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水库路基设计

时间:2023-09-11 17:27:13

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水库路基设计

第1篇

关键词:除险加固;小型水库;除险加固;设计

1 工程概况

某水库设计总库容165万m3,现复核为114.29万m3,工程规模为小㈠型水利蓄水工程,工程等别为Ⅳ等,主要永久性建筑物为4级,根据《水库大坝安全评价导则》(SD258-2000),水库防洪设计洪水标准为三十年一遇(P=3.33%),校核洪水标准为三百年一遇(P=0.33%)。

水库枢纽工程主要由大坝、输水涵洞、溢洪道三部分组成。大坝为均质土坝,最大坝高24.9m,坝顶宽3.5~4.0m,坝轴线长228m。输水涵洞布置于大坝右岸,为有压坝下埋管,进口底板高程为1970.85 m,全长55.0m,内径0.5 m,为钢筋混凝土压力管,出口设凡尔闸一道,手动启闭。最大过流量为1.17m3/s。溢洪道布置于左坝肩,为开敞式溢洪道,进口处设有交通桥,底宽3.0m,高4.0m,进口底板高程为1979.83m,全长170.77m,浆砌石衬砌段长30.77m,后段泄槽为梯形土渠,断面不规则,底宽2.2~1.5m,高1.2~3.0m不等。

2 大坝存在的主要问题

大坝存在沉降变形,坝顶中部最大沉陷为0.41m。上下游坝坡出现局部变形,上游坝坡护坡石零乱、凸凹不平,局部无块石护坡;下游无护坡措施,杂草丛生,坡面有坑凹及隆起现象。大坝渗漏严重,在左坝肩下游岸坡有一积水潭,面积为710 m2,其渗漏量随库水位的升高而增大,为接触带渗漏及绕坝渗漏。在右坝肩下游岸坡也有出水点,从渗漏观察情况看,为接触带渗漏所至。

3 除险加固方法的选用原则

土石坝虽然坝型常见,但由于其病险情况复杂,外部条件多变,并且各项具体的除险加固方法很多都有其特定的适用范围和局限性,因此,对每一具体工程病害都应进行仔细分析。应从工程病害情况、除险加固要求(包括加固后工程应达到的各项指标、加固范围、工程进度等)、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑。确定土石坝加固方法时,应根据工程病害的具体情况对几种加固方法进行技术、经济、施工方案比较,选择技术上可靠,经济上合理,且能满足实际情况的除险加固方法。

4 大坝的除险加固设计

4.1大坝防渗处理设计

根据工程布置原则及工程地质情况,沿坝轴线上、下游布置双排灌浆防渗帷幕,总长490m,根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中的相关规定,防渗顶界高程为校核洪水位高程,即1982.35m,为方便施工,综合取为1982.30m。

沿坝轴线两侧设置双排灌浆孔,排距1.5m,孔距2m,两排孔之间呈三角形交错排列。平面上,上游排孔布置于坝轴线上游1.00 m,下游排孔布置于坝轴线下游0.50m,计246个孔;两排孔深度一样,均对接触带及中等透水带进行处理。

灌浆孔分两序施工其它按《土坝坝体灌浆技术规范》(SD266-88)中的相关规定执行。

上游排基岩段采用自下而上孔内循环不待凝分段灌浆法。坝体、湖冲积层及坡积层中I、Ⅱ序孔均采用袖阀管自下而上纯压式充填灌浆。

坝体、湖冲积层及坡积层采用粘土水泥浆,水泥掺量为15%。基岩采用纯水泥浆灌注。水泥采用R32.5普通硅酸盐水泥。

按上游排灌浆孔总数的10%布置检查孔,坝顶挖3个探槽检查。

4.2上游坝坡

根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)规定,上游护坡护至死水位以下1.5m。护坡结构采用石材干砌,其厚度按规范中的附录A.2护坡计算,厚为30cm,下部为10cm厚的砂垫层(反滤层)。

4.3下游坝坡

下游坝坡加固应清除游坝坡表层的石块、淤泥腐殖土、杂填土、泥炭以及杂物等,对浸湿区进行清理。对坝体下游侧进行培厚,使坝顶宽度达到4.0m,坝坡坡比分段设置,其中第一段高程自1983.200m~1970.300m,高度12.90m,坡比1:2.35,设置2.50m宽戗台;第二段自1970.300m~1963.500m,高度6.80m,坡比1:2.5,设置1.0m宽戗台。为避免雨水冲刷,下游坝坡采用六角空心砖植草护面。下游坝坡设置排水棱体,新建排水棱体与原排水棱体连接;

4.4 坝顶工程

原坝顶宽度为3.5m,下游坝体培厚及坝顶加高后后,坝顶宽4.0m,采用泥结碎石路面,底部铺设一层厚20cm的块石,其上铺设厚10cm的级配碎石,表面铺设厚6cm的泥结碎石,路面下游侧设置一条排水沟,净断面尺寸为30cm×50cm,采用浆砌石结构。

第2篇

关键词:水源保护区、长大纵坡、计算机模拟仿真、环保措施,运营安全

Abstract: based on the rivers flow through reservoirs and huanglong reservoir water reserve sections with research and project design, solve the highway construction and operation process to the contamination of water supplies and harm. Will highway design idea from the pure project feasibility plan the comparison of the construction cost +, improve to the life cycle of the system than the election, measures the ecological and environmental protection and highlights the design of the safety consciousness. Topics from engineering design, construction and operation management of the whole process, several research projects to introduce vehicle operation safety evaluation theory to solve safety problems, making use of the computer simulation experiment to solve impact across waters and dangerous road bridge in the double fence set hard road shoulder width and height of the barrier strength, problem, by setting biological pool and accident emergency pool solve the early rain and bridge surface traffic accident dangerous goods to contamination of water supplies that leak harm, the system the research and puts forward more environmental protection, a more reasonable roadbed, bridge and tunnel construction scheme, scientific planning of the construction and also solve the camp and temporary field pollution problem prefabricated, further improve the traffic safety and monitoring facilities to ensure safety during the operation of water.

Keywords: water reserves, grow up ZongPo, computer simulation, environmental protection measures, safe operations

中图分类号: TU991.11文献标识码:A 文章编号:

引 言

二十世纪八十年代初,随着沈大高速公路和沪嘉高速公路的相继开工建设,我国拉开了高速公路大规模建设的序幕。截止2010年底,我国高速公路通车里程已达7.4万公里,位居世界第二位。

经过近30年的建设,我国高速公路建设重心已从建设条件较好的沿海及平原地区逐步向建设难度较高的山区发展。在这一过程中,也随之出现了越来越多的需从生态环境要求较高、行车安全要求更为严格的高等级水源保护区通过的高速公路建设项目。

纯净、无污染的饮用水源是人类赖以生存的基础,国内外对在水源保护区修建高速公路项目极为慎重,对建设项目范围内的水源保护和行车安全方面要求极高;而在饮用水源保护要求更高的大、中型水库路段修建高速公路,常因水库受污染后其恢复时间长、恢复难度大等因素,对水源保护和安全运输要求更为严格,所以目前国内外此类建成项目很少。

目前,我国也非常缺乏在高等级水源保护区水库路段修建山区高速公路的成功经验,而可以借鉴的、成功的建设项目也很少。为此,本文通过国道主干线――大广高速公路粤境从化段穿越两个高等级水源保护区水库专题设计为契机,以确保饮用水源安全为前提,从工程设计、施工及后期运营等全过程、多方面进行探索和研究,总结出一整套适合在高等级水源保护区修建山区高速公路的设计经验。

1. 项目概况

本项目为典型的复杂山区高速公路,全段采用设计速度100km/h、双向6车道建设标准,路线全长约75km,其中穿越莲麻河、竹坑河、流溪河水库、黄龙带水库和流溪河等二级水源保护区路段长约50km。由于沿线穿越高等级水源保护区路段较长,河流和水库又分布较多,为做好水源保护区路段的工程设计、施工及后期运营的方案研究,本案例特别选取了工程设计难度最大、水源保护要求最为苛刻的两个水库路段进行专题研究和设计,研究的成果也将在其余路段进行推广和应用。图1:路线平面示意图

流溪河是广州市的母亲河,是广州市的主要饮用水源之一,而流溪河水库和黄龙带水库则位于流溪河的源头,是流溪河河水的主要供给者。按照国家环境保护部及地方相关主管部门的批示:两个水库均为二级饮用水源保护区,其中:流溪河水库水质目标为Ⅰ类,黄龙带水库水质目标为Ⅱ类。

为确保公路建设和运营期间两个水库水质的安全,更好的指导水源保护区路段工程设计,本研究课题将路线穿越两个水库路段(K124+100~K139+050,全长14.95km)的工程设计、施工方案及运营安全进行专题研究,同时对研究成果开展水土保持、行洪论证和环境评价等专项评估。

2. 工程设计

2.1 路线总体设计

1、路线走廊优化

针对工可跨越两个水库路段路线方案还存在多次跨越水域及濒临水域布线等不利水源保护的问题,设计作进一步的优化和调整,重点将原设计中两跨流溪河水库水域路线方案调整为一跨水域的西移方案;同时通过适当增加水库路段谷架半坡桥梁,缩短高挖方路基陡坡工程长度,减少弃方工程数量,减缓施工期间水土流失,降低对水库水质的影响。

2、平面设计

从山区高速公路安全事故率的角度考虑,过大或者过小的圆曲线半径均不好,一般情况下,采用1000~3000m的圆曲线半径比较合适。考虑到本项目作为我国南北国道主干线,中型以上货车及大型客车比例较高的特点,平面曲线的布设在适应山区独特复杂地形变化的同时,尽量选用了大型车辆运行条件相对较好的安全适用半径,将路线超高控制在4%以内,在满足车辆安全运行的前提下,又可顺适地形变化,降低工程投资。

此外,为尽量减少路基高填深挖对库区带来的植被破坏和水土流失,在案例中多采用了谷架桥和“低矮”旱桥取代路基高边坡工程,图2:傍山势而设的低矮旱桥

尽量做到移挖作填和土石方工程的平衡。

3、纵面设计

本段位于谷星长大纵坡越岭的中间路段,该段为一“人”字型越岭,其北段越岭长度5.3km,克服高差132m,平均纵坡2.48%;其南段越岭长度13.25km,克服高差288m,平均纵坡2.18%。

高速公路连续长陡下坡划分表

根据交通预测成果,本项目大客车及中型以上载重货车的比例将占到60~80%以上,而长大下坡路段往往也是高速公路上行驶车辆、特别是重载货车事故多发路段。在水源保护区路段,运输危险品车辆一旦发生交通意外事故,冲 图3:长大纵坡示意图

入水域之中或导致危险品泄露而直接危害水源的事故在国内外都常有发生,而此类事故一旦发生就将直接威胁到居民的日常生活用水安全,对社会危害的后果也是非常严重的。

为使长大纵坡的设计更趋合理,更加符合车辆特别是货车能有效控制行车速度的要求,经过设计论证,设计选用货车运行条件更好的货车“无害”组合纵坡(3.0%+2.5%)越岭;此外,在跨越两个水库水域路段则采用较为缓和的纵坡,以有效控制穿越水库水域路段车辆的实际行车速度,最大限度图4:京珠高速长大纵坡路段

避免因长下坡导致超速行驶而引发的交通意外事故。

4、运行速度检算

考虑到本项目中型以上车辆比例较大,为避免设计缺陷或考虑不周,而导致出现运行速度不协调、或存在货车运行安全等问题,对全路段进行运行速度检验。经计算:小客车最大运行速度差为3.75km/h,货车最大运行速度差为11.85km/h,全线运行速度协调性较好。

5、避险车道和冷却池

考虑到车辆特别是货车在长下坡路段运行中存在的种种不利因素,除了设置合理的越岭组合纵坡有效控制行车速度以外,为了预防部分失控车辆在长下坡路段发生冲入水库之中的严重交通事故,本研究在进入水域以前的安全路段设置避险车道(2处);另外,为有效预防货车在长下坡路段因长时间制动使得刹车毂温度过高而导致刹车性能降低的问题,在长缓坡路段设置南行下坡方向的冷却池(1处)图5:避险车道 冷却池

,专供货车通过冷却池降低其刹车毂温度,恢复货车刹车功能。

2.2 路基工程

1、边坡防护及水土保持

边坡采用湿法喷播植草、客土喷播及浆砌片石人字形骨架植草防护等绿化防护措施为主;桥头路段路堤边坡,在桥头30m范围采用人字形骨架护坡,锥坡范围内采用六棱块骨架防护,以尽量减少水土流失。图6:路基绿色边坡防护

2、取弃土场设置及绿化

通过平纵方案的优化,本案例将土石弃方工程从工可报告中的317.42万方缩小到115.74万方,大大减少高速公路建设对库区造成的水土流失。取弃土场设置在远离水源保护区及其涵养区以外的地方,采取加强排水、绿化等措施,防止水土流失。 图7:弃土场与周边环境融为一体

3、路面方案

考虑到沥青在拌合、摊铺和使用过程中,对水源保护区水质会造成一定的危害,为尽量减少对水源保护区的危害,研究推荐在水源保护区路段采用水泥混凝土路面。

4、路面雨水收集

路堤段在土路肩外侧设路面截水沟,路堑段在土路肩外侧路堑边沟内侧设路面截水沟。并同桥面雨水集中引至生物过滤池集中处理。

2.3 桥梁工程

本段桥梁总长8.143km,占路线总长度的54.5%。

1、桥梁护栏

为避免跨越水库路段车辆因发生交通意外翻出桥下的严重事故,对跨越水库水域的桥梁两侧防撞护栏进行加强设计。目前国内外穿越水源保护区的高速公路桥梁护栏采用的型式较多,其安全性和经济性方面差异较大。

国内外类似项目护栏设计方案调查表

显然,采用双层的护栏从安全、景观及投资等方面较为合适,而双层护栏采用的护栏组合型式及所需加宽的宽度不仅涉及建成后的行车安全问题,同样也对桥梁工程的投资有较大的影响,需要开展相关的课题研究,来解决护栏的型式及加宽的宽度等问题。

根据我国相关交通安全设施规范规定,并结合项目的实际特点,本研究选择了两种不同组合型式的护栏方案,在国内率先采用计算机模拟撞击仿真分析试验方法,开展专题科研研究。

图9:金属梁柱式+混凝土护栏撞击试验图 图10:双层混凝土护栏撞击试验图

通过试验和技术论证:以上两种组合方案都满足课题安全的要求,但以上两组方案在工程的经济性及景观方面则存在一定的差异。由于两个方案采用的护栏组合型式的不同,导致桥梁路段需加宽的宽度不一致,其中:方案一SS级金属梁柱式+SS级混凝土护栏组合方案需要加宽2.0m,而方案二SS级双层混凝土护栏则需加宽3.25m。通过技术经济比较:方案一因桥梁单侧加宽宽度减少1.25m,其单侧桥梁每延米投资减少约0.12万元,同时其采用的金图11:金属粱柱式+混凝土防撞墙

属护栏通透性较好,建成后桥梁景观相对较好,因此,本研究推荐采用SS级金属梁柱式+SS级混凝土防撞墙的组合方案,护栏之间的净距采用1.9m。

2、桥面雨水收集

在桥梁两侧防撞墙外侧加设PVC管汇集桥面雨水,并同路基段路面雨水一并收集处理。

3、跨越水域重点桥梁环保设计

玉溪湖大桥(K127+534)

跨越流溪河水库,桥位处两侧山势陡峭,相对高差40~60m,设计水位181.3m,到达设计水位时水面宽度约60m。

主跨采用(58+100+58)m连续刚构,跨越水面部分采用100m,水中不设桥墩和承台;全桥两侧采用双层护栏,两侧挂PVC管收集桥面雨水。

黄龙带特大桥(K138+093)

跨越黄龙带水库,桥位处重丘地貌,设计水位176.02m,达到设计水位时水面宽度约140m。

主跨采用(108+208+108)m矮塔混凝土斜拉桥,跨越水面采用208m,水中不设桥墩和承台;全桥两侧采用双层护栏,两侧挂PVC管收集桥面雨水。

图12:玉溪湖大桥桥型图 图13:黄龙带特大桥桥型图

4、常规桥梁环保设计

桥梁孔跨的布置除了考虑桥梁工程自身的经济性、协调性和美观性以外,还根据环保的要求,除完全避免在水库水域设置墩台以外,也尽量避免在水库的支流水域中设置墩台;另外,在地形横坡陡峭的路段,为了避免墩台施工的大量开挖而引起的水土流失,对于在陡峭路段多布置半幅独柱式桥墩为主,而在地形横坡相对较为平缓的路段则按常规布置单幅双柱式桥墩。 图14:独柱式山坡谷架桥梁

桥面推荐采用混凝土路面,避免沥青路面对水源保护区带来的各种危险和污染。

3. 施工方案

施工期间的污染主要表现为:路基开挖和填筑造成的水土流失,桥梁钻桩产生的泥浆、污水和墩梁施工产生的废弃物,隧道施工废水,临时预制场地和施工营地的各种垃圾。

因此,在案例设计中,优化土石方和边坡的施工方案,以减少水土流失,改善桥梁和隧道的施工工艺,收集施工废弃物,统一规划施工中的各种临时场地。

3.1 路基施工方案及防护措施

1、合理规划路基工程的施工工期,尽量避开雨季,优化填挖,减少施工时间。

2、设计中提前做好排水导流措施,严格水保措施,减少施工水土流失。

3、按照环保要求,施工前提前建立施工临时拦砂坝、沉砂池,阻止泥沙进入水体。

4、在填方路段,首先在填筑段设置沟渠导引地表径流,然后再及时压实填方松土。

5、施工过程中要同环保和水保单位密切配合,贯彻落实水土保持工程的环保验收制。

3.2 桥梁施工方案及防护措施

1、对于距离水库水域较近路段的桥梁,桩基推荐采用旋挖钻机施工,以避免传统方法造成的泥浆污染。

2、承台尽量减少土体开挖,搭设挡板,防止土方进入水库中。

3、对于临近水域路段的桥墩搭设防抛网,设排污管,集中处理施工污水、废油。

4、对于跨越水域的两座大跨度桥梁主梁采用悬拼挂篮施工,挂篮底部及侧面设防抛网,并铺设排污管,集中处理施工污水、废油。

5、混凝土采用商品混凝土,运输条件难以满足时,可将搅拌站设置于水源保护区之外。

3.3 施工建设营地及预制场所

按照环保要求,通过现场调查,并统一规划施工营地和各种预制场地,各种临时施工设施必须设置在离岸50m以外的陆地范围,施工废水、生活污水必须处理达到一级标准后方可排放。

4. 运营安全

4.1 路桥面雨水收集和处理

根据国家环保部和水利部门的要求,路桥面雨水经过统一收集后,需进行集中处理,经达标后方可排放。通过对国内外穿越水源保护区类似项目的调查,路桥面初期雨水收集和处理方案多,环保效果差异大,工程投资差距大。

经过综合比选,本项目推荐采用效果较好、投资适中及管理方便的生物过滤池的方案。

国内外类似项目路桥面雨污水收集和处理方案调查表 表4

1、处理方案

(1)对前15分钟的雨水进行收集和生物过滤,后期雨水可直接排放。

(2)桥面雨水由管道收集,路面由排水沟收集,统一汇入各雨水站处理。

(3)对突发交通事故而泄露的油品及有毒物品,临时应急储存并及时运走。

(4)初期雨水处理、后期雨水排放、应急状态截流三种状态的转换,通过路段监控和电动闸门进行控制。

2、处理工艺

初期雨水:生物过滤处理,进水 格栅 沉淀 植物吸收 过滤 渗滤 补充地下水的处理工艺。设生物滤池16座。

后期雨水:经过配水井后就近排放。

油类及有毒泄漏物:截流、贮存方式,设应急池16座。图15:生物过滤池及应急池

4.2 安全设施

1、防撞设计

路基:全路段采用加强型波形梁护栏;

桥梁:跨越水库水域路段采用双层SS级(金属梁柱式+混凝土防止撞强组合)护栏,其余路段采用单层SS级混凝土防撞墙。

2、安全警示辅助设计

设水源保护区警示牌、限速标志(80km/h)、测速标志,跨越水库水域路段桥梁分车道行驶警示,登记并监控危险品车辆通过水源保护区。

4.3 监控设施

监控设施一般设置在隧道、互通出入口及重点大桥处。为了能及时掌握路况及行车信息,需要对各重点路段特别是跨越水域和临近水域路段加强监控;另外,还需在每个雨水处理站汇水口之前加设监控设施,确保因交通事故而造成泄露的危险品能得到及时、正确的处理。

4.4 沿线生活设施

黄龙带互通生活管理区污水采用移动式干化粪池处理,并定期抽运农用。

5.结束语

针对高速公路在需穿越水源保护区路段,为严格保护水源安全,本文从工程方案设计、施工组织及后期运营的全过程进行探索和研究。

利用计算机模拟仿真撞击试验成果,确定水源保护区特殊要求路段设置双层护栏的宽度和强度;通过将路面桥面雨水进行统一收集和处理,避免路面桥面初期雨水对水源保护区水质的影响;利用路段设置的大量监控设施,及时将发生交通事故泄露的有害物质汇入事故应急池中进行紧急储存,避免有害物质对水源造成严重危害;规范施工方案和建设营地,严格杜绝施工期间对环境的破坏及水域的影响;建立完善的交通安全加强措施,最大限度减少危及水源保护区安全重大交通意外事故发生。

通过本次专题研究,很好的解决了大广高速公路穿越水源保护区路段的环保问题,为项目的顺利开展打下了坚实的基础,同时本次研究成果也将对后续类似项目的建设起到重要的借鉴作用;此外,通过本案例的设计,全面提升了设计人员生态、环保和安全优先的设计理念。

参考文献:

1、国家高速公路网规划(2004年);

2、广东省高速公路网规划(2005年);

3、大广高速公路粤境D3合同段路线穿越流溪河水库和黄龙带水库专题报告(2010年);

第3篇

关键词:水库;震损;应急除险

Abstract: in this paper, according to wenchuan earthquake in 2008 several seismic reservoir of different damage loss, this paper discusses the problems of seismic damage emergency design scheme, design reference for similar project.

Keywords: reservoir; Shock loss; Emergency problems

中图分类号: TU475+.1文献标识码:A文章编号:

1.前言:

2008年5月12日,四川汶川等地区发生我国历史上罕见的特大地震,造成重大人员伤亡,同时也导致震区数百座水库不同程度受损,广东省水利厅按照水利部的统一部署,派出由14名工程技术人员组成的应急除险方案编制小组赶赴灾区开展救援工作,笔者作为小组成员参与了绵阳市抗震救灾工作,并承担了绵阳市部分震损水库的应急除险方案编制,本文介绍几个震损水库的应急除险设计方案,可供类似工程参考。

2游仙区红旗水库震损应急除险方案

2.1主要震损情况

红旗水库主要震损情况如下:

2.1.1 迎水坡裂缝2条,距左岸150m左右。裂缝宽度约5~10cm,长约

30m,该段岸坡呈局部向上游滑坡及崩岸趋势;

2.1.2坝顶裂缝1条,距左岸150m左右。裂缝宽度约2~5cm,长50m,

2.1.3背水坡裂缝1条,距左岸50m左右,裂缝宽度约1~2cm,长约10m,

上述险情出现后,水库管理单位即降低水位专人24小时巡查,并对裂缝进行观测、开挖换填粘土,塑料薄膜覆盖,以避免险情进一步扩大。

根据震后水利检查组检查确定,本水库为高度危险水库。

2.2应急除险工程方案

根据红旗水库的震损情况分析,并结合现场施工条件,红旗水库采用的应急除险方案如下:

大坝:

2.2.1清疏并拓宽溢洪道,降低水库水位运行,控制水库汛前水位;

2.2.2在土坝开裂及崩岸范围,土坝上游坡前沿采用石碴戗堤反压,反压范围总长约80m;石碴戗堤顶宽5.0m,外坡1:4;同时台阶状挖除开裂段坝体,挖除深度2~3m,采用筑堤土料重新填筑压实;

2.2.3坝体下游坡裂缝沿裂缝槽挖,槽挖深度1m,两侧坡度1:1,采用粘土回填压实,植草皮护顶,顶面铺设并固定防水塑料膜。

2.2.4沿坝顶布置两排灌浆孔,进行注浆填缝,孔深约15m,单排孔距5m,排距2m,梅花型布置;(灌浆前也可先对裂缝进行坑探,探明裂缝的深度,当裂缝深度在2m以下时,可采用槽挖后回填粘土,一次性处理裂缝的方案)

溢洪道:

将现溢洪道堰顶高程下挖1m,溢洪排水渠底宽维持现宽度,两侧按1:1边坡修正;

其他措施:

采取措施,拦截进入水库的客水。

3游仙区极乐水库震损应急除险方案

3.1主要震损情况

极乐水库主要震损情况如下:

3.1.1坝顶砼公路路基(坝体)下沉,砼路面局部架空,现场观察,路面局部架空离路基地面高度最大约1~2cm;

3.1.2在土坝约中间位置,坝顶砼路上游侧(接近坡顶),出现多条纵向裂缝,呈不连续状,长约8~10m,裂缝宽约0.5~0.8cm。根据裂缝倾向推测,裂缝以上坝体有向上游滑动的趋势。

3.1.3“5.25”余震后,靠右坝头的砼路面出现一条横向裂缝。

3.1.4土坝上游坡离现水面岸坡局部崩岸。

上述险情出现后,水库管理单位即降低水位专人24小时巡查,以应对随时可能出现的险情。

根据震后水利检查组检查确定,本水库为高度危险水库。

3.2应急除险工程方案

根据极乐水库的震损情况分析,并结合现场施工条件,极乐水库拟采用的应急除险方案如下:

大坝:

3.2.1在土坝开裂及崩岸范围,土坝上游坡前沿采用石碴戗堤反压,反压范围总长约40m;石碴戗堤顶宽5.0m,外坡1:4;

3.2.2坝顶沿裂缝槽挖,槽挖深度1m,两侧坡度1:1,采用粘土回填压实,顶面铺设并固定防水塑料膜。

溢洪道:

3.2.3拆除现溢洪道进口前沿所堆积的土包,降低水库水位运行,控制水库汛前水位;

3.2.4清除溢洪道表土层厚约30cm;

其他措施:

采取措施,拦截进入水库的客水;

4 游仙区玉珠水库震损应急除险方案

4.1 主要震损情况

玉珠水库主要震损情况如下:

4.1.1上游坝坡纵向高约2m砌体挡土墙倒塌,砌块散于上游坝坡。坝坡混凝土护块多处破碎;

4.1.2约在土坝中间位置,坝顶出现纵向裂缝3条,最长25m,宽约2cm;

4.1.3下游坝坡上部出现纵向裂缝1条,约120m,宽3cm。

根据上述出现的险情,震后水利检查组检查确定,本水库为高度危险水库。水库管理单位即降低水位并专人巡查,以应对随时可能出现的险情。

4.2应急除险工程方案

根据玉珠水库的震损情况分析,并结合现场施工条件,玉珠水库拟采用的应急除险工程方案如下:

大坝:

4.2.1重建土坝上游坡原砌体挡土墙;

4.2.2沿坝顶裂缝槽挖,槽深1m左右,槽宽1m左右,两侧坡度1:1,采用粘土封槽,植草皮护顶;

溢洪道:

清疏溢洪道进水口段。

5 江油市三角石水库震损应急除险方案

5.1 主要震损出现情况

三角石水库主要震损情况如下:

5.1.1右侧坝段,坝轴线偏上游位置出现纵向裂缝。裂缝自距右坝头约10m开始,长约50m,宽5cm左右,基本连续。

5.1.2左侧坝段,坝轴线偏上游位置,裂缝自距左坝头约15m开始,长约16m,宽2~5cm,基本连续。

5.1.3现场观察,上游坝坡有沿裂缝向上游滑动的趋势。

上述险情出现后,水库管理单位即降低水位专人24小时巡查,并对裂缝进行观测、开挖换填粘土,塑料薄膜覆盖,以应对随时可能出现的险情。

根据震后水利检查组检查确定,本水库为高度危险水库。

5.2应急除险工程方案

根据三角石水库的震损情况分析,并结合现场施工条件,三角石水库拟采用的应急除险方案如下:

大坝:

5.1.1在土坝上游坡前沿坡脚采用石碴戗堤全坝段反压,石碴戗堤顶宽5.0m,外坡1:4;

5.1.2坝顶沿裂缝槽挖,槽挖深度1m,两侧坡度1:1,采用粘土回填压实,顶面铺设并固定防水塑料膜。

5.1.3沿坝顶裂缝布置两排灌浆孔,进行注浆填缝,孔深约8m,单排孔距4m,排距2m,两排孔错孔布置,灌浆范围全长110m;(灌浆前也可先对裂缝进行坑探,探明裂缝的深度,当裂缝深度在2~3m以下时,可采用槽挖后回填粘土压实,一次性处理裂缝的方案)

溢洪道:

5.1.4清除溢洪道表土层厚约30cm;

5.1.5 溢洪道进口段采用干砌石护底,护底范围全长约30m;

6 江油市上游水库震损应急除险方案

6.1主要震损情况

第4篇

通过对干桔河水库大坝青灰色粉质砂岩坝基防渗处理工程进行分析,探讨了帷幕灌浆技术在青灰色粉质砂岩坝基中的应用,对帷幕灌浆术中使用的灌浆方式、灌浆压力以及灌浆孔冲洗等灌浆工艺流程进行解剖和分析,提出了相应的改进措施。

关键词:土坝;青灰色粉质砂岩坝基;帷幕灌浆技术

目前,我国的帷幕灌浆技术比较成熟,无论灌浆技术中设计的工艺,还是在灌浆中需要应用的经验以及相关规范标准都非常成熟,这使得灌浆技术常常被应用到各种坝基处理中。而拥有不同地质条件的工程,其工程特点和地理条件都较为特殊,因此,一般帷幕灌浆技术难以达到预期效果,需要将帷幕灌浆技术进行适当的调整,才能达到理想效果。

一、工程概况

景东县干桔河水库是一座集灌溉、供水和综合经营三种功效为一体的小一型水库,大坝由均质土坝构成,该坝最大高度为35.5m,坝长为141m。库区渗漏:水库存在枢纽区低矮垭口处向低邻谷(勐片河)的渗漏问题;坝基及绕坝渗漏:总体坝基及绕坝年渗漏量37.3万m3,渗漏量占总库容(134万m3)27.8%,渗漏问题严重;哑口渗漏量占总库容(134万m3)2.1%,虽然渗漏量较小,但水库渗漏对路基及路基以下边坡造成影响,水库高水位运行存在对路基的浸没影响,向右岸坡裂隙型渗漏易造成公路下边坡的松散覆盖层牵引式滑坡,危害公路及附近农户安全。坝基及两坝肩采用帷幕灌浆处理,帷幕线总长385.5m,灌浆深度17~51m(正常蓄水位以上部为非灌段),单排孔,孔距1.5m,。

二、帷幕灌浆技术的应用

(一)工艺流程

帷幕灌浆技术的施工工艺流程主要如下:钻机就位钻第一个灌段洗孔压水试验(确定灌前的基础透水率,用以决定是否还应往下灌钻灌)灌浆钻下一个灌段(到底界就终孔)循环下一灌段施工。采取自上而下的方式进行分段灌浆,最后进行封孔处理,并对整个灌浆质量进行检查。

(二)钻孔

由于帷幕灌浆孔布置地点位于坝基及两坝肩,因此,需要在灌浆斜坡地段建立具有移动特点的三角形钻机机架,使得钻机底座维持在水平状态。根据帷幕灌浆孔的深度和质量要求,选择与之相符和的设备,在安装相关设备后,首先对设备的运行状态进行试验和检验,保证钻机的运行处于最佳状态,做好设备的供电工作,保证供电持续进行。在钻灌浆孔的过程中,详细记录岩层、岩性以及孔内每项情况。根据每个帷幕灌浆孔的特点和要求,在钻进过程一定要对孔斜进行严格控制,每次钻进5-10m,都需要对孔斜进行测量和核对,总之,设计位置和钻进的灌浆孔两者之间的偏差度应该控制在10cm以内。若是因为岩层性质等原因需要对钻孔位进行变更时,在征得设计师的同意后,再进行钻孔。每项灌浆孔都应该有各自的详细记录,孔深也应该与设计规定的孔深相符合。

(三)钻孔冲洗

在钻孔操作完成后,孔深和钻孔偏差与设计规定相符合后,需要使用借助压力水对基岩裂缝进行冲洗。冲洗钻孔所使用的压力一般设定在灌浆压力的80%左右,若是冲洗压力在1MPa以上,应保持在1MPa。对基岩裂缝的冲洗一直持续到冲洗回水变成澄清样,并持续20min后结束,而且每个灌浆孔的冲洗时间最少应保持在30min,孔内沉积物的厚度应该在20cm以下。而对于断层、裂缝较大的基岩等地质性质较为复杂的部位,对灌浆孔的清洗和缝隙的冲洗时间长短以及冲洗方式应该根据灌浆试验来决定。

(四)压水试验

压水试验是在帷幕灌浆孔钻孔裂缝进行冲洗阶段时对钻孔管道内的试验冲洗,这种试验方法和过程都比较简单,因此,它又被称为“简易压水”试验法。在钻孔压水试验中,要保证钻孔灌浆中检查孔的样品按SL62-94的规模进行压水试验,同时,在试验时,检查孔的抽样数量不能少于实际灌浆孔总数的10%。其压水压力要保持在灌浆压力的80%左右,在这种情况下,如果得到的水压结果没有超过1Mpa,应该将其调至1Mpa。一般在压水试验中采用的灌浆泵的规格为BW200/40,在没有地下水位资料的情况下,在一个单元内帷幕灌浆开始前,可以采用局部测量方法,利用先导孔对地下水位进行一次测定,将测定结果作为一个单位内的数值代表,然后每间隔五分钟进行一次地下水位测定,但水位下降变化规律为连续两次都小于每分钟5厘米时,就说情况已经稳定,然后可以作为最后的观测值确定地下水位的定值。在确定灌浆孔地下水位定值后,再依次在灌浆孔的全孔前进行压水钻孔清洗和裂缝清洗。在试验时,灌浆孔其他部分都可以不进行提前冲洗,但只有孔底一定要提前冲洗,确保孔底的清洁,减少杂质对试验结果的影响。帷幕灌浆压水试验时都是采用的自上而下分阶段进行灌浆,在灌浆时,先导孔也应该进行自上而下的分段压水试验,并且依次对灌浆孔的各灌浆段在灌浆前进行压水冲洗。一般使用压水试验都是在裂缝冲洗完毕后,采用五点法或者单点法进行试验。

(五)灌浆及封孔

一般在灌浆时都是采用“孔内循环”模式,保持射浆管与孔底的距离为0.5m,应对坝体混凝土和基岩的接触面提前进行处理,在两者接触时应该先行单独灌浆。在自上而下分段灌浆时,为了防止出现渗漏现象,灌浆塞应该放在管孔内距管底0.5m的地方。灌浆时要严格按照施工图纸施工,工程师要对施工过程进行监督,确保施工人员施工符合规范和图纸标准。在灌溉时,灌浆的浓度要由稀到浓,逐渐变换。当灌浆管内的水压保持不变,且注入量慢慢减少时,或者当注入量保持不变,灌浆管内的压力逐渐减小时,又或者两者都不变时,这时可以通过改变灌浆混凝土的浓度来查看灌浆压力变化情况。灌溉结束后,就剩下封孔的工作,封孔速度一定要快,减少混凝土与空气的接触,或者是内部受热不均而引起灌浆孔的变形。

(六)特殊情况的处理

在帷幕灌浆中,有很多临时突况,应该提前想好应对措施。对吃浆量大,压水无回水,处理方法:低压、限流、限量、间歇、待凝。待凝时间为不少于6小时然后扫孔复灌。

如灌浆时出现的漫灌、漏灌、串浆、灌浆中断和积水等情况,应该采取有效的措施及时解决。在灌浆中,出现;漫灌或者漏灌时,应该根据实际情况采取嵌缝,或者是将表面用塑料薄膜封起来,还可以采用降低管内压力、增加灌浆浓度和采用间歇性灌浆等方法解决这种情况。

结束语

帷幕灌浆技术在我国土坝坝基中得到广泛的应用,其施工技术水平也极大地提高了土坝坝基的稳定。但是在灌浆渗透性能方面还存在一些问题,还需要对渗透技术的深入研究,以增加坝基的防渗透性能,使坝基更加的稳定。

参考文献:

[1]王延立.帷幕灌浆技术在砂砾石坝基防渗中的应用[J].科技创新导报,2012(34)

第5篇

关键词:团结水库;除险加固;设计

中图分类号: TV698.23 文献标识码: A DOI编号: 10.14025/ki.jlny.2017.04.018

1工程现状及存在问题

1.1工程总布置情况及存在问题

团结水库主要建筑物由大坝、溢洪道、放水设施等几部分组成,经安全鉴定团结水库工程存在以下问题:坝体出现3条地震裂缝;坝体高度不满足防洪要求;溢洪道底板和边墙有裂缝,陡槽段边墙高度不够;溢洪道没有消能设施;放水设施有裂缝。

1.2大坝及坝基

团结水库大坝为均质土坝,最大坝高12.75米,坝长148米,坝顶宽58米,大坝上游边坡坡比为1∶3.0,大坝下游边坡平均坡比为1∶2.3,上游坝坡无护坡,下游为干砌石护坡。因年久失修,水库在坝体中产生了一系列的震生裂缝,其中平行于坝轴方向规模最大的纵向主裂缝长达80米,呈断续状延伸,基本上已贯通整个坝体长度,裂缝宽度为0.2厘米。其余3条纵缝平行于坝轴线方向。

1.3溢洪道

溢洪道设在大坝右侧,属于河岸式无闸正堰溢洪道,由进口段、溢流堰及陡槽组成。溢洪道堰型为宽顶堰,加固后堰顶高程664.200米,闸室净宽3米,最大溢流水深1.894米,相应水位666.094米,溢洪道上设有工作桥一座,其长度为3米。陡槽段分三段,底宽3米。第一段坡长45.97米,坡比1∶135.21;第二段坡长15.28米,坡比1∶3.48;第三段坡长37.87米,坡比1∶3.98;底板为50厘米厚C20钢筋混凝土结构,边墙为50厘米厚浆砌卵石。溢洪道无消能设施。

1.4放水设施及其他

团结水库放水设施为涵卧管形式,卧管断面尺寸为0.4×0.4米,涵管断面尺寸为0.75×0.7米(估计)。放水孔直径为φ0.3米,最大放水流量0.28立方米/秒。

涵卧管位于大坝左坝肩,设置于基岩中,现状为地震产生轻微裂缝,现场检查有漏水现象,对工程运行影响不大。

进库道路基本为机耕道,路面很窄,且为泥质路面。水库管理设施简陋,管理房破损,大坝无监测设施。

2设计依据

按照中华人民共和国《水利水电工程等级划分和防洪标准》SL252-2000之规定团结水库工程等别为Ⅴ等,主要建筑物级别为5级。按照SL252-2000之规定“山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准”,本次设计洪水标准为20年洪水设计,200年洪水校核。

3总体设计方案

根据团结水库的现状和存在的问题,拟定除险加固总体设计方案:坝体加高0.6米,满足水库防洪要求;上游坝坡护坡处理;充填灌浆处理坝体中震生裂缝;后坝脚增设棱体排水。对溢洪道底板和边墙的裂缝进行处理;加高陡槽段边墙;新建消能设施。对放水设施的裂缝进行处理,将原放水涵卧管拆除,新建成折悬臂闸门控制式放水涵卧管。增设观测设施,修建坝顶公路及防汛抢险公路;白蚁防治。

4加固设计

4.1坝体裂缝处理

因年久失修,坝体中产生了一系列的震生纵向裂缝,本次设计拟采用_挖回填与充填灌浆的方式对震生裂缝进行处理,在纵缝处将坝体开挖2米深,开挖长度应比缝两端长1米。开挖边坡不陡于1∶1,挖坑两端的边坡不陡于1∶3,槽底宽度0.5米。开挖后立即回填,回填土料应与原坝体土料相同。开挖回填后进行充填灌浆。灌浆孔单排布设,灌浆孔距2.0米,跳孔灌浆,深度到坝基。浆液采用水泥粘土混合浆液,终浆比例采用1∶1。

4.2上游坝面护坡

水库经多年运行,大坝上游坡面风浪淘刷现象严重,原上游坝面没有护坡。本次设计在上游坝面新铺设预制砼块护面,以防止风浪淘刷。上游坡坡比采用1∶3坡比进行护面整治。预制块设计采用C20砼现场预制,尺寸为0.5×0.5×0.08米,采用1∶2水泥砂浆灌缝铺装,其下设0.1米厚粗砂垫层,坡面663.0米高程处设1.0米宽马道,坡脚处新建毛石砼挡墙阻滑。由于坝基为淤泥质粉质粘土,新建毛石砼挡墙地基承载力不够,施工时把地基土置换成砂砾料,提高地基的承载力。

4.3下游坝面护坡

下游坝面现状情况为干砌石护坡,护坡比较完整,可以继续使用。本次设计下游坝面护坡为原来的干砌石护坡不变。在下游坝面周边设浆砌石矩形槽排水沟,兼做白蚁防治施药沟,浆砌石标号为M7.5。坝脚设顶宽1.0米两侧边坡比1∶1.0、

1∶1.5的排水棱体。

4.4坝顶

根据调洪计算复核结果可知,团结水库现状坝顶高程不够,比校核最高洪水位低666.092-665.6=0.492米,综合分析溢洪道实际情况,本次设计在原坝顶上将坝体加高0.6米,坝顶高程达到666.2米。

本次设计在坝顶高程加高的基础上再新建0.9米高、150米长的防浪墙,防浪墙为钢筋混凝土形式,厚0.3米。坝顶宽6米,坝顶面铺设泥结石路面,路面宽5.7米,上层铺设0.2米厚泥结碎石,下层铺设0.3米厚手摆片块石基础。

5溢洪道加固设计

5.1溢洪道工程现状

团结水库溢洪道位于大坝右侧,进口正槽开敞式自由出流,进口底高程为664.00米,堰顶净宽3.0米,最大泄流量12.65立方米/秒,溢洪道无挑流设施。

5.2溢洪道加固项目

运行多年,溢洪道出现了不同程度的纵向和横向裂缝,裂缝最长10m,深度贯穿溢洪道边墙和底板,造成了部分段溢洪道边墙及底板断裂、错位。在不改变原来溢洪道型式和坡比的情况下,对原溢洪道边墙和底板进行凿毛,打锚杆,锚杆间距1米×1米,挂200mm×200mmφ6钢筋网,浇筑200mm厚C25细石混凝土。

5.3溢洪道新建项目

原溢洪道无消能设施,由陡槽直接泄入下游河道,对下游造成了严重冲刷,不利于溢洪道安全,故决定新建挑流鼻坎,新建挑流鼻坎与陡槽加固同时进行,布置陡槽第三段末段。

6放水设施

6.1放水设施结构安全评价

团结水库放水设施为涵卧管形式,卧管断面尺寸为0.4×0.4米,涵管断面尺寸为0.75×0.7米(估计)。放水孔直径为φ0.3米,最大放水流量0.28立方米/秒。

涵卧管位于大坝左坝肩,设置于基岩中,现状为地震产生轻微裂缝,现场检查有漏水现象。

6.2放水设施加固项目

据现场情况检查分析和近几年其他水库放水卧管改造及运行情况比较,拟设计将放水涵卧管改建为折悬臂表层放水闸,采用手电两用卷扬式启闭机启动。

6.3结构设计

将原放水设施的放水涵卧管拆除,新建的涵卧管为折悬臂闸门表层放水,分3级,最大水头2.8米,放水孔Ф=0.5米,最大放水流量0.3立方米/秒,卧管为矩形断面,净尺寸高×宽(1.3米×0.6米),底坡比降为1∶2.0。本次设计闸平台、折悬臂、边墙、底板、盖板均采用C20铪现浇。

7结语

本次设计拟采用开挖回填与充填灌浆的方式对震生裂缝进行处理。真正做好团结水库除险加固工程的相关设计工作,从而提高团结水库的使用年限。

参考文献

[1]张兴荣.病险水库除险加固之我见[J].中国新技术新产品,2010,(03).

第6篇

关键词:路线设计;方案论证;优化;理念

1.概况

澄海樟林至海丰公平公路海丰段是整条路线的末段,海丰境内路线长16.l公里,其中平东镇辖区内9.763公里。樟公线连接揭阳、汕尾两市,是粤东地区九五期间公路工程主要项目之一。樟公线海丰段原由省内的一家设计部门设计,路线按平原微丘区二级公路标准设计,路基宽12米,水泥混凝土路面宽9米,桥涵荷载汽车20-挂100。原设计方案显示,在跨过公平水库库区段需建造大桥一座,总长379米,桥型设计为15×25m预应力T型梁桥,全路段预算总造价为2140.49万元。

2.路线设计方案比选

于原设计单位远离海丰,对下列问题了解或考虑不足:

a、平东镇是海丰县的边远山区镇,位于海丰东北部,陆丰、陆河、海丰三县交界处。平东镇集老、山、边、穷于一身,全镇总人口2.3万人,人均收入1929元,筹资修路困难较大。

b、公平水库是大型水库,原路线设计通过库区段,最大水深超过15米,对水下的地质、地貌没有勘察测定。

c、原设计对地形的利用不充分,过于追求施工方便,对工程挖方互相调配缺乏全局性的考虑,同时对公路近、远期的经济效益和社会效益也缺乏全面考虑。

鉴于上述原因,考虑当地政府的经济能力、公路的社会经济效益等因素,平东镇和海丰县两级政府认为原设计方案仍可优化,要求地方公路部门在原设计方案的基础上重新勘察,提出最佳方案。

优化方案必须符合如下几项原则:A、路线的线型设计必须符合平丘区二级公路标准。B、工程的预算总造价必须最大限度节省。C、公路的经济效益必须得到充分的发辉。

(1)调整线型布设。原设计路线通过的平东段村庄稀少,为了发挥公路的最佳效益,我们把路线布设在尽量靠近村庄的地方通过,力求以交通促进经济的发展。

(2)改库区大桥为路、桥并举。本路段跨过公平水库库区总长379米,原设计方案建大桥1座379米,在水库区内的工程总造价893.07万元。为降低投资和保证建桥质量,优化方案把库区大桥的深水段(321m)改为填坝筑路,在库区的浅水段建一座长58m的中桥。更改后的优化方案在库区的路、桥,总造价仅需392.89万元,可节省资金500.18万元。

3.路线设计方案的论证分析

3.1?设计方案论证的步骤

要勘测设计一条合格的路线,影响的因素很多,而做好方案优化,又是其中最重要的环节。路线方案可分为整体方案(大方案)与局部方案(小方案)。大方案一定,这条路线的整体走向就决定了。至于路线所经地段的局部走向,则可放到初步设计或施工图设计中去解决。

在大方案确定之后,如何处理好局部方案就成为关键的问题。而选好局部方案,应该做到下面几点。

(1)首先应该有该地区的地形图(比例尺应尽可能大些)。先在地形图上根据山脉、河流的走向、居民点分布情况,以及农田、植被、娅口位置等研究路线可能有哪几种走法。因为在地形图上观看比较明确,整体性强。

(2)在以上基础上根据初拟的方案到现场详细踏查核对。还可以通过实地详细察看,发现沿线是否有不良工程地质现象,及时引起注意。如果没有可资利用的地形图时,现场勘查就显得更为重要。同时为了取得相对可靠的数据资料,还必须辅以必要的导线测量。

(3)为了避免疏漏,还需要邀请当地年长的居民进行座谈,了解当地的一些风土人情,地理风貌,洪水灾害,事物变迁等。并可由他们带领到现场察看。因为当地居民长年累月生活在这块土地上,对当地的情况最了解。通过这些来弥补不足和防止偏面。

(4)在掌握第一手材料的基础上,根据所确定的公路等级,规划布置各方案。并通过必要的计算比较,列出各路线方案的主要优缺点,从中确定较为合理的推荐方案。

3.2?方案的论证与实施

3.2.1?筑坝方案可行性的调查

公平水库是多功能型的水库,起着防洪、灌溉、发电、供应生活用水等作用,在库区内修筑水坝,对水库的安全、水质污染、生态环境和功能作用是否影响,我们进行了实地详细的调查,公平水库最大库容量1.633亿m3,枯水期库容量为2778万m3。水坝修筑后,根据水库部门的水利技术人员测算,筑坝不会对水库安全造成影响,水坝采用山石掺砂筑坝,水坝两侧库区保持流通,水质不会受到污染,因此在库内修筑水坝公路可行。

3.2.2?线型方案的论证

在初步设计的基础上,我们对路线的布设作了部分调整,从地形的利用、挖填方的调配、料场的选用等诸方面作了充分的考虑,路线方案广泛征求了当地群众、政府、水利等部门的意见,一致认为该方案切实可行,认为是最佳方案。

3.2.3?效果

(1)显著降低工程造价:公平水库库区大桥改筑水坝并建中桥一座,同时通过合理利用地形,挖填方的合理调配利用,使工程总造价大大下降,为当地政府和群众节省投资500.18万元、降低造价达23.3%;平均每公里造价由原方案的219.25万元降至168.01万元,即每公里节约了51.24万元。

(2)建设周期缩短:库区筑坝材料运距不足1公里,自采自运,施工单位只需足够的机械设备,基本上不受天气影响,浅滩建中桥,地质良好,施工方便。初步设计的施工周期为20个月,路线调整设计后,总工期12个月,比原来缩短8个月,使公路提前投入使用。

(3)社会效益良好:镇、县、市各级政府有关部门反映,该路段的路线变更设计方案符合当地实际,既节约了投资和缩短了工期,公路路线也靠近沿线村庄,有利于村庄交通和经济发展。

4.结语

公平水库库区填坝筑路,在水深15米以上,水下地貌尚不明确的情况下,进行带水大填方,大坝筑成几年来,坝基稳定,坝坡冲刷微小,这在我县公路建设史上尚属首次,为今后类似地形的公路建设积累了一定的经验。因此,若要一条高速公路的路线方案达到最优效果,只有不断通过多方案比选、优化,最终才能找到合适的路线方案。

参考文献:

[1] 张航. 高等级公路路线方案优化研究[J]. 武汉理工大学学报, 2002, (4): 481- 484.

第7篇

【关键词】公路;山区;路线;路基;建设

一、项目概述

迭部至九寨沟公路是甘川交界的重要省际旅游公路,位于甘肃东南部,长约140Km,其中甘肃段约长60Km,它的建设对于改善沿线居民民生、出行、经济发展,促进两省交流、民族团结有重要的作用。沿线地处西秦岭地槽褶皱系的北支秦岭海西褶皱带,地质构造相对复杂,沿线沟壑交错,河谷发育,地质病害较多;气候湿润,降水充沛。公路全线均位于山区路段,沿山岭间布线,主要土质为碎卵石土,局部路段有灰岩出露。

迭九公路在原有乡道基础上进行改建,旧路宽4-5m,主要供农用车辆进出,全线均为土路,公路崎岖不平,难以行驶。公路改建时,按照全线30Km/h设计速度,路基宽度7.5m进行建设。其中K6-K15路段是全线有代表性的路段,虽处于山区,但该路段小地形具有山岭、平原特征,因此在进行设计施工时,如何灵活运用各项规范指标,进行路线布设,路基设置成为全线的重点、难点,也成为降低工程造价、减少后期养病害的关键因素。

二、路线、路基布设

1、K6-K8路段,现有旧路宽约6-7m,左侧临山,右侧临水库,地势险要,山体高约200m,距坡底水库约40-60m。原方案为右侧大体积圬工支护,纵向拉坡开挖,充分满足平纵面指标要求。为节省投资,该段利用旧路进行展线,路基沿旧路爬行,基本满足三级公路指标要求;同时沿左侧适当拓宽至7.5m,结合实际土质胶结较好,稳定性较好条件,将规范规定1:0.75边坡率调整为1:0.5,于左侧局部坍塌路段进行支护处理,右侧维持现状,仅对边坡进行处理。通过调整,较好的保证了路线平纵面线形、路基稳定,且大副度减少投资,由于开挖较小,对旧边坡扰动小,后期无坡面病害,养护费用低。

2、K8-K11路段,该段旧路位于山体中间,左侧临山,右侧临谷,谷宽30-40m,常流水,水深7-8m,距山顶高差约150m,距沟底高差约50m,旧路宽约4-5m。原方案利用旧路,对左侧进行拓宽,开挖山体,并进行大体积圬工支护,工程造价较高,且本段土质主要为碎卵石土,极为破碎,开挖山体后边坡高约15-20m,胶结较差的碎卵石土稳定性较差,后期泥石流、坍塌病害将极为严重,养护困难、费用极高;同时对旧路进行开挖时,会导致道路阻塞,前后不通,由于该路为进出山的唯一通道,因此施工难度较大。施工方案确定时,针对可能出现的病害,经过对该段土质的取样试验,方案比较,加强对山体横坡的测设,收集资料,现有横坡坡率约为1:1。为较好的利用实际地形,降低工程造价,提高工程质量,改善运营水平,本着宁与河斗,不与山争的原则,将该段路线方案定为沿溪线,路线沿河边傍山而行。路线于K8处通过坡顶向下,于K8+450处至河底,路基高度通过设计洪水位+回水高+波浪侵袭高+0.5m为安全高度确定,路线沿沟谷傍山按三级公路标准执行,线形流畅。路基右侧临河一侧设置高约10-13m挡土墙,对河道基本无压缩,既能保障路基宽度,又能达到对左侧山体零开挖或较低开挖的目的,后期运营基本无病害产生;同时利用山间原旧路作为施工便道,输送建筑物资,供居民出入等,为施工进度提供了保障;公路沿沟底布线,山峦叠嶂,沟谷纵横,气雾旋绕,景色秀丽、满足了本项目作为旅游公路景观要求。

3、K11-K12路段,路线通过尼傲村,本村为藏族同胞聚集地,村民有自己的,对自然力量较为尊重。公路通过村庄外侧旧路时,路中线右侧为一千年古树,当地人尊为神树,侵占公路限界,需对其进行移植以保证公路的通行。限于实际情况,对该处古树设置护栏进行保护,同时于公路左侧设置港湾式停车带,加宽两个车道,挤压左侧河道,前后渐变顺接。沿河设置挡墙进行防护,墙顶采用具有地域风情的雕刻护栏、配以当地风情的色彩,增强民族特色。既保证公路通行顺畅、又增强景观效果,同时,增进了民族团结,改善了与沿线村民的关系,保证了工程的正常实施。

4、K11-K15路段,该段旧路沿溪布设,夹于两山之间,地势开阔,既有山间林地的参天大树,又有河谷滩地的荆棘矮林,还有水草湿地的野花遍地,因此,视野开阔,景色怡人。对该段公路,由于现有公路已较好的满足了平纵指标、路基高度、宽度的要求,本着“不破坏就是最大的保护”的原则,对该段路基进行利用,同时拓宽一个车道作为观景台使用,供来往车辆驻足观赏,照相留影。

5、沿线个别路段难以完全满足路线、路基规范要求,强行满足会导致大的开挖,大幅度增加工程造价,同时引发地质病害,给后期运营带来安全隐患。因此,工程实施时,通过合理设置沿线安保设施,如标志牌、标线、诱导标志、警告标志、护栏等,来达到既保证行车运营安全,又合理降低工程造价。安保工程作为路线工程的一部分,是对路线设置的优化和补充,加强和完善。安保工程实施时,采用民族特色的图案,使其与实际环境更协调统一。

结语

山区公路的建设是有利于当地百姓的惠民工程,公路建设者需要精设计、科学管理,在保证质量安全的同时,注重环境保护,适应气候,地质条件,注重社会效益与环境效益的和谐统一。迭九公路是穿越山区公路具有典型代表的一条低等级公路,现虽尚未完全建成通车,但其通过山区、沟谷、谷间平原地带时的设计思想、施工理念均体现了因地制宜,灵活运用的风格,这对于低等级公路建设时节省投资造价、减少路基病害、改善美化环境,更好的建成项目从而服务于大众有较好的指导作用,值得借鉴。

参考文献

[1]孙家驷.道路设计资料集.人民交通出版社

第8篇

[摘要]就夏县红沙河水库除险加固措施展开论述,介绍了红沙河水库的工程概况、水文气象以及工程地质情况,对红沙河水库存在的问题加以论述,并针对性的提出红沙河水库的除险加固措施。

[关键词]红沙河水库;存在问题;除险加固措施;夏县

1工程概况

红沙河水库位于中条山麓的瑶台以北,涑水河流域青龙河支流的红沙河上,地处夏县瑶峰镇吴家峪,是一座以防洪、灌溉为主的小(一)型水库。原设计防洪标准为50年一遇设计,300年一遇校核。总库容135.6万m3,控制流域面积9.5km2。水库枢纽工程由大坝、卧管及输水涵洞、溢洪道三部分组成。大坝为多种土质混合坝,最大坝高26.5m,坝顶高程522.1m,坝顶长179m,坝顶宽4m,大坝上游坡比1∶2,1∶2.75,1∶3,下游坡比1∶2,1∶2.5,1∶2.75,上游为干砌石护坡。输水涵洞位于大坝右侧,洞身为砌石半圆拱断面,宽1.6m,高1.8m,坡比1∶100。进口高程502.4m,出口高程501.5m,洞长85m,原采用斜拉式闸门防水,后改为卧管防水。溢洪道位于水库左岸的小沟内,进口采用开敞式宽顶堰,进口底高程517.3m,断面净宽5.0m,进口段长48m,纵坡1/100,设有一级跌水,跌差5.5m,出口消能方式为挑流消能。水库始建于1971年12月,于1975年8月竣工蓄水。大坝为多种土质混合坝,施工方法为水中倒土加轻碾,上游坝体为壤土,下游坝体为砂砾料加风化料。1979年在原坝顶上加设了一道长200m的防浪墙,净高1.0m,坝高25.5m,并对溢洪道进行了扩建。20世纪90年代后期,库区淤积严重,闸门和启闭机无法运行,在闸室旁边新建了13孔卧管,为砖石结构。

2水文气象

红沙河水库控制流域属大陆性季风气候,春季干旱多风,夏季暴雨时有发生,秋季阴雨连绵,冬季少雪干冷。根据夏县气象站统计资料,多年平均降雨量为637mm,最大日降雨量105.9mm。多年平均蒸发量1807mm,多年平均气温12.9℃,无霜期200d,多年平均风速1.8m/s,风向多为东南风。汛期6—9月份降雨量占全年降雨量的63.3%,主汛期7月15日—8月15日雨量较为集中。

3工程地质

3.1库区工程地质条件

红沙河水库位于涑水河流域青龙河支流的红沙河上,所处地貌属于中条山西自然单元,黄土丘陵地形,沟壁陡立,其深度为100~200m,宽度不等,多呈箱形,地形支离破碎。坝址区出露的地层主要是中更新统洪积物、全新统残坡积物、全新统冲积物、全新统人工堆积物、全新统冲积物。地下水含水层由全新统冲洪积的含细粒土砂和级配不良砾组成,埋深8~33m。含水层颗粒直径及厚度由上至下变细变薄,地下水的主要来源靠洪积扇中部的孔隙水和大气降水补给,通过蒸发及向河道下游径流排泄。工程区地表水较贫乏,一般沟谷干枯,汛期雨后后沟谷中有较多地表水。工程区位于山西地震亚区怀来-西安地震带,东南与许昌-淮南地震带相接,东北与邢台-河间地震带相接。许昌—淮南地震带是一个地震带活动强度较弱,频率较低的弱震带。邢台-河间地震带,虽属一个强震带,且曾发生强烈地震,但该带距坝址较远,影响甚微。对红沙河水库区域稳定性影响较大的中强地震主要来自怀来-西安地震带。根据《中国地震动峰值加速度区划图》《中国地震动反应谱特征周期区划图》,坝址区的设计地震动峰值加速度为0.15g,本区地震动反应谱特征周期为0.4s。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》,本区地震基本烈度为Ⅶ度。

3.2坝址工程地质条件

坝体土种类不一,主要由低液限粉土。粉土质砂及含砂低液限粉土组成,含有较多钙质结核和砾石,均匀性差,稍密—中密,中—高压缩性。坝基土为第四系全新统冲洪积物,以级配不良砾为主,夹有薄层含砂低液限粉土及含细粒土砂,渗透系数较大,会造成坝基渗漏。

4水库存在问题

红沙河水库由于渗漏严重,大坝坝体质量较差,淤积严重,近几年一直空库运行。根据2007年水库大坝安全鉴定,工程存在问题较多,危及大坝安全。主要表现在:第一,防洪标准达不到规范复核要求;第二,大坝抗滑稳定不满足规范要求;第三,大坝渗透不稳定,坝坡上有裂缝及陷坑,影响其结构安全;第四,输水涵洞存在较多裂缝,进口已被淤埋,闸门及启闭机锈蚀老化,已无法运行;第五,溢洪道出口侧墙部分损毁;第六,水库缺乏必要的工程及水文监测设施。

5水库除险加固措施

5.1大坝主体工程加固措施

5.1.1坝体加高水库原设计

坝顶高程522.1m,最大坝高26.5m;实际坝高25.5m,坝顶高程521.1m,1979年在原坝顶上加设了一道长200m的防浪墙,净高1m。现状坝顶最低处仅520.6m,防浪墙高521.9m。30年一遇设计洪水位519.94m,300年一遇校核洪水位521.43m,坝顶设计高程为522.08m。根据《碾压式土石坝设计规范》要求,坝顶应高于校核洪水位,建议对坝体加高,加高后坝顶高程为522.0m。

5.1.2坝体防渗处理

红沙河水库运行几十年,上游淤积已形成铺盖,但由于大坝施工质量差,坝体土种类不一,土质较杂,含较多砾石及钙核,压实质量较差,以及多年干库运行,坝体处存在陷坑及裂缝,为提高坝体的抗渗能力,有效降低渗透压力,建议在坝体上游铺设复合土工膜进行防渗处理。

5.1.3坝体培厚加固

水库经多年运行,上游坝坡不规则,建议对上游坝体进行坝面整修,坡比为1∶2.5。根据结构稳定复核,坝体下游坝坡存在着抗滑稳定安全问题,应对下游坝坡进行培厚处理,坝坡坡比由原来的1∶2变为1∶2.5,以保证坝坡抗滑稳定。培厚土料选和原坝体上游填筑材料相同的粉质黏土。按照土坝施工规范,坝体培厚填筑压实度不小于0.95。坝体培厚按照设计坝坡线分层回填夯实,可将松动土体移作下部回填土方,回填时由下至上分层回填夯实。施工时要求彻底清除树根杂草,坡面修整平顺、密实,然后沿坝坡每隔5~10m挖防滑沟一道,沟深0.5m,沟底宽0.5m。回填时,应将开挖坑槽时的阶梯逐层削成斜坡,做好新老土的结合。

5.1.4裂缝处理

坝体土主要由粉土质砂及低液限粉土组成,含有较多钙质结核和砾石,加上水库多年干库运行,土质疏松,在坝体上存在较多裂缝。由于在坝体上游采用了有效的防渗措施,坝体不会再有严重渗漏问题,裂缝处理主要是解决雨水的渗入造成坝体的不稳定问题,对裂缝采用开挖回填的处理方法。处理范围为表层以下2~4m,槽底宽度为0.5m,开挖长度比缝端长2m。

5.1.5下游坡面排水沟及排水棱体

下游坝坡经培厚加固后,在坝坡上设置纵横向排水沟,沿马道内侧设纵向排水沟,沿下游坝肩每侧设横向排水沟,排水沟采用C15砼结构,断面形式60cm×30cm。下游坝脚设排水棱体,棱体顶高程496.6m,顶宽2.0m,高3.0m,分三层,依次为砂层、碎石层、块石层,下游坡比为1∶1.5。

5.1.6坝顶工程

坝顶修筑泥结石路面,满足施工和运行检修时设备通行要求。路面高程521.5m,路面宽5.0m,路面横坡比为1.5%,向上游倾斜。

5.2溢洪道修复加固

溢洪道位于大坝左岸的小沟内,进口采用开敞式宽顶堰,进口底高程517.3m,断面净宽5.0m,侧墙高2.8m,进口明渠长48m,纵坡1/100,设有一级跌水,跌差5.5m,消能方式为挑流消能。现状溢洪道跌水左侧部分损毁。由于校核洪水位521.43m,泄量73.34m3/s,堰顶水深4.13m,超过现状溢洪道进口段侧墙,根据《溢洪道设计规范》,溢洪道超高值为0.5~1.5m,结合溢洪道地形,对溢洪道侧墙进行加高,进口段加高2.0m,陡槽段加高0.5m,结构采用M7.5水泥砂浆砌块石。对跌水左侧坍塌护坡进行原断面恢复,溢洪道侧墙裂缝及局部损坏部位凿除后刷浆按原样砌筑。现状溢洪道底板损毁严重,建议重新衬砌,底板全段C20混凝土现浇,泄槽底部伸缩缝采用齿墙连接。现状挑流消能基础为浆砌石,面层混凝土剥蚀严重,挑坎后左侧墙无护砌,对混凝土面层拆除重建,坎后左侧墙采用浆砌石贴坡护砌,下游设浆砌石护坦防冲。浆砌石采用坐浆砌筑的方法,要求块石粒径不小于30cm,块石表面干净无杂物。对于土质地基,砌筑前应先将地基夯实,并在地基面上铺一层3~5cm厚的稠砂浆,然后安放石块;砌筑时应保证坐浆饱满,填捣密实,表面平整。

5.3输水涵洞除险加固

原放水设施为斜拉启闭闸门,启闭机房设备建立在大坝回填土上,闸门丢失、进口堵死,已无法运行。现状放水设施为卧管放水,卧管及消力池多处破损。输水涵洞内发现有多条横向裂缝,缝宽1cm左右,涵洞出口明渠段有60m长已损毁,需要恢复。建议对原闸房进行拆除,并对卧管、消力池及输水涵洞裂缝进行维修。卧管及消力池维修主要采用C20混凝土进行砌体恢复,输水涵洞裂缝处理采用凿缝、填塞止水材料,然后砂浆填缝。涵洞出口明渠段按原矩形断面恢复,断面宽1.8m,高1.2m,采用M7.5水泥砂浆砌石结构。

5.4观测设施

水库建成后,由于大坝的拦蓄作用,改变了河流的水文条件,为更好地控制运用水库,进行科学管理,发挥最大的综合利用效益,及时发现险情,减少或避免工程事故,应设置观测设施。根据相关规范要求,小型土石坝的观测一般以肉眼巡检和外部观测为主,故应设置以下观测项目:

5.4.1表面沉降及位移

表面竖向位移和水平位移观测,共用一个测点,观测断面选择地质、地形、坝体填筑质量变化及运行管理中发现有异常反应处,拟将位移测点布置在沿大坝轴线桩号0+040,0+090,0+140处迎水坡、坝顶、背水坡计3排,共9个测点。起测基点和校核基点均布置在坝右端,在坝顶测点延长线上150m处,布置起测基点和校核基点各1处,共计2处。工作测点和校核基点均采用墩式混凝土结构,上部结构为顶宽0.2m,底宽0.4m,高0.7m的方形立柱,下部结构为边长0.6m、高0.3m的方形墩台。立柱顶端设强制对中底盘,提高观测精度。

5.4.2上、下游水位观测

在大坝的上、下游埋设水位标尺,进行水库上、下游水位观测。

5.5防汛抢险

道路原有防汛抢险道路为土路,坑洼不平,断面不能满足要求,局部路段由于通行不便,需要改线,改线段长150m,占地0.096hm2。建议防汛道路按四级公路标准设计,路基宽5.0m,路面宽4.0m,为泥结石路面,在对原道路修整后,铺筑20cm泥结石路面,总长800m。

6结语

第9篇

[论文摘 要] 本文从公路排水设计的目的出发,重点阐述了水对公路工程的危害及完善公路排水设计的重要意义,以此来保证道路的使用质量与行车安全,延长公路的使用寿命。

一、引言

近几年我国连续发生了历史上罕见的特大洪水,公路水毁损失十分严重。某些省份平均每年水毁损失都达数亿元。这固然有洪水凶猛人力不可抗拒的因素,但公路本身抗灾能力差,排水设施不齐全,排水系统不配套也是造成水毁损失的一个重要原因。因此充分认识水对公路的破坏性,认真做好公路排水系统的设计已是一项十分严峻而紧迫的任务。

二、公路排水设计的目的

公路排水设计的主要目的就是:迅速及时地排除路表水,减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路面结构的损害;减少地下水、农田排灌水等对路基稳定性及强度的影响。

三、水对公路的危害

水对公路的危害主要体现在地面水对路面的侵蚀与地下水对路基的破坏。

1、雨雪形成的大气降水轻微会导致地面积水影响正常交通,严重会造成地面的重病害,可以直接冲毁路肩、边坡和路基;渗入路基内部的水会使土基湿软从而引起路基冻胀、翻浆或边坡塌方、泥石流,甚至整个路基沿倾斜基底滑动;进入结构层内的水分可浸湿无机结合料处治的粒料层,导致基层强度下降,使沥青面层出现剥落和松散;水泥混凝土路面由于接缝多,从接缝中渗入的水分聚集在路面结构中,在重载的反复作用下,产生很大的动水压力,导致接缝附近的细颗粒集料软化,产生错台、断裂等病害。

2、海、河、湖、水渠及水库水会影响离这些水源较近的道路的使用,长时间作用就会造成临近道路路面的严重积水,降低路面材料的强度,形成各种各样影响交通的病害;如果地上排水不充分会使水流进入封闭性不好的道路内部形成松软土层,造成路基沉陷;遇到易发洪水季节甚至会冲毁路基及周边的附属工程构造物。

3、位于地下上层相对不透水层一带的滞水,会软化路基,使路基潮湿,降低路基的强度。

4、在地面以下第一个隔水层以上的含水层的潜水,距地面较近,在重力作用下可沿土层以薄膜形式从含水量高的位置向含水量低的地方流动,从温度高的地方向温度低的冻结中心周围流动,会形成水分集中,造成路基局部损坏,影响路基的整体强度和水温稳定性,重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍,甚至整个路基沿倾斜基底滑动,水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。

5、在地面以下任何两个隔水层之间含水层中的层间地下水,当水源高于地面时,可以通过岩层裂缝冒出地面而成泉水,上升到路基,导致路基湿软,强度降低,重者也会引起路基的整体破坏。

四、公路排水设计的要求

1、设计前必须进行调查研究,查明水源与地质条件,重点路段要进行排水系统的全面规划,考虑路基排水与桥涵布置相配合、地面排水与地下排水相配合、各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合,做到综合整治,分期修建。对于排水困难和地质不良的路段,还应和路基防护与加固工程相配合,并进行特殊设计。

2、路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,尽量不破坏天然水系,不轻易合并自然沟溪和改变水流性质,尽量选择有利地质条件布设人工沟渠。对于重点路段的重要排水设施,以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠,应进行必要的防护与加固。

3、把影响路基稳定性的地下水,则应予以隔断、疏干、降低,并引到路基范围以外适当的地点,将土基湿度降低到一定范围内,保持路基常年处于干燥状态。

4、为了减少水对路面的破坏作用,应尽量阻止水进入路面结构,并提供良好的排水设施,以便迅速排除路面结构内的水。

5、为了确保路基、路面的强度和稳定性不受地下水和地表积水的影响。还必须将路面排水和路基排水结合起来综合考虑,将地上排水和地下排水结合考虑,将临时性排水设施与永久性排水设施结合考虑,将道路排水与农田灌溉、周围环境保护综合考虑,将道路排水工程与防护加固工程综合考虑。

五、结束语

综上所述,公路排水设计在公路工程中占有十分重要的地位,必须引起相关部门的足够重视,我们有关设计人员在今后公路排水设计中要联系实际,改进排水设施的结构、优化排水设施设计方案、提高排水设施的排水效果,达到排水顺畅、排水充分、排水便捷快速,最终保证公路工程整体使用寿命。

参 考 文 献