新爱里塘坝加固工程设计

PAGE论文题目新爱里塘坝加固工程设计

摘要【摘要】新爱里塘坝位于辽宁省建平县三家子乡，属于老哈河一级支流二家河上游的一处控制性工程。流域重心位于东经119°30′29″，北纬41°38′02″。塘坝坝址以上集雨面积为14.57km²，坝址以上河道长度为4.63km，河道平均比降11.67‰，塘坝所在水文分区为=5\*ROMANV3分区。流域内多为土质山区，近年来基本无水土保护治理，使河流含沙量较大，对塘坝淤积影响较大。设计内容：1、水文计算；2、大坝加固的设计；3、施工组织设计。【关键词】水文计算稳定分析调洪计算除险加固PAGEIII目录前言 IV1水文气象 -1-1.1流域概况 -1-1.2水文气象 -1-1.3设计洪水 -1-1.3.1洪水设计标准 -1-1.3.2设计洪水计算 -1-1.4泥沙 -5-1.5施工期来水分析 -5-2工程地质 -7-2.1工程地质 -7-2.2坝址区工程地质 -7-2.3天然筑坝材料评价 -8-2.3.1土料 -8-2.3.2石料 -8-2.3.3砂砾料 -8-2.4结论 -8-3工程任务和规模 -9-3.1塘坝概况 -9-3.2塘坝加固必要性 -9-3.3任务和规模 -9-3.4调洪计算 -10-3.4.1水位一面积、库容曲线 -10-3.4.2调洪计算 -11-4除险加固工程设计 -13-4.1基本资料 -13-4.2设计依据 -13-4.2.1大坝现状 -13-4.2.2溢洪道现状 -13-4.2.3其它存在的问题 -13-4.3本次加固设计方案 -14-4.4大坝加固设计 -14-4.4.1坝顶高程确定 -14-4.4.2计算条件 -15-4.4.3最大风壅水面高度计算 -15-4.4.4计算波浪爬高Rm及Rp -16-4.4.5坝顶高程的计算 -18-4.5坝体坝坡稳定分析 -18-4.5.1渗流计算 -18-4.5.2稳定计算 -19-4.6溢洪道设计 -20-5施工组织设计 -21-5.1施工条件 -21-5.1.1地形与交通 -21-5.1.2建筑材料 -21-5.1.3水、电 -21-5.1.4水文、气象 -21-5.1.5施工期间的环保 -21-5.1.6工程主要工程量 -22-5.1.7工期 -22-5.2施工导流 -22-5.3施工总体布置 -22-5.4主体工程施工 -22-5.4.1测量 -22-5.4.2清基 -23-5.4.3土方工程 -23-5.4.4浆砌石工程 -24-5.4.5混凝土工程 -24-5.4.6石笼工程 -25-5.5施工顺序及工期安排 -25-6工程管理设计 -26-6.1工程监测 -26-6.2工程管理 -26-后记 -27-参考文献 -28前言三家子乡新爱里塘坝库区地处老哈河一级支流二家河上游，属半干旱半湿润季风型大陆性气候，受南来的温暖气团与北来的大陆气团影响以及季风环流影响，年内气候变化较大，夏季炎热，冬春少雨，气候干燥，是我省的干旱地区，有十年九旱之称，严重影响工农业生产的发展。年平均降水量为450mm；多年平均蒸发量（20cm口径）为1795mm；年平均气温8.4℃。一月份温度最低，月平均气温-10.5℃；7月份温度最高，月平均气温24.7℃，温差大，全年日照2861小时，多年平均冻层深度1.2m。多年平均最大风速15.44m/s。在大坝加固过程中重点研究问题有：1、水文参数计算；2、结构稳定分析；3、大坝加固方案；4、施工组织设计。

表1-1新爱里塘坝工程特性表序号指标名称单位现状本次设计备注一工程规模塘坝塘坝二流域特性1坝址以上集雨面积km²14.5714.572坝址以上河长km4.634.633河道平均比降‰11.6711.67三水文特性98年水文手册1暴雨（1）24小时暴雨均值mm6666暴雨参数CV240.60.6CS=3.5CV（2）三日暴雨均值mm7070暴雨参数CV三0.60.6CS=3.5CV（3）6小时暴雨均值mm4646暴雨参数CV60.550.55CS=3.5CV（4）1小时暴雨均值mm3030暴雨参数CV10.50.5CS=3.5CV2洪峰（1）P=5%洪峰（校核）m³/s165.85（2）P=10%洪峰（设计）m³/s110.733洪量（1）P=5%，24小时洪量万m³81.02三日洪量万m³82.94（2）P=10%，24小时洪量万m³52.663日洪量万m³54.104设计标准%105校核标准%5四塘坝特性1校核洪水位m229.39相应库容万m³8.482设计洪水位m228.87相应库容万m³6.453正常高水位m227.25续表1-1新爱里塘坝工程特性表序号指标名称单位现状本次设计备注相应库容万m³1.394防洪库容万m³8.6五工程特性1大坝（1）坝型均质土坝均质土坝（2）坝顶高程m230.00230.70（3）河底高程m220.31220.31（4）最大坝高m9.6910.39（5）坝顶长m130136.72（6）坝顶宽m453溢洪道（1）堰型宽顶堰（2）堰顶高程m227.25（3）堰宽m30（4）溢洪道总长m105.7（5）校核洪水位对应泄量m³/s147.9528-1水文气象1.1流域概况新爱里塘坝位于辽宁省建平县三家子乡，属于老哈河一级支流二家河上游的一处控制性工程。流域重心位于东经119°30′29″，北纬41°38′02″。塘坝坝址以上集雨面积为14.57km²，坝址以上河道长度为4.63km，河道平均比降11.67‰，塘坝所在水文分区为=5\*ROMANV3分区。流域内多为土质山区，近年来基本无水土保护治理，使河流含沙量较大，对塘坝淤积影响较大。1.2水文气象三家子乡新爱里塘坝库区地处老哈河一级支流二家河上游，属半干旱半湿润季风型大陆性气候，受南来的温暖气团与北来的大陆气团影响以及季风环流影响，年内气候变化较大，夏季炎热，冬春少雨，气候干燥，是我省的干旱地区，有十年九旱之称，严重影响工农业生产的发展。年平均降水量为450mm；多年平均蒸发量（20cm口径）为1795mm；年平均气温8.4℃。一月份温度最低，月平均气温-10.5℃；7月份温度最高，月平均气温24.7℃，温差大，全年日照2861小时，多年平均冻层深度1.2m。多年平均最大风速15.44m/s。新爱里塘坝所在的河流属于老哈河一级支流，库区内没有水文水位等观测资料，外流域资料可参考价值有限，塘坝建成后的径流、洪峰、洪量难以复原，所以本次新爱里塘坝加固设计依据1998年辽宁省水文水资源勘测局出版的《辽宁省中小河流（无资料地区）设计暴雨洪水计算方法》中的推理公式法进行计算。1.3设计洪水1.3.1洪水设计标准新爱里塘坝主要建筑物等级为5级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，塘坝的防洪设计标准为10年，校核标准为20年计算。1.3.2设计洪水计算流域特性流域面积F：14.57km²河长L：4.63km河道平均比降J：11.67‰水文分区：=5\*ROMANV3汇流历时：公式，查水文手册附表（3-1）可知：x=0.47，y=0.63。经计算汇流历时τ=0.57小时。（一）设计暴雨a、设计暴雨参数见表1-1表1-1设计暴雨参数表项目最大暴雨均值PCVCS/CV各种频率的模比系数P%→KP12510P三P（mm）700.63.53.22.762.21.77P24P（mm）660.63.53.22.762.21.77P6P（mm）460.553.52.962.582.11.72P1P（mm）300.53.52.742.421.991.66P10P（mm）150.493.52.692.381.971.65计算式：PτP面=P×KP×KF其中：KF——点面折减系数=0.999表1-2各时段面雨量计算成果表项目P%12510P三P面223.78193.01153.85123.78P24P面210.99181.98145.05116.70P6P面136.02118.5696.5079.04P1P面82.1272.5359.6449.75P10P面40.3135.6629.5224.73P(三-24P)面12.7911.038.797.07c、暴雨衰减指数n0p的计算根据P10P面/P1P面比值查附表（1-2）表1-3n0p计算成果表项目P%12510P10P面/P1P面0.490.490.490.50n0p0.60.60.60.61d、汇流历时τ时段内设计面雨量计算和面暴雨强度计算计算式：由于汇流历时为0.57小时,符合辽西0＜τ≤1小时条件故计算式采用:ip=ptp面/τ表1-4暴雨强度计算成果表项目P%12510PτP面65.5857.9247.6339.96ip115.06101.6283.5670.10（二）设计洪水计算a、查附表(3-2)将各种频率下的洪水径流系数列入表1-5表1-5径流系数表项目P%12510α三p0.50.460.370.3α（三－24）p面0.210.180.150.14φP0.630.590.490.39b、洪峰流量QP的计算计算式：Qp=0.278φPIPF表1-6洪峰流量计算成果表单位：m³/s项目P%12510φP0.630.590.490.39F14.5714.5714.5714.57QP293.60242.85165.85110.73c、洪水总量计算洪水总量WP用以下各式计算三日洪量：W三P=0.1α三P×P三P面×F前峰洪量:W(三-24)P=0.1α(三-24)P×P(三-24)P面×F主峰洪量:W24P=W三P-W(三-24)P表1-7洪水总量计算表项目P(%)12510P三P面（mm）223.78193.01153.85123.78α三p0.500.460.370.30W三p(万m³)163.02129.3682.9454.10P（三－24p）面(mm)12.7911.038.797.07α（三－24）p面0.210.180.150.14W（三－24）p（万m³）3.912.891.921.44W24p（万m³）159.11126.4681.0252.66d、设计洪水过程线①洪水过程线形状系数rP计算式为:rP=W24P/(QP×52×0.36)表1-8形状系数γp计算成果表项目P(%)12510γp0.0290.0280.0260.025因形状系数rP＜0.05时,则采用以设计洪峰QP为最大流量,按式(3-19)算出的WP为洪水总量,洪水历时为T的简化三角形过程线。e、洪水合理性分析新爱里塘坝的设计洪水成果，依据推理公式计算而得。设计洪水与临近新爱里塘坝其他河流同期洪水相比较，比较结果见图1-9。表1-9新爱里塘坝洪水合理性分析表河流名称流域面积（km2）洪峰流量（m³/s）推求方法p=5%前城子水库坝址以上11.8138.3487234推理公式法白山水库坝址以上2352728.5推理公式法南洼水库坝址以上90952.7553191推理公式法新爱里塘坝坝址以上14.57165.85推理公式法由上图可知，本次设计洪水与其他河流设计洪水属于同一系列，使系列的代表性得到了进一步提高。因此本次设计洪水成果是合理的。1.4泥沙（1）塘坝多年平均输沙模数g通过《辽宁省水文手册》推荐的方法查得g=500t/km2；（2）悬移质多年平均年输沙量G=gF=7285t（F=14.57为塘坝流域面积）；（3）推移质占悬移质的比重：E=20%；（4）设计淤积年限T=10年；（5）泥沙容重：γ=1.30t/m³；（6）=6.72万m³；由以上可得塘坝垫底库容为=6.72万m³。1.5施工期来水分析本工程施工主要安排在2017年的10.11月份和2018年的4.5.6月份。1、由朝阳市水资源手册（2008年）成果图3-1查得多年平均径流深Y=80mm，多年平均降雨量450mm，故多年平均来水量W=0.1FY=0.1×14.57×0.8=116.56万m³。2、年径流变差系数CV=0.49，CS=2CV,由附录（一）（1）查得KP=1.37，W20%=KPW=1.37×116.56×0.8=127.75万m³。即塘坝全年来水总量为127.75万m³。3、损失水量多年平均年水量为X=450mm，多年平均年蒸发量（20mm口径）Z=1795mm，年蒸发折系数K=0.59，h蒸=0.59×1795=1059mm，年渗漏损失按中等地质条件h蒸=500mm，W损=（1.059+0.5）×0.59×14.57=13.4万m³。各月损失水量W月损=13.4/12=1.12万m³。4、2017年10、11月分来水量为W（10+11）月来－W（10+11）月损=（5.75+4.73）-（1.12×2）=8.24万m³2018年4.5.6月分来水量为W（4+5+6）月来－W（4+5+6）月损=（6.9+3.7+16.61）-（1.12×3）=23.9万m³2工程地质2.1工程地质工程区域总体地貌单元为山前坡积扇群地表冲沟，植被不发育，滑坡及崩塌等物理地质现象不发育。库区基底出露地层基底为白垩系下统义县组(K1y)砾岩(未揭遇)。第四系冲洪积层及残积层分布于河床及两岸坡地，岩性为含砾粉质黏土及粉质黏土。通过对水库库区及其外围第四系堆积物的类型与分布分析，库区区域构造运动形式表现为缓慢上升和相对稳定阶段，库区大断裂构造不发育，无活动性断层。根据国家地震局和质量技术监督局2016年6月发布的《中国地震动峰值加速和反映谱特征周期区划图》（GB18306-2015），本区的地震基本烈度为=7\*ROMANVII度，地震峰值加速度为0.10g。2.2坝址区工程地质2.2.1.1坝体条件新爱里塘坝大坝为均质土坝，根据钻探揭遇，坝址区出露岩性如下：（1）素填土（筑坝土）：红褐色～黄褐色，土质较杂，以砂质粘土及砾质黏土为主，夹粘土质碎石及粉土质碎石，松散，一般上部较干或稍湿，中下部湿～稍湿，可塑～硬塑状态，土中碎块石含量较少，分布不均一，成份以砂岩、花岗岩组成，砾石粒径1～5cm，少量大于10cm，含量占5～10%。（2）粉土：主要分布于沟谷斜坡及下游河床内，黄褐色，湿，稍密状态，土质干强度及韧性低。（3）第四系冲积粉质粘土：黄褐色，湿，可塑状态，土质干强度及韧性高，无摇振反应，中等压缩性，砾石含量5～10%±。（4）第四系残坡积含砾粉质黏土：红褐色，稍湿，可塑～硬塑状态，土质干强度及韧性高，无摇振反应，富含铁锰质结核。砾石含量20%±，砾石粒径5-10cm居多，低压缩性。2.2.1.2坝基条件塘坝基底地层为粉质黏土，渗透性能弱，库区周围无深切沟谷，未发现有区域性大断裂通向库外，水库周边不存在渗漏问题。通过野外钻探，该处坝基持力层为粉质黏土③层，下卧层为含砾粉质黏土④层，结合原位测试成果及室内岩土试验，坝基粉质黏土③层呈可塑～硬塑状态，分布连续，具一定强度，下卧层土质强度较高。2.2.1.3坝肩条件据钻探及调查，坝体与坝肩土渗透性能相近，但接触处填筑质量较差，结合不密实，存在接触渗漏问题，但渗漏量较小。2.3天然筑坝材料评价2.3.1土料坝体筑坝土料建议在塘坝下游取土，通过调查，钻探及取样分析，该料场采取土料约1.32万m³，土质为粉土，含水量14.20～14.40%,土料质量密度2.72～2.73g/cm³，最大干密度1.68g/cm³，最优含水率17.1%。2.3.2石料塘坝附近无可利用石料，石料需到30km外的白山乡石料场购入。2.3.3砂砾料塘坝下游河道有大量砂砾料，储量丰富，满足使用要求。2.4结论库区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为7度，未发现区域性大断裂通过，库岸稳定，库区向邻谷无渗漏，但淤积问题很严重。该坝体坐落于粉质黏土③层之上，土质强度较高，渗透性能低。坝基处未发现大的断裂构造，不良地质现象不发育，坝基稳定。据钻探及调查，坝基与坝基土渗透性能相近，但接触处填筑质量较差，结合不密实，存在接触渗漏问题，但渗漏量较小。3工程任务和规模3.1塘坝概况新爱里塘坝位于辽宁省建平县三家子乡境内，在老哈河一级支流二家河上游处，流域重心位于东经119°30′29″，北纬41°38′02″，塘坝集雨面积14.57km2，坝址以上河长4.63km，河道平均比降11.67‰。新爱里塘坝工程于2001年投入使用，塘坝的设计标准是10年一遇，校核标准是20年一遇。新爱里塘坝枢纽工程由拦河坝、溢洪道组成。拦河坝类型为均质土坝，最大坝高10.39m，沿坝轴线方向长136.72米，坝顶高程230.70m，坝顶宽5m。迎水坡坡比1：2.5，背水坡坡比1：2。原溢洪道位于大坝右坝肩，矩形断面，堰型为宽顶堰，全长18m，堰顶高程227.25m，堰顶净宽30m。现状设计标准情况下设计洪水位对应的泄流量为97.66m³/s，校核洪水位对应的泄流量为147.95m³/s。3.2塘坝加固必要性2001年至今，新爱里塘坝已运行了17年，由于这座塘坝是典型的“三边”工程。现状前背水坡坝体裸露，溢洪道底板及边墙已经损毁，原溢洪道处已经被封堵。塘坝主要存的问题如下：1、防洪标准不够，坝高不满足要求；2、坝体前后坡损毁严重，不满足稳定要求；3、库区内无溢洪道，坝体左肩已被冲击出一条冲沟，不满足安全要求；4、进入库区道路为一条土路，汛期泥泞不堪，无法通行，不满足进坝要求。5、塘坝坝址附近流域比较狭窄，植被稀疏，且降雨年内分配多集中于汛期、较易发生洪水，塘坝的存在，可以使洪峰流量得到一定的调节、降低，从而减少下游的洪水灾害，塘坝坝上下游约3000人居住，新爱里塘坝担负着上下游的灌溉任务。综上所述，对新爱里塘坝进行整形修坡、增设上下游护坡、开设溢洪道及交通桥，保护大坝安全，使之正常运行是必要的。3.3任务和规模新爱里塘坝是老哈河一级支流二家河上的一处控制性工程，塘坝原设计任务是防洪为主兼顾灌溉等综合利用的塘坝，塘坝下游保护人口3000人，灌溉面积500亩，由于运行17年，塘坝存在坝高不够，上下游坝坡损坏，溢洪道被损毁等问题，使得灌溉效益不能正常发挥，及大坝存在安全隐患。本次加固开设溢洪道的堰顶高程为227.25m，以利于正常泄洪，根据《水利水电工程等级及洪水标准》（SL252-200）规定，新爱里塘坝现状工程规模为：工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。塘坝原设计标准为10年一遇，校核标准为20年一遇，本次设计标准为10年一遇，校核标准为20年一遇。本次加固后，塘坝总库容9.99万m³，防洪库容为8.6万m³，兴利库容1.39万m³，设计洪水位228.87m，相应库容为6.45万m³；校核洪水位229.39m，相应库容为8.48万m³。3.4调洪计算3.4.1水位一面积、库容曲线根据2017年实测新爱里塘坝1:500地形图，用求积仪量取并计算水库水位、面积、库容，绘制水位-面积-库容曲线。表3-1水位库容关系表水位（m）间距（m）面积（m2）平均面积（m2）库容（m³）累积库容（m³）223.6553224.651168110.5110.5110.5225.651379273.5273.5384226.65132901834.51834.52218.5227.6513575719523.519523.521742228.65136103359303593057672229.50.853713836620.531127.42588799.425229.80.337162371501114599944.4253.4.2调洪计算新爱里塘坝泄流建筑物为溢洪道，溢洪道净宽30m，本次设计溢洪道堰顶高程227.25m，本次调洪以堰前为控制段。调洪计算采用下列公式进行。溢洪道泄流方式采用自由溢流方式，泄流能力采用《溢洪道设计规范》SL253—2000的宽顶堰泄流公式：式中：m宽顶堰流量系数；b溢洪道净宽b=30(m)；H堰上水头（m）；ε闸墩侧收缩系数，；Q下泄流量，（m³/s）；溢洪道泄流量成果表见表3-2。表3-2塘坝溢洪道泄流量堰前水位堰上水头淹没系数堰宽侧收缩系数流量系数泄流量（m）H0（m）σB（m）εmQ（m³/s）227.2501301.0000.0000.000227.750.51300.9950.35716.651228.2511300.9890.35947.184228.751.51300.9840.36186.734229.151.91300.9800.363123.733229.652.41300.9740.365175.457229.752.51300.9730.366187.026图3-2本次调洪计算采用简易三角形法，计算成果见表3-4、3-5。简易三角形法：W调p=0.67W24+0.12Qmτ表3-3调洪洪量W调p项目P(%)12510W调p126.685101.34265.62542.856采用简化调洪公式：qm=Qp（1-V防/W调p）式中：qm某一频率的最大泄流量（m³/s）Qp某一设计频率的洪峰流量（m³/s）V防溢洪道底板以上防洪库容（万m³）W调p某一设计频率参与调洪的洪量（万m³）根据上表塘坝调洪演算可知，塘坝10年一遇的设计水位为228.87米，相应库容6.45万米3，塘坝20年一遇校核洪水位为229.39米，相应库容8.48万米3。设计交通桥通过的最大过流能力为147.95m³/s。4除险加固工程设计4.1基本资料1、塘坝现状技术资料；2、实测塘坝库区地形图；3、塘坝实测大坝现状纵横断面图；4.2设计依据1.中华人民共和国行业标准《防洪标准》GB50201-2014；2.中华人民共和国水利部《溢洪道设计规范》SL253-2000。3.中华人民共和国行业标准《水工建筑物抗震设计规范》SL2034.《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）；4.2.1大坝现状塘坝现状主要建筑物为大坝，其中大坝长130m，最高坝顶高程230.73m，坝顶宽4m，最大坝高10.39m。迎水坡坡比1：2.5，背水坡坡比1：2。4.2.2溢洪道现状原溢洪道位于大坝右坝肩，矩形断面，堰型为宽顶堰，全长18m，原溢洪道已被封堵，现状无溢洪道。4.2.3其它存在的问题1）新爱里塘坝坝顶高程在229.63m-230.73m之间，高低不平。坝顶长130m，坝顶宽在2.5m-4m之间，坝顶宽度宽窄不一。坝顶兼做两岸交通路，连接两岸交通。2）迎水坡平均坡比1:2.5，无护坡。3）背水坝坡平均坡比1:2，而且坝坡高低不平，沉降不均匀，无护坡风，坡面灌木杂草丛生，坝脚无排水棱体，本次需新建。4）左坝肩：塘坝现状无溢洪道，左坝肩被洪水冲击，形成一条冲沟，进行自然溢洪。4.3本次加固设计方案1.大坝长度137.62m，坝顶宽度5m。2.对迎水坡与背水坡进行修整，迎水坡坡比为1:2.5，背水坡坡比为1:2。3.迎水坡在堰顶高程（227.25m）以上部分进行30cm反滤层铺设及12cm厚预制混凝土六棱块护坡；堰顶高程以下部分进行抛石护底，抛石边坡1:2，抛石上顶宽2.0m。4.背水坡坡脚处设置反滤层及贴坡排水，排水以上部分铺设20cm厚碎石护坡。5.距右坝肩10m处开设溢洪道，宽顶堰形式，净宽30m，堰顶高程227.25m。6.堰上设置交通桥，交通桥长33m，桥宽5m。7.进库道路路面进行硬化，混凝土路面厚20cm，宽3.0m，下层设置50cm厚砂砾石垫层。坝后设置农用道路，形式为回填砂砾石，回填高度为边墙顶高程下0.5m，坝后农用路长94m，沿耕地岸坎与溢洪道边墙之间均匀填铺，平均宽度10m，坝前农用道路宽2.5m，采用砂砾石路面形式，砂砾石厚0.3m，连接坝顶与上游农用道路。8.建设一座50m2管理房。4.4大坝加固设计对大坝进行整形，坝顶宽度增加至5m，迎水坡与背水坡按本次设计坡比进行均质土料填筑，土料填筑前应将表面覆盖层清除，清除厚度15cm。大坝迎水坡坡比1：2.5，新建12cm预制砼块护坡和30cm厚反滤层，反滤层为20cm碎石，10cm粗砂，背水坡坡比为1：2.0,覆盖层拆除后进行土料填筑整形，然后铺设20cm厚碎石，后坝脚设置贴坡排水，贴坡排水厚50cm，帖破排水内侧设置30cm厚反滤层。坝顶设30cm厚砂砾石路面，详见大坝标准断面图及大样图。4.4.1坝顶高程确定新爱里塘坝坝顶高程计算按《碾压式土石坝设计规范》，（SL274—2001）进行计算，分别计算两种情况，取其中最大值。（一）设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高（二）校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高计算公式：Y=R+A+e其中：Y——坝顶超高R——最大风浪在坝顶上的爬高；A—安全超高，根据规范要求，正常运用情况A=0.5(米)，非常运用情况A=0.3(米)；e——风壅水面高度按公式计算。4.4.2计算条件a、计算风速的确定收集朝阳市气象站1981—2014年33年的风速观测统计资料，17年的平均年最大风速为16.12米/秒，传感器高度为15.2米,高度修正系数为0.958，则修正到距地面10米高度的平均年最大风速W=16.12×0.958=15.44米，设计风速W设为年均最大风速的1.5倍,W设=15.44×1.5=23.16米/秒,校核情况下风速W校仍为15.44米/秒。b、风区长度在1：1000库区地形图上按垂直坝轴线量得正常运行情况下的风区长度D正=255米，非常运行条件下D非=270米。c、水域平均水深根据计算的特征水位及库内淤积高程算得设计洪水位时的平均水深Hm=5.22米，校核洪水位时的平均水深Hm=5.74米。根据以上条件计算风浪高度。4.4.3最大风壅水面高度计算（1）正常运行情况下e—计算点处的风壅水面高度，m；k—综合摩阻系数，取3.6×10-6；w—计算风速，取设计风速的1.5倍，23.16m/s；D—风区长度，255m；Hm—水域平均水深，5.22m；β—计算风向与坝轴线法线夹角β=0°。则e=0.0048（2）非常运用情况下e—计算点处的风壅水面高度，m；k—综合摩阻系数，取3.6×10-6；w—计算风速，取设计风速15.44m/s；D—风区长度，270m；Hm—水域平均水深，5.74m；β—计算风向与坝轴线法线夹角β=0°。则e=0.0024.4.4计算波浪爬高Rm及Rp正向来波在单坡上的平均波浪爬高按下式计算：式中：Rm—波浪爬高，m；m—单坡的坡度系数，这里取2.5；k△—斜坡糙率及渗性系数，查表求得；kW—经验系数，由风速W、坡前水深H、重力加速度g所组成的无维量按规范《SL274-2001》表A.1.12-2查得。设计洪水位时：，查得kw=1.232。校核洪水位时：，查得kw=1.081。（1）正常运行情况（采用莆田试验站公式）a、计算平均波高W设=15.44×1.5=23.16m/s，D=255m。hm=0.194mb、计算平均波周期Tm=4.438hm0.5=4.438×0.194^0.5=1.95sc、计算平均波长d、计算平均波浪爬高由于hm/Hm=0.194/5.22=0.037<0.1，查表A.1.13可知，RP/Rm=1.64则不同累计频率下的波浪爬高值RP=1.64×0.304=0.50m。故正常运用情况下的坝顶超高为：Y=RP+e+A=0.50+0.0048+0.5=1.00m（2）非常运行情况（采用莆田试验站公式）a、计算平均波高W设=15.44m/s，D=270m。hm=0.128mb、计算平均波周期Tm=4.438hm2=4.438×0.128^0.5=1.59sc、计算平均波长d、计算平均波浪爬高由于hm/Hm=0.128/5.74=0.022<0.1，查表A.1.13可知，RP/Rm=1.84则不同累计频率下的波浪爬高值RP=1.84×0.176=0.325m。故非常运用情况下的坝顶超高为：Y=RP+e+A=0.325+0.002+0.3=0.63m以上结果汇总见下表。表4-1坝顶超高计算成果表计算

情况风速

W

（m/s)风区

长度

D（m）平均

波高

hm（m）波浪

爬高

Rp（m）风雍

高度

e（m）安全

加高

A（m）坝顶

超高

Y（m）设计洪水位23.162550.1940.500.00480.51.00校核洪水位15.442700.1280.320.00210.30.634.4.5坝顶高程的计算本塘坝坝址所在地的地区地震烈度为=7\*ROMANVII度，根据《碾压式土石坝设计手册》（上册）（能源部、水利部水利水电规划设计总院）中的“地震区坝顶超高由地震涌浪高度加非常运行的安全加高校核”，本次计算依据规范规定，取地震涌浪高度为1.2m。设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高：228.87+1.00=229.87米校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高：229.39+0.63=230.02米正常高水位加非常运用情况的坝顶超高加地震涌浪时的坝顶超高：228.87+0.63+1.2=230.70米所以坝顶高程取230.70米。4.5坝体坝坡稳定分析4.5.1渗流计算(1)、计算参数的选取根据辽宁辽西工程勘察院《建平县三家子乡新爱里塘坝加固工程工程地质勘察报告》，边坡稳定计算土料指标取值见表4-2，计算断面为土坝标准断面。表4-2土坝土料计算指标参数材料湿容量rKN/m³饱和容重rmKN/m³渗透系数Kcm/s内摩擦角度凝聚力KP坝体土18.720.22.7×10-520.724.3(2)、渗流计算采用北京理正软件研究院编制的《理正渗流分析计算软件》进行计算。表4-3渗流分析计算成果表计算工况库水位H

（m）坝脚逸出点高度

H0（m）渗流量q

（m³/d·m）正常高水位227.251.6700.023设计洪水位228.872.8840.040校核洪水位229.393.4030.0481/3高水位227.111.5880.022图4-1校核洪水位计算简图图4-2校核洪水位计算成果图4.5.2稳定计算（一）计算工况：依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》确定。1正常工作条件①正常蓄水位上、下游坡的稳定渗流期②设计洪水位上、下游坡的稳定渗流期③1/3水位上、下游坡的稳定渗流期2非常运用条件①校核洪水位上、下游坡的稳定渗流期（二）计算原理采用北京理正软件设计研究院编制的《理正边坡稳定分析软件》计算坝坡抗滑稳定安全系数。图4-3校核洪水位计算简图表4-4坝体稳定计算成果表计算工况瑞典圆弧法K计K充正常运用条件正常高水位上游坡稳定渗流期1.8681.15正常高水位下游坡稳定渗流期1.5251.15设计洪水位上游坡稳定渗流期1.7991.15设计洪水位下游坡稳定渗流期1.3581.151/3水位上游坡稳定渗流期1.8761.151/3水位下游坡稳定渗流期1.5641.15非常运用条件校核洪水位上游坡稳定渗流期1.7451.05校核洪水位下游坡稳定渗流期1.2881.05正常高加地震上游坡稳定渗流期1.7951.05正常高加地震下游坡稳定渗流期1.4671.05从表中可看出，边坡稳定系数大于规范允许的安全系数，所以土坝的边坡是稳定的。4.6溢洪道设计本次设计溢洪道位于大坝右侧,距离右坝肩10m，属于开敞式宽顶堰,矩形断面。堰顶高程设计为227.25m，堰净宽30m。堰体段长15.7m，溢洪道总长度105.7m，交通桥长33m米，溢洪道分为堰体段、陡坡段、平直段和扩散段。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《水利枢纽工程加固近期非常运用洪水标准的意见》。主要采用了加固近期非常运用20年一遇洪水标准（P=5%）,对溢洪道控制段进行泄洪安全设计。20年一遇洪水位为229.39米，相应泄量为147.95m³/s。5施工组织设计5.1施工条件5.1.1地形与交通塘坝坝下有乡级公路通过，距建平县内较远，但交通方便。坝下河床宽约130米，距坝下20米均为塘坝库区范围，不牵涉占用外部土地问题，塘坝对外通讯方便。5.1.2建筑材料砂料、石料来源河道及石场，此材料为以前多项工程所采用，质量合格、储量丰富。块石料场位于建平县白山乡，距离项目区30km。其它水泥、钢材、木材等工业材料均来自建平县，由建平县内至工地距离30公里。5.1.3水、电现场地下水水质较好，水量充足，可满足生活及生产需要，非汛期生产用水亦可从塘坝取水。左岸山坡有村民居民，用电可以架设低压线路解决，施工中只需架设临时施工动力、照明线路即可。不需要配备变压器。5.1.4水文、气象该地多年平均降雨量450mm，降雨年内分配不均，年平均气温9℃。夏季极端最高气温40.6℃，冬季最低气温为-31.1℃，温差大，多年平均最大风速15.44m/s，最大冻冻土深度1.2米。5.1.5施工期间的环保本工程在施工期间为减轻对环保压力，针对不同的不利影响采取了相应的措施。（1）废水虽然废水量很少，但要求施工废水不能直接排入河道，应在排入河道前经沉淀池沉淀至合格后再排放。（2）废气、扬尘对施工场地要定期定点进行监测，对施工路面要经常洒水，保持清洁，防止扬尘，运输砂石料的车辆要用蓬布覆盖车厢。施工、生活所用燃料应尽可能使用天然气，减少煤炭用量，特别禁止使用高灰份、高硫份的劣质煤，防止污染环境。（3）废渣工程施工产生的废渣为临时废渣即不用的砂砾料，施工期间砂砾料回填在指定地点，施工结束后对表面进行复垦并绿化。（4）噪音工程噪音源主要为施工现场的施工机械噪音，有噪音的施工作业及运送砂石料应在7：00～19：00的时间内进行，禁止夜间作业。对驾驶人员实行轮班制，给接触高噪音的工作人员配发防护用具。（5）生活排污处理生活垃圾堆放要固定，定期清运到垃圾场，防止污染环境。5.1.6工程主要工程量本次塘坝加固工程主要工程量为大坝土方填筑、溢洪道砂砾石垫层、溢洪道毛石混凝土垫层、溢洪道钢筋混凝土底板浇筑、溢洪道石笼砌筑、溢洪道土方开挖、交通桥钢筋混凝土浇筑、交通桥钢筋混凝土灌注桩浇筑，管理房。5.1.7工期本工程工期计划于2017年10月、11月进行交通桥及道路工程，2018年4月、5月、6月进行大坝、溢洪道工程及管理房工程，总工期5个月。5.2施工导流本次施工导流主要涉及到溢洪道进口段施工。本工程计划2017年10月初开始施工，2018年6月底完工，根据《水利水电施工组织设计规范》的规定，确定导流建筑物为5级，导游标准为非汛期5年一遇洪水。5.3施工总体布置本工程中用人工较多，普工劳动力全部在当地组织，部分职工住房及其他生活设施可采用租用当地民房方式解决。本工程以土方开挖回填、浆砌石砌筑、钢筋混凝土浇筑施工为主，施工布置内容主要包括料场的规划、临时施工道路、风水电供应、施工仓库和生活设施等。由于施工区段内地形变化较大，坝外场地布置条件较好，可减少临建工程施工布置规模。5.4主体工程施工5.4.1测量1．施工测量应根据水利部行业标准《水利水电工程测量规范》SL-197-2013有关要求进行。2．测量前对投入施工的测量仪器进行检测，确保测量仪器的精度，满足规范要点。3．对有关部门提供的测量基准点及基本资料和数据进行校核，确保其准确性。4．施工中对整个施工区的原地面高程、开挖断面尺寸、开挖后的高程及填筑后要达到的高程进行测量，设立控制点，控制点要用L50×50×5的角钢，埋入土内深度大于1m。测量所用仪器为全站仪。测量时，首先加密控制点，在坝脚、内平台角、坝顶角分别设控制点，进行设计高程与施工面宽度的控制，然后按照设计要求确定各个施工阶段的挖、填深度。5．在测量过程中，禁止车辆及人员在仪器附近及在仪器观测视野范围内通行，并防止有碍观测或造成折射的烟雾及尘埃气体，以保证测量的精确性。6．在软弱土中，埋适当大小的混凝土块，保证其绝对稳固可靠，每项工序开始前，必须进行复测。7．开挖施工过程中，测量检查开挖断面及高程，施工放样时，详细测出建筑物的边脚及轴线。5.4.2清基清基的表土系指包含植物细根须、草木植物、覆盖草小枯木等的表层有机质土壤，根据设计要求的深度清除表土，并运至大坝轮廓线20m范围外的指定区域上堆放，大坝料场开挖时把表层淤泥清除。5.4.3土方工程5.4.3.1土方开挖1.土方开挖工程包括道路准备工作、土方开挖、回填等工作。主要采用挖掘机、推土机、自卸汽车挖运土方，清除表层草皮和腐殖土。2.在土方开挖过程中，及时校正开挖平面的尺寸和标高，按图纸要求检查开挖坡度和平整度。3.开挖过程中，设置专人指挥施工机械和车辆按要求作业，开挖区和弃土均设醒目标志，指示车辆行走方向。5.4.3.2坝体填筑1.取土要求：做到高土高用，低土低用；运土道路应布置成循环形式，往来路线分开；土壤含水量应达到设计要求，含水量较低的料场，应提前洒水；土壤粘粒含量20～30％的砂质或粉质壤土为宜。2.铺土要求：填筑的土料要求均质，不含腐殖质土、石块、大土块、草根、树枝等其他杂质。土料含水量要求在15％～18％，一般不低于14％。铺土应平行于坝轴方向呈条形延伸；条形间横向接缝应错开，厚度应均匀，宽度应一次铺够，避免接缝。人工夯实铺土厚应不超过20cm为宜（夯实为12～14cm即可）；羊角碾碾压铺土厚度可达25～30cm。3.压实要求：坝体压实应根据土料性质、含水量和压实工具事先进行试验，确定铺土厚度与夯碾次数。干容重标准数值，一般不低于1.55t/m³，在施工期间，每压实一层均需取样测定干容重和含水量。使用机械碾压，两次错车碾迹应重叠10～15cm，沿坝轴方向进行。人工夯实使用夯具重量要求40～50kg；采用梅花套打法，夯迹应重合1/3。4.土坝整坡：施工期间，每夯压升高一层，应按设计坡比随时进行整坡，要求整个坝坡均匀一致。5.4.4浆砌石工程1.石料：砌石石料的材质坚硬新鲜，无风化剥蚀层或裂纹，石材表面要无污垢，无水秀等杂质。块石最小边长应大于15cm，最长与最小边长比例不大于2.5，石料的物理力学指标应符合施工要求。2.对石料进行修石，去掉过薄的部分及尖角等。3.新建铺设前将地基平整夯实，铺设一层垫层砂浆,然后摆放块石。4.块石要平放，平砌，不要采用外面侧立石块，中间夹心的砌筑方法。每放一层砂浆，砌一层块石。5.砌筑砂浆要饱满，填实。水泥砂浆稠度不能过小，灰浆比不能小于0.6。6.砌筑砂浆标号为M10，浆砌石砌筑每15m设置一道沥青木板伸缩缝。5.4.5混凝土工程5.4.5.1浇筑前的准备工作

混凝土浇筑前做好充分的准备，工长对操作人员进行详细的技术交底，同时检查模板、钢筋、预留洞等预检和隐检项目，安全设施是否达到施工要求，并及时了解和掌握天气季节变化情况。

混凝土浇筑前，将模板内的垃圾等杂物清除干净。现场配备串筒。

5.4.5.2混凝土浇捣的一般要求

（1）混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度不得超过2m。

（2）浇筑混凝土时应分段、分层连续进行，浇筑层高度为振捣器作用部分长度的1.25倍。

（3）使用插入式振捣器应快插慢拔，插点要均匀排列，逐点一动，顺序进行，不得遗漏，做到均匀振实。移动间距不大于振捣作用半径的1.5倍(一般为30～40cm)。振捣上一层时应插入下层5cm，以消除两层间的接缝。表面振捣器的移动间距，应保证振动器的平板覆盖已振实部分的边缘。

（4）浇筑混凝土时应连续进行。如必须间歇，其间歇时间应尽量缩短，并应在前层混凝土凝结前，将次层混凝土浇筑完毕。间歇的最长时间按所用水泥品种、气温及混凝土凝结条件确定，一般超过2h应按施工缝处理。

（5）浇筑混凝土时应经常观察模板、钢筋、预留孔洞、预埋件和插筋等有无移动、变形或堵塞情况，发现问题应立即处理，并应在已浇筑的混凝土凝结前修正完好。

5.4.5.3混凝土的养护：

混凝土浇筑完毕后，应在12h以内加以覆盖和浇水，浇水次数应能保持混凝土有足够的湿润状态，养护期一般不小于7昼夜，防水混凝土养护期不少于14d。

5.4.5.4施工中应注意的质量问题：

（1）蜂窝：原因是混凝土一次下料过厚，振捣不实或漏振，模板有缝隙使水泥浆流失，钢筋较密而混凝土坍落度过小或石子过大，柱、墙根部模板有缝隙，以致混凝土中的砂浆从下部涌出而造成。

（2）露筋：原因是钢筋垫块位移、间距过大、漏放、钢筋紧贴模板造成露筋，或梁、板底部振捣不实，也可能出现露筋。

（3）麻面：拆模过早或模板表面漏刷隔离剂或模板湿润不够，构件表面混凝土易粘附在模板上造成麻面脱皮。

（4）孔洞：原因是钢筋较密的部位混凝土被卡，未经振捣就继续浇筑上层混凝土。

（5）缝隙与夹渣层：施工缝处杂物清理不净或未浇底浆等原因，易造成缝隙、夹渣层。5.4.5.5主要技术指标（1）溢洪道进口段钢筋混凝土墙混凝土强度为C30，抗渗等级为W6、抗冻等级为F200。（2）溢洪道底板混凝土强度为C25,抗渗等级为W6、抗冻等级为F200。底板上锚筋的灌注砂浆标号为M15。（3）交通桥及混凝土灌注桩混凝土强度为C30。（4）进库道路混凝土强度为C25，抗冻等级为F200。5.4.