導語：如何才能寫好一篇水利水電工程邊坡設計規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：進水口；水力計算； 結構計算； 地基處理

中圖分類號：TU47 文獻標識碼：A 文章編號：

本文講述的進水口是將水庫的水流通過引水隧洞引向電站廠房，進口段及閘門段形成一個塔式結構，聳立在庫區(qū)左岸坡，塔頂設操縱平臺和啟閉機室，用工作橋與岸邊相連，為單孔單面進水的矩形塔式有壓流進水口。這種塔式進水口適用于當?shù)夭牧蠅?、進口處山巖較差、岸坡又比較平緩的情況。下面我就從結構布置、水力計算、結構計算和地基處理方面對該進水口設計做一簡單介紹。

一進水口布置

進水口建筑物作為水利水電工程的一個組成部分，其位置和型式的選擇與整個樞紐工程總體布置關系密切，只有與整個樞紐工程總體布置一并考慮，通過方案比較才能確定合適的布置方案。

引水工程進水口應根據(jù)地形地質條件，盡量選擇良好的地質條件和避免高邊坡開挖，以減少工程處理措施，且運行更安全。避免設置在含有大量推移質的支流或山溝匯合口附近，進水口前緣水域應盡量避免容易積聚污物的回流區(qū)，并應避免漂木直接撞擊。進水口應在各級運行水位下，均具有良好的水力條件，進口輪廓平順、流速較小，水流暢順、流態(tài)平穩(wěn)，盡可能減小水頭損失。有壓式進水口底板高程應保證在上游最低運行水位時仍有足夠的淹沒深度，且應高于水庫或天然河床沖淤平衡高程，保證流態(tài)平穩(wěn)，避免產生貫通式漏斗漩渦，能夠適應電站負荷變化，引進發(fā)電所需流量。進水口設置攔污柵，防止污物進入流道，進水口過柵流速一般控制在0.8~1m/s，否則會增加水頭損失，影響經(jīng)濟效益，在計算過柵流速時，應按扣除柵條面積后的凈過水斷面面積計算，在塔頂設置機械清污裝置等。進水口須設置事故檢修閘門，以便在事故時緊急關閉，截斷水流，避免事故擴大，也為引水系統(tǒng)的檢修創(chuàng)造條件。有壓式進水口應在閘門后設置通氣孔，通氣孔通向室外，加設柵網(wǎng)，安全起見，不要對沖人員活動區(qū)和設備區(qū)，出口頂高程應高于上游最高水位。進水口要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，結構簡單，施工方便，造型美觀，便于運行、維護和檢修。盡量減少工程量，使造價經(jīng)濟合理。

二水力計算

進水口的類型和功能不同，其水力計算內容也不盡相同，由于建筑物邊界條件和水力條件很復雜，水力計算參數(shù)的取值也不相同。因此，必須結合工程實際，選用合適的計算方法和計算參數(shù)，對于大型或重要的進水口還要進行水工模型試驗。對于有壓式進水口水力計算主要包括以下幾個方面。

1、水頭損失計算，包括攔污柵段、進口段、閘門段及漸變段的局部和沿程水頭損失；

2、進水口最小淹沒深度就算，按照《水利水電工程進水口設計規(guī)范》SL285-2003所列公式進行計算。

3、通氣孔面積計算，可參照《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》SL74-95計算。

4、在滿足淹沒深度情況下，過流能力計算通常不是控制性的，至于管道充水和地基滲流計算，就要根據(jù)工程實際情況，結合工程具體條件進行。

三 結構計算和地基處理

進水口結構計算和地基處理除了要考慮進水口主體建筑物以外，還應包括防沙、防污、庫岸的邊坡工程等。進水口布置確定后，建筑物結構型式、結構輪廓以及地基處理等都要在結構設計中研究確定。結構計算內容包括建筑物整體穩(wěn)定分析（含抗滑、抗傾、抗浮穩(wěn)定）、地基應力、整體結構與局部構件設計等；對于土質地基還應復核滲透穩(wěn)定性，并作相應的沉降計算。對于未滿足設計要求的地基基礎，應根據(jù)地質條件以及建筑物的運行要求，采取防滲、排水和加固等地基處理措施。

作用在進水口建筑物上的荷載分基本荷載與特殊荷載兩類，應按《混凝土重力壩設計規(guī)范》SL319-2005、《水閘設計規(guī)范》SL265-2001、《水電站廠房設計規(guī)范》SL266-2001和相關規(guī)范進行計算。荷載組合分基本組合與特殊組合兩種，具體計算時采用哪種組合按照《水利水電工程進水口設計規(guī)范》SL285-2003相關規(guī)定進行選取。

1、進水口整體抗滑穩(wěn)定計算公式可采用抗剪斷強度計算公式或抗剪強度計算公式：

（1）、抗剪斷強度計算公式:

（2）、抗剪強度計算公式:

式中:——分別為抗剪斷和抗剪強度計算相應的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

f’、c’、f——分別為建基面抗剪斷摩擦系數(shù)、粘結力和抗剪摩擦系數(shù)，仍按《混凝土重力壩設計規(guī)范》SL319-2005、《水閘設計規(guī)范》SL265-2001有關規(guī)定取值；

——分別為建基面上作用力的法向分量總和和切向分量總和；

A——建基面面積。

2、抗浮穩(wěn)定計算

計算公式:

式中:——抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)；

——建基面上垂直力總和（不含設備重量）；

——建基面上揚壓力總和。

3、抗傾穩(wěn)定計算

計算公式:

式中:——抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；

——建基面上穩(wěn)定力矩總和；

——建基面上傾覆力矩總和。

4、建基面上垂直正應力計算

式中: ——建基面上計算點垂直應力；

——建基面上垂直力總和；

——分別為建基面上垂直力對形心軸X、Y軸的力矩總和；

x、y——分別為建基面上計算點至形心軸Y、X軸的距離；

Jx、Jy——分別為建基面對形心軸X、Y軸的慣性矩；

A——建基面面積。

按照上述公式進行計算的結構均應滿足進水口設計規(guī)范的要求。

進水口地基應修建在地質條件良好的地基上，對地基中的斷層、破碎帶、軟弱夾層、裂隙密集帶、巖溶等地質缺陷，埋藏較淺的可以挖除，當埋藏較深時應采取加固措施；對土質地基持力層性狀必須均勻、穩(wěn)定，當有軟弱下臥層時，應采取相應的加固措施。這些加固措施主要有防滲、排水、帷幕灌漿、固結灌漿、強夯、換土、深基、樁基、沉井、地下連續(xù)墻等一種或多種工程措施綜合處理。

四、結束語

本文是結合工作實際就重慶地區(qū)引水發(fā)電工程進水口設計提出的一些個人觀點。進水口作為水工建筑物的一種，它也具有水利工程“龐大、復雜、多變” 等特點，這也使設計工作增加了更大的難度，設計人員必須根據(jù)工程實際情況多分析多比較，同時還應當考慮新材料、新技術、新施工工藝的應用，使設計方案做到最優(yōu)。

參考文獻：《水利水電工程進水口設計規(guī)范》SL285-2003

《混凝土重力壩設計規(guī)范》SL319-2005

《水閘設計規(guī)范》SL265-2001

《水電站廠房設計規(guī)范》SL266-2001

篇2

關鍵詞：水庫除險加固工程；施工組織優(yōu)化設計內容

中圖分類號：TU2文獻標識碼： A

某水庫是一座集防洪、灌溉、發(fā)電及多種經(jīng)營為一體的中型水庫?？値烊?305萬m3，興利水位54.5m，死水位47.0m。水庫工程等別為三等，主要建筑物級別為3級。本次除險加固工程主要包括：大壩加固工程、溢洪道（閘）加固改造工程、放水洞加固改造工程以及防汛路和管理設施工程等。

1 施工導流優(yōu)化

1.1 導流標準及導流時段

水庫所處區(qū)域屬暖溫帶半濕潤季風型大陸性氣候，四季分明，降雨量年內分配不均勻，主要集中在6～9月份，其中7～8月份降水次數(shù)多。為了降低導流建筑物規(guī)模，減少臨時工程投資，同時確保工程安全度汛，本工程主體工程宜安排于非汛期施工，因此導流時段確定為11月至第二年4月。

水庫工程等別為Ⅲ等，大壩、溢洪道和南、北放水洞等主要建筑物級別為3級，根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范（SL 303―2004）》，按所保護的對象、失事后果、導流建筑物使用年限和圍堰工程規(guī)模等因素，確定導流建筑物級別為5級，導流建筑物洪水重現(xiàn)期為5年。另根據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范（SL 303―2004）》規(guī)定，一個枯水期能將永久建筑物修筑至壩頂度汛標準的汛期洪水位以上時，其導流設計流量應按枯水期內與級別相適應的重現(xiàn)期標準選用。因此確定本工程施工導流洪水標準為枯水期內5年一遇。

1.2 導流方式

本工程有三座輸水建筑物即南、北放水洞和溢洪道需改建，因此采用分期導流方式。根據(jù)工程項目和進度安排，第一個非汛期進行溢洪道（閘）、南北放水洞加固改造工程施工，利用北放水洞將庫水位降至40.36m，然后在北放水洞進口處修建臨時擋水建筑物，上游來水蓄存于水庫內。第二個非汛期進行大壩加固、防汛路面、管理單位建設等工程施工，利用改造完成后的南、北放水洞導流。

2 主體工程施工優(yōu)化

2.1大壩加固工程

大壩上游壩坡護坡石采用人工拆除，膠輪車運至壩腳用于壓重，考慮高折平運距約150m；壩頂路沿石和防浪墻采用人工結合機械拆除，運至壩腳用于壓重，考慮高折平運距約250m。下游壩腳貼坡排水體采用人工拆除，自卸車運至上游壩腳用于拋石壓重，運距約1km。壩腳拋石壓重不足部分利用原溢洪道（閘）、交通橋拆除料和溢洪閘閘前引渠、溢洪道下游開挖的石碴，原溢洪道（閘）、交通橋拆除料和溢洪閘閘前引渠開挖的石碴、溢洪道下游開挖的石碴臨時堆存于溢洪道左岸空地，1m3挖掘機配8t自卸車運輸至工作面，運距約1km，推土機推運整平，進行拋石。拋石體主要位于水下，無法壓實，但拋石體表層需要平整，并采用振動碾壓實。壩前平均淤積厚度約1.5m，清淤采用吸泥船無圍堰清淤。

大壩壩體翻壓段，采用內部調配土方，可滿足填筑要求；大壩截滲土料填筑量為23905m3，折自然方30120m3，全部從土料場借土填筑。壩體開挖完后，采用1m3挖掘機配8t自卸車運輸臨時堆存料或外購土料、砂料填筑壩體剩余部分。壩體翻壓心墻部分采用振動碾和履帶式拖拉機壓實，上下游砂殼采用振動碾壓實。

下游壩坡清除采用推土機推運至壩腳，平均運距60m，然后1 m3挖掘機配8t自卸車運至土料場復耕，運距約2km。下游壩坡補坡采取內部調配土方，可滿足填筑要求。采用履帶式拖拉機分層壓實，填筑前也需進行碾壓試驗。

上游壩坡護坡齒墻和下游排水溝土方開挖均采用人工開挖，排水溝回填采用人工回填，蛙夯機夯實，剩余料就近推平于壩坡上。

2.2 溢洪道（閘）工程

溢洪道開挖土石方均采用挖掘機配自卸汽車挖運，墻后回填利用挖掘機配推土機填筑，13T振動碾壓實，結合蛙式打夯機補邊夯。

石方開挖采用鉆孔爆破法施工，考慮到石方開挖區(qū)距大壩較近，施工前應進行爆破試驗，選定爆破參數(shù)。一般石方開挖應采用硝銨炸藥分層梯段爆破，爆破方式為手風鉆鉆孔，電導線引爆；保護層石方開挖鉆孔深度不超過0.5m，采用手風鉆鉆斜孔，電導線引爆；溝槽石方開挖應在兩側設計坡面進行預裂爆破，再按保護層石方開挖施工。

2.3 南、北放水洞工程

現(xiàn)狀南、北放水洞拆除采用人工結合機械施工，膠輪車運至壩腳棄置，考慮高折平運距約100m。引水渠拆除采用人工拆除，膠輪車運輸100m棄于圍堰外。引水渠土方采用人工開挖，就近臨時堆存，人工回填蛙夯機夯實，剩余土料就近推平。

3 施工布置優(yōu)化

3.1 砼拌和系統(tǒng)

根據(jù)場地條件和各建筑物布置，分別在溢洪閘左岸、南放水洞左側、北放水洞左側各設置一處混凝土拌和場區(qū)。

溢洪閘左岸拌和系統(tǒng)主要供應溢洪道（閘）混凝土和大壩施工。大壩混凝土澆筑量5012m3，溢洪閘混凝土澆筑量1446m3，澆筑量較大，需設置兩座0.4m3移動式攪拌機和一座2×1.5m3攪拌樓。

南放水洞右側混凝土拌合系統(tǒng)主要供應南放水洞混凝土施工，共計澆筑混凝土503m3，澆筑量較小，設置一座0.4m3移動式攪拌機即可滿足要求。

北放水洞右側混凝土拌合系統(tǒng)主要供應北放水洞和大壩混凝土施工，放水洞澆筑混凝土807m3，與大壩合計澆筑量較大，設置兩座0.4m3移動式攪拌機即可滿足要求。

3.2 棄置區(qū)、臨時堆存區(qū)和取土區(qū)

溢洪道尾水渠開挖的部分石碴需臨時堆存于尾水渠下游左岸，堆高2m，邊坡1：3，占用期1年。

大壩翻壓采用分段推進法施工，第一段開挖土方需臨時堆存于大壩南端，平均堆高2m，邊坡均為1：3，不需考慮占地。

北級放水洞臨時圍堰需從水庫上游河道取料填筑，不計占地。

工程共設置石料等堆存區(qū)5處，占用期1年。

4 施工進度優(yōu)化

工程項目施工難度不大，但項目繁多，工作量大，同時受交通條件制約，相互間干擾較大，在一個非汛期內無法全部完成，因此確定工程總工期24個月，其中汛期基本不安排施工。

計劃自第一年汛后開工，至第三年汛前全部竣工?？偣て谟墒┕蕚淦?、主體工程施工期和工程完建期三個階段組成。工程籌備期為三～四個月，需提前完成。

溢洪道（閘）工程拆除料和開挖的石碴以及南北放水洞拆除料需用于大壩壩腳拋石壓重，因此安排于第一年汛后至第二年汛前施工。大壩加固工程安排于第二年汛后至年底施工。大壩壩頂路和防汛交通路需作為永久交通道路，安排于第三年初至汛前施工。

管理設施工程安排于第二年汛后開工，至第三年汛前完工。

篇3

關鍵詞：水庫、大壩、滲流、穩(wěn)定

1 工程概況

東母溝水庫位于長江流域普渡河水系螳螂川河支流桃樹箐河上，隸屬西山區(qū)?？阪?zhèn)管轄，壩址地理座標為：東經(jīng)：102°29′51″，北緯：27°26′48″。水庫控制徑流面積13.1km2，總庫容65.15萬m3，興利庫容19.83萬m3，有效灌溉面積160畝，是一座以防洪為主、兼顧灌溉、下游工況企業(yè)用水的綜合水利樞紐工程。

水庫大壩為均質土壩，最大壩高20.5m，壩頂寬6.4m，壩軸線長294m，上游壩坡坡比為1:2.42～1:2.64，下游壩坡坡比為1:2.32～1:2.76。由于筑壩土料不均勻，碾壓不密實,施工質量差，導致壩體滲漏較為嚴重，正常蓄水位下浸潤線出逸點偏高，后壩坡大面積散浸，大壩存在滲漏異常，嚴重威脅下游人民生命財產安全，急需進行除險加固處理。

2 大壩滲流分析

2.1 計算斷面與參數(shù)選取

因現(xiàn)有地質資料有限，未能建立三維的數(shù)字計算模型，因而最終采用大壩橫剖面二維有限元滲流計算，計算軟件采用北京理正滲流分析軟件。

滲透系數(shù)的選取，實際上是隨著反演計算的逐步逼近、不斷取舍、逐漸收斂而確定的。其具體過程為：先以鉆孔標注的滲透系數(shù)按有限透水地基上的均質土壩分區(qū)反推現(xiàn)行庫水位時壩體浸潤線，再以鉆探期的庫水位和鉆孔標注初見穩(wěn)定水位進行反演計算壩體浸潤線，通過兩條曲線的對比，以尋求最佳擬合狀態(tài)的滲透性分區(qū)；然后再以此滲透系數(shù)分區(qū)為基礎進行其它特征水位下大壩滲流計算分析。

2.2 計算工況

根據(jù)《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）以及《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（SL189-96）的規(guī)定，結合東母溝水庫的具體情況，大壩滲流分析計算包括以下幾種水位組合情況（由于校核洪水位已經(jīng)高于現(xiàn)狀壩頂高程，不進行計算）：

①死水位（1939.00m） + 下游水位（取地面高程）；

②正常蓄水位（1942.00m） + 下游水位（取地面高程）；

③設計洪水位（1944.50m） + 下游水位（取地面高程）。

2.3 計算結果

計算得到的壩體單寬滲漏量及壩坡出逸點滲透坡降成果見下表。

壩體和壩基滲漏量統(tǒng)計表

計算工況 單寬滲流量（m3/d/m）

壩體 壩基 壩體+壩基

死水位（1939.00） 1.03 0.74 1.77

正常蓄水位（1942.00） 1.42 1.03 2.45

設計水位（1944.50） 1.85 1.21 3.06

滲透穩(wěn)定分析成果表

計算工況 出逸點水力坡降 臨界坡降i cr 允許水力坡降[i]

死水位（1939.00） J正常=0.651 0.912 0.456

正常蓄水位（1942.00） J設計=0.742 0.912 0.456

設計水位（1944.50） J校核=0.781 0.912 0.456

2.4 壩體的滲透穩(wěn)定

根據(jù)提供的土樣試驗報告，首先將試驗得到的土料的孔隙比換算為孔隙率，然后采用《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50287-99）中的判別方法，根據(jù)土料顆粒分析統(tǒng)計可知，土料的細粒含量為：

式中： 為土的細粒顆粒含量，以質量百分率計； 土的孔隙率。

由此可見，土料的細粒含量大于35%，同時不均勻系數(shù)大于5.0，故其滲透變形破壞為流土型。流土型的臨界水力坡降由下式計算：

式中： 為土的臨界水力比降； 為土的顆粒密度與水的密度之比； 為土的孔隙率。

Jcr=（2.72－1）（1－0.47）=0.912

計算得到壩體的臨界水力坡降為0.912，由于流土破壞為整體性破壞，對大壩危害較大。

允許的滲透坡降按下式計算：

取安全系數(shù) （取值范圍為1.5～2.0）為2.0，則可得壩體允許的滲透坡降 為0.456。

3 大壩抗滑穩(wěn)定分析

3.1 基礎參數(shù)的選定

地質勘察工作共鉆孔7個，總進尺224m，壓注水試驗45段，標貫試驗20次，取原狀土樣11組。據(jù)鉆孔勘探資料，大壩壩體為含礫粉質粘土，壩基上部第四系沖洪積砂卵礫石層；下伏地層為第三系含礫粘土及大海段、中誼村段白云質磷塊巖、粉砂質白云巖。因此，根據(jù)大壩壩體、壩基巖（土）體的物質組成，將大壩劃分為五個區(qū)，各區(qū)土料及壩基巖（土）體的物理力學特性分述如下：

Ⅰ區(qū)：為現(xiàn)狀壩體，根據(jù)勘察資料筑土料主要為含礫粉質粘土，取原狀土樣試驗,平均干密度rd=1.45g/cm3，比重Gs=2.72，孔隙比e=0.888，孔隙率n=47.0%，壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.38MPa-1，屬中等壓縮性土，據(jù)鉆孔內注水試驗資料，滲透系數(shù)為7.1×10-4～2.8×10-4cm/s，屬中等透水層，內摩擦角15.0°，凝聚力20kPa。

Ⅱ區(qū)：為壩基上部第四系沖洪積砂卵礫石層，室內試驗分析，天然密度1.89g/cm3，飽和密度1.97g/cm3，凝聚力18.0kPa，內摩擦角17.0°，滲透系數(shù)為7.1×10-4～5.8×10-4cm/s，屬中等透水層。

Ⅲ區(qū)：壩基中部第三系含礫粘土，取原狀土樣試驗, 平均干密度rd=1.56g/cm3，比重Gs=2.72，孔隙比e=0.628，孔隙率n=38.6%，壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.27MPa-1，屬中等壓縮性土；據(jù)鉆孔內注水試驗資料，滲透系數(shù)為8.4×10-4～1.43×10-4cm/s，屬中等透水層，內摩擦角18.0°，凝聚22.0kPa。

IV區(qū)：壩基下部白云質磷塊巖、粉砂質白云巖，巖石全～強風化，相對隔水層頂板埋深（q10.0lu）40.0m，天然密度2.20g/cm3，飽和密度2.25g/cm3，凝聚力40.0kPa，內摩擦角24.0°，滲透系數(shù)為9.12Lu～15.25Lu，屬中等、弱透水層。

V區(qū)，庫區(qū)內淤積，根據(jù)工程類比，天然密度1.55g/cm3，飽和密度1.55g/cm3，凝聚力17.0kPa，內摩擦角5.0°，滲透系數(shù)為1×10-5cm/s，屬、弱透水層。

壩體穩(wěn)定計算物理力學參數(shù)容重取算術平均值，凝聚力和內摩擦角取用小值均值。

3.2 計算原理

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（SL189-96），壩坡的穩(wěn)定分析采用簡化畢肖普有效應力法計算，其穩(wěn)定安全系數(shù)按下列公式計算：

式中： ―安全系數(shù)；

―土條重量；

―水平地震慣性力；

―作用于土條底面的孔隙壓力；

―條塊重力線與通過此條塊底面中點的半徑之間的夾角；

―土條寬度；

、 ―土條底面的有效應力抗剪強度指標；

―水平地震慣性力對圓心的力矩；

―圓弧半徑。

3.3 穩(wěn)定分析成果

對大壩上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定進行分析計算,采用實測剖面對水庫運行中可能發(fā)生的工況進行計算，計算成果見下表：

東母溝水庫大壩穩(wěn)定分析成果表

工作條件 序號 計算工況 畢肖普法

抗滑安全系數(shù) 規(guī)范允許值

正

常

運

用

Ⅰ 上游 1 設計洪水位1944.50m 2.389 1.25

2 正常蓄水位1942.00m 2.060 1.25

3 死水位1939.00m 1.766 1.25

4 正常蓄水位1942.00m緩降至死水位1939.00m 1.683 1.25

下游 5 設計洪水位1944.50m 0.900 1.25

6 正常蓄水位1942.00m 0.993 1.25

7 死水位1939.00m 1.104 1.25

非

常

運

用

Ⅱ 上游 8 設計洪水位1944.50m +8°地震 1.520 1.10

9 正常蓄水位1942.00m +8°地震 1.407 1.10

10 死水位1939.00m +8°地震 1.302 1.10

11 正常蓄水位1942.00m緩降至死水位1939.00m +8°地震 1.247 1.10

下游 12 設計洪水位1944.50m +8°地震 0.723 1.10

13 正常蓄水位1942.00m +8°地震 0.807 1.10

14 死水位1939.00m +8°地震 0.898 1.10

正常蓄水位無地震工況下的最危險滑弧位置如圖2。

4、結論

通過對東母溝水庫大壩進行滲流及穩(wěn)定分析計算，結果表明：該壩浸潤線較高，各計算工況下浸潤線出逸點滲透比降均大于滲透變形允許的水力比降，大壩壩體滲流不穩(wěn)定；大壩上游壩坡在任何工況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范值，下游壩坡在任何工況下抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均小于規(guī)范值，大壩抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求，抗滑穩(wěn)定不安全。需要對大壩進行除險加固處理，提高壩體防滲能力和抗滑穩(wěn)定。

參考文獻：

[1]《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》（SL189-96）；

[2]《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50287-99）；

[3]《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL274-2001）；

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【關鍵詞】直接剪切試驗；快剪；固結快剪；慢剪

1.直接剪切試驗概述

直接剪切試驗是土的抗剪強度測定的一種常用方法。通常做法是：采用四個試樣為一組，分別在不同的垂直壓力（P）作用下，施加同一速率的水平剪切力進行剪切，以求得破壞時的剪應力（τ）。然后再根據(jù)庫侖定律確定其抗剪強度指標：內摩擦角φ和凝聚力C。

根據(jù)試樣試驗過程的排水情況，直接剪切試驗方法可分為快剪試驗、固結快剪試驗和慢剪試驗三種。

快剪試驗：試樣在施加垂直壓力及剪切的過程中均不排水，抗剪強度指標用cq、φq表示；固結快剪試驗：試樣在施加垂直壓力后，暫不進行剪切試驗，而是讓試樣先完成排水固結，在排水固結穩(wěn)定后，再施加水平剪切力進行剪切，剪切過程中不排水，抗剪強度指標用ccq、φcq表示；慢剪試驗：試樣在施加垂直壓力及剪切的過程中均排水，抗剪強度指標用cs、φs表示。

工程中有時需測定土的殘余抗剪強度，這就要對土進行反復直剪強度試驗，即在慢速（排水）條件下，對試樣反復剪切至剪應力達到穩(wěn)定值，以測得土的殘余抗剪強度指標cr、φr。

2.直接剪切試驗方法選擇的原則

選擇直接剪切試驗方法時，應考慮與現(xiàn)場的施工加荷條件一致，根據(jù)地基土的實際受力情況和排水條件選用合適的試驗方法。

基坑工程勘察時，粘性土、粘質粉土的抗剪強度指標應采用固結快剪試驗測得的抗剪強度指標；砂質粉土的抗剪強度指標應采用慢剪試驗測得的有效應力強度指標。原處于不飽和狀態(tài)的土在施工中或竣工后將被水浸沒時，應進行飽和狀態(tài)下土的抗剪強度試驗。

水利水電工程采用直接剪切強度指標進行穩(wěn)定性分析時，當采用總應力法時，對排水條件差的粘性土地基宜采用飽和快剪強度指標，上、下土層透水性較好或采取了排水措施的薄層粘性土地基宜采用飽和固結快剪強度指標，對透水性良好，不易產生孔隙水壓力或能自由排水的土層地基宜采用慢剪強度指標；采用有效應力法時用慢剪強度指標?！兜谭拦こ淘O計規(guī)范》GB50286-2013中關于抗滑穩(wěn)定計算時采用直剪試驗測定的土的抗剪強度指標時，其測定和應用方法可按下表選用。

滑坡勘察時測定滑帶土的抗剪強度指標，室內試驗宜采用重塑土或原狀土反復直剪試驗求得殘余強度。

3.工程實例

3.1中信泰富861地塊一期工程

位于揚州的中信泰富861地塊一期工程基坑開挖范圍較大，未設地下室的配套建筑物開挖深度2米左右，住宅樓均設有地下車庫，開挖深度約4.0米，人防地下室開挖深度在5.9米?；庸こ贪踩燃墳槎墶；舆吰轮饕散賹犹钔梁廷?、④2層土構成，局部分布有②、③層土，土層分述如下：

①層（Q4ml）：素填土、局部夾雜填土。素填土主要為灰黃、黃褐、灰褐色粉質粘土，局部為灰色淤泥質粉質粘土，雜碎磚塊、碎石等；雜填土主要為碎石、碎磚塊及砼塊等建筑垃圾，雜粉質粘土等。全場地分布。

②層（Q4al）：黃灰、灰、灰黑色粉質粘土、局部淤泥質粉質粘土，含較多腐殖質，局部分布。

③層（Q4al）：灰黃、黃褐色粉質粘土，含少量鐵錳質斑，局部分布。

④1層（Q3al）：灰黃、黃褐色粉質粘土，含鐵錳質斑紋，場地除局部故河塘部位缺失以外，大部分布。

④2層（Q3al）：灰黃、棕黃夾淺灰色粉質粘土夾粘土，含鐵錳質結核及斑紋，全場地分布。

綜上：基坑邊坡主要由粘性土組成，在進行基坑支護設計計算時應采用固結快剪試驗測得的抗剪強度指標，見表2。

3.2秦淮東河工程（第一階段）

秦淮東河是為保障南京主城區(qū)的防洪安全，為秦淮河流域洪水尋找的新出路之一。工程起點在秦淮河上坊門橋和七橋甕，終點在九鄉(xiāng)河和七鄉(xiāng)河入江口，河道總長約52.6km。土層力學指標按運糧河、中心河南側開挖段、上壩河～九鄉(xiāng)河、九鄉(xiāng)河及七鄉(xiāng)河分段提供。因要綜合考慮施工期、穩(wěn)定滲流期和水位降落期不同時期的穩(wěn)定性，故勘察時需考慮提供不同時期穩(wěn)定性驗算所需的指標，下表中列出中心河南側開挖段（第一工程地質單元）的抗剪強度指標（本文僅列出直剪試驗指標，略去三軸試驗指標）。

3.3蕪申線（高溧段）航道橋梁Ⅰ標紅衛(wèi)橋岸坡支擋及橋梁工程

場地位于南京市高淳縣東壩鎮(zhèn)，橋梁位于岸坡高陡河段，兩岸岸坡主要由①層填土、③層、④層、⑥層粘性土組成。場地排水條件不良，水位變化等因素可致土體強度改變，可能引起岸坡滑移或坍塌。因此勘察時需同時提供快剪、重塑土飽和快剪及重塑土反復直剪試驗測得的抗剪強度指標，見表4。

4結語

直接剪切試驗方法的選擇應與工程實際工況相對應，考慮受力、排水條件、浸水、擾動等因素。合理的抗剪強度指標為地基穩(wěn)定性驗算的正確性奠定了基礎。

【參考文獻】

[1]《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999

[2]《建筑基坑支護技術規(guī)程》JGJ120-2012

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〔關鍵詞〕渠道；渠道工程方案比選；工程方案優(yōu)化設計；

1 背景資料

工程位于新疆塔城地區(qū)裕民縣境內，是一座以灌溉為主的引水渠道，優(yōu)化設計選用φ1m預制砼管，總長6.9km，設計流量1m3/s，平均縱坡i=0.0025。

原工程渠道總長6.9km，設計引水流量為1m3/s，平均縱坡為0.0025。渠道橫斷面為梯形，上口寬4.02m，底寬0.6m，設計邊坡為1：1.5，渠深1.2m。

2 優(yōu)化設計原因分析

本次優(yōu)化設計只針對渠道，主要原因為0+050～4+000為傍山渠，山勢陡峭，施工難度大。

（1）從工程地質分析，渠道右岸多為尖頂，山勢陡峭，局部滑落嚴重。從現(xiàn)狀老渠道分析，碎石滑落對老渠道破壞嚴重，渠道內堆滿碎石，現(xiàn)已無法正常通水。

（2）從施工分析，梯形渠施工分析：原設計梯形渠上口寬4.02m，底寬0.6m，渠深1.2m，右岸伴渠道路長6.9km，路寬4m，挖方量較大，從現(xiàn)場勘察，高邊坡處理及場內運輸難度大，渠道開挖斷面作業(yè)面較大，。

砼管施工分析：選用φ1m預制砼管，取消右岸伴渠路，只保留1.5m行人便道，施工道路調整到山體坡腳河床內，減少了山體的開挖，縮窄了開挖作業(yè)面，預制好的成品從河床施工道路上采用吊裝施工，解決了現(xiàn)澆方案中原材料運輸問題，因此，施工相對簡單。

（3）從工程造價分析，優(yōu)化前概算投資為688.37萬元，優(yōu)化后概算投資為617.34萬元，減少了71.03萬元。

3 優(yōu)化方案設計

3.1方案擬定

根據(jù)下游灌區(qū)的引水要求，本階段在橫斷面設計中考慮以下兩種方案進行優(yōu)化比選：

方案一：渠線采用預制混凝土管，渠線平均縱坡i=0.0025，設計引水流量為1m3/s，經(jīng)計算，選用φ1m預制混凝土管。

方案二：渠線采用預制混凝土U型渠與預制混凝土管相結合，根據(jù)地形，樁號0+550～1+270傍山渠線段采用φ1m預制混凝土管，原因是傍山渠線右岸山勢陡峭，左岸局部滑落嚴重。其余渠線段選用預制混凝土U型渠。

綜上，本階段推薦方案一。

3.2優(yōu)化方案設計

3.2.1 管道設計

本工程改造管道總長6.9km，選用φ1m預制砼管，壁厚120mm，單根預制長度2m，設計流量1m3/s，平均縱坡i=0.0025，分縫處采用聚氨酯填縫。管頂回填土厚0.5m，管底基礎鋪筑10cm厚的砂礫石墊層，砂礫料墊層中粒徑d≤0.075mm的顆粒含量≤10%，砂礫石墊層相對密度Dr>0.75。

3.2.2 水力計算

預制砼管長度L=6920m>15h=15×0.74=11.25m，水力計算用迭代公式計算：

式中：Q―流量，m3/s；

A―過水斷面面積， ；

X―濕周，

C―謝才系數(shù)，

h―圓管水深， ；

R―水力半徑，R=A/X；

i―底坡。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》SL-2014，設計流速不宜小于0.6m/s，本工程設計流速為：1.58～1.60m/s，滿足規(guī)范要求。

3.3施工特點

樁號0+000～4+000為峽谷區(qū)傍山管道，主要為巖石挖方段，山勢陡峭，這樣造成施工場地不開闊，機械設備選型受到約束，施工機械效益受到影響。通過現(xiàn)場踏勘，本次優(yōu)化設計把施工道路調整到山體坡腳河床內，河床內工作面滿足施工機械設備要求，因此本工程預制砼管施工采用吊裝施工，預制好的砼管從河床施工道路上吊裝施工，選擇吊裝設備和運輸能力與預制砼管吊運相適應，以保護砼運輸?shù)馁|量。

〔參考文獻〕1、《混凝土渠道及其附屬建筑物系列設計圖集》 U形混凝土襯砌渠道設計圖

孫競武 ：2011.03.01

2、《渠道防滲工程技術 》 混凝土防滲 中國灌溉排水技術開發(fā)培訓中心 水利 1998.03

3、《灌溉渠道襯砌》 渠道襯砌的設計和施工 D.B.克拉茨 水利 1980.02

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［摘要］充分考慮黃河堤防土體參數(shù)隨機變異性的基礎上，基于非飽和滲流理論及黃河下游堤防滲透、強度的隨機性試驗研究成果，采用GEO-STUDIO軟件與自編Fortran程序，應用邊坡穩(wěn)定隨機分析理論建立堤頂寬度分析方法，計算與評價邊坡穩(wěn)定安全區(qū)域分布范圍，據(jù)此提出黃河堤防堤頂寬度設計應大于12m。

［關鍵詞］堤防工程；堤頂寬度設計；黃河下游；標準化堤防

0引言

近年來汛期，黃河下游堤防工程出現(xiàn)了不同程度的滲水險情。險情的發(fā)展具有隨機性，從發(fā)現(xiàn)險情到開始搶護需要一定時間。堤頂寬度必須具有一定的寬度，以便于抗御設計標準的洪水，除滿足堤身穩(wěn)定要求外，還應滿足防汛搶險交通、工程機械化搶險及工程正常運行管理的需要。因此，為保證堤防安全，需要合理設計堤防工程堤頂寬度。

1計算工況、斷面及參數(shù)的選取

1.1計算工況

根據(jù)GB50286-98《堤防工程設計規(guī)范》條文說明第8.2.2條規(guī)定中對堤防穩(wěn)定計算的要求，結合黃河下游堤坡穩(wěn)定的實際情況，計算擬先選取黃河下游堤防的平工、險工、老口門段具有代表性的6個斷面，采用GEO-STUDIO軟件中的SEEP及SLOPE模塊計算設計洪水位驟降期的臨水側堤坡的穩(wěn)定性，模擬水位驟降的滲流過程，搜索不同堤頂寬度的最危險滑弧面，利用可靠度理論的蒙特卡羅法得出臨河堤頂不同部位的失效概率，結合相關的評判標準，確定堤頂穩(wěn)定范圍。

1.2計算斷面及參數(shù)

1）計算斷面選取。為充分論證影響黃河大堤臨河堤坡穩(wěn)定堤頂寬度范圍，根據(jù)計算斷面的選取原則，選擇以下典型斷面進行下一步的計算分析。①險工段：山東齊河程官莊險工董家寺79+850斷面、河南新鄉(xiāng)原陽139+700斷面；②平工段：河南段的武陟張菜園87+000斷面、新鄉(xiāng)封丘167+200斷面、山東段濟南章丘83+500斷面；③口門段：章丘興國寺70+600斷面。

2）臨河沖坑深度及堤頂最大荷載的概化參數(shù)選取。堤防臨河堤腳處由于歷次洪水的沖刷普遍具有沖坑，沖坑的深淺主要隨水流的垂線平均流速、水流與堤岸軸線的夾角變化較大。

3）模型計算參數(shù)選取。黃河大堤土體可分為粘土、壤土、砂壤土、粉土、粉砂、細砂、砂土七類土，各類土體滲流計算參數(shù)根據(jù)黃科院沈細中、趙壽剛、蘭雁等的研究成果選取。

2堤坡失穩(wěn)風險概率判別標準

失效概率是評價結構可靠性的尺度，黃河大堤邊坡的允許失效概率如何確定，目前還沒有一個針對性的明確標準。黃河大堤堤身土體組成主要以砂壤土、壤土為主，砂性含量較高，洪水期水位驟降時破壞大部分以沿堤坡或堤頂滑塌形式發(fā)生，參照GB50199-94《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》、GB50286-98《堤防工程設計標準》和以往黃河水利科學研究院對黃河大堤研究成果，認為不同大堤斷面模型風險評判要求是有差異的。因此，根據(jù)堤防概化模型斷面風險度要求不同，提出以下堤坡失穩(wěn)概率判別標準：

1）對于無沖坑、荷載一般斷面。失效概率值小于0.1%，則風險度較低，如大于0.1%失效風險度較高。

2）對于有沖坑、荷載特殊斷面。失效概率值小于5%，則堤坡失穩(wěn)的風險度較低，如大于5%堤坡失穩(wěn)的風險度較高。

3計算模型及成果

3.1邊坡穩(wěn)定計算模型

臨河堤坡穩(wěn)定計算根據(jù)規(guī)范采用瑞典弧滑動法，為保證可靠度計算精度，抽樣數(shù)即計算次數(shù)取10萬次。

3.2計算成果

以新鄉(xiāng)封丘167+200斷面為例，基于蒙特卡羅法計算堤頂不同寬度失效概率成果。

4臨河堤坡失穩(wěn)區(qū)域分析

臨河堤坡失穩(wěn)區(qū)域是在堤頂不同位置失效概率計算成果的基礎上，依據(jù)堤坡穩(wěn)定分析可靠性原理與前述實施方法中提出的判別標準確定的。無沖坑、荷載斷面，以0.1%為允許失效概率，失效概率大于0.1%為失穩(wěn)區(qū)域，反之為相對穩(wěn)定區(qū)域；有沖坑、荷載斷面，以5%為允許失效概率，失效概率大于5%為失穩(wěn)區(qū)域，反之為相對穩(wěn)定區(qū)域。各斷面無沖坑、荷載及有沖坑、荷載臨河堤坡在水位驟降時，堤坡失效概率隨堤頂不同寬度位置變化分布。無沖坑、荷載斷面，平工、險工、老口門不同位置斷面距臨河堤頂起點9.0～11.2m之后失穩(wěn)風險很小，穩(wěn)定區(qū)域之前臨河堤坡出險幾率相對偏高；有沖坑及荷載斷面，平工、險工、老口門不同位置斷面距臨河堤頂起點10.0～12.0m之后失穩(wěn)風險相對很小，穩(wěn)定區(qū)域之前臨河堤坡出險幾率較高，最高可達33%。由上述計算分析可得出如下結論：在水位驟降情況下，所設定臨河堤坡無沖坑及荷載情況下，對六斷面失穩(wěn)區(qū)域計算值統(tǒng)計，臨河堤頂前端9.0～11.0m易出險，后端1.0～3.0m仍具有一定的抵御洪水的功能；如設定堤坡臨河有沖坑、有荷載不利組合計算條件下，對6個斷面失穩(wěn)區(qū)域計算值統(tǒng)計，即使允許失效概率提高到5%，臨河側堤頂前端10.0～11.0m仍易出險，后端1.0～2.0m具有一定的抵御洪水的功能，但個別計算斷面堤頂寬度即使為12.0m，斷面前端仍會產生脫坡或塌陷。因此，如汛期及洪水期臨河堤坡仍保證處于穩(wěn)定狀態(tài)，堤頂寬度應至少為12.0m，由于各斷面地質情況復雜，具體設計指標應根據(jù)斷面所在位置及地層條件而確定。

5結語

基于指標數(shù)據(jù)庫中的堤防及淤區(qū)土體力學參數(shù)概率統(tǒng)計指標，應用邊坡穩(wěn)定隨機性分析方法，計算與評價邊坡穩(wěn)定安全區(qū)域分布范圍，據(jù)此提出黃河堤防堤頂寬度設計應大于12m。堤頂寬度合理設計能充分滿足黃河汛期防洪搶險的需要，確保黃河大堤充分發(fā)揮防洪保障線、搶險交通線、生態(tài)景觀線等重要功能，科學指導了黃河下游堤防工程的規(guī)劃與設計。

［參考文獻］

［1］胡一三.黃河下游的防洪體系［J］.人民黃河，1996（8）：1-6.

［2］陳厚群.水工抗震設計規(guī)范和可靠性設計［J］.中國水利水電科學研究院學報，2007，5（3）：163-169.

［3］趙宇坤，劉漢東，喬蘭.不同浸水時間黃河堤防土體強度特性試驗研究［J］.巖石力學與工程學報，2008，27（增1）：3047-3051.

［4］崔建中，張喜泉.黃河下游標準化堤防建設的思路與對策研究［J］.人民黃河，2002，24（4）：11-14.

［5］柯麗萍，時志宇.堤防設計中堤基設防深度探討［J］.內蒙古水利，2010，128（4）：145-146.

［6］張忠慧.武山縣渭河南堤堤防工程設計［J］.甘肅水利水電技術，2010，46（6）：32-33.

［7］沈細中，蘭雁，趙壽剛，等.黃河標準化堤防工程淤背的合理設計寬度［J］.哈爾濱工業(yè)大學學報,2009，41（10）：197-201.

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關鍵詞：病險水庫暴雨整治措施

1 概述

紅旗水庫位于重慶市潼南縣別口鄉(xiāng)，是一座以農業(yè)灌溉為主，兼有防洪等綜合利用的重點?。ǘ┬退こ?。水庫集雨面積0.32km2，總庫容1612.3萬m3，設計灌溉面積0.27萬畝。大壩為均質土壩，壩頂高程288.13m，最大壩高10.44m。2009年，該地區(qū)24h降雨量達到125mm，水庫水位最高達到285.20m。大壩主要出險情況為：大壩內壩坡由于暴雨沖刷而造成上下游壩坡滑坡?；聨Ц叱虨镋L286.66m，滑坡段長22m，斜長5.5m，滑坡帶距左壩肩45m。距右壩肩58m。下游壩坡坡面在高程EM26.86m處沖刷嚴重，有滑坡趨勢。溢洪道邊墻高度不夠，造成洪水溢漫。淹沒下游壩腳處農田。放水設施完好，沒有損毀情況。水庫地理位置較高，一旦失事，將直接威脅下游耕地與人民群眾的生命財產安全。因此對水庫大壩、溢洪道和放水設施等樞紐進行整治，是非常必要和迫切的。

2 整治方案設計

整治方案設計的總體原則是：(1)在保證安全的前提下的盡量做到經(jīng)濟合理，保證水庫發(fā)揮效益；(2)設計方案切實可行，便于施工操作。

2.1 大壩整治設計

(1)上游壩坡整治設計

針對上游出現(xiàn)的病害情況，擬采取以下整治措施：拆除高程279.18m以上壩坡原護坡體，挖除滑塌體，采用土料回填，邊坡調整為1:3.00，壩坡采用0.2m厚小碎石墊層+0.1m厚C15砼預制塊護坡。對壩頂裂縫采用開挖回填，壩頂寬由原3.5m加寬至4.0m，上游側設C20砼欄桿，下游側設側設M7.5漿砌條石路緣，中間采用厚0.3m手擺塊石基層+厚0.1m碎石過渡層+厚0.2mC20砼護頂。

(2)下游壩坡整治設計

下游壩坡由于暴雨的沖刷，在高程EL284.86m處有滑坡趨勢，擬采用以下整治措施：下游壩坡從壩頂288.13m至排水棱體頂280.75m清除壩體表層浮土30cm，在此基礎上對壩坡進行規(guī)整培厚；在高程283.54m處設一級寬1.8m馬道，坡面采用C15砼框格內種植草皮護坡，框格網(wǎng)采用C15砼澆注，尺寸為3.0m×3.0m，框格建好后覆土，鋪20cm厚的耕植土，框格內種植麥冬草；拆除高程280.75m以下破損棱體護面，采用干砌砼預制塊護面，頂寬1.5m，坡比1：2.0。在馬道內側、壩坡與兩岸坡交接處和排水棱體外側設C15砼排水溝。

(3)上、下游壩坡穩(wěn)定校核

1)計算工況

上游壩坡：

工況一：由正常水位285.40m降至死水位277.84m；

工況二：由設計洪水位286.12m驟降至溢洪道堰頂高程285.40m再降至死水位277.84m；

工況三：由校核洪水位286.81m驟降至溢洪道堰頂高程285.40m再降至死水位277.84m；

工況四：由正常水位285.40m降至死水位277.84m，計入地震。

下游壩坡：

工況一：正常水位285.40m形成的穩(wěn)定滲流期；

工況二：設計洪水位286.12m形成的滲流期；

工況三：校核洪水位286.81m形成的滲流期；

工況四：正常水位285.40m形成的穩(wěn)定滲流期，計入地震。

2)計算方法及計算成果

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》，可用畢肖普法在微機上采用OuickBasic語言及畢肖普法計算公式編制的程序進行計算。計算出抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)，結果見表1及表2。

表1 上游壩坡抗滑穩(wěn)定計算表

表2 下游壩坡抗滑穩(wěn)定計算表

從上表可以看出整治后大壩上、下游壩坡的抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

2.2溢洪道整治設計

溢洪道存在的主要問題是：溢洪道邊墻高度不夠，下泄洪水溢過邊墻，導致壩腳農田被洪水淹沒。

(1)溢洪道水力計算

1)泄槽水力計算

某水庫為小(二)型水庫，按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的規(guī)定，溢洪道下泄流量按200年一遇校核洪水進行演算得溢洪道最大下泄流量為42.3m3／s。

根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》SL253-2000，泄槽段水面線按下列公式進行計算

式中：――分段長度，m；

――分段始、末斷面水深，m；

――分段始、末斷面平均流速，m/s；

――流速分布不均勻系數(shù)，取105；

――泄槽底坡角度，(°)；

――泄槽底坡，；

――一分段內平均摩阻系數(shù)；

――泄槽槽身糙率系數(shù)；

――分段平均流速，，m/s；

――分段平均水力半徑，，m。

水流摻氣后的水深計算公式為：

式中：――泄槽計算斷面的水深及摻氣后得水深，m；

――不摻氣情況下泄槽計算斷面得流速，m/s；

――修正系數(shù)，可取1.O～1.4s/m，薪漣大者取大值。

2)水面線及邊墻頂高程設計

邊墻高=水深(含摻氣水深)+安全超高，據(jù)《碾壓土石壩設計規(guī)范》，安全超高取0.5m。根據(jù)以上公式，各斷面水深及邊墻高程計算結果見表3。

表3溢洪道邊墻計算成果表

(2)溢洪道整治措施

對溢洪道邊墻進行加高．加高所用材料與原邊墻襯砌材料一致，為漿砌條石，所需邊墻高度見表3。

3 結束語

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關鍵詞：全壽命周期；水工隧洞；費用；模型

引言

近三十年來，隨著我國社會經(jīng)濟和人民生活水平的不斷提高，國內水利水電工程建設規(guī)模迅速擴大。在引水式開發(fā)水電站和長距離引調水項目中，水工隧洞作為其最為重要的建筑物之一，其數(shù)量和規(guī)模更是史無前例，典型的有魯布革水電站9.4km長引水隧洞、天生橋二級水電站3條9.8km長引水隧洞、錦屏二級水電站4條16.7km長的世界最大規(guī)模水工隧洞群、杭州千島湖配水工程110km輸水隧洞工程和鄂北地區(qū)水資源配置工程269km輸水隧洞工程等。水工隧洞施工條件復雜、建設周期長、投資規(guī)模大、營運時間較長，目前項目業(yè)主管理方主要還是關注工程決策階段和實施階段的項目管理，特別是這期間的設計優(yōu)化和成本控制工作，而普遍不夠重視工程投產后的運營期管理。隨著國內大量水工隧洞工程相繼交付使用，一些工程在運營若干年后即發(fā)現(xiàn)缺陷而影響正常使用，并為此加固處理的案例也屢見不鮮。因此，針對水工隧洞工程進行較為全面的經(jīng)濟性分析，并據(jù)此重新審視規(guī)劃階段和工程建設期間確定的設計方案開始受到各方的關注。

1全壽命周期成本管理

1.1全壽命周期成本管理的概念和優(yōu)勢

1960年代以來，美國軍方率先在軍用設備采購領域提出了全壽命成本控制費用（LifeCycleCost，簡稱LCC）及全壽命經(jīng)濟性的概念。LCC是從工程項目的整個壽命周期出發(fā)，進行全過程的造價和成本控制。因此，LCC是全壽命周期管理（LifecycleManagement，簡稱LCM）的目標任務之一。LCC通過投資費用的控制、項目效益的分析和評價、運用工程經(jīng)濟學、數(shù)理統(tǒng)計學的方法，從工程項目的可行性研究階段、建設決策階段、設計階段、采購及施工階段直至竣工使用階段，對費用進行全程計劃和控制。這種方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾方面：（1）從投資決策科學性角度來看，全壽命周期工程成本控制中的成本分析，指導人們自覺地、全面地從工程項目全壽命周期出發(fā)，綜合考慮項目的建造成本和運營與維護成本或使用成本，從多個可行性方案中，按照全壽命周期成本最小化的原則，選擇最佳的投資方案，從而實現(xiàn)更為科學合理的投資決策。（2）從設計方案合理性角度來看，工程項目全壽命周期成本控制可以指導設計者自覺地、全面地從項目全壽命周期出發(fā)，綜合考慮工程項目的建造成本和運營與維護成本或使用成本，從而實現(xiàn)更為科學的建筑設計和更加合理的建筑材料選擇，以便在確保設計質量的前提下，實現(xiàn)降低項目全壽命周期成本的目標。（3）從工程項目實施的角度來看，工程項目全壽命周期成本控制可以在綜合考慮全壽命周期成本的前提下，使施工組織設計方案的評價、工程合同的總體策劃和工程施工方案的確定等更加科學合理。這種融合了全壽命周期理論和成本控制理論的成本控制方法已不再單純是項目經(jīng)濟財務方面的工作，也不再單純是項目運作方面的工作，而是包含了經(jīng)濟、組織、管理、技術等多方面的綜合科學。

1.2水工隧洞全壽命周期成本管理的思路

我國自20世紀90年代開始引入LCM和LCC的概念以來，開展了很多理論研究和實踐應用工作。但在具體的項目管理中，相關概念仍不夠成熟，特別是水工隧洞的全壽命周期管理和基于此的全過程經(jīng)濟分析工作仍處于起步階段，鮮有成熟的研究成果。深入開展基于全壽命周期管理的水工隧洞經(jīng)濟性分析研究工作，不僅有助于LCC理論研究在我國項目管理實踐中的應用，也具有顯著的社會、經(jīng)濟效益，具有較為廣泛的實用價值，意義重大。水工隧洞工程全壽命周期包括項目開始階段（包括可行性研究）、設計階段、招標采購階段、施工階段、使用階段（主要是運行和維護）以及拆除更新階段等。其全壽命周期費用分析采用工程經(jīng)濟學中的“總現(xiàn)值法”，即一次性投資費用和后續(xù)經(jīng)常發(fā)生的費用都要按規(guī)定的建筑物壽命年限、利息等折算為現(xiàn)值，并據(jù)此選擇總費用最小者為經(jīng)濟方案。

2水工隧洞建設與運營特點

水工隧洞穿山越嶺，通過支護和襯砌與周邊圍巖聯(lián)合承擔山巖壓力、內水壓力等荷載，并源源不斷地調運水流，產生了巨大的社會與經(jīng)濟效益。但同時，水工隧洞的建設與運營也是一項施工條件艱巨且復雜的工程任務。

2.1水工隧洞規(guī)劃設計及建造中的特點

2.1.1用途廣泛水工隧洞用途廣泛，可引水發(fā)電，可輸水灌溉，還可以泄洪排沙等，市場需求極為廣泛，工程要求也各不相同。2.1.2技術難度較大水工隧洞位于巖層（土層）中，隧洞支護或襯砌結構與圍巖（土體）聯(lián)合承載，承擔巖體（土層）開挖后引起的二次應力及水壓力，特別是在巖層中開挖的隧洞，周邊圍巖由于開挖導致應力重新分布，巖體產生變形，需要隧洞襯砌結構體系予以抵抗并維持洞室穩(wěn)定。有壓隧洞需同時抵御最高逾千米的內水壓力，泄洪隧洞還要承擔高速水流的沖刷，對相應的巖（土）體穩(wěn)定分析、滲流分析、襯砌結構計算、水頭損失計算、水力過渡過程仿真、抗沖耐磨、消能防沖設計等綜合技術要求較高。2.1.3施工工藝復雜、建設工期較長水工隧洞施工作業(yè)斷面較小，施工場地狹窄，洞線較長，施工作業(yè)工序多，干擾大，施工組織較為復雜，相關安全風險也較大。同時，水工隧洞建造工期一般較長，尤其是兼有導流任務的隧洞，其施工進度往往控制著整個工程的工期。因此，在保證質量的前提下加快施工進度是隧洞工程建設中需要引起足夠重視的問題。2.1.4工程使用壽命較長根據(jù)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規(guī)范》等的相關規(guī)定，水工隧洞設計使用年限一般按30~100年考慮，在這樣漫長的運營期間，工程的維護管理工作不容忽視。2.1.5后期改造難度較大水工隧洞在地下一次開挖成型，圍巖在開挖后通過及時的噴錨支護、襯砌灌漿等形成應力二次平衡，后期一旦需要擴大輸水容量，幾乎不可能在原工程基礎上進行擴建，而在原工程附近新建水工隧洞也將受到原工程布置的制約。因此，在工程立項、確定規(guī)模時需要有一定的前瞻性。2.1.6投資規(guī)模較大業(yè)內素有“金橋銀路白金洞”一說，客觀上說明隧洞工程造價較高——水工隧洞單位公里洞長的造價少則數(shù)千萬，多則數(shù)十億。類似巨型水電站長引水隧洞群工程、跨流域長距離大流量引調水隧洞工程，其投資數(shù)額之高，甚至需要動用國內外科研、技術、施工力量方能實現(xiàn)建設目標。因此，這類項目的立項決策、建設和運營等各方面均備受關注。

2.2水工隧洞運營維護中的特點

2.2.1巡查及維護時機難得水工隧洞日常巡查或維護時，需要暫停隧洞功能、放空隧洞。這恰恰是絕大部分水工隧洞與交通隧道、地下廠房等其他地下工程最主要的區(qū)別。一般情況下，雖然運營管理單位制定了日常放空隧洞檢查的時間間隔要求，但實際執(zhí)行過程中卻相當不容易，需要統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟影響和社會影響。2.2.2出入不便、通行不易水工隧洞建成后，可供人員進入的通道十分有限，較為常見的通道有進口閘門后通氣孔、施工支洞改建后的進人門（管）等。隧洞平洞段檢修尚有條件，對于豎井、斜井和倒虹吸管等特殊洞段，目前尚無成熟的檢修條件。同時，水工隧洞進人通道較為狹小，大型設備進入困難，限制了檢修能力和效率的提升。2.2.3缺乏照明和通風條件水工隧洞投入運行后，其沿線基本不會配置永久照明和通風設備，維護檢查作業(yè)前雖放空隧洞內水流，但通常無法有效排空，且常因積水、滲漏等因素導致隧洞內非常潮濕，出現(xiàn)水氣妨礙視線。2.2.4襯砌表面結垢或滲出物結晶，遮蔽襯砌表面污水隧道襯砌壁面常有泥質結垢、污物粘黏，一般水工隧洞表面也可能附著微生物，滲漏處若地下水含鈣離子濃度較高，或襯砌混凝土中溶出氫氧化鈣，也可與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，從而在襯砌表面形成鈣化。這些情況都會遮蔽襯砌表面，對維護檢查時相關問題的發(fā)現(xiàn)十分不利。2.2.5維修工藝復雜且修補位置再次破壞的可能性大水工隧洞投運后，常見的病害有坍塌、涌水、滲漏、圍巖和襯砌變形、襯砌裂縫、錯動、剝離、變形等。在洞內相對密閉、潮濕的條件下，開展維修工作是十分困難的，效率也較低。同時實踐證明，在這樣的環(huán)境下，修補位置再次破壞的可能性較大。2.2.6監(jiān)測設備長期成活率低水工隧洞運行條件相對嚴酷，且相對于施工期，隧洞投運后環(huán)境條件變化較大。因此施工期埋設的監(jiān)測儀器在長期運行條件下普遍存在成活率低、可能存在無法繼續(xù)表征隧洞運行狀態(tài)的問題。

3水工隧洞全壽命周期管理體系

結合我國水利水電工程基建工作流程，并為方便水工隧洞全壽命周期費用分析工作的開展，水工隧洞全壽命周期范圍內一般可包括項目立項階段（項目建議書）、可行性研究階段、初步設計階段、前期工程準備階段、主體工程建造施工階段、工程運營階段以及拆除更新階段等。在項目立項和可行性研究階段，主要任務是論證項目建設的必要性、可行性，并初步擬定項目建設規(guī)模。在初步設計階段，主要任務是確定項目建設規(guī)模，并在此基礎上深入分析、確定水工隧洞的線路、長度、斷面尺寸、開挖及結構設計方案、施工方案、工程建設對周邊影響及相關處理等。在前期工程準備和主體工程建造施工階段，主要任務是根據(jù)設計圖紙，一次性完成水工隧洞及其他附屬建筑物的建造。工程運營階段的主要任務則是根據(jù)檢修周期和實際情況，進行水工隧洞的維護檢修、更新評估直至報廢拆除。另外，由于水工隧洞全壽命周期管理工作龐雜，數(shù)據(jù)繁多，且時間跨度較大，試圖用傳統(tǒng)的管理方法實現(xiàn)全壽命周期成本控制是難以想象的，因此，在工程開工建設前即應在全壽命周期管理的思路指導下成立專業(yè)的組織結構，并搭建統(tǒng)一的信息化管理平臺，這對于預期成果的質量保證至關重要，也為實現(xiàn)項目成本的持續(xù)、高效、準確管理奠定基礎。

4水工隧洞全壽命周期費用控制模型

為突出主要問題，簡化分析工作，水工隧洞工程全壽命周期費用可概化分解為以下10個部分：前期工程咨詢費T1、前期及施工輔助工程準備費T2、工程勘測設計費T3、工程咨詢審查費T4、建設期工程費T5、運營期貸款利息T6、運營期檢查維護費T7、運營期可能災害損失費用T8、工程報廢拆除費T9、項目全壽命周期管理費T10。

4.1前期工程咨詢費

在項目立項前，業(yè)主管理方需委托有資質的咨詢單位對項目建設的必要性和可行性進行論證，主要成果有項目建議書、可行性研究報告及相關附件等。本階段還需結合進洞條件、成洞條件、水文地質條件等現(xiàn)場布置初步的地質勘察工作，必要時還要開展現(xiàn)場材料試驗工作，進行關鍵技術問題的專題研究。

4.2前期及施工輔助工程準備費

前期及施工輔助工程費主要指建設及施工場地征用費、三通一平等前期施工準備費，是工程準備開工建設前需要花費的必要費用。水工隧洞為地下工程，建設及施工場地征用費一般較少，但其洞線長，工程區(qū)一般距離城市較遠，交通、電力、供水和場地平整等前期施工準備費較高，是一項占比很大的費用支出。

4.3工程勘測設計費

當項目的必要性和可行性均得到上級主管部門批復認可后，原則上就已立項并具備正式開工建設條件。此時，業(yè)主管理方就需要委托有經(jīng)驗的勘測設計單位開展實質性詳細的技術研究和圖紙設計工作，為工程全面建設奠定基礎。水工隧洞位于地下深處，對工程區(qū)地形地質研究成果的準確性要求較高，一般通過在進出洞口、埋深較淺處和特殊地質洞段布置鉆孔、坑探，甚至布置探洞方能達到工作深度要求。水工隧洞工程設計工作需在深入比較的基礎上，研究洞線、斷面尺寸、支護和襯砌方案、水力學條件等多類技術問題，綜合性要求較高、技術難度較大。因此，水工隧洞工程勘測設計工作一般時間較長，短則數(shù)年，長則十余年，是勘測設計工作者辛勤工作的結晶。

4.4工程咨詢審查費

依據(jù)國家基本建設管理流程，且考慮水工隧洞的技術復雜性，項目前期研究和技術設計階段的各類研究成果，均需委托有經(jīng)驗的專家隊伍對成果進行認真全面的咨詢和審查，借此優(yōu)化設計、促進施工、控制投資，提高工程的性價比，并避免勘測設計工作偏差。因此應按一定比例考慮工程咨詢審查費的支出。

4.5建設期工程費

工程開工后，即進入主體工程施工階段，本階段項目從藍圖變?yōu)楝F(xiàn)實，投資集中，是全壽命周期費用中最為突出的部分。結合近年國內水利水電工程可研概算編制實際要求，水工隧洞工程建設期工程費由建筑安裝工程費、設備及工器具購置費、環(huán)境保護工程費、建設征地和移民安置費、獨立費用（包括項目建設管理費、生產準備費、勘察設計費、其他稅費）、預備費和建設貸款利息等七大項組成。其中獨立費用項目中，除勘測設計費已單獨計列，其他都納入到后面的全壽命周期管理費用中。

4.6運營期的貸款利息

工程竣工后的最初幾年，由于建設期累計的大量借款，會產生較大的利息支出，這就形成了運營期的貸款利息。其作為工程成本費用之一，占有相當比重。

4.7運營期間的檢查維護費

運營期間的檢查維護費是指水工隧洞建成后，在正常使用期間所發(fā)生的必要費用以及為保證工程正常運行所產生的必要的修復費用，一般包括安全定檢費、每年例行維護維修費用和大修（包括綜合性大修或改造性大修）費用等。（1）安全定檢費：對已建工程開展定檢工作，可以系統(tǒng)全面評估工程運行狀態(tài)，為開展必要的工程加固、維修提供依據(jù)。目前，對于水利水電大壩工程，國家相關部委制定了定檢管理辦法，水工隧洞工程可予以參考。（2）檢修放空期間的直接費用：水工隧洞工作環(huán)境惡劣，工作狀態(tài)多樣，運行壽命較長，在實際運行過程中均會發(fā)生不同程度的病害現(xiàn)象，如滲漏水、圍巖變形、掉塊、混凝土襯砌開裂、排水孔堵塞、止水帶斷裂、防腐層脫落、供水水質污染等。因此從這個角度說，為了確保水工隧洞能在設計基準壽命內正常發(fā)揮功能要求，利用隧洞檢修放空期間開展一定的補強加固是必要的。（3）檢修放空期間的間接費用：水工隧洞的檢修放空就意味著停水停電，可能帶來一定的經(jīng)濟效益影響或社會效益影響。因此，除意外事故外，隧洞放空檢修時機一般都選在用水低谷時段，必要時還要啟用備用水源、電源，由此帶來的間接費用也需要考慮。

4.8運營期可能遭遇災害損失費

就水工隧洞而言，危害較大的災害類型有地震、泥石流、進水口邊坡塌滑等地質災害和超標洪水，可以應用地質學原理，結合水工隧洞的自身特點，估算地質災害給工程造成的可能災害損失費用。

4.9報廢拆除費

報廢拆除費是指工程使用期滿后，報廢拆除恢復原始狀態(tài)的費用。

4.10項目全壽命周期管理費

基于全壽命周期管理的工程，應計入專項管理費，該費用可依據(jù)傳統(tǒng)管理模式中工程建設期間的管理費，向前向后延伸考慮。具體的可分為決策階段管理費、實施階段管理費、運營階段管理費等。

5結語

篇9

【關鍵詞】高陡邊坡噴混植生

Abstract: This paper introduced Guangdong Lechang gorge hydro-junction dam high and steep slope dam abutment of spraying mixed vegetation protection construction process in detail, and points out that this method not only" quality, ecological, green, environmental protection," but also worth other similar high and steep slope protection engineering for reference.

Key words: high steep slope spraying mixed vegetation

中圖分類號： TU74文獻標識碼： A 文章編號：

1工程概況

樂昌峽水利樞紐工程攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程164.6m，最大壩高84.6m，壩頂長256.0m，其中溢流壩段長78.0m，左岸非溢流壩段長96.0m，右岸非溢流壩段長82.0m。壩肩采用穩(wěn)定邊坡，開挖坡比為1:1.0~1:1.5，左岸開口線高程約為375m，右岸開口線高程約為290m，建基面高程80m，最大開挖高度295m，其中左岸邊坡防護范圍：約163898平方米。

開挖邊坡高差較大、坡度較陡、工期緊、工作面狹窄、布置施工道路困難，主要采用分級（20m一個臺階）甩渣的施工方法，故邊坡防護采用隨開挖施工平臺分級進行噴混植生的施工方法。

2噴混植生方案介紹

噴混植生邊坡防護技術是將客土(生育基礎材料)、纖維(生育基礎材料)、侵蝕防止劑、緩效性肥料和種子等按一定比例配合，加入專用設備中充分混合后，通過泵、壓縮空氣噴射到坡面上形成所需的基層厚度，從而實現(xiàn)綠化的目的。該技術的突出優(yōu)點在于：

（1）以土壤結構改良為突破口，力求簡化公路植被養(yǎng)護管理。它是以經(jīng)處理加工的樹皮、纖維、養(yǎng)生材料、植物種子與少量當?shù)貎?yōu)質土混合，添加營養(yǎng)劑、粘結劑和土壤穩(wěn)定劑制成客土，借助噴播機均勻涂噴于坡面上。

（2）由于客土的應用，為灌木和樹木根系提供了良好的生長基礎，能夠實現(xiàn)草、灌木合理的植物群落配比，達到建設后植被與自然植被融為一體的效果。

（3）噴播設備性能優(yōu)良，使巖石坡面及不具植物生長條件的高大邊坡完全可能實現(xiàn)綠化。

（4）灌木根系可扎入巖石縫隙，固土護坡效果比草本植物更可靠，可較大程度地減少邊坡坍塌，節(jié)省維護費用。

3主要施工材料準備

（1）混配基材

基材原料名稱及作用如表1所示，其中固N菌、P細菌、K細菌為生物肥料，固N菌通過在豆科植物根部形成根瘤可把空氣中的N轉化為植物可吸收的N，K細菌可把巖石的主要組成長石中的K轉化為植物可吸收的K，同樣P細菌可把巖石或土壤中固定的P轉化為植物可吸收的P。生物肥料的應用對保證植物對養(yǎng)分長期需求的供給有重要作用。將基材原料分別倒入攪拌機中混合均勻，攪拌時間≥1分鐘。

表1 噴混植生基質組分說明

植物品種根據(jù)當?shù)刂脖患皻夂蚯闆r選定，如表2.

表2 客土噴播邊坡復綠種子配比表

4噴混植生防護施工程序

清理邊坡錨桿支護掛網(wǎng)施工鋼筋輔助固定配置客土材料 噴混植生養(yǎng)護管理

5噴混植生施工方法

(1)清理邊坡將容易滑落、影響邊坡穩(wěn)定的巖石處理掉，使坡面盡可能平整以利于噴混植生施工，同時增加坡面綠化效果；對于光滑巖面要通過挖掘橫溝等措施進行加糙處理，以免客土下滑。

(2)錨桿支護錨桿為直徑16mm的螺紋鋼，長100cm，錨桿用水泥砂漿加固。

(3)掛網(wǎng)施工掛網(wǎng)施工時采用自上而下放卷，相鄰兩卷鍍鋅網(wǎng)分別用綁扎鐵絲連接固定，兩網(wǎng)交接處要求有20cm的重疊。

(4)鋼筋輔助固定根據(jù)鐵絲網(wǎng)與坡面的接觸情況，對坡面不平整處，適當打入長20～30cm、直徑12mm的輔助錨桿，以使鍍鋅網(wǎng)貼近坡面。

(5)配制客土材料將粘土打碎過篩，然后將粘土、鋸末、谷殼、水泥、肥料、植物生長劑、土壤穩(wěn)定劑等充分混和，攪拌均勻。

(6)噴混植生選用專用噴混植生機，設備就位后，調節(jié)輸送泵壓力、出風量，使混合料均勻噴射至坡面，自上而下分兩次實施噴播，第一次噴播厚3cm，待客土穩(wěn)定后(10～20min)再噴播第二次至設計厚度，噴播時在巖性破碎、巖質堅硬坡段噴層厚度可適當增加。

(7)養(yǎng)護管理初期養(yǎng)護需加蓋無紡布，30～45d后待草苗長到一定高度時揭布；后期養(yǎng)護時若天氣長期持續(xù)干旱則應適當予以澆水養(yǎng)護。

6防護效果

噴混植生施工完成后，通過對未成活的進行補噴，邊坡綠色植被覆蓋率與可綠化面積之比達到90%以上，邊坡穩(wěn)定。

7總結與建議

在高邊坡施工期間，坡體變形監(jiān)測與預報工作十分重要，該工程采用地表簡易觀測法和專業(yè)儀器監(jiān)測法相結合，開展動態(tài)預報，確保了工程施工的安全。

噴混植生技術在樂昌峽水利樞紐攔河壩的應用取得了一定的綠化及防護效果，但植物生長情況，如成活率、地上地下生物量、植物群落的優(yōu)勢度、客土厚度、基質材料的配比等有待進一步的試驗研究，噴混植生施工方法的適用條件、植物種類選擇及用量有待進一步的改進。

參考文獻

〔1〕 水利水電工程施工組織設計規(guī)范SL303-2004•水利電力出版社.2004

〔2〕 建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2002•中國建筑工業(yè)出版社.2002

〔3〕 噴混植生技術在石質邊坡綠色防護工程中的應用研究•《西安職業(yè)技術學院學報》2008

篇10

關鍵詞：堤塘，滲流，穩(wěn)定，安全

1 工程概況

東苕溪水系屬太湖流域，為浙江省水系之一。仇山塘堤塘加固工程位于杭州市余杭區(qū)長樂鎮(zhèn)，是東苕溪防洪堤之一，是保護杭州市的重要防洪屏障。東苕溪流域地處亞熱帶季風氣候區(qū)，溫和濕潤，四季分明，熱量豐實，雨量充沛，多年平均降水量為1700mm～1250mm。本地區(qū)降水豐枯年際變幅及年內時空分布不均勻。仇山塘堤塘堤防級別4級，臨時建筑物級別5級，防洪標準為二十年一遇。

堤塘迎水側坡度均為1：2.0，背水側坡度為1：2.5，坡腳沿堤頂往背水側增設塘渣防汛通道，堤坡植草護坡。背水側緊鄰農田處防汛通道外側均設漿砌塊石擋墻，漿砌塊石擋墻高度0.7～1.7m，鄰池塘側直接以1：2.0邊坡塘渣回填，并間隔1m設置警示柱防護。防滲形式在淤泥質粘土段主要采用套井粘土填筑，在堤頂布置1排，套井直徑1.2m，套井中心距0.85m，有效厚度0.85m。

2 工程安全系數(shù)

根據(jù)文獻[1]要求，穩(wěn)定安全系數(shù)取用正常運行條件下土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.15，非常運行條件下土堤抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)1.05。堤頂超高根據(jù)文獻[1]和[2]確定堤頂擋水高程取用值不小于設計洪水位+0.7m。

3 滲流穩(wěn)定分析

滲流穩(wěn)定計算采用滲流穩(wěn)定有限元法，利用北京理正軟件設計研究院開發(fā)的“理正滲流問題有限元分析系統(tǒng)”軟件進行計算。

滲流有限元分析基本方程

式中：

[K]――透水系數(shù)矩陣；

{H}――總水頭向量；

[M]――單元儲水量矩陣；

{Q}――流量向量；

t ――時間。

計算模型選取樁號K0+810、K1+210和K1+610斷面為滲透穩(wěn)定分析計算典型斷面。計算參數(shù)如表1。

軟件計算考慮垂直和水平滲透系數(shù)相等，滲透角度為0度。計算工況按文獻[1]二種組合進行計算：

①臨水側為設計洪水位，背水側現(xiàn)狀地坪作為背水側低水位；

②洪水降落期即水位降落至2.5m常水位時對臨水側堤坡穩(wěn)定最不利的情況。

塘堤身與堤基大部分都屬于粘性土，滲透變形主要以流土為主，流土通常采用太沙基公式計算臨界滲透坡降。

套井及粘土斜墻處理參數(shù)如下：粘土斜墻和套井滲透系數(shù)采用小于1×10-5cm/s，也即0.009m/d?？紤]數(shù)據(jù)都較為接近，選取K0+810（套井斷面）和K1+610（粘土斜墻斷面）作為典型設計計算斷面，結果為：

采用套井等工程措施后，浸潤線明顯降低，各個滲透比降系數(shù)有所下降，因此進行套井等防滲處理效果明顯。

4 堤塘抗滑穩(wěn)定現(xiàn)狀計算

堤塘整體抗滑穩(wěn)定計算采用瑞典圓弧法，利用北京理正軟件設計研究院開發(fā)的“理正邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)”軟件進行計算。

根據(jù)沿線地形和地質分布情況，堤防抗滑穩(wěn)定計算選取沿線5個地質特征斷面作為計算典型斷面。根據(jù)文獻[1]以及本工程的運行情況，防洪堤抗滑穩(wěn)定計算擬定了以下四種計算工況：

正常運用條件時的工況：

工況1：設計洪水位（P=20%）穩(wěn)定滲流期背水側堤坡穩(wěn)定計算；

工況2：設計洪水位（P=20%）降落至2.5m水位臨水側堤坡穩(wěn)定計算；

非常運用條件時的工況：

工況3：施工完建期迎水側堤坡穩(wěn)定計算

工況4：施工完建期背水側堤坡穩(wěn)定計算

根據(jù)四種計算工況，選取3個特征斷面土層，結合設計情況，計算結果見表4。

由表1及圖1至12可知，各特征斷面堤塘設計整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范規(guī)定要求。

5 結 語

（1）仇山塘堤塘加固工程是保護杭州市的重要防洪屏障。堤塘堤防級別4級，臨時建筑物級別5級。防洪標準為二十年一遇。

（2）經(jīng)典型斷面滲流計算，考慮套井等工程措施和原始狀態(tài)，計算表明：采用套井等工程措施后，浸潤線明顯降低，各個滲透比降系數(shù)有所下降，因此進行套井等防滲處理效果明顯。

（3）經(jīng)典型斷面整體抗滑穩(wěn)定計算表明，并考慮池塘側淤泥深度，防汛通道由于車輛的碾壓，防汛通道背后有池塘位置時，容易產生滑坡，故對幾個典型斷面背水側為池塘位置需進行抗滑計算。安全系數(shù)均能滿足規(guī)范規(guī)定要求。

參考文獻：

[1] 《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-98）.