水库路基设计范文

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中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：

地球上最多的资源就是水资源，而我国水资源总量占世界首位，主要集中在国内四川，，云南3省。其中自治区境内，大山中大江大河蕴含的水资源占国内总水资源的60%。所以为了最大程度开发水资源，就要建设各种大型大坝。这样导致了库区内（所谓的库区是指水库淹没影响区）水位急剧升高，导致当地的建筑，公路，农田等被淹。而本文中主要解析水库淹没影响区公路路线设计要点。结合四川三、四级公路路线设计实践为背景，进行分析讨论。

库区公路路线设计要点

不同于一般公路之处

由于四川地理环境及地质条件因素的影响，库区公路路线设计上和一般公路有所不同,主要表现在：

自然条件限制与资金限制，一般公路施工要求指标并不是很高，而库区公路路线因为地质条件关系对公路施工指标要求非常高。

公路路线设计十分重要，并且精细。一般公路路线设计，可以专业分段设计，然后在整合起来。但是库区公路路线设计要求，比一般公路路线设计要求还要高。尤其是在四川省内，山路悬崖过多，在设计上只要稍微有一点偏差，就会因为实际地理环境给工程造价带来明显差异，在1:2000比例上只要偏差误差在8%左右就很可能会影响整个工程进行，或者无法施工。因此，为了保证总库区公路路线达到最佳合理状态，要求在库区公路路线设计上，一定要精确，同时还要确保其它有关专业技术可以正常施工。

库区公路路线考虑因素

库区公路路线除了与一般公路路线一样的考虑因素外，还有一些是属于库区公路路线必须要重点考虑因素。

库区公路路线设计上应该重点考虑地形、地质

库区公路路线设计应该重点考虑地形以及地质两个主要因素，地形选择路线是库区公路路线设计最基本的基础。但是由于四川库区公路地质条件种类繁多，有很多不良的地质因素存在，所以库区公路路线设计上必须受地质条件因素控制。在面对大型成片的不良地质环境应该完全规避，对于可以预防或者可以处理的小型不良地质环境，可以选用其中有利部分进行施工，同时做好好相应的公路安全措施。

库区水位升降对公路路线的影响

全面综合考虑因为库区水位升降带来的地质灾害问题。由于四川地理位置关系，当库区蓄水后，水压和水浮力不断发生变化，导致库区岸边地质应力场受到影响，破坏其原本均性，将会发生山体滑坡等地质灾害。所以在库区公路路线设计上应该重点考虑库区水位上涨后所带来的地质变化，尽量将公路路线设置在库区淹没影响区外边，或者受库区水位升降压力影响小的地质环境当中。

库区公路路线浅基的影响

库区公路路线，路基浅基础的稳定性。由于受到很多不同种类因素的限制，特别在四川这种地质环境下，有些地方难免公路路线要建设在库区淹没影响区内。当无法避免的时候，我们要重点考虑路基浅基的稳定性。保证水位上涨淹没公路路线时，毛细水对路基浅基的影响，保证公路的稳定性。

不同地质条件下库区公路路线的参考因素

在库区公路路线设计上，还要结合不同地形地质条件，通过不同的路基形式进行铺设。平缓的地形条件可以用土基形式铺设，地质条件好的山路可以通过半山洞路基形式铺设，地形差，不容易支撑的地方可以用桥梁形式通过等等。总而言之在库区公路路线设计上设计人员要综合当地不同地形地质条件对公路路基要求做到充分了解。

库区公路路线安全因素

加强对后期运营安全。由于公路路线设计上很多都是规避不良地质，在库内影响范围内很容易造成集中升降坡现象，在加上四川多变的天气，处于库区影响范围内的路线应该加大重点监控，对运行后期的检查测速一定要到位，在指标上应该高于一般公路路线指标。

库区公路路线设计流程及方法

库区公路路线设计基本上和一般公路路线设计相同，都是从宏观到微观，从整体结构逐渐缩小细节的过程。不同的是库区公路路线设计更加注重“时间方案细部优化”“与其它专业沟通”“实践方案再争强优化”三个部分，而一般公路路线设计上对这三个环境相对来说不是很重视。

库区公路路线控制点分析

库区公路路线控制点分析主要分为：制定路线的起点和终点，中间控制点，三大部分。对于库区公路路线来说，由于四川本身地形险峻，不良地质规模比较大，水位上升或者下降都会给周围地质条件造成变化，使周围原本不良的地质遭受更大的危险，因为路线设定显得格外重要。在库区公路路线设计前，应该充分了解该地区地质条件与地形环境，探查清除所有不良地质条件，来为最终确定路线提供有利的数据支持。

库区公路路线，线形设计

当库区公路路线控制点设定以后，可以根据技术标准进行路线设计。通常情况下分：“由大到小”“由小到细”“由细到微”，三个部分进行路线线形设计。

“由大到小”具体是指在整个要铺设公路路线范围内找出合理的通行路线走廊带，在对这些通行路线走廊带进行对比分析。通常情况下工程研究阶段在1:10万或者1:5万地形图上就可以进行研究对比。

“由小到细”在确定公路路线走廊带范围内，找出所有可实行的路线进行技术与经济比较，选择最佳路线出来，这一步通常在1:1万或者1:3500地形图上进行研究对比。

“细到微”是指具体确定路线方案后，对每一小段进行逐一研究。由于四川地理环境因素影响，此段研究通常在1:2000或者1:1000地形图上进行研究分析。

库区公路路线设计与其他专业组互动设计与沟通

通过前面所讲述的办法，可以基本上确定了库区公路路线可行方案，但是路线的设计工作还没有结束，下一步工作就是与其他专业组进行沟通，例如：路基，隧道，桥梁等专业人员进行必要的沟通。由于公路路线在现场施工的时候有很多地方是受到现场地形地质因素影响，对公路施工标准也不一样，大大的增加了施工难度，很多地方可能无法达到施工要求，所以跟其他专业组的沟通成为关键。

库区公路路线放样后在优化调整

根据以上所说的办法，库区公路路线就可以进行实地放样测量。因为地图上精准度与数据对照真实情况来看还是存在一定模糊性，很多地图上体现出来的高度与位置，往往跟现实上还存在一定的差距，所以需要结合现实情况不断的修改调整，直到合理为止。

库区公路路线安全问题

当最后确定库区公路路线时，通常要用运行速度对整条路线进行线形验算，并且根据实际得到的结果对库区公路线行进行细致的调整。如果实在无法调整的，可以采用安全措施进行保证后期正常运行。尤其是四川境内崇山峻岭地方特别多，重点防护对象也多，安全措施一定要到位，尤其是对突发事情的预防上，应该综合全面的考虑。库区弯道附近更是要多家注意加强防范措施防止车辆坠落。另一方面还需要考虑到工程结构本身安全问题，同时库区水位上升或者下降对工程结构造成的影响。

总 结：

库区公路路线建设与一般公路路线建设有很大的区别，最大的区别体现在于工程量的庞大与复杂，整体项目设计要求非常精细。在设计理念上应该遵循，“由大到小”“由小到细”“由细到微”三个过程。同时库区公路路线方案粗略完成后，要协同其他专业组进行沟通与协商，并且根据其专业人士对现场分析后，重新修改库区公路路线方案。一条优质的库区公路路线是靠不断优化调整方案才能设计出来的。

参考文献：

[1]朱剑红.全国水力资源家底查清[N].人民日报，2005（5）.

[2]李国并.水电站库区路线设计要点探讨[J].四川林勤设计，2007（2）.

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1、工程简况

陆川县清湖水库集中供水工程是一个以供水为主的水利工程，陆川县清湖水库集中供水工程最高日供水量测算到2030年最高日需水量为1.1995万m3/d，由此确定本工程供水规模为1.2万m3/d。清湖水库正常蓄水位为83.78m，死水位为74.38m。有压隧洞位于主坝右侧，出口接坝后电站，装机容量95kw。本工程从清湖水库坝后电站的压力管分出岔管取水，规划水厂地面高程为64.0m，死水位与水厂间高差为10.38m，距离6km，可实现无动力输送原水。清湖水库水质较好，水体不受污染，水体常年达到或优于《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）的Ⅲ类水体标准。工程建成后，将解决清湖镇区（含红山农场）、以及沿途8个行政村大部分人的用水问题，现状（2012年）52630人，远期（2030年）70643人。

2、工程布置及主要建筑物

2.1工程总体布置

清湖水库为多年调节水库，水质较好，是乡镇供水的理想水源，经水量平衡计算，按规划水平年预测需水量1.2万m3/d。清湖水库能满足用水量的要求。原水取水口选在清湖水库放水隧洞的出口处，从原电站压力钢管分岔引出，经输水管道引至水厂进行净化处理，输水方式采用重力流无动力引水，单管布置，管径为DN=450mm；水厂布在清湖镇区西北侧大塘江村附近的山坡上，生产规模1.2万m3/d，原水经净水厂净化后，通过加压泵站加压至设计水压54m，最后通过配水管网供给用户，管径φ90～450mm。

2.2输、配水工程

1）输水管设计

清湖镇输水干管始于清湖水库输水隧洞末端，止于清湖镇水厂，单管布置，管长5975m。管道沿途经过蚊龙、上铺岭、榕树环、那百垌、罗子田、垌尾最后到达清湖镇水厂。此输水干管的总设计流量为0.147m3/s。为便于工程的运行和管理，结合各输水线路沿线地形和地质情况，输水管道拟尽量采用浅埋式布置方案。清湖水库至清湖镇水厂公路两侧基本无建（构）筑物，输水干管可沿公路的内侧（靠山侧）埋设。

2）配水管网设计

结合本工程地质条件以及供水对象，配水管网采用树枝状布置，并选用钢纤管和PE管。其中管径小于250mm以下的采用PE管，管径大于250mm采用钢纤管。配水管网总长51.78km。

2.3净水厂设计

水处理构筑物生产能力按最高日供水量1.2万m3/d，除以每天工作时间24 h确定，即500m3/h。

水厂工程包括生产建筑物、水厂附属建筑物、厂区环境设施等。生产建筑物包括絮凝池、沉淀池、过滤池、清水池，水厂附属建筑物由办公室、值班室仓库等组成。净化系统是本工程的主要部分，由絮凝池、沉淀池、加药加矾室、过滤池、清水池等项目。

1）絮凝（反应）池

净水厂净化系统净化规模为1.2万m3/d，系统工作时间每天按24小时计，根据用水量（包括5%的水厂自用）计算结果得知，净化系统平均时用水量为525m3/h。

反应池分8个反应室，每个反应室串联起来。反应池有效水深3.3m，存泥高1.5m，超高0.3m，总高5.1m，平面尺寸为2.60×2.60m。

2）沉淀池

沉淀池工作时间按24h计，进水流量与反应池相同，为525m3/h。采用斜管沉淀池，水在斜管内的上升流速采用v0=2.5mm/s。经计算，沉淀池的尺寸（长×宽×高）为12.5m×6m×5.68m。

3）过滤池

根据计算清湖水厂净化系统设计流量分别为525m3/h。参照全国通用建筑标准设计图集S775，净化系统选用两组S775（八）320m3/h重力无阀虑池，流量共640m3/h满足要求；单池平面尺寸为4.1×4.1m，总高4.74m。

4）清水池与消毒

清水池容积按日供水量的10%～20%计算，本工程日供水量为12000m3，选两个1500m3的方形清水池使用满足要求。清水池单池边长28.7m，池高4.5m，池顶覆土高度为1.0m。

5）加氯、加药设计

投药间设置氯酸钠原料间、盐酸原料间、二氧化氯制取室、矾库、加矾间、化验室、值班室、办公室。投药间内配备有二氧化氯、混凝剂的储存、配制、投加系统。

2.4加压泵站

加压泵站设在清湖水厂内，泵站共设四台水泵，三台工作一台备用，水泵型号为KQSN250-N6，扬程为54m。加压泵站平整后室内地面高程为60.2m，采用单层单列式布置，单层式砖混结构，机组间距为4.0m，宽6.5m，长19.0m，为了满足水泵检修的要求，在泵房内设一台2.0t电动葫芦。

3、机电及金属结构

3.1 水机设备

清湖镇水厂供水日变化系数为1.3，由于供水的重要性，加压泵站考虑设置四台水泵，三台工作一台备用。

根据供水工程要求，加压泵站供水流量为900m3/h，单台水泵流量为382 m3/h，供水扬程为48.24m，三台工作一台备用。从“水泵系列型谱”拟选水泵型号及参数：KQSN250-N6，H=54m，Q=382m3/h，n=1480r/min，水泵吸入口径250mm，吐出口径DN=150mm、必需汽蚀余量2.9m，电机功率90kW，泵重511kg。

3.2 电气工程

清湖水厂的动力负荷均采用0.4kV电压供电，1回10kV电源进线引接于附近的10kV线路线路，设降压变压器一台，型号为S13-500/10，额定电压比为10±5%/0.4kV；0.4kV电压母线设2面GCS型成套低压开关柜，1面GCS型成套无功自动补偿柜，1面ZX-2动力箱。另设1台400kW柴油发电机组接于0.4kV电压母线上作为备用电源。

3.3 金属结构

为了能将絮凝沉淀池底沉积物快速有效排出，在絮凝沉淀池上配备1台吸泥机（移动台车式）。

净化系统各建筑物的埋件、埋管及阀门等算入各建筑物的水处理设备内，输、配水管网的金结算入相应的管附件内。

4、结语

陆川县清湖水库集中供水工程是新建项目，工程任务是解决清湖镇区及镇区周边村屯的用水问题，现状（2012年）52630人，远期（2030年）70643人。工程设计从清湖水库取水，经输水管道引至规划水厂，净水处理采用常规工艺，经加压后通过配水管网向用户供水。本工程项目实施后，将为清湖镇区、以及镇区周边村屯提供丰富干净的水源，促进了地区经济快速发展，具有明显的社会效益。经过论证，技术可行，经济合理，对环境无不良影响。

参考文献：

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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

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溢洪道是水利工程建设中最为常见的建筑，是水库等防洪建筑的重要设备。当水库里水位超过安全限度时，溢洪道能够发挥出排除水库存超蓄洪水的作用，使水从溢洪道向下游流出，防止水坝被毁坏，以确保水库在汛期及泄洪期间的安全。但在水库建设过程中，若溢洪道设计不合理，则容易出现侧墙混凝土脱落、伸缩缝开裂和底板破碎等质量问题，不仅影响到溢洪道的使用性能，而且对水库的安全状况也构成极大的威胁。因此，工程设计人员应做好水库溢洪道设计工作，确保水库的质量安全。

1工程概况

某水库是一座以农田灌溉为主，兼顾防洪、水产养殖等综合效益水库，主要由拦河坝、溢洪道等建筑物组成。溢洪道位于大坝右端，堰宽15.0m，堰顶高程277.00m，最大泄量21.30m3/s。

2溢洪道设计

2.1规模确定

考虑水库为中型水库，选择4m堰宽，跟国内同规模水库比较，相对较小；同时，水库洪水主要靠溢洪道宣泄，堰宽太小，溢洪道超泄能力弱，水库安全度相对较低。

2.2结构布置

引水渠长35.0m，底高程144.50m，宽8.0m。

进口平直段采用钢筋混凝土“U”型槽结构，长12.0m，底板顶高程144.50m，净宽8.0m，墙顶高程150.90m。

闸室段采用钢筋混凝土“U”型槽结构，总净宽8m，分1孔，闸室顺水流方向长15m。采用驼峰堰，堰顶高程145.50m，边墩宽1.5m，墩顶高程150.90m。设平板工作门与平板检修门，均采用卷扬式启闭机。墩顶设交通桥，宽6.0m，桥面高程150.90m。边墩与山体间设一道钢筋混凝土刺墙，墙顶高程为150.90m，刺墙底部位于弱风化花岗岩，刺墙下布置帷幕灌浆，与闸室帷幕灌浆连接成整体。

陡坡段长72m，起点高程142.98m，断面为矩形，底宽8m，陡坡比降1∶5，陡坡两侧为衡重式挡墙，挡墙顶高程按陡坡水面线加掺气高度和超高后确定，陡槽底部为钢筋混凝土底板，挡墙后及底板下布置排水系统。

挑流段长15m，反弧半径10m，挑角20°，鼻坎顶高程127.00m。尾水渠长663m，起点底高程125.50m，比降1∶500，宽8.0m。

2.3设计计算

2.3.1堰型设计

堰型采用驼峰堰，根据定型设计水头和堰高关系，选择a型堰面曲线，上游堰高1.0m，中圆弧半径2.5m，上下圆弧半径6.0m。

2.3.2泄流能力计算

泄流能力计算采用《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中，开敞式驼峰堰的泄流能力公式计算：

Q=mεB2gH03/2ε=1-0.2[ζk+（n-1）ζ]0H0nbm=0.385+0.171（P/H0）0.657（1）

式中：Q为流量，m3/s；B为溢流堰总净宽，B=8m；n为闸孔数目，n=1；g为重力加速度，m/s2；H0为计入行近流速水头的堰上总水头，m；ζk为边墩形状系数，取ζk=0；ε为闸墩侧收缩系数；m为流量系数。

经计算：设计情况，Q计算=106m3/s，Q设计=93m3/s；校核情况Q计算=179m3/s，Q设计=155m3/s，泄洪能力满足设计要求。

2.3.3泄槽水面线计算

泄槽水面线根据能量方程，用分段求和法计算，计算公式为：

式中：Δ1-2为分段长度，m；h1、h2为分段始、末断面水深，m；v1、v2为分段始、末断面平均流速，m/s；、为流速分布不均匀系数，取1.05；i为泄槽底坡，i=1：5；θ为泄槽底坡角度；n为泄槽槽身糙率系数；为分段平均流速，m/s；为分段平均水力半径，m；为分段内平均摩阻坡降。

起始断面水深h1可按下式计算：

式中：q为起始计算断面单宽流量，m3/（s・m）；H0为起始计算断面渠底以上总水头，m；θ为泄槽底坡角度；为起始计算断面流速系数，取0.95。计算结果见表1。

表1泄槽水面线计算成果表

2.3.4挑流消能计算

挑流水舌外缘挑距按下式计算：

（4）

式中：L为自挑流鼻坎末端起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m；θ为挑流水舌水面出射角，取θ=20°；h1为挑流鼻坎末端法向水深，m；h2为鼻坎坎顶至下游河床高程差，m；v1为鼻坎坎顶水面流速，m/s，按鼻坎处平均流速v的1.1倍计。

鼻坎平均流速按下式计算：

式中：v为鼻坎末端断面平均流速，m/s；Z0为鼻坎末端断面水面以上的水头，m；为流速系数；为泄槽沿程损失，m；hj为泄槽各项局部损失水头之和，m；S为泄槽流程长度，m；q为泄槽单宽流量，m3/（s・m）。

冲刷坑最大水垫深度按下式计算：

式中：T为自下游水面至坑底最大水垫深度，m；q为鼻坎末端断面单宽流量，m3/（s・m）；Z为上、下游水位差，m；K为综合冲刷系数，取k=1.1。计算结果见表2。

表2挑流计算成果表

冲坑上游坡比为1∶3.7，能够满足规范要求。

2.3.5控制段稳定分析

堰基底面的抗滑稳定安全系数按下列抗剪断强度公式计算：

式中：K为按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f为堰体混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数，取f=0.8；c为堰体混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力，取c=0.7Mpa；ΣW为作用于堰体上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；ΣP为作用于堰体上的全部荷载对计算滑动面的切向分量；A为堰体与基岩接触面的截面积。

计算了工程完建期、正常蓄水位挡水和校核洪水泄洪三种工况，成果见表3。

表3闸室稳定计算成果表

根据《溢洪道设计规范》（SL253―2000）要求，按抗剪断强度公式计算的允许最小安全系数，基本组合〔K〕=3.0，特殊组合〔K〕=2.5，计算结果均大于规范允许最小值，闸室抗滑稳定能够满足设计要求。

3基础处理和排水

溢洪道基础为弱风化花岗岩，考虑在闸室及刺墙下布置一排帷幕灌浆，并向两侧山体各延伸8m，拟定帷幕灌浆的孔距为1.5m，深度为8.0m。根据物探成果，有2条构造破碎带分别位于闸室、陡坡段，采用回填混凝土塞的方法处理。

为减弱闸室基底扬压力，在帷幕灌浆下游3m处设置一排排水孔，孔深5m，孔距1.5m。为减弱渗水对陡坡段底板和边墙的渗透压力，在底板底部和挡土墙后设置纵横沟槽式碎石排水，构成纵横排水系统，纵向排水通向挑流鼻坎下面，将渗水排向下游。

4安全监测

4.1变形监测

包括垂直、水平位移监测，共设置位移观测点10个，两岸设4个工作基点和4个校核基点。

4.2渗流监测

选择闸室轴线布置1个渗流观测断面，共设置4支渗压计（扬压力计），用来监测溢洪道的扬压力。

4.3水位观测

分别在堰前、闸室段、陡坡段及出口段设水尺以观测水位，共设水尺5根。

5 结语

在水利工程建设中，水库溢洪道设计质量的好坏直接影响到水库投入使用后的安全状况。因此，工程设计人员应加强水库溢洪道设计工作的力度，做好堰高和堰宽的选择、泄洪能力计算、挑流效能计算和安全监测等方面的工作，同时积极学习国内外成熟的溢洪道设计经验，不断提高工程设计水平，以确保溢洪道设计达到工程的需要。

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1、引言

城镇供水工程随着科技的进步和居民生活质量的提高，管道供水较传统渠道引水的优越性日益显著。在有利于工程经营管理、方便实用、安全卫生、节水环保、用水保证率高等方面具有明显的优势。禄丰县城自来水大滴水引水工程管道全长22.34Km，所用管径为DN600mm和DN500mm预应力钢筋混凝土管材；德钢至石门水库引水工程管径采用DN800mm预应力筋混凝土管材，管道全长2.68Km。上述工程启用至今，从经济、安全、适用和效益的角度来分析都是比较科学合理的。

2、管材的选择

在输配水管道安装工程中使用的管材可分为金属管和非金属管两类，常见的金属管有铸铁管、钢管、球墨铸铁管等，非金属管有塑料管（PVC管、PE管、PP管），自应力钢筋混凝土管，随着管材生产工艺和各种新型材料的广泛应用，逐步创新生产了预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、UPVC管、玻璃钢塑料复合管、玻璃钢管被广泛地应用到工程实践中。

因城镇供水直接影响居民的健康质量，其供水安全、管材对水的质量是否存在二次污染和工程自身的经济效益的优劣，成为了工程首先考虑的问题。管道供水工程投资中管材投资比例占工程总投资份额最大，实践证明管道工程设计中，科学合理选择管材是决定项目能否发挥正常功能，有利于施工和进度，以及工程效益最大化的关键。

因管材生产材料、技术及生产工艺的不同和差异。同一管径和长度的管道相比：从材料性能来看管材不易断裂；管道自重相对较轻、安装更简单快捷；安装后内外承压力及安装的密闭性更好；抗腐蚀性能较优、管内壁不易结垢；从水力性能来看能实现更大的供水流量，从综合安装维护造价来看有着更加优越的性价比，则可认为是选择了比较理想管材。

城镇引水管材大多选用管径范围在Φ300―Φ1200 mm之间，工作压力多为0.2―1.2 Mpa之间的管材，就目前情况来看非金属管在小管径和易埋设的条件下较为经济实用，压力管道管径范围在Φ20―Φ700 mm之间，是“以塑代钢”的适宜选择；由下面方案进行比较，非常清楚地看出，在供水安全、卫生，施工占地少，管道施工适应性好的前提条件下，钢筋预应力混凝土管和钢筒混凝土管工作压力在0.4―1.6 Mpa之间，相对管径偏大的管材选择上较其它管材更具优势。钢筒混凝土管与预应力钢筋混凝土管相比，除价格偏高以外，在安装管径大，施工地质条件复杂的情况下优势明显；玻璃钢管管材根据模拟实验资料显示，在用含大量泥砂的水装入管材内，经30万次旋转后，检测管内壁磨损深度，经表面硬化处理的钢管为0.48mm，玻璃钢管仅为0.21mm，所以玻璃钢管不仅糙率小，且更为耐磨。从实例讲，由深圳至香港的供水工程，供水管道长50公里，分别用两条内径为2.2m和1.7m玻璃钢管道，从1965年使用至今仍完好无损，故工作压力在0.4―1.6 Mpa之间，供水高差有限的情况下，以是一种良好的生活饮用水管道工程措施选择。

（4）总水头损失计算

可根据管线测量成果按式（8）计算，也可根据式（9）、（10），按经验局部水头损失的a倍8%～12%来计算，以可根据不同管材管道计算经验公式进行计算。

即：h=hf+ahf

一般管材管径均为定型尺寸，为达到充分利用自然水头，优化工程设计及投资的目的，里程较长的管道经常会设计成不同管径和管材混合安装在同一管道上使用，计算时根据上述公式及不同管材水力特性反复试算，直到符合设计要求。

4、方案比较

管道引水工程措施应用范围，通常地形复杂、区域跨度大，沟渠难配套和维护困难，有一定的供水自然落差；项目供水保证率要求高，有供水卫生考虑的。然后就是选用管材的经济、性能对比了，方案及投资比较以当时（2000年）禄丰地区市场价格为准，管径Φ500 mm、工作压力1.0 Mpa管材方案及投资比较如下。

（其中管材价含运费）

由上表和参与我县多项引水工程的设计及施工实践经验来看，在工作压力设计为1.0 Mpa以下管材使用范围内预应力钢筋混凝土管有较好的经济实用性；而作压力设计为1.0～2.0 Mpa使用范围内钢筒混凝土管和玻璃钢管优越性能比较显著。

5、预应力钢筋混凝土管道设计及施工

（1）预应力钢筋混凝土管因自重大、质脆，在运输装卸、安装过程中需小心以防断裂。

（2）安装时一般400～700 mm管径的借转角度不大于1.5°，400～700 mm管径的借转角度不大于1.0°。管槽底坡在1：1～1：0.5之间应考虑使用钢管安装，管槽底坡比1：0.5陡的应考虑修改管线和设计方案。

（3）在跨河，借转无法解决管道转向的和管槽底坡较陡的应使用钢结构弯头或直管安装，同时使用砼镇墩。所用管材钢结构承、插口应根据预应力钢筋混凝土管承、插口尺寸制作，与预应力钢筋混凝土管连接止水则正常使用橡胶圈，根据禄丰县城大滴水引水工程施工经验证明设计考虑钢管部分易腐蚀而将混凝土镇墩浇筑至与钢结构弯头连接的预应力钢筋混凝土管头50cm处，导致管道试压和运行期间有部分预应力钢筋混凝土管在靠近镇墩30cm处断裂。而德钢引水工程施工时，经过与设计方协商，把设计变更为钢结构弯头和直管承、插口露出镇边缘30～50cm，并做好该部位的防腐蚀措施，从而解决了预应力钢筋混凝土管靠近镇墩30cm处断裂的问题。钢筒混凝土管则兼备了钢管和预应力钢筋混凝土管的优点，但价格比预应力钢筋混凝土管高。预应力钢筋混凝土管的断裂，在不影响结构损坏的条件下，一般采用钢结构抱箍配合石棉自应力水泥及107胶水混合物塞填维修，养护24小时后可进行压水实验。

6、预应力钢筋混凝土管道压水实验的几点建议

管道工程中压水实验是检验管材质量和安装质量最直接有效的方法，但已是施工中最不安全的环节，目前就此问题相关资料多有不详并缺乏实践操作的有关资料和经验论述。

（1）管道安装过程中应尽量仔细认真检查管材质量和止水胶圈安装质量，以此最大限度减少管道压水实验次数，因压水过程不但有一定的危险，而且耗时费力。如果因此导致管道损毁，维修费用也很高。

（2）压水实验堵头位置的选择应先根据工作压力和管径大小先计算压水实验时堵头承受的总压力，一般用实验压力的1.2～1.5倍来计算。堵头位置选择原则为：管段地势相对高处，一般不宜选择在地势低洼积水的地点；除堵头处安装压力表以外，管道最低处附近应安装压力表；堵头设置在易取水处，但该处要地质条件要好，干燥易排水，管槽及管线相对平缓顺直，做到尽量利用地形条件降低堵头处因压水实验承受的总压力。为降低管道试压成本可在距离管口0.6～0.8米处设置两层以上方木（边长0.25米以上），受力面方木竖置以管槽，根据试压管径大小设1.2cm厚度钢板与千斤顶便于调整堵头与试压管道承、插口的距离，与夯土堆接触的方木则横置，整个堵头基础低于管槽基础，保证压水实验的安全。一般试压管段长度选择1.5公里左右较为合理，可根据堵头较理想的安置位置酌情增减试压管段长度，因管段试压长度与管道修复的经济合理性和管道压力稳压阶段单位时间内压力下降值有直接的关系。

（3）试压前已安装好的管道两侧土要回填夯实，管道夯实的覆土厚度应大于管承口的0.5倍，堵头钢构件上应设置配套进水管、压力表、补排气阀及配套球阀，加压时一般在正三角形位置上布置三个千斤顶，故堵头一般要用钢肋加固，靠近堵头的3根预应力管应采用比设计工作压力大1.2～1.5倍的管材，并用土完全夯实覆盖，防止因爆管而造成工作人员伤亡。试压前将水充满管道，将管道地形高程相对较高处加压至0.1～0.2 Mpa，利用补排气阀将管道内空气排出，在此条件下养护3天。

（4）压水实验时0～1.2 Mpa工作压力可采用多节泵加水增压，压水每增加0.2～0.4 Mpa压力可停止加压30分钟，其间试压管段工作区内应禁止人畜进入，严防发生安全事故。用方木与夯土堆建成的堵头支撑在管道加压过程中会产生位移和变形，应根据情况用安装好的千斤顶不断调整钢构件堵头与管道承或插口的距离，保证堵头处止水胶圈始终保持在密封状态，另外试压工作时应配齐必要的对讲通讯设备，保证整个工作现场通畅的协调与沟通。

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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）；

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Abstract: considering the flood and water influence factors, reasonably determine the inundated area of the Shuangfeng Temple Reservoir, according to the survey results, based on environmental capacity analysis, put forward the feasible resettlement planning, to ensure the smooth implementation of the project, Tuo Shanan created the conditions of immigrant

Keywords: Shuangfeng Temple Reservoir; resettlement; resettlement; resettlement; resettlement

中图分类号：D632.4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

双峰寺水库位于河北省承德市境内滦河一级支流武烈河干流上，距下游承德市区约12km，是一座以解决武烈河流域和承德市防洪为主、结合城市供水兼顾生态环境及发电等综合利用的大（Ⅱ）型水利水电枢纽工程。坝型为碾压混凝土重力坝，设计洪水标准100年一遇，校核洪水标准2000年一遇。水库死水位382.0m,正常蓄水位389.0m，设计洪水位392.5m，校核洪水位395.11m。水库死库容0.34亿m3，兴利库容0.45亿m3，防洪库容0.47亿m3，总库容1.373亿m3。

水库枢纽工程主要包括拦河坝和电站等，其中拦河坝由非溢流坝段、溢流坝段、底孔坝段和电站坝段组成。拦河坝主要由左岸非溢流坝段、电站坝段、底孔坝段、溢流坝段和右岸非溢流坝段组成。拦河坝坝顶高程396.1m，坝顶宽度7.0～15.0m，坝顶全长533m，最大坝高51.1m。

双峰寺水库淹没涉及承德市双桥区的1个镇、8个行政村、47个村民小组。淹没线下居住人口2065户、6084人。

1 水库淹没处理范围

1.1 确定水库的淹没处理范围考虑因素

水库淹没影响范围包括水库淹没区和因水库蓄水而引起的影响区。水库淹没区包括水库正常蓄水位以下的经常淹没区和水库正常蓄水位以上的受水库洪水回水、风浪、船行波、冰塞壅水等临时淹没区，水库的影响区包括孤岛、浸没、坍岸、滑坡等蓄水影响的区域。

双峰寺水库淹没处理设计洪水标准依据行业规范确定，耕地、园地采用5年一遇设计洪水标准，农村居民点、一般城镇和工矿区采用20年一遇设计洪水标准，林地、其他土地采用正常蓄水位，铁路、二级公路采用50年一遇设计洪水标准。

经回水计算，库尾回水曲线低于于同频率天然洪水水面线0.3m，根据《水利水电工程建设征地移民设计规范》(SL—290—2009)的规定，采取水平延伸至与天然水面线相交尖灭。因水库库周不同位置的风向、风速等影响因素不同，选取库周沿岸四个不同位置按《水利水电建设征地移民安置规划设计规范》对于库周沿岸四个不同位置，风浪爬高计算值均小于规范规定的耕、园地征用界线超高下限值0.5m，因此土地征用线采用0.5m超高。

对回水影响不显著的坝前段，由于正常蓄水位持续时间较长，水面宽且水深，考虑水库调度运用、库周居民生产生活安全等因素，按有关规范规定居民迁移线采用1.0m超高。

水库蓄水引起的浸没、塌岸、滑坡等影响区根据地质勘察成果确定。结合河北省地质矿产勘查开发局第四地质大队编制完成的《承德市双峰寺水库建设项目地质灾害危险性评估报告》，并结合现场实地查勘后分析，水库区不存在浸没、塌岸、滑坡等地质灾害问题。水库蓄水引起的其他影响区还包括岩溶洼地出现库水倒灌、滞洪内涝而造成的影响范围；水库蓄水后失去基本生产、生活条件的库周地段、孤岛和引水式电站水库坝址下游河道影响地段；移民迁移线以上的零星住户，因户数过少，受水库淹没影响后交通难以恢复或生产生活条件明显恶化，必须搬迁安置的人口。

1.2 水库淹没影响处理范围

（1）耕地征用范围：坝前正常蓄水位加0.50m超高，接超过389.5m的五年一遇回水线以下陆域；

（2） 居民点及工矿企业范围：坝前正常蓄水位加1.0m超高，接超过390.0m的二十年一遇回水线以下陆域。

（3）林地、其他土地采用正常蓄水位：正常蓄水位389.0m回水线以下陆域。

（4）铁路、二级公路范围：坝前正常蓄水位加1.0m超高，接超过390.0m的五十年一遇回水线以下陆域。

2 水库淹没调查

2.1水库淹没调查工作过程

为了保证双峰寺水库工程淹没（影响）实物调查工作顺利完成，成立了由主管副市长牵头的实物调查领导组织机构，分别成立了领导协调组、综合协调组、后勤保障组、安全保障组、7个农村调查组、专业项目调查组、土地专项调查组等14个调查组。调查组工作人员由我院（水利部河北水利水电勘测设计研究院）、承德市水务局、承德市双桥区物价局价格认证中心、承德市公证处、承德市国土资源局、承德市林业局、承德市公安局双桥分局、双峰寺镇政府及所属8个行政村等单位人员组成的联合调查组，对库区的淹没及工程占地实物指标进行了全面的调查。

2.2 水库淹没调查成果

涉及承德市双桥区的1个镇、8个行政村、47个村民小组。淹没线下居住人口2065户、6084人（农业人口5989人、非农业人口95人）。

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关键词： 山区；库岸；路基稳定性；预测评价

Key words： mountain；reservoir bank；roadbed stability；prediction and evaluation

中图分类号：U418.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）20-0202-03

3 常见坍岸预测方法讨论分析

3.1 库区岸坡地质环境较为复杂，现有相关坍岸预测方法对水库预测时结果往往误差较大。

类比图解法是常用普遍应用的方法，可对均质土质岸坡或岩质岸坡的坍岸进行预测。佐洛塔寥夫、卡丘金和平衡剖面等这三种方法可用于均质岸坡，这三种方法应用于南方山区河谷型水库的坍岸预测，得出的结果和实际有时存在较大的差距。佐洛塔寥夫法考虑了冲蚀土可组成堆积浅滩环境，而实际预测过程较为复杂，且结果不理想。平衡剖面法需要相关观测数据和试验曲线，并绘制平衡断面，然后进行分析。动力法以一定的物理理论为基础，但建立关系方程需要相当数量的观测样本。两段法对于南方山区的峡谷型水库比较适合，在各类岩质的岸坡中具有很要的预测结果。

3.2 对比以上坍岸预测方法的优缺点，我们认为一种新的山区河谷型库岸坍岸预测方法――平衡图解法较为可行。

平衡图解法的基本思路是考虑坍塌土体部分与堆积部分和流失量的体积平衡，通过预测坍岸最终形成的平衡坡面确定坍岸计算的图解法。

预测步骤如下：① 编制预测位置的地形、地质剖面图；② 画出水库正常高水位线、水库排洪水位线（P=20%洪水频率）、正常低水位线（调度低水位）；③ 由正常高水位向上画出毛细水上升高度线（h1），毛细水位上升高度值可取为0.5m；④ 由水库排洪水位线向上，标出洪水冲刷影响线，影响深度（h2）值可取为0.5m；⑤ 标出正常低水位线；⑥ 在正常低水位线选取α点，该点位于原坡面线与正常低水位线交点上；⑦ 由α点向上绘出冲磨蚀坡面线，与水库排洪水位线交于b点；其稳定坡度β1可根据实地调查和类比水库统计以及实验获得；⑧ 由b点作水下坡面线，和正常高水位毛细水上升高度线相交于c点；其稳定坡度β2视岸坡岩性而定；⑨ 由a点向下作水下堆积坡面线，与原坡面线相交于e点；其稳定坡角β3由岸坡岩土体水下停止角选取；⑩ 绘制水上岸坡坡面线c-d；坡角β4据自然坡角确定；c点作竖直线向上交原坡面线于m点。

检验原坡面坍塌面积A1与水下堆积面积A2之比p，如大于1.1，则向水中移动α点并按上述步骤重新作图，如小于1，则向岸坡移动α点并按上述步骤重新作图，直至1

水库库岸的坍岸规模预测，主要依据国内同类型水库蓄水后不同岩类库岸再造的实际资料和目前库区洪枯水位带的坍岸情况进行类比，并采用图解法确定坍岸宽度，具体作法是，以大量统计分析常年洪枯水位变幅带不同结构和不同组成物质岸坡的稳定坡角作为水下稳定坡角（α），以洪水位以上稳定的岸坡坡角作为水上坡角（β），然后采用图解法初步预测其坍岸范围。

3.3 以冷清公路库岸边坡坍岸预测为例

土石混合体土样取自冷清公路库岸路基边坡现场，混合体中的碎石主要是灰岩和砂岩、细粒土为粉质粘土。随机取出5份土样进行筛分，筛分后百分含量的平均值见表1。首先确定水下稳定坡角α和水上稳定坡角β，再结合具置的地质剖面，作图求出坍岸的宽度S。

试验采用岩石结构面直剪仪，其尺寸大小为250×250×250mm，粒径最大值取40mm。仪器由水平加压系统和垂直加压系统组成。在塑限附近取四个含水量9%、14%、18%和23%来进行试验。

本试验所有试样采用垂直荷载为200kPa的压力进行制样。每个试验用了三个试件，三个试件在垂直荷载为100kPa、200kPa、300kPa下剪切。

根据以上提出的图解法和参数，即可进行冷清公路路基库岸边坡坍岸的范围规模预测，从而得出工程处治方案。该图解法在预测库岸坍塌的过程中数据易于获得，实用性较强，具有较好的操作性。

4 结论

本文通过讨论库岸坍岸的预测方法，得出以下结论：

①库岸坍岸是一种复杂的地质问题，影响因素较多，现有的预测方法由于参数的局限性，各有其自身的适用范围，但对于较为复杂地质条件下的库岸坍岸问题不能进行有效的预测。

②本文综合现有的库岸坍岸预测方法得出库岸预测方法―平衡图解法，以冷清公路路基库岸边坡坍岸为例，运用图解法进行分析，获得数据较为方便，适用范围较广，操作方法较为实用。

③在山区库岸坍岸的预测过程中，影响因素较多且各影响因素的作用不尽相同，对每个影响因素进行权重分析将是进一步研究的重点工作。

参考文献：

[1]柴波，等.红层水岩作用特征及库岸失稳过程分析[J].中南大学学报，2009（04）：1092-1098.

[2]DZ /T0219-2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].

[3]红河谷冷墩至清水河二级公路库岸边坡稳定风险评价、库岸再造规律与病害治理技术（报告），2011，08，23.

[4]邵振臣，等.丽宁新团至大东岔口路段滑坡稳定性分析[J].低温建筑，2015，12：128-130.

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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

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1 概况

东风水库位于安徽省天长市西南部，在郑集镇以南约5km处川桥水库上游，属淮河流域、白塔河水系的川桥河支流，由天长市郑集镇政府管理。水库枢纽建筑物由均质土坝，溢洪道及南、北放水涵洞组成。水库总库容624万m3，兴利库容318万m3，有效灌溉面积约5500亩，是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库。

2 除险加固措施

2.1 工程等别、建筑物等级和洪水标准

东风水库总库容624万m3，属小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等，主要永久建筑物级别为4级，次要建筑物为5级；其洪水标准宜按山区、丘陵区标准确定[1]。现水库设计标准仍采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；消能防冲建筑物的设计洪水标准按20年一遇洪水考虑[2]。

2.2 主要加固措施

2.2.1 土坝

①防渗处理：东风水库老河槽段（桩号0+089～0+785）采用多头小直径水泥土垂直截渗墙方案，防渗墙底部穿过坝基原状土以下3m。

②坝顶及坝坡结构

坝顶宽度一律做至5m；坝顶增做C25砼路面，宽4m，厚20cm；路面下20cm厚碎石垫层路基；上、下游路肩各设50cm宽缘石。上游坝坡干砌块石护坡拆除重建，厚30cm；底部增设10cm厚碎石垫层。护坡覆盖范围从坝顶高程41.60至高程34.20；全坝段护坡。根据《安徽省天长市东风水库大坝安全评价报告》中计算结果，水库大坝上游坝坡在水位骤降情况下抗滑稳定安全系数不能满足规范要求，现采取对大坝老河槽段上游坝坡34.20m高程以下采用抛石护坡增加压重以防止该段滑坡，顶宽3m，坡比为1：4。在下游平台内侧设纵向排水沟；下游坝脚设集水沟，平台与坝脚纵沟间每50m设一道横向排水沟；水库的坝端与岸坡连接处设截水沟。排水沟采用C20素砼现场浇筑，为矩形断面，壁厚为10cm。下游坝坡自坝顶至坝脚从溢洪道右侧附近开始约每200m设踏步一道，共5道，采用M7.5浆砌石砌筑而成；踏步高15cm，宽高比与坝坡坡比一致。

2.2.2 溢洪道及交通桥

坝顶原预制拱瓦交通桥拆除改建为钢筋砼平板桥，浆砌砖栏板拆除改建为预制砼栏杆，桥顶原泥结碎石路面改建为C25砼路面；增做溢洪道进水渠两侧干砌石护坡及护底，与交通桥桥墩形成有效连接；进水渠东侧补填土方，其顶宽为2m，顶高程为40.00m，坡比为1：3；溢洪道进口及控制段、陡坡段两侧边墙维修，底板表面采用C25砼护砌，厚度10cm；陡坡向下游延长4.9m，并增做部分砼网格；消力池拆除改建，向下游位移4.9m，增加消力池长度至11m，深度增加至75cm，底板改用C25钢筋砼结构，并增设排水、反滤设施；增做海漫及防冲槽，其护坡顶高度同消力池，前段10m长浆砌石护砌，后段8m长干砌石护砌，末端做防冲槽，总长18m；消力池下游冲刷坑土方回填压实，将下游泄水渠道修整，渠底拓宽至20m，长120m，边坡为1：2。

2.2.3 放水涵洞

由于东风水库南、北放水涵洞进出水口挡土墙、底板及洞身涵管等损坏严重且金属结构变形、老化，已不能正常使用，故将其拆除改建，改建后涵洞位置不变。为了提高洞身强度和便于检修，将北涵原无筋砼涵管均改建钢筋砼箱涵，增加一道检修闸门；启闭机更换为LQ-8型手电两用螺杆式，2台；主闸门采用铸铁闸门，检修闸门使用C30钢筋砼闸门。南放水涵由于灌溉面积较小，现将其拆除改建为直径60cm承插式高压圆涵；增做启闭机房及一道检修闸门；检修闸门采用C30钢筋砼闸门，配LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台；主闸门采用铸铁闸门，配LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台。

3 电工、金属结构

东风水库枢纽用电负荷主要集中在管理所及放水涵洞等部位。本次水库除险加固工程在水库管理所内更新一座小型10kV变电所，选变压器型号为：S9-20/10 20kVA 10±5%/0.4kV；管理所内配备一台10GF1/10kW柴油发电机组；维修10kV“T”接供电线路1.1km。水库变电所位于负荷中心即管理区内，且远离生活区采用屋外开敞式布置，四周用围墙与外界分隔，变电所内建4×6m2低压配电房发电机房各一间；变压器可采用杆上式安装方式。水库原南、北放水涵结构设施破损、老化，现将其拆除改建为钢筋砼箱涵和钢筋砼高压圆涵，采用手动螺杆式启闭机启闭闸门，工作闸门和检修闸门分别使用铸铁闸门和钢筋砼闸门。现对北涵配备LQ-8手电两用螺杆式启闭机2台，主闸门采用铸铁闸门1扇；检修闸门采用C30钢筋砼闸门1扇。南涵检修闸门配备LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台，采用C30钢筋砼闸门；主闸门采用铸铁闸门，配备LQ-5手电两用螺杆式启闭机1台。

4 施工组织设计

4.1 主体工程施工及交通

水库除险加固施工场地及道路比较狭小，运输宜采用小型农用自卸车。土方工程尽可能采用机械施工，以便提高工作效率，降低工程造价。砼搅拌站集中设置，水平运输采用1t翻斗车与胶轮车，垂直向下运输采用溜槽。砌石工程采用人工操作为主，砂浆由拌和站提供。施工期间对外交通需修筑1.05km长进库道路，施工结束后铺设砼路面作为永久性进库道路；场内运输需沿坝顶、坝脚及施工区修筑2.8km临时道路；其中坝顶道路施工期间采用大碎石路基，泥结碎石面层，施工结束后铺设砼面层，作为永久性防汛道路；其他临时道路路面宽3.0m，路基宽4.0m，采用0.15m厚毛石垫层，0.1m厚泥结碎石面层，施工结束后拆除。

4.2 施工总布置

施工区布置尽量合理利用现有场地，根据地形，管理及生活福利区布置在管理所附近，施工工场区均集中布置在坝后溢洪道附近，第一施工年度在溢洪道附近设置一个拌和站，第二个施工年度在管理所附近增设一个拌和站，根据施工需要；施工工厂及管理生活总占地面积3260m2，临时房屋及仓库面积430m2。

4.3 施工总进度

本工程施工总工期24个月，即施工期第一年9月初至第三年8月底，施工准备与筹建期1个月，主体工程施工期20月，完建期1个月。

5 工程占地与拆迁安置

东风水库除险加固工程临时占地主要包括工程加固取土区及弃土、弃渣所需临时占用的土地和施工过程中生产、生活占地。现规划工程取土区位置在水库管理所西北约350m位置一定范围内，工程生产、生活区位置在水库管理所附近交通方便处，占地面积为49.5亩，所占土地为土地所在生产队集体所有。水库除险加固工程不涉及居民拆迁安置，补偿费用主要包括工程占地补偿费用和地面附着物补偿费用，两项合计费用为50.09万元。

6 环境保护与水土保持设计

本工程环保投资包括饮用水监测、环境卫生保护、生态环境保护，人群健康保护、噪声影响补偿、大气防尘处理、水环境保护、环保临时设施、独立费用、基本预备费用10项，环保投资3.0万元。土地整治4.6hm2，种草1.2hm2，大坝草皮护坡与管理所绿化2.5hm2（计入主体工程建设中），栽种灌木500棵，栽种乔木1000棵，幼林抚育1.3hm2，抚育期2年，水土保持静态总投资2.0万元。

7 工程管理设计

作为天长市重要的小（1）型水库，东风水库须加强管理。根据水利部、财政部2004年5月颁布的《水利工程管理单位定岗标准》（试点）的规定，考虑生产管理的需要，加固工程完成后，水库管理所下设行政办公室和工程管理及灌区管理机构。确定编制人员为6人，其中管理人员2人，生产技术人员3人，服务人员1人[3]。

8 设计概算

本工程按现行标准编制投资概算，总投资1534.89万元，其中：工程部分投资1529.89万元；移民和环境部分投资5万元。

9 经济评价

本工程项目的经济评价依据国家计委、建设部1993年4月颁布的《建设项目经济评价方法与参数》（第二版）和水利部《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）的规定进行。社会折现率采用12%的折现率；正常运行期拟定为40年，计算期自2008年至2048年。根据国民经济评价计算：工程经济净现值203.7万元，内部收益率14.20%，效益费用比1.134，满足“水利建设项目经济评价规范”的要求，各项评价指标较好，工程在经济上是合理的。

参考文献：

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Ⅰ线于1962年建成，其线路最小曲线半径为300m。线路蜿蜒于沟谷间，以总长度4458m的12座短隧道穿越峡谷。限于当时修建技术水平，各隧道长度基本不超过1000m;跨越沟谷间也主要以高填深挖的路基工程通过，没有一处采用桥梁工程;甚至为节省建筑材料，在跨越2条冲沟处，仅设置了1座片石混凝土拱涵。该线建成后，存在隧道偏压、雨季排水不畅、钢轨磨损和道床变形等问题，造成运营部门需长期投入大量人力、物力进行养护维修和监测。以当前的设计理念来衡量，本段采用的线路方案是十分不合理的。但机械设备短缺、隧道施工进度慢、通风难，桥梁设计施工体系不完备、施工难度大，钢材、水泥等建筑材料极度匮乏是当时真实外部环境的体现。在如此简陋的技术条件下，Ⅰ线的选线最大限度地降低了工程建设的难度，节省了稀缺的建筑材料，有效控制了工程投资和工期，实现了工程技术水平与选线的合理结合，及时解决了新疆与内地没有铁路通道的问题。因此其选线与工程设计实际上是一个成功的范例。

1.2Ⅱ线的选线和工程设置

Ⅱ线工程于1995年建成。经过30余年的发展，普通桥梁的修建技术已很成熟，不再成为选线的制约因素，钢材、水泥等建筑材料供应也较为充足。虽隧道修建的机械化程度有了明显提高，但长隧道施工、运营通风技术仍处于探索阶段，工程投资也较常规桥梁高，限制了长隧道的普遍使用。Ⅱ线选择在Ⅰ线左侧(靠河侧)，仍以12座短隧道(总长度计5002m)穿过峡谷左岸山区，跨越沟谷不再采用高填路基工程，转而采用桥梁工程，同时得益于隧道工程技术在处理偏压、浅埋等方面的进步，隧道位置选择有更大的自由度，线路最小曲线半径增大至400m。由于各类工程修建技术的进步，Ⅱ线的线路条件较Ⅰ线有较大改善，建成后基本未发生各类病害，桥涵、隧道、路基等固定设备技术状态良好，运营养护成本明显降低。因此，选线设计很好地平衡了各类工程的技术难度、工程数量和工程投资，满足了当时经济发展对提高兰新铁路运输能力的要求。

1.3提速改造

提速改造工程于2006年建成通车。提速改造平面最小曲线半径加大至2800m，线路位置选择在Ⅰ线右侧(靠山侧)通过，以连续3座总长度计8879m的双线隧道穿越山体，其中最长隧道达4002m。3座隧道之间以15m以下高度的填方路基通过，并设大孔径涵洞排水。线路标准和各项工程可靠性得到了很大的提高。在线路允许速度从70～80km/h提高到200km/h的同时，明显降低了运营养护费用，实现了运营质量和效益的同步提高。

2青藏铁路关角隧道选线变化情况

2.1既有线现状

青藏铁路西格段东起青海省西宁市，西至格尔木市，全长800余km，是目前青藏高原对外联系的唯一铁路通道。20世纪50～60年代开始分段修建，历经26年于1984年建成通车，90年代末分段进行了提速改造，之后又实施了增建二线工程。其中天峻至乌兰段线路通过关角山，高山及山麓边缘丘陵地带沟谷发育，且北西向中吾农山———青海南山断裂带在关角隧道附近穿越线路，对工程影响较大。由于越岭地段落差达320m，为争取高程，线路选择主要以隧道工程通过关角山，不同时期隧道长度的设置具有较典型的代表性。既有线最小曲线半径为300m，线路以总长度计5044m的6座中、短隧道穿越峡谷，仅关角隧道长4010m，其余隧道基本不超过400m;桥梁工程以8m梁桥为主，未采用24m以上大跨度桥梁工程;同时为节省投资大量利用回头曲线进行展线，以低填浅挖的路基工程通过。

2.2增建二线工程的改进

增建二线工程于2008年开工建设。二线工程在既有线左侧以2座长32.605km的单线隧道取直穿越关角山，不再采用展线方式适应地形。该隧道建成后将成为世界最长的铁路隧道。由于长大隧道施工技术的成熟和运营通风、排水技术的完善，不再控制选线，隧道长度的设置有了更大的灵活性。

3兰合铁路跨越刘家峡水库桥梁结构形式的采用

3.1总体情况

兰州至合作铁路是连接陇海、西宁至成都铁路通道的重要组成部分。线路全线位于甘肃省境内，行经兰州市、临夏回族自治州和甘南藏族自治州，地处黄土高原与青藏高原的过渡地带，地震烈度为8度区，地形、地质条件复杂且差异性较大。其中永靖至考勒段线路需跨越著名的刘家峡水库，两岸滑坡、坡面溜坍、水库坍岸等不良地质发育，桥梁工程艰巨且技术难度大，属复杂、艰险山区，选线难度很大，故对跨越刘家峡水库段线路方案进行了研究。

3.2跨越水库桥梁形式的选择

根据勘察，桥位处因长期的水流切蚀，水库水位的升降，岸坡松散物质被水流带走，而坚硬的岩石不易风化，多部地段风化厚度较小，部分坡脚新鲜岩石出露。经历了长期的地质构造、地震、风化等作用，水库建成40多年来，坚硬岩石形成了陡立的岸坡，岸坡基本稳定。位于刘家峡水电站大坝上游4.2km、距洮河入河口2km处的折达公路桥资料显示，该处谷底最低约为1622m，水库蓄水后，库底已淤积到约1690m的高程，淤积高68m。桥址处受刘家峡水库库区回水影响，水中设墩施工难度很大，跨越库区桥梁以单孔一次跨越为宜。经过对主跨桥梁结构形式多方案比选论证，主桥采用100m+180m+100m连续刚构，主墩墩高达105m。该桥建成后将是我国单线铁路高烈度地震区最大跨度连续刚构桥，桥式受力合理、新颖美观且易与桥址周围环境融为一体。该类结构施工技术较为成熟，在国内外有着悠久的建造历史，施工难度不大，降低了工程风险，同时对现有工程技术的创新和发展具有一定的推动作用。

篇12

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：