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1六六庄水库除险加固施工组织设计指导老师：黄景忠姓名：王壬学号：20100510327院系：水利与环境学院专业：水利水电工程3班21.1施工条件1.1.1工程条件六六庄水库位于**县**乡**村的淮河支流流动河上，属淮河流域。该水库于1965年10月动工兴建，1966年5月竣工。坝址以上控制流域面积0.98km2，干流长1.9km，平均比降0.022。六六庄水库工程等别为V等，主要建筑物级别为5级，水库原设计防洪标准为20年一遇设计，200年一遇校核，校核洪水位210.50m（黄海高程系），相应库容31.6万m3；设计洪水位208.5m，相应库容为21.66万m3；兴利水位207.50m，兴利库容19.4万m3；死水位199.5m，死库容为0.4万m3。六六庄水库主要建筑物有大坝、溢洪道和输水洞等，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等为一体的综合利用小（2）型水利枢纽工程，目前由**县**乡水利站代管。六六庄水库下游有**乡和毛集镇的5个行政村，耕地0．31万亩，人口0.25万人，并有沪陕高速公路，地理位置重要。本次除险加固的主要任务是：由于历史原因，六六庄水库坝体与坝基接触渗漏，坝体顶部有3～4.1m风化砂，上游护坡干砌石老化变形，下游无护面，杂草丛生，无反滤排水设施，溢洪道无护砌，大坝无观测设施及管理房、防汛路等运行管理设施。针对工程存在的主要问题，本次加固工程主要内容有：（1）大坝加固工程。主要包括上游护坡整修后采用现浇混凝土板护坡、坝顶工程、下游护坡工程、贴坡排水工程、大坝充填式灌浆防渗工程等。（2）溢洪道护砌整修。（3）输水设施进口段工程。主要包括进水口爬坡漏拆除重建，新建启闭机室。（4）防汛路工程整修。（5）管理设施。包括管理设施及观测设施建设。（6）其他工程。主要包括环境保护、水土保持等项目。本次除险加固主体工程中：土石方开挖工程14996m3，砌石工程20377m3，混凝土及钢筋混凝土29132m3，模板6026m2，坝体灌浆及帷幕灌浆49893延m。详见主体工程主要工程量汇总表1.1-1。3表1.1-1主体工程主要工程量汇总表编号项目名称土石方开挖（m3）土石方填筑（m3）砌体（m3）混凝土（m3）模板（m2）钻孔（m)灌浆（m）壹第一部分建筑工程112721282514791661143515741102一主体建筑工程797292401479952143515741102（一）大坝工程581986103794081049157411021大坝上游坝坡护坡工程16551588642512632大坝下游加固工程11373106315172463坝顶工程302739161405404坝体防渗工程157411025大坝安全监测工程（二）溢洪道建筑工程19903251100332157（三）输水洞进口段工程1633052122291工作桥806934922进水塔83236178137二交通工程33003585709三房屋建筑工程四其他建筑工程肆第四部分施工临时工程15251906合计12797147311479166114351574110241.1.2自然条件该流域地处北亚热带北部边缘，属亚热带季风型大陆性气候，季风进退与更迭较为明显，四季分明。极端最低气温-20.3℃，极端最高气温41.l℃。多年平均降雨量为1143mm，降雨年内分配不均，降雨主要集中在6～9月，约占全年降雨量的69％，且多以暴雨形式出现，其暴雨大气系统以切变线和切变线低涡为最多，洪峰多为单峰。依据河南省水文水资源局2007年编制的《河南省水资源》，流域多年平均径流深R=350mm，乘以流域面积0.98km2，计算得坝址处多年平均径流量34.3万m3。由于六六庄水库无实测水文资料，设计暴雨洪水依据1984年出版的《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》（以下简称84图集）和2005年出版的《河南省暴雨参数图集》（以下简称05图集）查算，用推理公式法计算洪峰流量，用概化三角形叠加法推算设计洪水过程线。其计算结果为20年一遇设计洪水洪峰流量为22.3m3/s，24小时洪量19.99万m3；200年一遇洪水洪峰流量为38.9m3/s，24小时洪量36.85万m3。根据实测资料进行分析，目前水库坝前淤积面平均高程为201.15m，对应水库淤积量为2.35万m3。据此测算，六六庄水库目前已运行46年，年淤积量510.8m3。淤积物干容重取1.3t/m3，泥沙沉积率0.85，可推算得六六庄水库以上流域内年平均侵蚀模数为797.2t/km2。1.2天然建筑材料六六庄水库工程地质勘察，共选土料场、砂料场、石料场各一个。1.2.1石料石料拟采用外购。选用距水库下游10km有一选矿场附件有石料场，石料场岩性为花岗岩，岩石呈弱～微风化状，岩石致密、性脆、坚硬，其物理力学指标为：岩石饱和抗压强度70MPa，软化系数0.75，天然密度2.50g/cm3，储量及质量满足要求。1.2.2砂料购砂料拟采用外。料场选在**县毛集镇毛集河砂场，砂料场开采条件较好，场地开5阔，有公路通往料场，运距约20km。料场岩性为砾砂，以石英为主，长石次之，砾石含量47.0%，砂粒含量49.5%，粉粒含量3.5%。控制粒径d60=2.45mm，d30=0.89mm，有效粒径d10=0.385mm，平均粒径d50=1.8mm，不均匀系数Cu=6.4，曲率系数Cc=1.8，细度模数Mn=3.20，为级配良好。1.2.3土料土料场选在大坝下游1.0km右岸，该料场长100m，宽100m，面积10000m2，有用土层厚3m，储量约3万m3，用人工或机械开采均可，运距约1.0km。土料岩性为粉质粘土，灰黄色，硬塑状态，砂粒含量7.1%，粉粒含量61.9%，粘粒含量31.0%；土料比重2.710，液限34.12%，塑限18.47%，塑性指数15.65。土料击实试验最优含水量18.89%，最大干密度1.713g/cm3。土料制备样含水量20.84%，干密度1.645g/cm3，压缩系数αv1-2=0.15MPa-1，中等压缩性；渗透系数K=2.80×10-6cm/s，微透水；饱和固结快剪凝聚力C=43.6kPa，摩擦角φ=17.6°。1.3主体工程施工1.3.1坝坡加固坝坡加固设计主要内容包括：坝顶风化砂置换为粘土、上游护坡工程、下游坝坡工程以及下游排水导渗工程。1.3.1.1上游护坡工程现状大坝上游坝坡不等，平均坡度为1：1.8，大坝迎水坡大坝上游干砌石护坡松动脱落，岸坡垮塌。本次除险加固设计将上游坡比整修为1:2后，采用现浇混凝土板进行护砌。经比选，上游护坡设计采用C20现浇混凝土板，混凝土板几何形状采用边长2.0m×3.0m的长方形（沿坝轴线方向长3.0m，沿坝坡方向宽2.0m）。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)，对具有明缝的混凝土或钢筋混凝土板护坡，当坝坡坡度系数m＝2～5时，板在浮力作用下稳定的面板厚度可按下式（5-1）6计算：23+1=0.07mwpcwLmthbm（5-1）式中：η—系数，对整体式大块护面板取1.0，对装配式护面板取1.1，此处取1.0。hp—累计频率为1%的波高，根据波浪计算结果取0.62m。Lm—平均波长，根据波浪计算结果取7.83m。b—沿坝坡向板长，此处取2.00m。ρc，ρw—板的密度和水的密度，分别取2.4t/m3和1.0t/m3。m—坝坡坡度，此处取2.0。带入以上各已知值计算可得：t＝0.055m。为增大现浇混凝土块护坡抗浮稳定安全系数，同时增加护坡的耐久性，设计取现浇混凝土板厚度t＝0.12m。现浇混凝土板由坝顶护至死水位,199.50m高程。在死水位199.50m高程及两岸坝肩，设计浆砌石防滑齿墙，齿墙断面尺寸为0.6m×0.6m。在同层及上下层现浇混凝土板之间，预留5cm宽的缝隙，采用无砂混凝土填缝，对上游坝坡进行排水，无砂混凝土缝下方铺设40cm宽无纺土工布进行反滤。同时在纵向无砂混凝土缝下方设防滑齿槽，槽深12cm，梯形断面。1.3.1.2下游坝坡工程大坝下游坝坡不等，坡度1:2.0，本抗滑稳定要求。此次除险加固设计，坝顶宽度整修为3.0m。由于坝顶宽度不一，统一整修为3.00m宽（其中路面净宽2.60m），部分坝坡需消坡，部分坝段需回填。结合坝顶工程，下游坝坡统一整修为1:2.0。整修后下游坝坡采用草皮护坡，并设置踏步及排水沟。在大坝桩号0＋052处，上、下游坝坡均设置一处踏步，以方便坝体巡视及位移桩观测。踏步台阶宽1.2m，台阶两侧路沿宽0.15m，C20混凝土砌筑，上游踏步尺寸175cmm×350mm，下游踏步尺寸152cmm×350mm，下设10cm厚C10混凝土垫层。1.3.1.3排水导渗工程贴坡排水：设置在大坝下游，桩号0＋035～0＋096之间，主要用于导渗。贴坡排水体厚300mm，顶部高程202.40m。下设两层反滤层，分别为厚150mm的中粗砂层和厚7150mm的5~20mm碎石层。坝肩及坝脚纵向排水沟净过水断面尺寸为0.3m×0.3m。在桩号0+052踏步旁设置一横向排水沟，由下游坝顶连接至坝脚纵向排水沟，过水净断面尺寸为0.3m×0.3m。横向排水沟和坝顶连接处，设置雨水井，将坝面雨水导向横向排水沟。排水沟均采用M7.5浆砌石结构，上表面及临水面用M10水泥砂浆抹面。1.3.2坝顶整修1.3.2.1坝顶风化砂处理经地质勘测，大坝顶部3.0m～4.1m为风化砂，渗透性不满足规范要求，本次除险加固坝顶工程首先对风化砂进行处理。设计选用粘土置换和水泥搅拌桩防渗墙两种处理方案进行对比，择优选用。（1）方案一：风化砂置换土方案将大坝顶部3.0m～4.1m风化砂全部挖除，按设计坡比重新回填粘性土，碾压密实，压实度不小于0.96。（2）方案二：水泥搅拌桩防渗墙处理方案对大坝顶部3.0m～4.1m风化砂采用水泥搅拌桩防渗墙进行防渗处理，以加固坝体，减小大坝渗透性。搅拌桩防渗墙底部深入到坝体粘土以内1.0m，顶部到坝顶C20混凝土路面基础面（即211.10m），桩径500mm，桩心距320mm。（3）两种方案比较两种方案的优缺点及经济比较见下表1.3-1。表1.3-1大坝顶部风化砂处理方案比较表项目优点缺点投资方案一：置换土施工工期短、施工方法简单，处理彻底，效果好。空间交叉，影响上、下游护坡施工。总投资11.03万元8方案二：水泥土搅拌桩防渗墙施工工期短、施工过程无振动、不排污，实用可靠。1.设备定位的垂直度控制主要靠人为调控，精度不易控制。2.检测手段还不成熟，墙体间搭接质量还没有过硬的检测方法。总投资13.58万元方案一采用置换土方案，造价低廉、且处理彻底，效果较好。方案二采用水泥土搅拌桩防渗墙，施工工期短、实用可靠。造价昂贵，且对施工机械、动力要求高。经综合比较，本次大坝顶部风化砂处理采用方案一，即风化砂置换粘土方案。1.3.2.2坝顶整修六六庄水库大坝路面为土路，坑洼不平，现状坝顶宽1.7~2.2m，宽度不一，不满足坝顶宽度3~6m之规范规定。根据坝顶现状，结合大坝下游坝坡整修，坝顶宽度整修为3.30m。经调洪演算可知，20年一遇设计洪水位为209.8m，风浪爬高0.66m，安全超高0.5m，经防洪复核要求坝顶最低高程210.96m；200年一遇校核洪水位为210.41m，风浪爬高0.38m，安全加高0.3m，经防洪复核要求坝顶最低高程211.10m。现状坝顶高程211.00～211.18m，整修后即可满足防洪要求，故不设计防浪墙。但考虑行人安全，坝顶上游侧设置1.00m高、0.25m厚的C20混凝土防护墙。按防洪标准要求，考虑交通要求，本次除险加固，坝顶3.0~4.1m的风化砂置换为粘土后，对坝顶硬化处理，整修后坝顶高程为211.10m，整修后坝顶采用20cm厚的C20混凝土路面，下部设10cm厚碎石垫层。混凝土路面向下游侧呈1%倾斜，路面净宽2.60m，上、下游混凝土路沿石宽各0.15m，坝顶总宽3.00m。坝顶路面下游设置15cm宽C20混凝土路沿石，混凝土路沿截面尺寸0.15m×0.6m（