水利工程論文-軍民水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題淺析和體會(huì).doc

水利工程論文-軍民水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題淺析和體會(huì)摘要：本文結(jié)合江西省軍民水庫(kù)的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，就病險(xiǎn)土石壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的防洪標(biāo)準(zhǔn)確定、大壩基礎(chǔ)資料分析和整理、除險(xiǎn)加固方案選擇以及大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完善等問(wèn)題進(jìn)行探討，并提出建設(shè)性的意見(jiàn)。關(guān)鍵詞：軍民水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)若干問(wèn)題軍民水庫(kù)位于江西省波陽(yáng)縣境內(nèi)的鄱陽(yáng)湖水系潼津河北支流上，控制流域面積131KM2，水庫(kù)正常蓄水位82.5M，相應(yīng)庫(kù)容1.42108M3，復(fù)核后校核洪水位85.65M（P=0.05%），總庫(kù)容1.8108M3，大壩原設(shè)計(jì)為心墻土壩，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)表明為類(lèi)似均質(zhì)壩，壩頂高程89.6M，最大壩高39.0M，是一座以灌溉為主、結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)殖、航運(yùn)等綜合利用的大（二）型水利工程。工程于1971年動(dòng)工興建，1972年建成并投入使用。水庫(kù)屬于邊勘測(cè)、邊設(shè)計(jì)、邊施工的“三邊”工程，且工程施工依靠大規(guī)模的群眾運(yùn)動(dòng)完成，使得施工質(zhì)量難以控制以及壩基處理不到位，給工程留下隱患。19921995年，雖對(duì)壩身采用沖抓套井粘土防滲心墻加固，但防滲效果不明顯。2000年7月，大壩安全類(lèi)別鑒定為三類(lèi)，應(yīng)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。1合理確定防洪標(biāo)準(zhǔn)軍民水庫(kù)大壩屬于2級(jí)建筑物，在建設(shè)初期采用的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，水位為85.2M，70年代后期，又采用最大洪水標(biāo)準(zhǔn)，水位達(dá)88.25M，兩者水位相差3.05M。顯然，1000年一遇不能滿(mǎn)足防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求；若繼續(xù)采用最大洪水標(biāo)準(zhǔn)，又高于防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求，且大壩需加高或擴(kuò)大溢洪道泄洪斷面，既增加工程投資，又不能增加有效庫(kù)容。由于本水庫(kù)庫(kù)容系數(shù)達(dá)0.76，屬多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，結(jié)合工程建筑物級(jí)別，根據(jù)工程運(yùn)行情況，參考已建大中型土石壩工程防洪標(biāo)準(zhǔn)的取值，按照有關(guān)規(guī)定，確定校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)定取值的下限，即2000年一遇。2大壩原型觀測(cè)資料分析和整理軍民水庫(kù)滲流觀測(cè)設(shè)施很不完善，僅有滲流壓力觀測(cè)，無(wú)滲流量觀測(cè)及水雨情觀測(cè)。由于1974年埋設(shè)的測(cè)壓管在1976年大壩加固時(shí)遭堵塞廢棄，其觀測(cè)資料無(wú)從查找?，F(xiàn)有測(cè)壓管為1989年埋設(shè)，1990年5月開(kāi)始觀測(cè)，共31根，其中壩身測(cè)壓管14根，壩基測(cè)壓管9根，設(shè)在0+137.3、0+223.3、0+309.3斷面，其中壩身測(cè)壓管每斷面各4根，另外在0+70.3、0+370.7壩軸線位置各1根，壩基測(cè)壓管每斷面各3根；繞壩測(cè)壓管8根，其中左岸4根，右岸4根，其中31#管已埋入土中。測(cè)壓管平面布置圖見(jiàn)圖1。測(cè)壓管由人工進(jìn)行觀測(cè)，手段落后、精度低，觀測(cè)資料未得到整編分析，因此大壩除險(xiǎn)加固前的防滲體系的防滲效果如何以及大壩滲流性態(tài)不明。在除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，根據(jù)測(cè)壓管水位觀測(cè)資料，結(jié)合每一根測(cè)壓管繪制了水位歷時(shí)過(guò)程線、位勢(shì)過(guò)程線和壩體、壩肩等水位線以及壩基滲流壓力等勢(shì)線、大壩剖面浸潤(rùn)線等圖，進(jìn)行分析和整理。2.1水位過(guò)程線分析在測(cè)壓管水位過(guò)程線中，其中有些明顯異常高于正常的測(cè)值，如管水位明顯高于庫(kù)水位等，分析為人為因素或降雨影響引起，在排除滯后效應(yīng)的影響后，予以剔除。2.1.1壩身測(cè)壓管：壩左端0+70.3斷面13#管的水位與庫(kù)水位無(wú)相關(guān)性。左壩段0+137.3斷面，1#、2#、3#、4#測(cè)壓管中，2#、3#、4#管水位變化很小，與庫(kù)水位的變化相關(guān)性不明顯，說(shuō)明靈敏度較差，資料不可靠；1#管與下游水位的相關(guān)性較明顯。壩中段0+223.3斷面的5#、6#、7#、8#測(cè)壓管中，6#管水位與庫(kù)水位變化基本一致，但變幅較小，與其靠近下游有關(guān)；7#管水位變化很小，與庫(kù)水位無(wú)關(guān)，且變幅小于其下游的6#管，說(shuō)明靈敏度差；8#管在高水位時(shí)與庫(kù)水位明顯相關(guān)和有滯后效應(yīng)；5#管水位明顯與下游水位相關(guān)。右壩段0+309.3斷面的9#、10#、11#、12#測(cè)壓管中，9#、10#、11#與庫(kù)水位相關(guān)性較好，12#管主要在高水位時(shí)與庫(kù)水位相關(guān)性較好。12#管的滯后效應(yīng)十分明顯，但其下游的10#、11#的管水位基本相同，滯后效應(yīng)不明顯，是不正常的，反映了壩體填筑質(zhì)量差，透水性強(qiáng)，在局部（如在10#、11#管之間）可能存在強(qiáng)透水帶。壩右端的14#管水位與庫(kù)水位變化基本一致，相關(guān)性非常密切，滯后效應(yīng)不明顯，反映右壩段透水性強(qiáng)。在整個(gè)壩身測(cè)壓管中，當(dāng)水庫(kù)維持在較高水位不變的運(yùn)行條件下，5#、9#、14#管的水位均隨時(shí)間顯示出負(fù)增長(zhǎng)，說(shuō)明原來(lái)的防滲體系發(fā)揮了一定的作用。2.1.2壩基測(cè)壓管：左壩段0+137.3斷面15#、16#、17#管的管水位與下游水位接近且相關(guān)性明顯，與庫(kù)水位基本不相關(guān)，反映該斷面附近上游的粘土截水齒墻或原心墻的截滲效果好。壩中段0+223.3斷面的18#、19#、20#管中，19#管與下游水位相關(guān)性好，反映該斷面附近上游的粘土截水齒墻或原心墻的截滲效果好。18#、20#管水位與庫(kù)水位不相關(guān)，18#管水位甚至超過(guò)了上游側(cè)的19#管水位，估計(jì)是粘土套井施工時(shí)淤塞了該管，其觀測(cè)資料剔除。右壩段斷面位于原施工導(dǎo)流渠附近，21#、22#、23#管的靈敏度均較好，與庫(kù)水位的相關(guān)性較明顯，管水位明顯高于其他兩斷面的壩基測(cè)壓管水位。2.1.3繞壩測(cè)壓管：繞壩測(cè)壓管特別在高水位時(shí)，表現(xiàn)出與庫(kù)水位很強(qiáng)的相關(guān)性，滯后效應(yīng)不明顯，說(shuō)明靈敏性較好。繞壩測(cè)壓管水位明顯高于縱向相同位置的壩身測(cè)壓管，越靠近下游越明顯；壩右端的28#、29#、30#管水位均呈增長(zhǎng)變化，靠近上游側(cè)的管水位基本不變，而滲流出口段的水位不斷上升；對(duì)壩體和壩肩穩(wěn)定不利。2.2位勢(shì)變化分析繪制年平均位勢(shì)和最高位勢(shì)過(guò)程線。對(duì)靠近下游側(cè)的測(cè)壓管以及沒(méi)有或輕微淤塞的測(cè)壓管，平均位勢(shì)與最高位勢(shì)基本相近，變化趨勢(shì)也一致，采用平均位勢(shì)分析；淤塞嚴(yán)重和透水管下端靈敏度變差的測(cè)壓管，宜采用最高位勢(shì)進(jìn)行分析。2.2.1壩身測(cè)壓管：左壩段0+70.3斷面的3#管、0+137.3斷面的1#、2#、3#、4#管和壩中段0+223.3斷面的5#、6#、7#、8#管，在1995年前，位勢(shì)基本保持穩(wěn)定，說(shuō)明壩體滲流性態(tài)正常；1995-1997年，位勢(shì)有所下降，靠近上游側(cè)降幅越大，向下游逐漸遞減，估計(jì)是1992-1995年加固的粘土套井防滲墻發(fā)揮了一定作用；自1997年以后各管位勢(shì)回升接近到原來(lái)水平，反映防滲墻逐漸失效，正好印證了原粘土料質(zhì)量差及施工質(zhì)量不佳。出口段的5#、6#管位勢(shì)近年來(lái)明顯上升，且5#管的升幅高于6#管，表明下游排水棱體可能因淤堵，排水功能下降。右壩段0+309.3斷面的9#、10#、11#、12#管和0+370.7斷面的14#管，1995年以前，除下游靠近滲流出口的9#管位勢(shì)基本保持穩(wěn)定外，其余管位勢(shì)呈較明顯上升變化，不能排除右壩體的滲流狀態(tài)有所惡化、發(fā)生滲透流失的可能性；與觀測(cè)到的0+360左右的棱體上部高程60.0M馬道內(nèi)緣發(fā)現(xiàn)一滲漏逸出點(diǎn)群相符合。1995年后位勢(shì)有所下降，與粘土防滲墻有關(guān)。近年所有管的位勢(shì)又開(kāi)始回升，說(shuō)明粘土防滲墻逐漸失效，但高水位的位勢(shì)仍較粘土心墻施工前略低，可能是由于右壩段施工了兩排粘土套井的原因，其仍在發(fā)揮一定的防滲作用。估計(jì)隨著時(shí)間推移，其防滲作用會(huì)逐漸喪失。從整個(gè)壩體的位勢(shì)分布看，壩體浸潤(rùn)線高，壩軸線附近的位勢(shì)超過(guò)70%，反映了粘土心墻未發(fā)揮明顯作用，證明了上部壩體水平向透水性強(qiáng)?？拷?、右壩頭附近壩體內(nèi)的等水位線與壩中相比，明顯偏向下游，主要是受繞壩滲漏影響，說(shuō)明繞壩滲流嚴(yán)重。右壩段比左壩段位勢(shì)分布要高，反映了右壩段上部壩體的透水性和繞壩滲流比左壩段強(qiáng)。2.2.2壩基測(cè)壓管：左壩段0+137.3斷面的測(cè)壓管位勢(shì)較低，無(wú)明顯趨勢(shì)性變化，說(shuō)明粘土截水槽截滲效果好，壩基產(chǎn)生滲流破壞和變形可能性小。壩中段0+223.3斷面的位勢(shì)，在1993年前，比左斷面略低且穩(wěn)定；1993年后，經(jīng)分析，測(cè)壓管估計(jì)失效。右壩段0+309.3斷面的位勢(shì)均比其它兩個(gè)斷面的要高，壩軸線位置高達(dá)30%，下游側(cè)高近10%，可能是原施工導(dǎo)流渠滲漏、放空底涵裂縫漏水和右岸繞壩滲漏等原因引起。1995、1996兩年的位勢(shì)有明顯的降低，可能粘土心墻發(fā)揮了作用，近年壩基位勢(shì)又逐漸回升，說(shuō)明防滲墻質(zhì)量不佳，基本失效。經(jīng)位勢(shì)推算，在設(shè)計(jì)或校核洪水位下，