1、華北水利水電學院 設計(論文)專用紙摘 要 水庫于1974年建成，壩體規模和壩高基本定型后，未經過高水位的檢驗，亦未作過全面的鑒定，進行小范圍的修繕工作。曉村水庫工程樞紐建筑物由一座主壩、1#和2#兩座副壩、連接明渠、溢洪道以及灌溉放水設施等組成，主壩為均質土壩。為了確保大壩安全運行，擬進行水庫大壩除險加固。設計主要內容：曉村水庫基本情況，大壩安全鑒定分析，工程主要任務，大壩存在問題和處理意見，大壩安全復核計算，大壩穩定性計算，大壩滲漏量計算，大壩除險加固施工組織設計。運用材料力學、水利學、結構力學進行計算復核，為施工提供可靠依據。關鍵詞：土石壩安全鑒定、工程任務、穩定性、滲漏量、施工組織目

2、錄第一章 緒論41.1 引言4第二章 工程概況52.1工 程 概 況（設計資料）52.1.1工程現狀概況52.1.2水庫大壩安全鑒定結論62.2水文62.2.1流域概況62.2.2氣象特征62.2.3洪水72.2.4施工洪水82.2.5水文監測82.2.6泥沙82.3工程地質82.3.1庫區地質概況82.3.2 工程區地質概況9第三章 工程任務及規模103.1 大壩存在的主要問題及處理措施建議103.1.1存在的主要問題103.1.2處理建議103.2工程任務103.3 工程規模113.3.1設計標準113.3.2水庫特征水位11第四章 建筑物除險加固設計124.1工程等級及建筑物級別124.

3、2大壩現狀安全復核結果124.3 滲流安全復核144.4 壩坡穩定194.5 安全復核結果234.6建筑物除險加固設計244.6.1主壩加固244.6.2 后大壩滲流計算25第五章 施工組織設計305.1施工條件305.2施工導流315.3天然建筑材料315.4主體工程施工315.4.1主壩加固315.5施工交通315.6施工布置325.7施工總進度325.8工程用地32結論和建議32 第一章 緒論 1.1 引言土石壩是歷史最為悠久的一種壩型，由當地土料、石料或混合料，經過拋填、輾壓等方法堆筑成的擋水壩。近代的土石壩筑壩技術自20世紀50年以后得到發展，并促成了一批高壩的建設。目前，土石壩是世

4、界大壩工程建設中應用最為廣泛和發展最快的一種壩型。土石壩的優點：（1）就地取材，節省鋼材水泥木材等重要建筑材料，同時減少了筑壩材料的遠途運輸。（2）結構簡單，便于維修和加高擴建。（3）壩身是土石散粒體結構，有適應變形的良好性能，因此對地基的要求低。（4）施工技術簡單，工序少，便于組合機械快速施工土石壩的缺點：（1）壩身不能溢流，施工導流不如混凝土壩方便。（2）粘性土料的填筑受氣候等條件影響較大，影響工期。（3）壩身需定期維護，增加了運行管理費用。 第二章 工程概況 2.1工 程 概 況2.1.1工程現狀概況 曉村水庫位于廣西南寧市良慶區南曉鎮曉村西側，距南寧市63km。地理位置為東經10825

5、0517，北緯22181606，是一座以灌溉為主、兼顧供水和水產養殖等綜合利用的小（2）型水庫，屬于屯六水庫灌溉干渠上的結瓜水庫，屯六水庫通過引水隧洞放水至屯村水庫，再由南曉泄洪閘（灌溉分水閘）分水流經3.5km長的南曉干渠（設計流量3.5m3/s）輸水至曉村水庫，最后通過曉村水庫灌溉放水設施輸水至下游渠道實施農田灌溉。曉村水庫從屯六水庫經過屯村水庫與南曉干渠引進流量3.5m3/s，通過曉村水庫輸水設計灌溉面積2.5萬畝，有效灌溉面積2.0萬畝。下游影響范圍包括南曉鎮政府、曉村、古元村、南煥村以及南曉鎮部分地區，影響人口超過1.1萬人，影響南北高速公路5km，南防鐵路5km，南寧至北海二級公路

6、約10km。曉村水庫集雨面積0.715km2，主河流長度0.38km，主河平均坡降J=28.0，水庫所在流域內屬低山丘陵區，庫區周圍植被良好，樹木雜草茂盛。 水庫于1974年建成，壩體規模和壩高基本定型后，未經過高水位的檢驗，亦未作過全面的鑒定，進行小范圍的修繕工作。 曉村水庫工程樞紐建筑物由一座主壩、1#和2#兩座副壩、連接明渠、溢洪道以及灌溉放水設施等組成。主壩為均質土壩，最大壩高18m，壩頂長66.47m，壩頂高程142.20m，壩頂寬度5.0m；溢洪道引水渠為矩形斷面，寬3m，高1.6m，渠底高程為137.90m；閘室底板高程為137.90m，安裝寬3.2m、高2.2m的平板門一扇；灌

7、溉放水設施位于主壩左壩肩，距主壩約80m，由隧洞段、前池、鋼筋混凝土管段和鋼管段組成，隧洞段長45m，隧洞進口設有鋼筋網拉污柵，出口設有平板鑄鐵閘門，隧洞進口高程為137.46m，出口高程為137.30m，隧洞寬2.4m，高2.5m，為城門洞型斷面，隧洞襯砌為0.25m厚的鋼筋混凝土；隧洞段末端接長5.5m，寬3.0m。 曉村水庫原設計采用30年一遇洪水標準設計，300年一遇洪水標準校核。2010年10月進行的大壩安全評價按水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000），采用洪水標準為：30年一遇洪水設計，設計洪水位139.73m，相應庫容19.94萬m3，300年一遇洪水校核，校核洪

8、水位140.15m，相應庫容21.49萬m3，正常蓄水位139.00m，相應庫容17.67萬m3。水庫為V等工程小（2）型水庫，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。本次除險加固初步設計復核成果：30年一遇洪水設計，設計洪水位140.11m，相應庫容21.06萬m3，300年一遇洪水校核，校核洪水位140.47m，相應庫容22.51萬m3，正常蓄水位139.00m，相應庫容17.61萬m3。根據水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL2522000）、防洪標準（GB50201P4）的有關規定，曉村水庫為小（2）型水庫主，屬V等工程。副壩、溢洪道、放水設施等主要建筑物為5級建筑物，故設計洪水標

9、準按30年一遇設計，300年一遇校核，消能防沖洪水標準為10年一遇。2.1.2水庫大壩安全鑒定結論 2010年10月經水庫大壩安全鑒定，評定曉村水庫大壩安全類別為三類壩，安全鑒定成果如下： （1）主壩防洪標準滿足要求。 （2）主壩體填土滲透系數及壓實度均不滿足規范要求。 （3）主壩上下游壩坡抗滑穩定安全系數滿足規范要求。 （4）主壩頂路面不規整，主壩上游護坡有局部塌陷區，主壩下游壩坡有不同程度損壞，且有白蟻危害，排水溝破損嚴重或未設排水溝，主壩存在壩面濕潤現象，下游坡腳排水棱體損壞。主壩存在壩基滲漏及繞壩滲流現象。 （5）防汛搶險道路路況差，主壩無安全監測設施和水文測報系統，沒有管理值班房等管

10、理設施，未配備交通及通訊工具，工程管理設施落后。2.2水文2.2.1流域概況 曉村水庫位于南寧市良慶區南曉鎮曉村西側，為屯六水庫灌溉干渠上的結瓜水庫。是一座以灌溉為主、兼顧供水的小（2）型水庫。水庫集雨面積為0.715km2。2.2.2氣象特征 流域地處北回歸線以南，緯度比較低，屬亞熱帶季風氣候區，溫和多雨。曉村水庫位于十萬大山北東面其余脈的東南山麓，水庫四面環山，地勢由西南面向東北傾斜。壩址以上控制集雨面積0.715km2；多年平均降雨量1370mm，多集中于每年的59月,約占年降雨量的75%,歷年平均氣溫21.8，極端最高溫度40.4，最低溫度4.1；多年平均蒸發量1210mm；最大風速約

11、為15m/s。2.2.3洪水 曉村水庫原設計按30年一遇洪水設計、300年一遇洪水校核；曉村水庫屬小（2）型水庫，根據水利水電工程等級劃分及防洪標準(SL252-2000)的規定，土石壩的洪水標準可按5030年一遇洪水設計，1000300年一遇洪水校核，鑒于水庫大壩為土壩，并考慮到水庫大壩原設計及目前可達到的洪水標準，本次設計復核按30年一遇(P=3.3%)洪水設計，300年一遇(P=0.33%)洪水校核。水庫建成運行至今未進行水文觀測，流域內也無流量觀測資料。距離庫區6km的屯六水庫建庫后設有水位和雨量觀測站，所以本次初步設計采用屯六水庫的大塘、屯六等雨量站記錄的暴雨資料，并采用2001年廣

12、西壯族自治區暴雨徑流查算圖表的降雨資料作復核，對設計雨量及設計洪水進行推求。水庫安全評價及本次初步設計的水文計算成果列于表1表1 曉村水庫設計暴雨成果比較表項 目暴雨參數值各頻率暴雨量（mm）均值（mm）CvCv/Cv10%3.30%0.33%2010年水庫安全評價1h55.80.353.51001346h102.50.53.522333224h153.20.533.5346525本次初步設計實測系列法24h1450.543.5247.7331.6506.4查算圖表法1h570.393.586.7107.5148.56h1020.53.5169.4222.2330.524h1600.523.5

13、269.5357.3538.3 2.2.4施工洪水 曉村水庫總庫容為22.51萬m3，屬V等工程。根據項目區的暴雨洪水特點，本階段的施工時段選用11月次年3月。如在枯水期遭遇上游來水量較大，水庫水位上漲影響到大壩上游壩坡的施工時，可暫時停止大壩護坡的施工，短時間內待庫水位下降后，再繼續進行大壩護坡的施工，受影響的時間有限。可常年施工。故根據本次除險加固工程的施工特點，本次設計不再計算施工洪水。2.2.5水文監測 曉村水庫控制集水面積0.715km2，總庫容22.51萬m3，為小（2）型水庫。目前無水文觀測設施。2.2.6泥沙 水庫所在流域內屬低山丘陵區，庫區周圍植被良好，岸坡穩定，為少沙河流，

14、庫區泥沙淤積程度很小，淤積量不大。2.3工程地質2.3.1庫區地質概況 庫區自壩址向上游延伸至庫尾長約0.40.8km，屬丘陵地形地貌，植被茂盛。庫周土山山頂高程多在150.00170.00m。 庫區主要由白堊系泥質粉砂巖、粉砂質泥巖、泥巖組成，巖層走向南東，傾向北西，傾角2050，并呈夾層或互層產出，屬相對隔水層，巖體阻水性較好。庫區水文地質條件較為簡單，集雨范圍內的地表水和地下水均以庫盆水面為排匯基面，庫周地下水位普遍低于庫水位。庫區岸坡較緩，岸坡穩定性較好；周邊植被發育，水土保持較好，固體徑流來源主要是庫區兩岸的沖積物及塌岸形成的松散堆積物，故庫區固體徑流來源缺乏，不會形成危害性的固體徑

15、流，不會造成水庫的大量淤積。庫區屬山間盆地的河槽型水庫，水頭低，庫區巖體滲透性微弱，巖石儲能條件差。因此，從巖石儲能和滲透條件分析，不具備發生誘發地震的地質條件。同時，庫區內無區域性大斷裂通過，因此，不會因水庫蓄水而誘發地震。綜上所述，水庫誘發地震的可能性很小。2.3.2 工程區地質概況2.3.2.1 地形地貌 主壩壩址區原為“V”字型沖溝，寬約20m，兩側山體較雄厚，左、右岸山頂高程分別為142.30m、143.50m，山坡坡角2550，為緩坡陡坡地形。溝底較窄，高程約為124.50m。2.3.2.2 地層巖性 根據鉆孔資料及地質測繪，主壩壩址區附近下伏基巖埋藏較深，壩基未能置于基巖上；壩基

16、直接坐落在沖積土層。2.3.2.3 地質構造 壩區范圍未見有褶皺、斷裂構造發育，對工程影響不大。據中國地震動參數區劃圖GB18306-2001，曉村水庫庫區的地震動峰值加速度為0.05g(對應基本烈度為度)，地震動反應譜特征周期為0.35s。2.3.2.4 水文地質條件 工程區地下水主要有兩種：上層滯水（孔隙水）和基巖裂隙水。上層滯水以壩填土、第四系覆蓋層為賦存空間，主要來源于大氣降水及水庫水；基巖裂隙水主要以基巖上部的節理裂隙和風化裂隙為賦存空間，受巖性、節理構造組合的影響，儲水條件有限，受季節性變化較大，水量較小，且水位埋深較大。 第三章 工程任務及規模 3.1 大壩存在的主要問題及處理措

17、施建議3.1.1存在的主要問題 主壩建成至今，經過近40年的運行未發生異常變形、未發現規模較大的裂縫等。但現主壩外坡面均有滲漏現象。 主壩壩體填土土質均勻性一般，結構較密實，土體的滲透系數較大，以10-4cm/s級為主，表明壩體填筑土的滲透性屬中等透水等級，不滿足小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則(SL189-96)防滲土料滲透系數的要求。另外，壩體填土與壩基土層接觸帶接觸不夠緊密，滲透系數以10-4cm/s級為主，屬中等透水。 主壩壩體填土的壓實度分別為84.97%，不符合小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則(SL189-96)規定的中小型土壩壓實度為95%97%的要求，壩體密實度差。3.

18、1.2處理建議對主壩壩體進行充填灌漿。3.2工程任務 曉村水庫是一座以灌溉為主兼顧供水的小（2）型水庫。水庫集雨面積0.715km2，從屯六水庫引水，通過屯村水庫經曉村水庫灌溉范圍，設計灌溉面積2.5萬畝，有效灌溉面積2.0萬畝。水庫泄洪直接影響下游南曉鎮政府、曉村、古元村、南煥村以及南曉鎮部分地區，影響人口超過1.1萬人，影響南北高速公路5km，南防鐵路5km，南寧至北海二級公路約10km。水庫灌溉放水設施設計流量3.5 m3/s。 本次除險加固任務主要有以下內容：（1）主壩壩體進行充填灌漿，壩頂增設泥結石路面；上游壩坡對原局部破損預制砼塊進行修復，死水位高程處修建防滑齒墻；下游壩坡采用草皮

19、護坡，修建C15砼馬道；增設毛細式排水帶；對原路緣石、臺階進行修整等，排水溝進行翻修。（2）對灌溉放水設施進行維修。（3）維修防汛公路。3.3 工程規模3.3.1設計標準 本次除險加固復核曉村水庫總庫容為22.51 萬m3，根據水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL2522000）、防洪標準（GB50201P4）的有關規定，曉村水庫為小（2）型水庫，屬V等工程，大壩、泄洪閘、放水設施等主要建筑物為5級建筑物，故設計洪水標準按30年一遇設計，300年一遇校核，消能防沖洪水標準為10年一遇。3.3.2水庫特征水位 （1）正常蓄水位 曉村水庫現狀的正常蓄水位采為139.00m（黃海高程系，下同）。 （

20、2）設計、校核洪水位 根據本次推算的設計洪水過程、庫容曲線、起調水位，泄流曲線，計算得曉村水庫大壩的設計洪水位（P=3.33%）為140.11m，校核洪水位（P=0.33%）為140.47m，相應總庫容22.51萬m3。 （3）施工設計洪水位 根據曉村水庫洪水特性以及工程施工需要，結合降雨資料，工程的施工時段選用11月次年3月。如在枯水期遭遇上游來水量較大，可暫時停止大壩護坡的施工，短時間內待庫水位下降后，再繼續進行大壩護坡的施工，受影響的時間較短。可常年施工。故根據本次除險加固工程的施工特點，本次設計不再計算施工洪水。 第四章 建筑物除險加固設計 4.1工程等級及建筑物級別 曉村水庫大壩為均

21、質土壩，最大壩高18.0m，總庫容為22.51萬m3。根據水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000）有關規定，曉村水庫為小（2）型水庫，屬V等工程，大壩和溢洪道等主要建筑物級別為5級。本次初步設計，采用設計洪水標準為30年一遇，設計洪水位為140.11m，校核洪水標準為300年一遇洪水，校核洪水位為140.47m。消能防沖建筑物設計洪水標準為10年一遇。由于曉村水庫所處區域地震基本烈度為度，根據水工建筑物抗震設計規范（DL5073-2000）的有關規定，本工程可不進行抗震設計。4.2大壩現狀安全復核結果（1）大壩壩頂高程及寬度復核 曉村水庫為(2)型水庫,屬IV等工程,主壩建筑物級

22、別為4級,主壩高18.0m,根據(SL189-96),曉村水庫大壩壩頂設計工況安全加高0.5m,校核工況安全加高為0.3m。壩頂在水庫靜水位以上的超高按下面公式確定。Y=R+e+A式中：Y壩頂超高（m）；R風浪沿著壩坡的最大爬高（m）；e風壅水面高度；A安全加高（m）。波浪的平均波高采用鶴地水庫公式計算：式中：h2%累計頻率為2%的波高（m）；Tm平均波周期（s）；W計算風速，m/s，正常運用條件下，采用多年平均最大風速的1.5倍；D風區長度（m）Hm水域平均水深（m）g重力加速度,取9.81m/s。 波浪爬高按下式計算：當m=1.55.0時，當m1.25時， 式中： Rm平均波浪爬高（m）；

23、 M單坡的坡度系數，若坡角為，即等于ctg； 斜坡的糙率滲透性系數； 經驗系數； Ro無風情況下，光滑不透水護面的爬高值。當1.25m1.5時可由m=1.5和m=1.5的計算值按內插法確定。水庫正常蓄水位139.00m，30年一遇設計洪水位為139.73m，300年一遇校核洪水位140.14m。根據有關氣象資料，壩區多年平均年最大風速W=15m/s，年最大風速W=18m/s。主壩等效風區長度252m。對設計洪水和校核洪水條件下主壩壩頂高程進行復核，復核結果見表：主壩壩頂高程復核結果表2序號計算工況壩前靜水位風浪爬高安全超高計算超高壩頂高程（m）（m）（m）（m）（m）計算現狀主壩設計洪水139

24、.711.260.51.76141.47142.20校核洪水140.141.220.31.52141.66經計算結果表明：主壩現狀壩頂高程符合規范要求。4.3大壩滲流安全復核 曉村水庫主壩為均質土壩，現狀壩體內沒有埋設測壓管，無滲流觀測資料記錄，無法進行滲流觀測資料分析。因此本次復核采用現場檢查法和計算分析法對壩基、壩體的滲流狀況進行分析評價。滲流計算分析（1）計算斷面確定 根據地質勘察資料，大壩所在的河谷呈“U”字型，原河床較窄，沿壩軸線方向橫斷面變化較大，因此選取大壩的最大壩高斷面進行計算，加固前典型代表斷面見圖1。 圖1 加固前主壩典型橫斷面圖 （1）計算方法 本次初設采用“北京理正軟件

25、研究室”編制的滲流分析計算軟件進行大壩滲流穩定分析。該軟件計算理論為二維滲流有限元法，軟件要求輸入的參數主要是大壩各土層輪廓點坐標，各土層的滲透系數及各計算工況下的上、下游水位，土層滲透系數。a、滲流有限元分析基本方程為：式中：K-透水系數矩陣；H-總水頭向量；M-單元蓄水量矩陣；Q-流量向量；t-時間。b、透水系數矩陣K：其中：= 式中：最大透水系數的方向角，用于各項異性的材料中。c、浸潤線的滲出點的出滲坡降為：由斷面滲流圖可以求出壩體出口滲流坡降值J：H 式中：J滲透坡降；H浸潤線上出口兩點間的水頭差，可由滲流圖中測出；L浸潤線上出口兩點間距離，可由滲流圖中測出。圖5-2-1（3）滲透系數

26、的選取計算斷面各部位土層的滲透系數采用本次地質勘查報告建議值，見表3表3 主壩各土層填土滲透系數取值表 分布部位滲透系數K（cm/s）允許水力比降J允許壩體填土7.420.462壩基土層2.93 壩基巖層6.57 排水棱體8.67（4）計算工況根據小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則（SL189-96）規定，并結合本工程實際，滲透計算考慮水庫運行中出現的工況為：a 上游正常水位與下游相應的水位；b 上游設計洪水位與下游相應的水位；c 上游校核洪水位與下游相應的水位；d 校核洪水位經1d驟降至正常水位與下游相應的水位。大壩典型斷面各工況下相應的上下水位如下表4 表4 大壩滲流計算工況表 單位：m

27、計算斷面 計算工況 上游水位（m） 下游水位（m） 典型斷面 正常運行正常蓄水位 139.00無水設計洪水位 139.71無水非常運行校核洪水位 140.14無水校核洪水位經1d驟降正常水位140.14139.00無水（5）計算成果及分析計算成果經計算，大壩防滲加固前各工況的滲流場形態見圖25。 圖2主壩典型斷面防滲加固前正常水位情況下流網圖 圖3主壩典型斷面防滲加固前設計洪水位情況下流網圖 圖4主壩典型斷面防滲加固前校核洪水位情況下流網圖 圖5主壩典型斷面防滲加固前校核水位降至正常蓄水位情況下流網圖 由圖看出，主壩在正常蓄水位、設計洪水位及校核洪水位工況下的浸潤線較高，從壩面滲出，因此可以判

28、斷主壩壩體填筑質量較差，可能引起局部薄弱部位的滲透變形，影響運行安全。局部滲透穩定分析a 、滲透臨界分析根據曉村水庫安全鑒定土工實驗報告提供的土粒比重、土體孔隙率n，計算出土體的允許坡降。式中：允許坡降；土粒比重；n土的孔隙率；k安全系數，1.52，現取k=2。 經計算，大壩土體的允許坡降見表5表5 水庫大壩土體的允許坡降表指標名稱土粒比重Gs孔隙率n允許坡降Jc主壩2.700.4560.462 b、滲透出口坡降 由穩定滲流分析結果得知壩體內最大滲透坡降值J： 式中：J滲透坡降；H浸潤線上出口兩點間的水頭差；L浸潤線上出口兩點間距離。計算結果見表6表6 主壩加固前計算斷面最大滲透坡降J計算成果

29、表J值工況壩斷面正常蓄水位設計洪水位校核洪水位主壩0.2740.3140.327 經滲流計算，加固前主壩在正常蓄水位、設計洪水位及校核洪水位工況下的最大滲透坡降均小于壩體填土的允許滲透坡降Jc。因此，主壩的局部滲透是穩定的，不會發生滲透破壞。滲流量計算及分析 自從水庫建成運行以來，主壩下游壩趾后有穩定的水流滲出，流量隨水庫上游水位略為變化，因此本次初步設計進行了滲流量分析，計算結果見表7 壩體總滲流量；q單寬滲流量；L計算控制長度。 表7 加固前主壩計算斷面滲流量計算結果表工況上游水位（m）單寬滲流量q （L/s.m）控制長度 (m)滲流量(L/s)正常水位139.000.01415330.4

30、67設計水位139.710.01831330.604校核水位140.140.02122330.700 從表7中的計算結果得知,當水庫水位從正常水位139.00m上升到設計水位139.71m時,大壩日滲流量約為95.64122.60m,可見滲流量較大。 4.4大壩壩坡穩定（1）計算斷面與計算分析。經過地質勘探提供的大壩縱橫地質剖面圖以及土工試驗成果，結合現場勘探記錄，大壩穩定分析斷面選取最大斷面進行計算，典型斷面見圖5-2-1。（2）計算工況本次計算工況選用水庫運用期遇到的四種典型壩坡穩定情況：穩定滲流期庫水位為正常蓄水位的下游壩坡穩定；穩定滲流期庫水位為設計洪水位的下游壩坡穩定；穩定滲流期庫水

31、位為校核洪水位的下游壩坡穩定；庫水位降落期校核洪水位聚降至正常水位的上游壩坡穩定；根據水庫調洪演算結果得知，庫水位在設計洪水位和校核洪水位工況下運行時間較短，難以形成穩定浸潤線，故設計洪水位（P=2%）、校核洪水位（P=0.2%）工況下由于浸潤線引起壩坡不穩定的可能性應較小。但出于安全考慮，本次初步設計仍然對上述不形成穩定滲流的工況進行了核算。大壩各計算工況如下表8所示。表8 大壩壩坡穩定計算工況表 工況上游水位（m）下游水位（m）計算壩坡正常工況正常蓄水位139.00無水下游設計洪水位 139.71 無水下游非常工況校核洪水位 140.14 無水上游校核洪水位經1天驟降至正常蓄水位 140.

32、14139.00 無水上游（3）計算參數的確定及安全系數壩體（基）土物理力學參數計算參數采用本次安全評價工程地質勘查報告的建議值。見表9。表9 曉村水庫大壩壩體（基）土物理力學參數建議值表部位重度飽和重度粘聚力內摩檫角水下粘聚力水下內摩角（）（）（kPa）（度）（kPa）（度）主壩18.6419.3220.1121.4017.3419.07壩基19.1320.0017.00壩體浸潤線按滲流穩定分析結果選取。（4）計算及成果分析壩體自重在浸潤線以下的土體，按飽和重度計算，浸潤線以上的按天然重度計算，孔隙水壓力按有效應力法計算，非常降落期不考慮孔隙水壓力作用。抗滑穩定計算采用北京理正軟件設計研究所

33、編制的碾壓式土石壩邊坡穩定分析軟件，按瑞典圓弧法進行分析計算，各工況采用有效應力法進行計算，計算過程不考慮地震力作用。驟降工況還采用總應力法進行計算，其中壩體浸潤線采用滲流計算成果。穩定滲流期和水庫水位降落期有效應力法計算公式：式中： K抗滑穩定安全系數；W條塊重（kN）；在壩坡外水位以上的條塊濕重（kN）；在壩坡外水位以下的條塊浮重（kN）；垂直地震慣性力（kN）（向上為負，向下為正）u 作用于土條底面的孔隙壓力（kPa）；b 土條寬度（m）； 條塊重力線與通過此條塊底面重點的半徑之間的夾角（度）；、土條底面的強度指標（kPa）、（度）；水平地震慣性力對圓心的力矩（kNm）R圓弧半徑（m）孔

34、隙水壓力 第i個土條中滲透力（kN）；水的重力密度（）第i個條塊滑體的飽水面積（）第i個條塊滑體中的水力梯度；第i個條塊右側的水頭高度（m）；第i個條塊左側的水頭高度（m）。壩坡穩定計算成果圖見圖69，壩坡穩定計算成果見表10 圖6主壩加固前抗滑穩定計算圖（正常蓄水位）單位：m 圖7主壩加固前抗滑穩定計算圖（設計洪水位）單位：m 圖8主壩加固前抗滑穩定計算圖（校核洪水位）單位：m 圖9主壩加固前抗滑穩定計算圖（校核洪水位驟降至正常蓄水位）單位：m表10 主壩加固前壩坡抗滑穩定安全系數計算結果表 壩坡 計算工況 方法 KK下游壩坡穩定期正常水位有效應力1.291.15穩定期設計洪水位有效應力1.

35、241.15穩定期校核洪水位有效應力1.131.05上游壩坡 降落期總應力1.811.05 表中：K為抗滑穩定安全系數。穩定分析結果表明：主壩在正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位及降落期（非常運用條件）上游坡及下游壩坡的抗滑穩定安全系數均滿足規范要求。 4.5大壩安全復核結果 從本次滲流、結構穩定分析計算、選場檢查及勘察試驗結果表明：壩頂高度和寬度滿足規范要求。 主壩壩基地層主要為沖積層淤泥質粉質粘土、粉質粘土：硬塑可塑狀，土質均一，粘性較強；由于長期受上覆壩體填土荷重固結壓密作用，其密實度、隔水性尚可，但局部與壩填土層及基巖接觸帶滲透系數為級，為中等透水。 主壩壩體填土來源于大壩附近的坡殘積

36、風化物，以粘土為主，夾約1020%風化巖屑及碎塊，滲透系數較大，是大壩滲漏的主要原因。土質均勻性一般，結構較密實，土體的滲透系數較大，以級為主，表明壩體填筑土的滲透性屬中等透水等級，不滿足小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則（SL189-96）的防滲土料滲透系數的要求。另外，壩體填土及壩基土層接觸帶接觸不夠緊密，主壩壩體填土壓實度差，塑性及液性指數均不滿足有關規范要求。 主壩在正常蓄水位、設計洪水位及校核洪水位工況下的最大滲透坡降均小于壩體填土的允許滲透坡降Jc。因此，整個主壩的局部滲透是穩定的，不會發生滲透破壞。在正常蓄水位、設計洪水位及校核洪水位工況下，主壩下游壩體的浸潤線較高，在下游坡逸

37、出，對壩坡穩定不利。主壩壩坡穩定經本次設計計算復核，在正常運行期及非常運用條件下四種工況壩坡抗滑穩定均滿足規范要求。主壩為均質土壩，上游預制砼塊局部風化嚴重，局部有凹陷等現象；壩頂上下游均有路緣石，壩頂為泥質路面，凹凸不平；主壩下游壩坡無護坡措施，長期受雨水沖刷，表面不平整，草皮護坡遭破壞嚴重。主壩下游雖均有排水棱體，但老化淤積嚴重，排水不暢，需要維修加固。 主壩無任何觀測設施，無法對大壩進行安全監測，不滿足大壩管理運行要求，需要整治。4.6 建筑物除險加固設計4.6.1主壩加固（1）防滲加固 為改善和加強壩體防滲效果，根據主壩壩體的填土情況，沿壩軸線全線79.20m進行充填灌漿，灌漿孔設兩排

38、，排距1m，孔距2m，灌漿的底部深入壩基接觸面以下1m。充填灌漿的各項技術參數在灌漿前需通過灌漿試驗確定，在施工初期進行調整和完善。（2）壩頂與壩坡加固 壩頂首先對路面進行清理整平，然后鋪設20cm厚的泥結石路面，加固后壩頂高程為142.40m，壩頂寬度保持不變。壩頂路面兩側的路緣石重新采用1:2水泥砂漿抹面厚2cm，局部破損的路緣石進行重建。對下游壩坡兩級馬道（高程分別為137.0m和132.1m）進行整平，后鋪設20cm厚的泥結石路面。對大壩上游坡原六角砼預制塊局部破損位置進行拆除，然后平整夯實壩面后進行修補，在護坡底高程138.76m處砌一道矩形0.50.8m（寬高）強度為C15的砼防滑

39、齒墻；上游壩坡左右壩肩新建C15砼排水溝，尺寸為30cm30cm（寬深），由壩頂沿伸至齒墻。下游坡壩面清理后，進行蟻害防治，以排除潛在隱患，然后采用草皮護坡，原排水溝進行翻修；在下游坡腳設毛細透排水帶排水，排水帶開挖線坡度1:0.75，排水帶寬度為20cm，間距為1.5m，采用DN110-PVC縱向排水管和橫向排水管，排水帶與排水管連接處鋪細砂，厚20cm。排水棱體下新建C15排水溝，新建排水溝尺寸0.30.3m，兩側邊墻寬0.25m，底板厚0.15m。主壩左側壩體與山體交接處的上游護坡新建1.5m寬的C15砼踏步，踏步由壩頂沿伸至防滑齒墻，下游原踏步去除原表層批漿，重新批1:2水泥砂漿厚2c

40、m。4.6.2加固后大壩滲流計算（1）計算方法、計算公式及計算工況均采用本章“大壩滲流安全復核”中相同內容，計算斷面見圖10。 加固后主壩典型橫斷面圖10 （2）計算采用的滲流參數采用本章“大壩滲流安全復核”中相同內容。加固后壩下游排水棱體加排水帶視為工作狀況良好。（3）計算模型：由于本次除險加固對原有淤堵的排水棱體，采取了新建排水帶的措施，因此本次計算大壩按有排水棱體的均質土壩滲流模型計算。（4）計算水位：正常蓄水位139.00m，設計洪水位（P=2%）139.71m，校核洪水位（P=0.2%）140.14m，校核洪水位140.14m降至正常蓄水位139.00m。經計算，大壩加固后的滲流浸潤

41、線見圖1114。 圖11主壩典型斷面防滲加固后正常蓄水位情況下流網圖 圖12主壩典型斷面防滲加固后設計洪水位情況下流網圖 圖13主壩典型斷面防滲加固后校核洪水位情況下流網圖 圖14主壩典型斷面防滲加固后校核水位降至正常蓄水位情況下流網圖 （5）滲透坡降計算滲透臨界坡降根據曉村水庫安全鑒定土工實驗報告提供的土粒比重、土體孔隙率n，計算出土體的允許坡降。式中：允許坡降；土粒比重；n土的孔隙率；k安全系數，1.52，現取k=2。經計算，大壩土體的允許坡降見表1-5-10表1-5-10 水庫大壩土體的允許坡降表指標名稱土粒比重Gs孔隙率n允許坡降Jc主壩2.700.4560.462 b、滲透出口坡降

42、由穩定滲流分析結果得知壩體內最大滲透坡降值J： 式中：J滲透坡降；H浸潤線上出口兩點間的水頭差；L浸潤線上出口兩點間距離。計算結果見表1-5-11表1-5-11 主壩加固后計算斷面最大滲透坡降J計算成果表J值工況壩斷面正常蓄水位設計洪水位校核洪水位主壩0.2650.3090.318由表1-5-10，表1-5-11看出，加固后主壩在正常蓄水位、設計洪水位及校核洪水位工況下的最大滲透坡降均小于壩體填土的允許滲透坡降Jc。因此，主壩的局部滲透是穩定的，不會發生滲透破壞。（6）滲流量計算自從水庫建成運行以來，主壩下游壩趾后有穩定的水流滲出，流量隨水庫上游水位略為變化，因此本次初步設計進行了滲流量分析，

43、計算結果見表1-5-13 壩體總滲流量；q單寬滲流量；L計算控制長度。表1-5-13 加固主壩計算斷面滲流量計算結果表工況上游水位（m）單寬滲流量q （L/s.m）控制長度 (m)滲流量Q(L/s)正常水位139.000.00797330.263設計水位139.710.00998330.329校核水位140.140.01298330.428 從表1-5-13的計算結果看，當水庫水位從正常水位139.00m上升到設計水位139.71m時,水庫大壩日滲流量約為53.7466.70m。（7）滲流安全綜合評價 加固后各個工況壩體的出口滲透坡降均小于壩體填土的允許滲透坡降,整個大壩的局部滲透是穩定的,不

44、會發生滲透破壞。主壩采用充填灌漿加固,能有效降低出滲點滲流量,新建排水帶降低了下游壩體浸潤線,避免了下游壩腳滲透破壞等問題,且壩體滲漏量也有所降低。 第五章 施工組織設計 5.1施工條件（1）工程位置及對外交通 曉村水庫位于廣西南寧市良慶區南曉鎮曉村西側，距南寧市63km。地理位置為東經108250517，北緯22181506，是一座以灌溉為主兼顧供水的小（2）型水庫。曉村水庫上壩防汛道路全長2.0km，為盤山道路，路面狹窄，路面凹凸不平，坡度陡峭。水庫距南寧至北海二級公路6km，由于受雨水沖刷影響，防汛道路局部破損嚴重，雨天道路濕滑，難以行車，需對防汛道路進行維修。 （2）施工用水用電及通訊 施工用水：施工及生活用水可抽取水庫水。 施工用電：目前施工區內無電源線路，可從下游2km處曉村接入10kV線路至