环节。

3.3在灌浆施工中对于技术的要求

一是灌浆材料的要求。在出现防渗体灌浆上、下游排大量吸浆现象时，需要添加细砂，并且砂质必须是洁净的，一般保证含泥量<3%；如果有漏浆现象发生，就需要掺加水玻璃，一般是是按照3%～5%的掺加比例。二是灌浆方法的要求。大坝防渗体灌浆上游排与下游排孔是按照先自上而下的顺利采用水泥砂浆填充灌浆，施工中如果出现漏浆的情况，就利用掺水玻璃堵漏处理。防渗体灌浆中间排部分选用纯水泥浆按照自上而下顺序分段孔内循环灌浆方法实施灌浆。三是施工参数具体要求，原则上段长是5m，然而如果出现孔内钻孔回水消失的情况，必须即停即灌，这不在受段长的影响；涉及到纯水泥时，灌浆压力上、下游排（1～6）m，压力一般为0.2MPa、（6～16）m则是0.4MPa，16m以下的区域是0.6MPa；但中间排与上下游排有着区别，在（1～6）m处，压力为0.3MPa，6m以下区域压力达到0.6MPa；如果在充填灌浆中发现孔口没有回水时，就应该利用掺加10%～20%的细砂充填灌浆封堵空隙，如果有坝外漏浆现象发生，就需要结合掺加水玻璃进行填充，直到孔内填满溢浆为止；浆液的水灰比，一般是按照0.8∶1，掺砂量则是按照20%左右进行；当砂浆灌满到孔口并出现返浆时，意味着充填灌浆过程的结束。

3.4防渗体灌浆效果分析

结合本工程的实况分析，防渗体灌浆严格按照设计以及国家技术标准进行，完成整个施工钻孔达到364个，灌浆段长累计达到8161.08m，灌入3942.5t的水泥，单位灌入量达到了483.1kg/m，此外工程中利用砂480t，水玻璃100t。在防渗体灌浆施工完成后，通过观察发现，该大坝的防渗体灌浆质量很高，超出了预期。通过总结灌浆工程，发现随着灌浆施工的进行，上排的浆液灌入量是相对较多的，但中下排区域则是逐渐减少，这表明在浆液灌注的过程中，坝体内的缝隙是相通的，施工到后期，坝体内部已经逐步的被灌满，灌注效果还是可以的。此外，施工后，利用先进技术检测发现，坝体内部的空隙已经全部被浆液填满，并且水泥的胶凝状态很好，防渗加固效果较好，达到预期水平。通过检查孔压水试验透水率发现坝内防渗体均<5Lu，这与设计是相符合的。

4.总结

本文结合实例综合分析坝体灌浆施工方法，详细的介绍了施工过程，这是目前使用比较广泛的一种加固方法。■

【参考文献】

[1]张大军.水库大坝水库坝体灌浆工程施工技术[J].科技创业家，2013，17：13.

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[3]李子富.茶山水库大坝灌浆工程若干技术问题初探[J].企业科技与发展，2007，12：125-126.

水库重力坝优化设计论文 第5篇

1.1坝体布置

大坝为碾压混凝土重力坝，坝轴线成直线布置，坝轴线方位角为NE53°，坝顶长113.83m。右岸非溢流坝段由桩号坝0+000.00m～坝0+055.10m，左岸非溢流坝段由桩号坝0+063.10m～坝0+113.83m，两岸非溢流坝段坝顶总长105.83m，坝顶宽7.0m，坝顶高程1747.10m。非溢流坝段上游面铅直，下游坝坡m=0.7，起坡点高程1737.10m。坝体中部桩号坝0+055.10m～0+063.10m为溢流坝段，采用开敞式溢流表孔，堰顶高程1744.00m，溢流堰面按WES型剖面设计，下游面采用台阶式及底流联合消能，台阶高1.0m，宽0.7m，下游护坦长6m，护坦高程1711.76m。放空底孔与取水口采用上下重叠式布置，位于右坝段0+052.60m桩号处，冲沙底孔进口高程1712.30m，喇叭型进口，设置2.0m×2.0m(宽×高)事故检修闸门孔及相应的启闭设备;取水口进口高程1716.40m，进口为喇叭型，并设置固定式拦污栅，其后为1.5m×1.5m(宽×高)事故检修闸门孔及相应的启闭设备，取水口后接压力管道，管道中心高程为1716.65m，直径为0.5m，管道外用C20钢筋混凝土包裹。

1.2坝体结构

1.2.1坝顶结构坝顶高程1747.10m，顶宽7.0m，左右岸非溢流坝段分别长50.73、55.10m，上下游侧均设栏杆，溢流坝段设交通桥，右岸坝顶与顺龙公路连接。

1.2.2坝体材料工程区出露地层为峨眉山玄武岩，无可选料场，所选料场距坝址区约10km，由于运距远、人工费高、施工进度慢，故放弃了浆砌石筑坝方案。经对C15常态混凝土和C15碾压混凝土进行比较，前者施工机械较少，后者具有工艺简单、上坝强度高、工期短、适应性强等优点，大坝填筑总量30408m3。经综合比较，优选投资较低的C15碾压混凝土方案。

1.2.3坝基处理设计建基面的选择及坝基开挖要求:根据工程地质条件和大坝高度，大坝建基面置于弱风化中上部。对坝基存在的地质缺陷，如破碎带、夹泥裂隙等采用深挖回填混凝土的措施处理。固结灌浆:大坝基础开挖至弱风化基岩中上部，为了提高基础的整体性，减少基础变位、降低沿基础的渗漏，拟对大坝基础存在地质缺陷的地方进行固结灌浆处理;同时为加强帷幕灌浆的效果，在帷幕灌浆孔上下游范围内增设3排固结灌浆。固结灌浆孔距拟定为3m，梅花型布置。固结灌浆压力根据灌浆试验确定。初步拟定固结灌浆深入基础5m，总进尺725m。坝基防渗帷幕:最大设计坝高41.10m，根据《混凝土重力坝设计规范》(SL319－2005)中的规定，结合工程地质条件，防渗下限深入岩体透水率不大于5Lu以下10m;两岸防渗自建基面进入山体36.7m作为防渗端点，底界伸入地下水位5～10.0m。防渗实施方案:推荐在坝顶实施帷幕灌浆，坝段帷幕线长111.0m，总进尺1724m，有效进尺878m。推荐投资较省的露天灌浆方式对大坝两岸进行防渗，两岸帷幕灌总进尺1267m，有效进尺769m。帷幕线全长约207m，防渗帷幕总进尺2991m，有效进尺1647m，帷幕灌浆布置为单排孔，孔距3.0m。

2大坝应力分析

2.1坝顶高程确定

大坝上游未设防浪墙，按《混凝土重力坝设计规范》(SL319－2005)，坝顶高程等于水库静水位加相应的坝顶超高，按“正常蓄水位+正常运用情况”和“校核洪水位+非常运用情况”两种情况进行计算。大坝超高及坝顶高程成。坝顶高程的控制情况为校核洪水位情况，最终选定的坝顶高程为1747.10m。

2.2大坝稳定及应力分析

2.2.1荷载组合抗滑稳定和应力计算的荷载组合分基本组合和特殊组合两种，3种荷载组合如下:基本组合1:自重+正常蓄水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力;基本组合2:自重+设计洪水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力+动水压力;特殊组合1:自重+校核洪水位及相应下游水位+扬压力+泥沙压力+浪压力+动水压力。

2.2.2计算参数坝体高度41.10m，建基面高程1706.00m，混凝土容重24kN/m3，泥沙浮容重824kN/m3，混凝土与基岩抗剪摩擦系数0.5，混凝土与基岩抗剪断摩擦系数0.9，抗剪断凝聚力418.77kN，坝基排水折减系数0.5。坝基排水幕到上游面距离3.0m，地震系数0.05，上游地震动水压力折减角90°，下游地震动水压力折减角90°。

2.2.3计算结果分析坝体抗滑稳定按抗剪断强度公式计算。

2.3坝体应力计算

坝体应力计算采用材料力学法计算，根据《混凝土重力坝设计规范》(SL319－2005)的规定，在各种荷载组合下，坝基面垂直正应力小于混凝土容许压应力和地基的容许承载力;坝基面最小垂直正应力为压应力，坝体最大主应力应小于混凝土容许压应力。坝体坝基应力计算成果。，C15混凝土的极限强度为13.3MPa，混凝土抗压安全系数，基本组合为4.0，特殊组合为3.5，则混凝土容许压应力基本组合为3.33MPa，特殊组合为3.8MPa;地基容许承载力2.0～2.5MPa。由表3计算成果可知应力计算成果和地基承载力满足规范要求。

3结语

1)根据坝址地形地质条件，在对坝型及浆砌石筑坝、C15常态混凝土、C15碾压混凝土3种筑坝材料进行综合比较分析后，推荐采用建坝成库条件好、工程量省、距受水区距离近的C15碾压混凝土重力坝最优供水方案。

2)坝身采用C15三级配碾压混凝土，迎水面采用C20二级配变态混凝土(厚0.5m)和C20二级配碾压混凝土防渗，抗渗标号W6。大坝基础设置1.0m厚的C15混凝土垫层。

3)根据建基面实际情况，采取局部深挖回填混凝土、固结灌浆、坝基防渗帷幕等措施，对坝基、两岸坝肩、坝体等进行处理，确保碾压混凝土重力坝具有较高安全可靠性和节能经济性。

水库溢洪道工程设计思路分析论文 第6篇

摘要:在社会经济迅猛发展的今天，人均物质生活水平显著提升，相应对水利工程建设提出了更高的要求。水利工程关乎社会民生，工程规模和数量不断增长，作为水利工程建设中重要组成部分，水库溢洪道工程的重要性不言而喻，主要是为将水库中的多余储蓄水排出，保证在汛期时水库安全。但是，纵观当前我国的水利工程建设现状来看，很容易受到客观因素影响，对水库工程建设质量带来深远的影响。其中溢洪道问题最为典型，这就需要在水库溢洪道工程设计中能够合理布局设计，把握设计要点的同时，进行水利计算，提升水库溢洪道工程设计合理性。本文就水库溢洪道工程设计进行分析，从多种角度客观阐述设计要点，寻求合理的应对措施。

关键词:水库;溢洪道工程;设计思路;设计布局

水利工程关乎社会民生，在新时期人均物质生活水平显著提升背景下，对于工程设计提出了更高的要求。作为水利工程中重要组成部分，水库溢洪道工程质量高低将直接影响到水库的安全，尤其是在汛期和泄洪期，尽可能降低安全因素带来影响。在水库溢洪道工程设计中，需要充分把握水库溢洪道的设计布局、水库溢洪道水力计算和结构计算，提出设计合理性，提升我国水力工程建设质量。由此看来，加强水库溢洪道工程设计研究十分关键，对于后续工作开展具有一定参考价值。

1水库工程中常见的问题

1.1洪水期间的问题

在水库溢洪道工程中，洪水期间出现的问题十分严重，作为保障水库安全的基础设施，水库溢洪道所起到的作用十分突出。但是由于造价不合理，水库设施不完善，所以在水库溢洪道设计标准上存在一定的不合理性，洪水数据偏小，这就导致后续设计的溢洪道尺寸不合理，难以满足实际要求。尤其是水库溢洪道运行条件较为恶劣，长期受到水体和风体的影响，岩石风化现象十分严重，致使水库溢洪道的泄洪能力偏低，在洪水期间为水库安全埋下了严重的安全隐患。

1.2水库溢洪道布置和设计问题

在水库溢洪道布置和设计方面，由于距离大坝进出口太近，所以坝肩和溢洪道之间的距离过于单薄。加之进出口并未建立专门的护砌，所以一旦发生洪水事故很容易造成坝肩崩塌，埋下严重的安全隐患。在水库溢洪道设计中，由于平面弯道过大，收缩性较强，洪水期间对于水库的泄洪能力带来不同程度上的影响，尤其是水库溢洪道布置的弯道大多数是在下坡处。水流流式不断变化，两岸水面差距十分明显，水库凹岸的`水面不断提升，并且水流流速较快。这种现象将导致延平直段由于水流流速和冲击力较大发生拆冲现象，影响到水库整体的泄洪能力，带来的影响十分深远。如果水库缓流处收缩过于强烈，可能产生较为明显的流态变化情况，进而对溢洪道砌面产生严重的冲击力，工程施工难度更大。也正是由于水库投入资金限制性较大，如果砌筑高度较高，相应的需要投入大量的资金费用，在一定程度上对水库泄洪能力和安全产生直接的影响。

1.3水库溢洪道工程设计方法不合理

由于水库溢洪道工程设计涉及内容较广，在平面和剖面设计中可能存在不同程度上的缺陷，进而影响到溢洪道陡坡设计缺陷和不足的出现。主要是由于水库溢洪道布设具有非山坡性特点，所以底部并未进行充分的反滤砌筑防护，可能出现不同程度上渗漏水现象，进而发生严重的滑坡事故，对水库安全带来严重的破坏和影响。与此同时，在设计中由于重视程度不高，边坡的厚度不均匀可能产生严重的滑坡事故，进而对水库泄洪能力产生影响，带来较大的冲刷力。由此可以看出，当前我国水库溢洪道工程设计中还存在一系列缺陷和不足，除了上述问题以外，还包括一些结构基础和泄洪能力上的缺陷，可能出现水流冲击力较大，水库砌筑防护裂缝漏水，影响到工程的建设安全，还有待进一步完善和创新。

2水库溢洪道的设计规划

2.1水库溢洪道的设计布局

在水库溢洪道工程设计中，需要结合当地的地形、地貌和水文条件，保证经济投入合理性，后续施工活动可以安全有序进行。如果水库附近有山，建设水库溢洪道是合理的，如果施工区域较为狭窄，水库溢洪道可以选择侧槽式进行施工，有助于提升水库溢洪道泄洪能力。水库溢洪道设计布置中，主要是在坚硬平面上，尽可能的缩短线路距离，避免弯道的出现。同时，出口与坝体之间的距离越远越好，这样可以有效避免后续滑坡或泥石流对水库溢洪道带来破坏。

(1)进口段。一般情况下，进口段的形状为喇叭形，这样是为了降低损失和地形因素限制，根据实际情况适当的设置弯道。设置的弯道尽可能保证平缓，避免受到较强的冲刷影响;溢洪道坝面设计为梯形或是四边形，水流速度在1s/h以下，可以不适用砌护墙。反之，如果与附近建筑物在一定范围内连接，可以适当的增加切护长度和厚度。

(2)控制段。为了保证洪水期间泄洪能力，水流速度均匀，应该保证进口水流和建筑物保持垂直，根据地形条件有针对性的设置控制断面，确定泄洪流值。一般情况下，岩基单宽流量大概在50m3/s以上，除了一些小型水库进水口设置引流以外，水库溢洪道的宽度应该控制在3h以下。如果断面宽度较大，布设间距应该控制在10m～15m之间。

(3)陡坡和急流段。在陡坡和急流段的设计中，可以选择直线法，进而避免坡体和弯道产生的流态负压问题。故此，在水库溢洪道设计中需要因地制宜，根据具体的地形、地貌和水文条件来确定引流形式。

(4)消能段。陡坡和急流段的尾端需要安设一个效能装置，结合溢洪道地形和地质条件有针对性选择装置型号。在溢洪道末端选择多级跃流形式，促使水库的泄流方向可以控制在坝角的100m～150m左右。但是，对于消能工具的选择，如果是非岩基的消能工具，绝大多数情况下是采用底流效能方式.末端配置消能池。水库洪流阶段，池流量处于一个较为平稳的阶段，可以选择消能槛形式来满足实际需要。水库洪流是远驱式，可能对砌护带来严重的冲刷作用。针对此类情况下，可以选择差动式消能装置，水库溢流道末端坡度较陡情况下，应用挑射效能模式作用更为突出，还可以有效避免消能池的使用，降低工程量和资金投入，提升工程建设经济效益。

2.2水库溢洪道水力计算

(1)进口段水力计算。进口段水力计算主要是选择查尔诺门斯基法，从下游控制面反推上游控制断面的水面曲线变化情况，并且得出具体的数位高度，确保泄洪时水库的水位计算结果精准度。

(2)陡坡和急流段的水力计算。陡坡和急流段的水力计算方法较为多样化，可以采用b2型降水曲线方法进行计算。

(3)消能工具水力计算。在水库溢洪道底流式效能设备计算时，通过巴什基洛娃图方法进行计算，步骤简单，可以更快的得到计算结果，保证计算结果精准度，降低计算时间。一般情况下，在溢洪道建设中，更多的选择尺寸较大的消费设备，所以想要获得准确的水利工程效能情况，应该建立模型进行试验分析，得出更加准确的结果。

(4)侧槽段的水利计算模式。在溢洪道侧槽段水力计算中主要是通过扎马林法，这个计算模式中将将流假定值是均匀的，但是实际情况下确实动态变化的，所以只能计算得出一个模糊结果，与实际情况存在一定的差异。尤其是近些年来，水利工程的水流量和能量关系的计算不断深化，计算方法也在不断创新，在了解池流情况基础上，由于侧槽式溢洪道水流内进冲击力较大，所以导致水流的流态变得更加复杂，计算难度较高。

2.3水库的结构计算

为了保证水库建筑物结构稳定性和安全性，这就需要在结构计算中能够选择合理的计算方法，除了对于坡面挡土墙的计算以外，还要对其他方面内容进行详细计算和分析。在陡坡砌护厚度计算中，主要是为了保证互动安全，设置可伸缩沉陷缝，避免洪水期间砌护体受到影响坡向发生变化，加剧阻力。

3结语

综上所述，水库溢洪道工程设计中，作为水利工程中重要组成部分，设计合理与否将直接影响到工程整体建设质量，这就要求设计人员充分把握水库溢洪道的设计布局、水库溢洪道水力计算和结构计算，提出设计合理性，提升我国水力工程建设质量。

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水库工程设计论文 第7篇

1潘村水库现状

溢洪道位于大坝左坝端，总长178.113m，未实施的挑流消能段长为6.9m，为岸边开敞式溢洪道，溢流堰为宽顶堰，溢流净宽30.0m，泄槽宽度为20m。主要存在以下问题:1)进口护坡块石出现错动、垮塌现象，溢流堰浆砌石边墙及底板完好。2)泄槽边墙采用浆砌块石砌筑，右岸边坡较高，泄槽中下部边墙护坡高度不够，边坡岩体风化严重，导致槽内有边坡垮塌堆积体。3)溢洪道侧墙边坡局部垮塌，泄槽内局部植物滋生，陡槽中部左侧墙有一缺口，侧墙存在剥蚀现象，下游未设置消力设施。4)出口无消能设施，直接冲入河道和农田。

2水库除险加固工程

水库除险加固包括5个方面:大坝除险加固主要施工内容、防渗处理、溢洪道处理、放水建筑物和监测项目及布置。

2.1大坝除险加固主要施工内容

1)坝顶整治处理。2)更换原上游老化的防渗塑膜，改为两布一膜复合土工膜;下游坝坡加固设计。3)大坝帷幕灌浆防渗处理。4)溢洪道改造，增设消能设施。5)封堵原坝身放水涵洞，并在右岸新建一放水隧洞。6)维修进坝公路;增设水情自动测报、大坝监测系统和通讯设施;重建管理所用房。

2.2防渗处理防渗处理

主要包括坝体防渗处理和坝肩、坝基防渗处理。

2.2.1坝体防渗处理

经10a以上的运行，坝体防渗薄膜存在一定程度的老化，坝体渗流性态存在安全隐患。为了解决坝体渗漏，本次除险加固设计采用拆除原防渗塑膜，更换为两布一膜复合土工膜。坝身和坝基防渗是紧密结合在一起的。设计考虑在上游坝坡采用铺设复合土工膜防渗，复合土工膜的底部用压条和锚钉固定后再浇混凝土覆盖，即嵌入上游坝坡四周的混凝土截流墙内，使其和混凝土截流墙、帷幕灌浆形成一个完全封闭的防渗体系。对溢洪道进口引渠段亦铺设复合土工膜防渗。对原坝坡厚约30cm的干砌石进行拆除，然后从坝顶开始按1∶2、1∶2.3、1∶3坡比回填黏土，使上游坝面坡度满足铺设土工膜的要求。对有塌陷的部位进行开挖回填黏土，然后对整个坝面进行平整夯实，再在上面铺一层两布一膜(500g/m4.2mm/2kPa)型复合土工膜，以向坝体内弯折的方式铺设，弯折次数在2次以上。土工膜上再分别铺30cm的细沙作为土工膜的上垫层，最后铺厚30cm的干砌块石，既作为复合土工膜的保护层，又作为坝体的上游护坡。

2.2.2坝肩、坝基防渗处理

右坝肩虽经帷幕灌浆处理，但大坝右坝肩与岸坡接触带漏水严重，渗漏出流点主要有3处，渗漏量随上游水位增加而增大。针对水库现状，除险加固采取对坝基和左、右坝肩岩体进行帷幕灌浆防渗治理。

2.3溢洪道处理

本次除险加固完善消能工增加其泄洪安全性，同时对边墙缺口采用M7.5浆砌块石修复;对出现剥蚀现象部位先拆除后用M7.5浆砌块石修复，并对原砌体上下游侧凿毛以便新老浆砌块石连接为整体;对底板或边墙突出部分和勾缝脱离部位采用适当扩挖铲除原脱离部位并用M10水泥砂浆勾缝。对于边坡采取削坡(按1∶1的坡)后并用M7.5浆砌块石贴坡护坡;对原边墙采用直径100手风钻钻排水孔，增加溢洪道边墙的稳定性;清除溢洪道泄槽内局部杂草。本次除险加固是在现状溢洪道布置的基础上进行适当改造。根据水力计算在原已建的泄槽内选择其适当位置拆除后，改为底板和边墙为C25钢筋混凝土挑流消能，这样水流从挑流消能后沿原泄槽内流到河床内。改建后溢洪道由引渠段、控制段、渐变段、泄槽段和消能防冲段组成，总长102.617m。其中:1)控制段溢流堰为宽顶堰，长10m，堰顶高程不变为830.5m，溢流净宽保持30.0m。2)长为10m，渐变段水平长度为30.5m，从30m宽渐变到20m宽，底坡为i=0.144。3)泄槽段宽20m，底坡为i=0.25，在桩号溢0+97.431～溢0+100.348处采用挑流消能，鼻坎高程为811.12m，反弧段半径为8m，挑角为3°，挑流消能段总长为3m。此挑流消能段先拆除原浆砌石泄槽底板，改为C25混凝土挑流消能。4)新建混凝土消能工与原浆砌石泄槽接触段分缝并采用沥青止水。为了方便大坝左岸高台区4个村民组大约200户村民的交通，故在溢洪道进口引渠段处设置交通桥，桥宽和坝顶宽一致为6m，为人行交通。

2.4放水建筑物

由于放水涵洞为坝内无压拱涵，长为151m，净空1.2m1.8m，为浆砌料石墙身，底和拱为现浇混凝土而成。放水涵洞于1990年经勾缝和反压灌浆处理后，虽然目前未发现明显渗漏，但涵洞常年通水运行后存在从洞内渗水到坝内的可能，渗水严重时可导致管涌，危及大坝的`安全。为彻底清除大坝可能存在的安全隐患。故本次除险加固设计初步方案为封堵原放水涵洞，改为在右岸新建放水隧洞，并在进口设一个φ500mm的双向拉杆圆盘闸门1套，再在右岸新建启闭房25m2。右岸放水隧洞净尺寸宽高=1.5m1.8m，采用C20钢筋混凝土衬砌，衬砌厚20～30cm。进口设宽2m，高1.5m的消力池，隧洞总长223.007m，其中隧洞型式一(衬砌厚30cm)为31m，隧洞型式二(衬砌厚20cm)为192.007m。出口设长4m，高1.55m的沉沙池，沉沙池后接φ500闸阀，并复建水轮泵。泵房出口恢复φ150铸铁引水管到左岸，右岸接原引水渠道。封堵原放水涵洞，改为在右岸新建放水隧洞，彻底清除大坝可能存在的安全隐患。

2.5监测项目及布置

根据《土石坝安全监测技术规范SL60―94》的要求，在满足大坝安全监测的前提下，结合本工程具体情况，选定大坝位移、渗透水压力、渗漏等监测项目。监测项目包括3个方面:

2.5.1大坝位移大坝位移监测采用视准线法，共布置2条视准线，一条位于坝顶，紧靠下游面，另一条位于816.50m的下游平台上。要求配置全站仪和水准仪各一套，并建网。

2.5.2大坝渗透压力渗透压力监测采用安装测压管的方式进行，在坝体典型断面安装测压管，监测坝体渗透压力。需要钻测压孔80m，钻孔时套管跟进，回填膨润土。

2.5.3渗漏量观测渗漏量观测采用量水堰法，在大坝的下游坝坡坡脚修建截水墙，把渗漏水集中引到量水堰内，监测坝体渗漏水量。

3结语

金家水库除险加固工程设计 第8篇

关键词：水库除险加固,工程设计

金家水库位于柴河上游的一级主干支流中心屯河下游,坝址位于清原县夏家堡镇金家窝棚村上游0.5km处,坝址地理位置为东经124°51′,北纬42°13′,坝址以上集雨面积56.8平方公里,占清原县境内柴河流域面积的11.60%,坝址以上流域面积大致呈扇形,分中心屯、马丈沟两支,中心屯支流域控制面积36.8km2,马丈沟支流域控制面积20 km2。坝址以上河道长度13.6公里,河道平均比降13.0‰。

1 工程等别、建筑物级别及洪水标准

金家水库本次复核计算总库容为698.0万m3,依据国标规定,金家水库工程等别为四等,工程规模为小一型,枢纽永久性建筑物(大坝、溢洪道、输水洞)等级为四级,永久性次要建筑物(溢洪道尾水渠等)为4级,临时性水工建筑物为5级。

金家水库下游0.5km处即为金家窝棚村和彰桓线省级公路,坝址下游有大面积农田,下游15km处为夏家堡镇,镇内有众多人口及厂矿。本次水库除险加固复核根据水库规模效益及影响范围仍按原设计标准采用50年一遇设计,500年一遇校核。

2 拦河坝加固设计

2.1 坝顶结构设计

坝顶路长300.00m,宽4.00m,本次设计将原坝顶路基下挖0.5m后回填300mm厚沙砾料并压实,再浇筑200mm厚砼路面。顶面向下游放坡,坡度设计为2%。下游侧增设边沿石,采用水磨面花岗岩条石。

2.2 上游块石护坡设计

通过本次设计复核,原护坡砌石块径较小,护砌厚度较薄且无垫层,本次加固拆除部分原有护坡,增设垫层,采用标准块径石料护坡。

2.3 下游碎石护坡设计

下游坝坡由于在建设期资金不足,铺设的石渣护坡,凹凸不平,薄厚不均,局部露土,造成坝坡冲刷,不满足规范的要求。本次加固按原设计坝坡整平。突起处削坡,低洼处用石渣填平,重新填筑10cm厚碎石护坡。碎石选用石质坚硬无风化、粒径均匀的石料。

2.4 排水体设计

现状排水体砌体块径小,大部分为风化石料,片状、尖顶状较多。本次加固拆除原有排水体部分块石,新建排水体标准块石。

2.5 防浪墙设计

本次设计将原防浪墙全部拆除,重新修建钢筋混凝土防浪墙,墙顶高程为22.50m,底高程为20.00m,结构形式为L型挡墙,墙厚0.4 m,底宽2.0m,在与黏土心墙结合处设0.4m(宽)×0.7m(深)的防渗齿槽插入心墙。

防浪墙允许渗径长度计算:

式中:L—防渗长度,m;

C—渗径系数,C=1;

△H—上下游水位差。

则防渗长度

防浪墙渗径满足要求。

3 溢洪道加固设计

3.1 进口渐变段设计

进口渐变段宽度由60m渐变到40m。左边墙贴山坡,首段插入山体内。原右边墙全部拆除,新建的右边墙改为钢筋混凝土结构,首段插入坝体。

3.2 堰体控制段设计

堰体控制段由堰体段及左右边墙组成,堰长40.0m,由于高速水流的作用,堰面混凝土产生气蚀破坏,本次设计将溢流堰表面混凝土凿除0.5m后浇筑C20钢筋混凝土,溢流堰堰型为曲线型实用堰,堰顶高程16.0m。

3.3 收缩段、陡槽段和出口挑流消能段设计

陡坡收缩段底宽由40.00m渐变到30.00m,底高程从14.50m降到6.50m,比降为0.20,由于多年运行冻融破坏和施工质量较差,在高速水流的作用,混凝土产生气蚀破坏,本次加固设计将原有底板全部拆除,浇筑0.5m厚钢筋混凝土底板。两岸浆砌石边墙拆除,重新浇筑钢筋混凝土边墙。

陡槽段为底宽30.00m的顺直段,陡槽段为两个变坡段,在高程2.18m处变坡,第一陡坡段坡比系数i=0.075,第二陡坡段坡比系数i=0.035,底宽30.00m,边墙高2.20m,溢洪道底板为钢筋混凝土衬砌、边墙为浆砌石砌筑。底板由于高速水流的气蚀破坏,钢筋外露,本次将原有底板拆除,浇筑0.5m厚钢筋混凝土。两岸浆砌石边墙经多年运行冻融破坏,多处发生纵横向裂缝,本次加固设计两岸浆砌石边墙全部拆除,新建钢筋混凝土结构挡土墙。

出口挑流消能段底宽为30.00m。消能段结构为钢筋混凝土,消能段长10.00m,原有挑坎由于气蚀和施工质量差,混凝土大范围剥落,钢筋外露并严重锈蚀,且挑出水舌对河床冲击能量大减,至今还没形成冲坑,水垫消能效果不明显,入河余能较大,冲刷严重。故将原有挑坎全部拆除。本次设计消能方式采用连续式挑流鼻坎,防冲齿墙深度按冲坑安全反坡确定,与下游河床相衔接,冲坑末端接明渠。

本次设计溢洪道下游冲坑防护采用石笼柔性结构,基础埋深大于冲坑安全反坡1.0m深,下接尾水渠,左岸保护对象为彰桓线省级公路和金家窝棚村,断面型式为均质土堤,堤身填筑料为砂砾石,堤顶宽4.0m,迎水坡为钢筋混凝土挡墙。背水边坡坡比为1:2.0,坡面全部采用生物防护。右岸为通向大坝、水库管理所和马丈沟村的交通道路,堤防断面形式同左岸。

4 输水洞加固设计

输水洞工程位于大坝右岸,为隧洞式有压圆拱洞断面,主洞断面尺寸为1.0m×1.20m,洞长143.80m,最大泄量8.10m3/s。由进口段、进口方涵段、进口竖井闸门控制段、闸后渐变段、主洞洞身段、出口渐变段、岔管段、出口圆涵段、闸阀室段、出口消力段、尾水土渠段所组成。

进口段为八字墙式进口段,长度为4m,底高程为2.90m,上设拦污栅,以下长度11.25m段内为断面尺寸(洞内)b×h=1.00×1.20m的矩形钢筋混凝土结构,以下为3.8m长的渐变段(由方型变圆拱形),拱形断面尺寸(洞内)b×h=1.00×1.20m,内层为钢筋混凝土结构衬砌,外层为浆砌石结构砌筑。在进口下游57m处为竖井,底高程为-0.90m,竖井断面尺寸为4.00×4.05m,闸门竖井顶部设平台及控制室,顶高程为22.00m。底高程为-0.90m,井内设1扇平面潜孔钢闸门,作为检修闸门,采用一台10吨的卷扬启闭机。竖井表面混凝土严重剥蚀,本次设计将剥蚀部位凿除露出钢筋,重新浇筑高标号混凝土填充。检修闸门后为启闭钢闸阀,直径1.0m,竖井后为渐变段(由方变圆拱)。输水洞洞身段出山体后有45米长由于多年运行基础沉陷以及当初冬季施工,养护条件不够,造成管道混凝土结构多处破坏,严重漏水,本次设计拆除漏水段混凝土,内衬壁厚8mm的钢管后重新浇筑。在进口下游65m处向左转角164°30′,进口下游143.8m以下为出口段。出口底高程为-1.0m。出口前为渐变段,由圆拱形变为圆形钢筋混凝土结构。出口20m处设分岔管,右侧为发电引水管道,左侧为灌溉管道,均为现浇圆涵管道,管道内径为1.00m,内衬壁厚8mm的钢管,管道断面混凝土结构外形尺寸为b×h=1.50×1.70m的矩形。灌溉管道在岔管分叉点以下27.3m处设直径为1.00m的闸阀,闸阀上下为壁厚8mm的钢管,闸阀处设置闸阀控制室。灌溉管道末端底高程为-1.0m,闸阀下为连接段及消力池段共长为19.70m,消力池池宽2.0～4.5m,长14.9m。下接尾水渠。

输水洞承担下游农业灌溉任务,设计流量为农业灌溉用水流量。下游农业用水流量为1.12 m3/s。

根据径流调节计算结果,农业灌溉最大月供水量为245.46万m3,则农业灌溉供水流量为