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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水利水電工程抗震設防標準，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：水工建筑物；可靠性設計；因素
中圖分類號： TV文獻標識碼： A
前言
可靠性理論在水工建筑物設計中的應用，使水工結構設計理論進入了一個新的階段。可靠度設計方法只能解決可統計的隨機性不確定性問題，例如結構相對簡單、對其作用、作用效應、材料性能和抗力已基本了解和認識的建筑構件，隨機變異性是其設計中主要考慮的因素。所以，在工程結構設計中，可靠度分析方法與傳統的總安全系數方法最本質的差異就在于其未計入不可統計的非隨機不確定性因素。
一、可靠度和安全系數
安全系數包含了不可統計的非隨機不確定性因素。諸如，從作用到作用效應的轉換、從試件的強度到結構抗力的轉換、以及可能存在的設計中的人為差錯、地基查勘中未被查明的隱患等，這些因素都只能依據工程經驗確定。所以基于概率理論的可靠度分析對這些不可統計的非隨機不確定性因素是不能適用的。
對隨機變異性是設計中主要考慮因素的結構，可靠度設計方法具有綜合考慮抗力 R 和作用效應 S 的發生概率、對各類結構給出以功能函數Z ＜0 標志的真實失效概率的優勢，對其作為工程設計趨勢的前景需要積極關注。但同時也應充分認識到在當前的工程設計中，尤其是對高壩這類復雜的水工建筑物，設計中安全水準的設置在相當程度上仍需依據工程實踐經驗，其諸多非隨機不確定性因素是可靠度設計方法所無法解決的。而對如大壩這類復雜的水工建筑物設計，可靠度設計方法也存在著相當的復雜性和局限性，例如作為統計基礎的樣本資料的不足，而可靠度方法本身對非線性的大壩結構分析也有不少有待解決的困難，特別是地震作用實際并非隨機變量，而是非平穩的隨機過程，其動態可靠度分析更是非常復雜難解的。因此，對待可靠度方法在水工建筑物設計中的實際應用，必須十分慎重，應當說，目前在水利水電工程中，直接推行可靠度設計尚不具備條件。但在水利水電工程中，采用籠統的單一安全系數的傳統，也確有突破的必要。當前可行的途徑是向采用分項系數極限狀態的方式轉軌，包括考慮作用效應和抗力隨機性的分項系數，以及引入計入非隨機性的不確定性因素影響的結構系數 γd，這實際上是從單一的安全系數向多安全系數的轉軌。但至少在目前，對轉軌后分項系數的取值，在相當程度上仍需要依據工程實踐經驗，因此總體上仍需要由傳統的安全系數套改，以保持規范的連續性。
二、單一安全系數向分項系數的“轉軌套改”
1、兩種分項系數極限狀態方程的本質差異
在可靠度分析中，抗力和作用效應的分項系數 γR、γS是通過與目標可靠度相應的驗算點的設計值 Rd、Sd求解的，因而是相互關聯而并非獨立確定的。雖然可靠度設計和轉軌后的多安全系數法都是以分項系數極限狀態方程表征的，但如上所述，兩者間有本質差異，因此，把以分項系數表征的多安全系數法混同于可靠度分析方法，正是源于上述這些概念上的混淆。在計入結構系數 γd的情況下，仍要求按可靠度方法確定抗力和作用效應的分項系數，實際也是難以推行的。
2、向分項系數“轉軌”的內涵
由于從傳統的單一安全系數 K 向以分項系數表征的多安全系數轉軌，目前分項系數的取值仍需由安全系數套改，因此，實際上只是將安全系數 K 拆分為考慮抗力和作用效應從標準值到設計值的隨機變異性的分項系數 γR和 γS、以及考慮非隨機不確定性因素的結構系數 γd三者的乘積。因而就安全標準的設置而言，兩者并無本質差異。但分項系數法使工程人員更清楚了解安全系數 K 的內涵中包含的各個因素的性質及其在總的安全裕度中所占有的比重，且能根據不同作用產生的作用效應及構成抗力的不同因素之間隨機變異性的差異，對相應的分項系數進行適當調整。由于轉軌后以分項系數表征的多安全系數法并非可靠度設計，其取值并不以目標可靠度 β 相關聯，因而也不存在工程人員要按可靠度理論進行復雜計算的困難。實際上，多安全系數極限狀態的設計方法在國際上已廣為應用，但在水工建筑物設計的“轉軌套改”中，對各個分項系數，特別是引入的結構系數 γd，賦予了更為明確的內涵和取值依據。顯然，采用統一的多安全系數極限狀態的設計方法，也有利于我國在國際承擔愈益增多的水利水電工程建設任務。
三、水工建筑物設計中作用分項系數的特點
在重大的壅水建筑物設計中，作為主要作用的水荷載，其在不同工況下的相應設計水位，就已經考慮了相應的洪水發生概率，可以通過工程具有的控制水位的可靠設施，加以人為調度，因而可以視為定值。另一個主要作用是結構的自重荷載，對大體積壩體而言，其尺寸和容重的隨機變異性也是很小的，同樣可以視為定值。其余的具有一定隨機變異性的作用，如壩基的滲透壓力，由于壩基地質條件的復雜和系統觀測數據資料所限，很難進行概率分布和統計參數的計算分析; 又如溫度作用，與氣候條件、人工調度方式、庫水中泥沙含量等因素有關，也很難用統計理論進行分析而提出準確的統計參數。所以如文獻中所述，把這些作用作為隨機變量，實際上也是有一定困難的。
至于地震作用，是隨機變異性最大的作用。實際上，地震作用應當視為隨時間變化的非平穩隨機過程，其失效概率的表征所涉及的對作用效應的動態超越概率分析，十分復雜，目前尚難在工程中實際應用。因而通常還只能把地震動輸入的峰值加速度作為與時間無關的隨機變量處理。我國地震動輸入的設防準則是依據基于概率理論的地震危險性分析的結果。與洪水設防準則相似，水工建筑物的抗震設防準則采用相應于基準期內一定的超越概率水準。
國地震動輸入的設防準則是依據基于概率理論的地震危險性分析的結果。與洪水設防準則相似，水工建筑物的抗震設防準則采用相應于基準期內一定的超越概率水準。對于抗震設防類別為甲類的重大的壅水水工建筑物，現行水工抗震規范規定，其抗震設防水準為 100 年超越概率2%，約相當于遭遇約 5 000 年一遇的地震作用，高于國外同類規范、導則中的規定值，并且在 2008 年的汶川大地震中經受了一定的檢驗。地震作用的隨機變異性在設計地震作用的代表值已經得到了反映。在可靠度分析中，屬偶然作用的地震作用，其分項系數也應是取為 1. 0 的。因此，作為對于包括高壩在內的水工建筑物的特點，目前是基本可以把作用視作定值處理的。
四、《水工建筑物抗震設計規范》中分項系數的取值
在考慮地震作用的偶然設計狀況中，《水工建筑物抗震設計規范》根據已有試驗資料，給出了大壩混凝土的抗壓強度的動態標準值。對抗滑穩定校核中的抗剪強度參數 f 和 c，目前一般采用 0. 2 分位值的靜態參數。
為適合我國的國情，規范中規定，對包括壩高70 m 以下的水壩在內的量大面廣的水工建筑物，仍可按擬靜力法進行抗震校核計算; 而對重要的水工建筑物應按動力進行抗震校核計算。在擬靜力法中，由于地震作用的簡化和結構地震作用效應按靜力計算、并引入了對地震作用效應進行折減的系數，是主要基于工程實踐經驗的近似方法，難以反映結構的作用效應和抗力的隨機變異性。因此，在套改中，作用效應和抗力設計值的分項系數都取為 1. 0。因考慮地震作用是屬于偶然設計狀況，其結構系數取為 γd= K/ψ。在動力法中，結構動態抗力設計值的分項系數取其在正常設計狀況中相同的值，從而從相應的安全系數中套改結構系數 γd值。
結束語
從上述各項，對水工建筑物統一采用現行的分項系數極限狀態方程方法，并不存在實質。這樣也有利于我國在國際承擔愈益增多的水利水電工程建設任務。
參考文獻
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(SoutheastofGuizhouWaterpowerSurveyandDesignInstituteKailiGuizhou556000)
【Abstract】Ourcountryisawiderangeofgeologicaldisasters,severedisasters,widelydistributedcountry-proneareasworst-hitGuizhoubelongs,alongwithsocialandeconomicdevelopment,thefrequencyandscaleofdisastersincreaseseveryyear,preventionhasbecomeincreasinglydifficult.Theso-calledgeologicaldisasters,isintendedtoincludenaturalfactorsorhumanactivitiescauseharmtopeople´slifeandpropertysafetyofthemountaincollapse,landslides,mudslides,groundsubsidence,groundfissures,groundsubsidenceassociatedwithgeologicaldisasters.Inthispaper,anewlibraryinGuizhoudistrictstation,duetowater-inducedlandslidepreventionandcontroldesign,theconclusionsforsimilarprojects!
【Keywords】Geologicaldisasters;Landslideanalysis;Preventionandtreatment;Preliminarydesign
1.基本情況
1.1地理位置。
巖腳寨山體滑坡地質災害位于貴州省丹寨縣排調鎮巖腳寨，排調河左岸，距碼頭電站壩址約1.5Km，未通公路，交通不便。排調河發源于丹寨縣排調鎮四方山，在三都縣打魚寨匯入都柳江，是珠江流域都柳江干流的一級支流。碼頭水電站位于排調河中上游河段，壩址位于碼頭村上游1.6Km處，距排調鎮約4Km。
1.2自然概況。
（1）全流域面積1132Km2，主河道長87Km，天然落差570m，河道平均比降7.28‰，年徑流總量9.41億m3。河谷多呈“V”型，階地不發育，是一典型的山區型河流。壩址以上集雨面積322.3Km2，河長39Km。
（2）區內氣候屬亞熱帶濕潤季風性氣候，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，云霧多，日照少，冬暖夏涼，年平均氣溫14.7℃，最冷月平均氣溫4.2℃，最熱月平均氣溫23.5℃，極端最高氣溫34.8℃，極端最低氣溫-9.5℃，年平均降水量1427.3mm，24h最大降雨量為212.5mm。
1.3滑坡體級別。
（1）根據現場勘查，滑坡體前緣位于碼頭電站庫區排調河河床，后緣至巖腳寨寨腳，滑坡縱長280m，橫寬534m，面積約15萬m2，沿基巖面及強風化帶滑動，主滑方向傾角近24°，平均厚度約15m，滑體總量約200萬m3。
（2）滑坡變形破壞主要表現為中下部鼓脹剪切及上部地面拉裂變形，為大型牽引式滑坡。此滑坡危及到上部巖腳寨村、下部碼頭電站安全運行及下游碼頭村的人民生命和財產的安全，直接經濟損失將達6000萬元以上，因此對滑坡進行處理是非常必要和迫切。
根據《水利水電工程邊坡設計規范》的等級標準，確定該滑坡級別為3級。
2.滑坡成因
2.1工程地質。
工程區位于貴州省東南緣苗嶺山脈向湘桂丘陵過渡帶，地勢由北向南傾斜，地形變化較大。山頂高程一般為900～1100m，地表切割深度為500～700m，山坡坡度為10°～70°。地貌類型屬構造侵蝕的中山、中低山地貌，以峽谷、齒狀中山為主。勘察區屬構造剝蝕中低山地貌，地處排調河左岸斜坡上。滑坡整體地形南西高北東低，最低點為排調河河床，相對高差150m以上。斜坡上緩下陡，地形坡角一般在25～38°之間，535m高程以上地形相對較緩，坡角10～20°。出露地層為第四系殘坡積物、崩坡積物和清白口系清水江組粉砂質板巖。
2.2滑坡成因。
（1）內因：第四系殘積土層及極破碎的強風化巖層較厚；地形坡度較大，土層和強風化層與中風化層基巖分界面較陡，巖層走向與坡向呈小角度相交，且巖層傾角小于坡角，堆積于地形較陡處的上部夾碎塊石粉質粘土具有相對的透水性，地表水易下滲至土層，自重增大，基巖面相對隔水，易在巖面形成集水帶，使巖土分界處，土的抗剪性能變差，達到臨界狀態。
（2）外因（誘發因素）：降雨入滲到透水性較強的土體中，致使抗剪強度降低，遇到連續集中降雨或高強度降雨時，雨水滲入到下部粉砂質板巖頂面時受阻，順分界面運移，土體軟化，促使坡體發生變形；當水庫蓄水后，降低了坡腳殘積土和極破碎的強風化板巖強度，減輕坡腳反壓力，在水位反復升降變化時，水流對坡腳沖涮及反復加荷和減壓，坡體變形進一步積累，最終產生裂縫、蠕變和滑動。
3.滑坡預防和處理設計
3.1碼頭電站基本情況。
大壩為砼砌石重力壩，最大壩高47.3m，壩頂寬5.0m，壩軸線總長115.00m，其中非溢流段73.6m，溢流段41.40m，無閘控制，采用挑流消能，水庫總庫容1095萬m3，屬中型水庫。
校核洪水位（P=0.2%）：489.75m；相應下游水位：460.73m；
設計洪水位（P=2%）：487.05m；相應下游水位：457.91m；
正常蓄水位：481.00m；相應下游水位：450.61m；
死水位：475.0m。
3.2地質參數。
根據地勘資料，確定最不利的工況（暴雨）下的地質參數為：
（1）飽和狀態殘積粘土飽和重度γ=18.8KN/m3，飽和狀態C=28.0KPa，Ф=20°；
（2）強風化板巖飽和重度γ=21.00KN/m3，C=60KPa，Ф=25°；
（3）中等風化板巖飽和重度γ=26.7KN/m3，飽和抗壓強度平均值17.36MPa。
查《中國地震動參數區劃圖》，區內地震動峰值加速度值小于0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35S，勘察區抗震烈度小于6度，根據《建筑工程抗震設防分類標準》規定，不進行地震作用計算。
3.3穩定分析方法及成果。
（1）根據《水利水電工程邊坡設計規范》規定，當滑動面呈非圓弧形時，宜采用摩根斯頓-普賴斯法和不平衡推力傳遞法進行抗滑穩定分析。經地質勘察，該滑坡體滑面形態呈折線型，故采用摩根斯頓-普賴斯法進行抗滑穩定分析和簡化畢肖普法進行穩定驗算。
（2）根據滑坡體的特點和誘發因素，將滑坡分成ABC三個區，每區選擇一個典型的滑坡特征斷面，在飽和工況下，滑體上部沿基巖面滑動、下部極破碎強風化層沿中風化層滑動兩種最不利情況下進行計算，如圖1。
（3）計算程序采用中國巖土工程協會推薦，由清華大學按現行規范編制的《SLOPE2004-版本V4邊坡穩定計算程序》進行穩定分析（滑坡體穩定性計算成果見表1）。
C-C斷面 1.1633(摩根斯頓-普賴斯法),1.1639(簡化畢肖普法)
3.4穩定性分析。
（1）根據計算成果分析，A、B區滑坡體處于不穩定狀態；C區滑坡體基本處于穩定狀態。經穩定復核，A、B區殘積土層和強風化層需部分卸載，C區修整平順，共需卸載土石方20.55萬m3，可以使整個坡面基本處于穩定狀態。若不進行工程措施處理，則殘積土層和強風化層將會整體下滑，滑坡總量達到42.73萬m3。
（2）若滑坡在最不利的情況下一次性下滑，會使水庫水位平均升高約0.57m，最高水位超過碼頭電站大壩壩頂高程0.42m，對大壩的安全運行極為不利，下游受到洪水威脅。
3.5設計方案。
（1）巖腳寨整體避讓搬遷至安全的安置點；滑坡體上所有農田均水改旱，或改種經濟林，以增加坡面穩定性；
（2）治理總面積5萬m2，卸載土方22萬m3。在滑坡體周邊設截水溝，坡面設縱橫排水溝，采用5條縱向排洪溝將治理區域劃分為6個片區，在各片區內每隔10m高差設一條水平排水溝，與周邊截水溝和排洪溝連接，組成排水網絡，使暴雨期能迅速、最大限度地排除坡面降水及坡體內積水，抑制滑坡大規模發生。
（3）及時封閉滑坡拉裂縫，并設置邊緣警戒線。
（4）在工程施工期及電站運行期，在整個滑坡范圍內布置觀測設施，對截水、排水設施和邊坡穩定進行長期動態觀測。通過觀測坡面的變形及蠕動情況，作為評價邊坡的穩定性和排水效果的依據，以指導設計和施工，以及及時控制水庫水位，保證電站正常運行和合理調度。
4.結語
隨著社會經濟的發展，工程建設必不可少，工程建設誘發滑坡等地質災害不可避免，由此產生的后果也非常嚴重，但是采取合理、科學的防治方法可以預防和治理。巖腳寨山體滑坡地質災害通過治理，沒有造成經濟損失，有效地保障了人民群眾的生命和財產安全。
參考文獻
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［2］《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223-2008）中華人民共和國住房和城鄉建設部國家質量監督檢驗檢疫總局2007.7.30聯合.
［3］《SLOPE2004-版本V4邊坡穩定計算程序》清華大學編制.
［文章編號］1006-7619（2014）09-11-536
［作者簡介］李瑋（1968.3.29-），女，籍貫：湖北武漢，學歷：大學本科，職稱：高級工程師，國家注冊造價師，工作單位：貴州省黔東南州水利電力勘察設計院，研究方向：水利工程設計，從事水利工程設計、監理及工程造價工作。
李瑋
（貴州省黔東南州水利電力勘察設計院貴州凱里556000）
［摘要］充分考慮黃河堤防土體參數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，計算與評價邊坡穩定安全區域分布范圍，據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了不同程度的滲水險情。險情的發展具有隨機性，從發現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、斷面及參數的選取
1.1計算工況
根據GB50286-98《堤防工程設計規范》條文說明第8.2.2條規定中對堤防穩定計算的要求，結合黃河下游堤坡穩定的實際情況，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，確定堤頂穩定范圍。
1.2計算斷面及參數
1）計算斷面選取。為充分論證影響黃河大堤臨河堤坡穩定堤頂寬度范圍，根據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根據黃科院沈細中、趙壽剛、蘭雁等的研究成果選取。
2堤坡失穩風險概率判別標準
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生，參照GB50199-94《水利水電工程結構可靠度設計統一標準》、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，根據堤防概化模型斷面風險度要求不同，提出以下堤坡失穩概率判別標準：
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%，則堤坡失穩的風險度較低，如大于5%堤坡失穩的風險度較高。
3計算模型及成果
3.1邊坡穩定計算模型
臨河堤坡穩定計算根據規范采用瑞典弧滑動法，為保證可靠度計算精度，抽樣數即計算次數取10萬次。
3.2計算成果
以新鄉封丘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臨河堤坡失穩區域分析
臨河堤坡失穩區域是在堤頂不同位置失效概率計算成果的基礎上，依據堤坡穩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%為失穩區域，反之為相對穩定區域；有沖坑、荷載斷面，以5%為允許失效概率，失效概率大于5%為失穩區域，反之為相對穩定區域。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之后失穩風險很小，穩定區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之后失穩風險相對很小，穩定區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，對六斷面失穩區域計算值統計，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個斷面失穩區域計算值統計，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定狀態，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斷面所在位置及地層條件而確定。
5結語
基于指標數據庫中的堤防及淤區土體力學參數概率統計指標，應用邊坡穩定隨機性分析方法，計算與評價邊坡穩定安全區域分布范圍，據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揮防洪保障線、搶險交通線、生態景觀線等重要功能，科學指導了黃河下游堤防工程的規劃與設計。
［參考文獻］
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一、混凝土材料質量控制
（一）水的質量要求
凡可以飲用的水均可用于拌制和養護混凝土。未經處理的工業廢水，污水及沼澤水不能使用，對鋼筋混凝土及預應力混凝土工程不允許使用海水。拌制混凝土用水還應符合下表要求。
拌制混凝土用水的質量控制
項目
指標
含有影響水泥正常凝結和硬化的油類，糖類或其他有害雜質
不允許
PH值不小于
4
硫酸鹽，折成SO4，其含量不大于
1%
（二）水泥的質量控制
水泥品種較多，按用途和性能分為通用水泥、專用水泥及特種水泥。通用水泥主要用于一般土建工程。包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤硅酸鹽水泥以及復合硅酸鹽水泥。在使用水泥的時候必須區分水泥的品種及強度等級掌握其性能和使用方法，根據工程的具體情況合理選擇與使用水泥，這樣既可提高工程質量又能節約水泥。
在施工過程中還應注意以下幾點：
（1）優先使用散裝水泥。
（2）運到工地的水泥，應按標明的品種、強度等級、生產廠家和出廠批號，分別儲存到有明顯標志的倉庫中，不得混裝。
（3）水泥在運輸和儲存過程中應防水防潮，已受潮結塊的水泥應經處理并檢驗合格方可使用。
（4）水泥庫房應有排水、通風措施，保持干燥。堆放袋裝水泥時，應設防潮層，距地面、邊墻至少30CM，堆放高度不得超過15袋，并留出運輸通道。
（5）先出廠的水泥先用。
（6）應避免水泥的散失浪費，作好環境保護。
（三）骨料的質量控制
砂石骨料是混凝土最基本的組成成分。通常1立方米的混凝土需要1.5立方米的松散砂石骨料。所以對混凝土用量很大的水利水電工程，砂石骨料的需求量是很大的，骨料的質量好壞直接影響混凝土強度、水泥用量和混凝土要求，從而影響水工建筑物的質量和造價。為此，在水利水電工程施工中應統籌規劃，認真研究砂石骨料儲量、物理力學指標、雜質含量及開采、儲存和加工等各個環節。
使用的骨料應根據優質、經濟、就地取材的原則進行選擇。可以選用天然骨料、人工骨料，或者互相補充。選用人工骨料時，有條件的地方宜選用石灰巖質的料源。
1骨料料場規劃
骨料料場的合理規劃是骨料生產系統的設計基礎，是保證骨料質量、促進工程進展的有力保障。
骨料料場規劃的原則
（1）滿足水工混凝土對骨料的各項質量要求，其儲量力求滿足各設計級配的需要，并有必要的富裕量。
（2）選用的料場，特別是主要料場應場地開闊，高程適宜，儲量大，質量好，開采季節長，主輔料場應能兼顧洪枯季節互為備用的要求。
（3）選擇可采率高，天然級配與設計級配較為接近，用人工骨料調整級配數量少的料場。
（4）料場附近有足夠的回車和堆料場地，且占用農田少。
（5）選擇開采準備量小，施工簡便的料場。
2骨料的質量要求包括：強度、抗凍、化學成分、顆粒形狀、級配和雜質含量。骨料分為粗骨料和細骨料。
粗骨料質量要求：
（1）粗骨料最大粒徑：不應超過鋼筋凈距的2/3、構件斷面最小邊長的1/4、素混凝土板厚的1/2。對少筋或無筋的混凝土結構，應選用較大的粗骨料粒徑。
（2）在施工中，宜將粗骨料按粒徑分成下列幾種粒徑組合：當最大粒徑為40mm時，分成D20、D40兩級；當最大粒徑為80mm時，分成D20、D40、D80三級；當最大粒徑為150（120）mm時，分成D20、D40、D80、D150（D120）四級；
（3）應控制各級骨料的超、遜徑含量。
（4）采用連續級配或間斷級配，應由實驗確定。
（5）粗骨料表面應潔凈，如有裹粉、裹泥或被污染等應清除。
（6）粗骨料的其它品質要求見下表：粗骨料的品質要求
項目
指標
備注
含泥量
%
D20D40粒徑級
≤1
D80，D150（D120）粒徑級
≤0.5
泥塊含量
不允許
堅固性
%
有抗凍要求的混凝土
≤5
無抗凍要求的混凝土
≤12
硫化物及硫酸鹽含量%
≤0.5
折算成SO3,按質量計
有機質含量
淺于標準色
如深于標準色，應進行混凝土強度對比實驗，抗壓強度比不應低于0.95
表觀密度kg/m3
≥2550
吸水率%
≤2.5
針片狀顆粒含量%
≤15
經實驗論證，可以放寬至25%
細骨料質量要求：
（1）細骨料應質地堅硬、清潔、繼配良好；人工砂的細度模數宜在2.4-2.8范圍內，天然砂的細度模數宜在2.2-3.0范圍內。使用山砂、粗砂、特細砂應經實驗論證。
（2）細骨料的含水率應保持穩定，人工砂飽和面干的含水率不宜超過6%，必要時應采取加速脫水措施。
（3）細骨料的其它品質要求見下表：
細骨料的品質要求
項目
指標
備注
天然砂
人工砂
含泥量
%
≥和抗凍要求的
≤3
く
≤5
泥塊含量
不允許
不允許
堅固性
%
有抗凍要求的混凝土
≤8
≤8
無抗凍要求的混凝土
≤10
≤10
硫化物及硫酸鹽含量%
≤1
≤1
折算成SO3,按質量計
有機質含量
淺于標準色
不允許
表觀密度kg/m3
≥2500
≥2500
云母含量%
≤2
≤2
輕物質含量%
≤1
經實驗論證，可以放寬至25%
石粉含量%
6---18
二、混凝土配合比
混凝土施工配合比必須通過實驗，滿足設計技術指標和施工要求，并經審批后方可使用。混凝土施工配料必須經審核后簽發，并嚴格按簽發的混凝土施工配料單進行配料，嚴禁擅自更改。在施工配料中一旦出現漏配、少配或者錯配，混凝土將不允許進倉。
三、混凝土的攪拌及輸送質量控制
根據工程量的大小并結合施工單位自身設備條件選取相應的拌和設備和運輸設備。提前預測拌和設備和運輸設備可能出現的故障和問題，并及時安排機修人員作好設備的檢查和修理工作。不能因為設備故障而停止混凝土的澆筑，確保在施工過程中及時提供工程所許混凝土，促進工程有序向前推進，保證施工進度。
1混凝土拌和質量控制要點
（1）混凝土最小拌和時間
拌和容量Q(立方米)
最大骨料粒徑(mm)
最少拌和時間（s）
自落式拌和機
強制式
0.8≤Q≤1
80
90
60
1<Q≤3
150
120
75
Q>3
150
150
90
注：①入機拌和量應在拌和機額定容量的110%以內。
②加冰混凝土拌和時間應延長30s(強制式15s)
（2）在混凝土拌和中應定時檢測骨料含水量。
（3）混凝土摻和料在現場宜用干摻法，且必須拌和均勻。
（4）混凝土拌和物出現下列情況之一，按不合格處理。
①錯用配合比。
②混凝土配料時，任意一種材料計量失控或漏配。
③拌和不均勻或夾帶生料。
④出口混凝土坍落度超過最大允許質。
2混凝土運輸過程注意事項
（1）運輸中不致發生分離、漏漿、嚴重泌水、過多溫度回升和坍落度損失。
（2）混凝土運輸時間：
運輸時段平均氣溫
混凝土運輸時間（min）
20—30
45
10—20
60
（3）5—10
（4）90
（4）低溫天氣應避免天氣、氣溫等因素的影響，采取遮蓋或保溫設施。
（5）混凝土的自由下落度不宜大于1.5m否者應設緩降措施，防止骨料分離。
（6）混凝土在運輸過程中如果出現故障，必須及時處理。在混凝土初凝前想辦法將混凝土運送到澆筑倉位否者以不合格處理。
四、混凝土澆筑、養護及拆模質量控制
（一）混凝土的澆筑
混凝土澆筑前作業包括：基礎處理、施工縫處理、立模鋼筋及預埋件的安設。（其質量要求參見《水工混凝土施工規范》）其次必須經監理人員驗倉合格，并取得準澆許可證方能進倉作業。
1入倉鋪料
混凝土入倉鋪料多采用平澆法，它是由倉面某一邊逐層有序連續鋪填。鋪料層的厚度與振動設備的性能、混凝土粘稠度、骨料強度和氣溫高低有關。
其具體要求參見下表：
振動設備
澆筑層厚度
插入式
振搗機
振搗棒頭長度1.0倍
電/風振搗器
0.8倍
軟軸式振搗器
1.25倍
平板式
單層鋼筋
250mm
雙層鋼筋
200mm
混凝土層間間歇超過混凝土初凝時間，會出現冷縫，使層間抗滲、抗剪能力明顯下降，在施工過程中，其允許間歇時間：
混凝土澆筑氣溫
允許間歇時間（min）
中熱、硅酸、普通硅酸鹽水泥
低熱、礦渣、火山灰質硅酸鹽水泥
20—30
90
120
10—20
135
180
（5）5—10
195
----
2平倉與振搗
卸入倉內成堆的混凝土料，應平倉后再振搗，嚴禁以振搗代平倉。振搗時間以混凝土粗骨料不在顯著下沉，并開始泛漿為準。應避免欠振、過振使混凝土振搗均勻密實。其振搗具體要求參見《水工混凝土施工規范》
3澆筑中倉面出現下列情況之一應停止澆筑。
（1）混凝土初凝并超過允許面積。
（2）混凝土平均澆筑氣溫超過允許偏差質，并在1小時內無法調整至允許溫度內。
（3）在澆筑過程中出現大雨或暴雨天氣。
4在施工過程中出現下列情況之一應挖出混凝土。
（1）不能保證混凝土振搗密實或對水工建筑帶來不利影響的級配錯誤的混凝土料。
（2）長時間凝固、超過規定時間的混凝土料。
（3）下到高等級混凝土澆筑部位的低等級混凝土料。
5在澆筑埋石混凝土的時候應該嚴格控制施工單位的埋石量、埋石大小并保證埋石潔凈以及埋石與模板的距離，杜絕施工單位為了單純提高埋石率而放棄質量。在施工中努力確保埋石垂直和水平距離，以不影響振搗為原則，提高埋石混凝土質量。
6澆筑完的混凝土必須遮蓋來保溫或者防雨。
五、混凝土的養護及拆模質量控制
（一）混凝土的養護
為使混凝土中水泥充分水化，加速混凝土的硬化，防止混凝土成型后因曝曬、風吹、干燥、寒冷等自然因素的影響出現不正常的收縮、裂縫破壞等現象。混凝土澆筑完畢后應及時灑水養護保持混凝土表面濕潤。
混凝土表面的養護要求：
（1）塑性混凝土應在澆筑完畢后6-18h內開始灑水養護，低塑性混凝土宜在澆筑完畢后立即噴霧養護，并及早開始灑水養護。
（2）混凝土應該連續養護，養護期內必須確保混凝土表面處于濕潤狀態。
（3）混凝土養護時間不宜少于28d。
（二）拆模
拆模的遲早直接影響到混凝土質量和模板使用周轉率。拆模時間應根據設計要求、氣溫和混凝土強度等級情況而定。對非承重模板，混凝土強度達到2.5Mpa以上，其表面和棱角不因為拆模而損壞方可拆除。對承重模板達到下表規定的混凝土設計標號的百分率后才能拆模。
懸臂板、梁
其它梁、板、拱
跨度≤2米
跨度>2米
跨度≤2
跨度2-8米
跨度>8米
70%
100%
50%
70%
100%
參考文獻
1水利工程施工武漢大學出版社
2混凝土工手冊中國建筑工業出版社李立全
關鍵詞:建筑;結構;設計;問題
中圖分類號:TU
文獻標識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)07-0316-01
1 有關建筑結構設計
(1)建筑結構設計基本內容。結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業工程師所要表達的東西。結構語言就是結構師從建筑及其它專業圖紙中所提煉簡化出來的結構元素。包括基礎,墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系,包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。結構設計的內容由上可知為:基礎的設計上部結構的設計和下部設計。
(2)建筑結構設計基本原則。工程結構可靠度設計統一標準,該標準為統一工程結構可靠度設計的基本原則和方法,使設計符合技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的要求,制定本標準。本標準是制定房屋建筑、鐵路、公路、港口、水利水電工程結構可靠度設計統一標準應遵守的準則。在各類工程結構的統一標準中尚應制定相應的具體規定。本標準適用于整個結構、組成整個結構的構件以及地基基礎,適用于結構的施工階段和使用階段。工程結構必須滿足下列功能要求:①在正常施工和正常使用時,能承受可能出現的各種作用;②在正常使用時,具有良好的工作性能;③在正常維護下,具有足夠的耐久性能;④在設計規定的偶然事件發生時和發生后,能保持必需的整體穩定性。結構在規定的時間內,在規定的條件下,對完成其預定功能應具有足夠的可靠度,可靠度一般可用概率度量。確定結構可靠度及其有關設計參數時,應結合結構使用期選定適當的設計基準期作為結構可靠度設計所依據的時間參數。工程結構設計宜采用分項系數表達的以概率理論為基礎的極限狀態設計方法。工程結構設計時,應根據結構破壞可能產生的后果(危及人的生命,造成經濟損失,產生社會影響等)的嚴重性。
(3)建筑結構設計的基本方法。結構設計的階段大體可以分為三個階段:結構方案階段、結構計算階段和施工圖設計階段。以方案階段為例,方案階段的內容為:根據建筑的重要性,建筑所在地的抗震設防烈度、工程地質勘查報告、建筑場地的類別及建筑的高度和層數來確定建筑的結構形式(例如,磚混結構、框架結構、框剪結構、剪力墻結構、筒體結構、混合結構等等,以及由這些結構來組合而成的結構形式)。確定了結構的形式之后就要根據不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。
2 我國建筑結構設計應該注意的問題
2.1 切實提高設計質量
(1)提高設計質量保證結構安全。中央多次強調同時也制定了一些重要的法規,第68號令和質量條例,對各方責任主體的違法違紀行為作出了具體的規定。質量責任制重在責任追究,從設計行業來看,在有些方面還需繼續完善。①制定合理設計周期。②建立工程設計各級行政和技術人員責任制。③工程設計簽字制度統一規定。(2)推行工程設計咨詢和強化設計審查。設計院對某些已建成工程進行回訪時,甲方反映在工程開始階段對發展趨勢不了解,建成后在使用功能和內部設施方面感到滯后,留下不少遺憾,希望設計單位在工程前期多介紹一些超前的設計思想。可以預見,開展設計咨詢的必要性將會逐步被認識。設計審查有利于政府對設計質量實行監督。設計是工程建設的龍頭,抓好設計審查對保證結構安全,節約投資將起到重要作用。
2.2 建筑結構設計與電氣專業設計的協調
電氣專業的室內敷線,原則上應以導線在金屬管中沿墻及樓板暗設,這對于預制裝配整體框架、框架一剪力墻結構是很困難的。穿梁的垂直管道要在預制梁制作時預留孔道,并且梁寬和墻厚盡量一致,如不一致則要求墻的一側與梁的側面平齊,使穿梁管不露墻外。高層建筑平面電梯井道的位置確定后,電梯機房位置也就確定下來,電梯機房內孔洞、預埋件較多,電梯機房荷載也比較大,因此應詳細了解所選型號電梯土建條件并注意單臺布置和多臺布置的差別。由于電梯井道一般作為鋼筋混凝土剪力墻,除承受豎向荷載外,還承受水平力作用,因此應校核洞口削弱后的強度。
2.3 在多高層結構設計時,應盡可能避免短柱
其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時,能同時達到最大承載能力,但隨著建筑物的高度與層數的加大,巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大,從而造成高層建筑的底部數層出現大量短柱,為了避免這種現象的出現,對于大截面柱,可以通過對柱截面開豎槽,使矩形柱成為田形柱,從而增大長細比,避免短柱的出現,這樣就能使同層的抗側力結構在相近的水平位移下,達到最大的水平承載力。
3 今后建筑結構設計的發展展望
(1)概念設計將發揮越來越大的作用。概念設計是指正確地解決總體方案、材料使用和細部構造的問題,以達到合理抗震設計的目的。概念設計是根據抗震設計的復雜勝、難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現合理抗震,避免不必要的繁瑣計算,同時為抗震設計創造有利條件,使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況的設計方法。
(2)采用先進的計算理論。空間受力分析,非彈性變形分析,塑性內力分析,由加載到破壞的全過程受力分析,時程分析,最優化設計,方案優化等先進科學的設計方法、設計理論將得到越來越多的應用。
(3)采用主動設計,使設計更合理、更經濟。今后的設計除了提高結構抗力,還應考慮盡可育跳咧氏作用效應。因為陽氏作用效應,對增加結構安全性,陽氏造價,節約投資意義重大。
參考文獻
關鍵詞:窄河谷;高混凝土面板堆石壩;設計;施工;工程措施
0概述
土石壩工程是最普及、最常見的壩型，施工簡便、就地取材、料源豐富、地質條件要求低、造價便宜。自20世紀80年代，我國就開始建設混凝土面板堆石壩，已取得了較為豐富的經驗。由于面板堆石壩不受當地防滲土料和筑壩材料限制，可利用建筑物開挖料直接上壩碾壓，而重型碾壓施工機械成套設備的迅猛發展，使得面板堆石壩的建設幾乎不受任何條件的制約，加上施工工期的縮短，壩型比較中面板堆石壩往往比其他壩型更有競爭優勢，已建面板壩高度也已經突破200m，清江水布埡面板堆石壩最大壩高達到233m。工程建設中，常需要在窄河谷上修建面板堆石壩，由于窄河谷對面板堆石壩會引起諸多的不利影響，需要采取恰當措施予以解決或規避。據不完全統計，壩高超過100m、長高比小于3.1的窄河谷上已建面板堆石壩有28座，其中壩高最高的4座面板堆石壩分別為水布埡(壩高233m，長高比2.9)、三板溪(壩高185.5m，長高比2.3)、洪家渡(壩高179.5m，長高比2.4)、卡基娃面板堆石壩(壩高171m，長高比2.08)，而已建面板堆石壩中長高比較小，壩高相對較高的是甘肅黑河龍首二級面板堆石壩(壩高146.5m，長高比1.3)和甘肅洮河九甸峽面板堆石壩(壩高133m，長高比1.7，覆蓋層深度56m)。龍首二級和九甸峽均位于8度地震烈度區。上述大壩建成之后，運行總體正常。在建窄河谷面板堆石壩壩高最高的為猴子巖水電站面板堆石壩(壩高223.5m，長高比1.26，位于8度地震烈度區)，其次為江坪河面板堆石壩(壩高219m，長高比1.9，位于7度地震烈度區)。據不完全統計，擬建壩高在200m以上面板堆石壩7座，長高比均在1.6～2.6之間，地震烈度多數在8度區，一座為9度地震區。因此，總結和研究窄河谷修建面板堆石壩有關設計和施工技術是十分必要的。
1窄河谷判別標準判斷
河谷形狀常用兩個參數，即寬高比以及谷形系數(A/H2，其中，A為面板面積，H為壩高)。一般認為，當河谷寬高比小于3.1或谷形系數小于2.6的為窄河谷，需要在壩體設計和施工中專門研究窄河谷對面板堆石壩的不利影響。在實際工程建設中，多以大壩的長高比作為是否窄河谷的判別指標。
2窄河谷面板堆石壩的不利影響
窄河谷對面板堆石壩的不利影響主要在于窄河谷修建的壩體存在拱效應，堆石體的應力應變特性、面板的變形特征與常規壩體有明顯差異。在壩體填筑初期，堆石體變形速率受到抑制，表現為堆石體的初始變形模量較常規大，但后期徐變較大;隨著壩體升高或蓄水后水壓力加大等因素，拱效應會突然消失(或部分消失)，表現為堆石體后期或蓄水期的變形模量較常規小。窄河谷面板堆石壩三維有限元應力、變形計算成果較二維成果明顯偏小，沉降極值位置偏高。蓄水后，窄河谷兩岸基巖還會阻止面板的移動，對面板產生“拖曳”作用，面板被“卡”在河谷中間，致使靠近岸邊的面板極易產生順岸坡方向的裂縫。堆石體以及面板的窄河谷效應，往往使得面板堆石壩在蓄水初期就很快發生變形破壞現象，因此，窄河谷上建造高面板堆石壩，需要專門對堆石體以及面板的設計和施工技術進行研究，采取有針對性的措施以有效減小窄河谷的不利影響。有的高面板堆石壩還存在扭曲的沖溝、陡坎及漏斗狀河谷地形，有的建在深厚覆蓋層上，或建在強地震區，需要考慮的問題就更加復雜、多樣。
3窄河谷面板堆石壩的典型工程實例
在窄河谷上修建面板堆石壩，為有效地避免可能產生的由于窄河谷引起的不利影響，都會不同程度地采取適合相應的壩址條件、料場資源和其他工程措施等。本文收集了不同時期修建的九甸峽、洪家渡、卡基娃等3座面板堆石壩，以及在建的猴子巖面板堆石壩在應對窄河谷所采取的的主要設計和施工措施。
3.1九甸峽面板堆石壩
九甸峽面板堆石壩是建在深厚覆蓋層上的高面板堆石壩，最大壩高133m，大壩長高比1.7，屬于較為典型的窄河谷、深厚覆蓋層上修建的面板堆石壩，地震設防烈度Ⅷ度，地震設計動峰值加速度0.283g。覆蓋層充填密實-中密實崩積或沖積物，深40～50m，最大厚度54～56m，寬30～50m。壩體填筑料分區自上游向下游依次為:面板上游面下部土質斜鋪蓋及其蓋重保護區、混凝土面板、墊層區、周邊縫處特殊墊層區、過渡層區、主堆石區、下游堆石區以及下游面干砌塊石區。墊層區水平寬度3m，過渡層水平寬度5m，均為等寬布置。一般情況下，混凝土面板的損壞及破損程度、大壩滲漏量都與壩體變形存在直接的聯系，而九甸峽面板堆石壩基礎為深厚覆蓋層，且建設在窄河谷上，其應力變形呈現出特殊的復雜性，覆蓋層變形和河谷條件都會對大壩的應力變形性狀產生顯著影響。
通常認為，一方面，窄河谷岸坡對壩體沉降變形的拱效應可能抑制堆石體變形，減小堆石體沉降;另一方面，覆蓋層的變形可能較大，導致面板整體向下位移、底部趾板沉降增大和接縫異常張開。鑒于此，九甸峽大壩在填筑前，在大壩平趾板下游約100m范圍建基面采用先振動碾壓、后用強夯措施進行了壩基處理，處理以后，建基面的整體沉降約30～40cm。大壩筑壩材料主要為灰巖，單軸抗壓強度為80MPa。為有效減小壩體沉降，設計墊層料孔隙率16.2%，過渡料孔隙率17.3%，主堆石料孔隙率17.3%，次堆石料孔隙率19.1%。即主堆石料的壓實度與過渡料壓實度相同。工程施工時，混凝土面板分兩期澆筑，一期面板混凝土在堆石體填筑到相應高程2個月后開始澆筑，二期面板混凝土在堆石體完成填筑后即開始澆筑。大壩填筑完成后，覆蓋層與大壩底部之間在上下游方向大致等距埋設的8支土壓力計測值表明，土壓力測值總體與其壩體高度無明顯相關關系，量值小于上覆土重，最大壩高處所對應土壓力計測值最小，較鄰近土壓力計測值小約50%。水庫蓄水后，土壓力計測值均有增加，但只有壩軸線上游側土壓力計有顯著增加，壩頂對應的土壓力計測值仍然最小。
覆蓋層沉降變形方面，蓄水前，在壩踵和壩趾附近覆蓋層沉降變形相對較大;蓄水后，在壩軸線下游，覆蓋層表面沉降變形均小于蓄水前，呈“上抬”變形趨勢。覆蓋層最大沉降為20cm。大壩蓄水至第7年，堆石體累計沉降160cm，為最大壩高的1.2%。混凝土面板下沒有發現明顯的脫空現象。蓄水后，實測面板最大撓度變形為14.5cm，撓度變形分布符合面板堆石壩一般規律。周邊縫變形方面，經蓄水一段時期后，中部及下部面板相對趾板為下沉，變形穩定期相對較短，中上部面板以上相對趾板為上抬，變形穩定期相對較長。周邊縫最大張開51mm，上部部分位置由張開變為壓縮;最大沉降變形64mm，最大上抬55mm;周邊縫最大下錯變形57mm，最大上錯變形21mm。從覆蓋層應力及變形，以及混凝土面板變形監測成果分析，該面板堆石壩窄河谷效應比較明顯。通過對覆蓋層進行處理，采用主堆石體與過渡料同樣的壓實度，同時提高次堆石體壓實度，有效限制了混凝土面板的沉降和變形，較好解決了窄河谷建造面板堆石壩的變形控制問題。
3.2洪家渡面板堆石壩
洪家渡水電站工程于2000年開工，2004年下閘蓄水，2005年完工，是當時建設的200m級土石壩類最高壩。洪家渡面板堆石壩［1-2］最大壩高179.5m，大壩長高比2.38，屬窄河谷面板堆石壩，地震設防烈度為Ⅶ度，由于該大壩工程河谷束窄效應顯著、幾何不對稱，岸高坡陡，無成熟經驗可供借鑒，給大壩設計施工帶來了嚴峻挑戰。為配合窄河谷壩體變形控制需要，橫斷面增設排水堆石區，縱斷面增設特別碾壓區，以盡可能提高堆石填筑的密實度。大壩的基礎覆蓋層全部清除。大壩自上游至下游依次為防滲補強區(壓重區和粘土鋪蓋區)、上游防滲區(混凝土面板)、墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區、排水堆石區。其中，排水堆石區位于次堆石區下部，在周邊縫底部設有特殊墊層區，在左岸陡邊坡大部、右岸陡邊坡局部設特別碾壓區。墊層料區水平厚4m，過渡料區自上而下水平厚度由4m漸變至11m。
壩體堆石密度、堆石區材料特性、壩體填筑施工順序和面板澆筑時機等都對面板應力變形特性有一定影響。控制壩體變形是避免面板結構性裂縫多、脫空大、沿垂直縫擠壓破壞和周邊縫位移大的根本措施，而控制壩體變形必須從筑壩材料、壩體結構及填筑施工等綜合措施入手。大壩填筑材料以灰巖為主，平均飽和單軸抗壓強度達到80MPa以上。墊層料、過渡料、主堆石區、主堆石區特別碾壓料、次堆石區、排水堆石區設計孔隙率分別為19.14%、19.69%、20.02%、19.69%、20.02%、22.26%。由于壩區河谷狹窄，邊坡較陡峻，為改善壩體與陡岸坡的連接，在岸坡趾板嵌深確定后，向下游開挖20～30m，平順開挖邊坡與堆石體基礎連接，墊層料在兩岸和河床向下游延伸20～30m，過渡料也相應下延。左岸陡坡及右岸小陡壁處設置特別碾壓區，以提高接觸帶的壓實密度和變形模量，減少堆石滑移，即使壩料沿岸坡滑移后也不易出現空隙，以此減小左、右岸不均勻變形量。
壩體填筑施工基本均勻上升，且在三期面板施工之前面板下部壩體都留出預沉降時間，預沉降時間采用“雙控”，即至少預沉降3～7個月，且預沉降變形量不小于2～5mm，由此確定三期面板施工前的預沉降時間分別為7～8、3.7、3.7個月。大壩建設完工時壩體最大沉降量約為132.1cm，為大壩總高度的0.74%。壩軸線處各高程壓縮模量在124.7～172.4MPa之間。水庫初期達到正常蓄水位附近，總滲水量約135L/s。洪家渡面板堆石壩從筑壩材料、壩體結構及填筑施工等綜合措施入手，即采用中等以上硬度巖石;采用較高堆石壓實度，孔隙率控制在20%以下;提高次堆石區壓實度;陡邊坡用混凝土整形并增設增模碾壓帶;面板澆筑時機合理采用預沉降技術;壩體填筑總體平衡上升等壩體變形控制措施，輔以控制壩體變形等綜合措施應對窄河谷問題，其效果是明顯的。
3.3卡基娃面板堆石壩
卡基娃面板堆石壩最大壩高171m，大壩長高比2.08，屬于窄河谷面板堆石壩，地震設防烈度Ⅶ度，地震水平動峰值加速度0.15g。大壩壩基為漂卵礫石層松散結構，厚度一般在4.7～22.3m，為減小沉降變形影響，將主堆石區范圍內的河床覆蓋層(約占2/3壩基寬度)全部清除，剩余河床覆蓋層表面約1～2m的松散層清除后，采用振動碾碾壓處理。大壩自上游至下游依次為棄渣壓重區、粘土鋪蓋區、混凝土面板、墊層區、過渡區、主堆石區、下游堆石區、排水堆石區、大塊石護坡、下游壓重區。墊層料區水平厚度4m，過渡料區自上而下水平厚度由6m漸變至10m。大壩填筑材料以砂巖為主。為滿足壩體變形協調，使壩體在水荷載作用下變形最小，在設計中擴大主堆石區范圍，提高次堆石區壓實度，使壩體上下游堆石體成為均一密實體，確保壩體上下游均勻變形，壩體下部設置特別碾壓區，以盡量減少壩體的拱效應。特殊墊層料設計孔隙率不大于15%，墊層料設計孔隙率不大于18%;過渡料設計孔隙率小于19%;主堆石區在下部約1/3高度范圍內設計孔隙率小于19%，其他范圍設計孔隙率小于20%;下游堆石區下部約1/2高度范圍內設計孔隙率小于20%，上部下游堆石區采用板巖與砂巖混合料填筑，其中板巖比例不大于30%，設計孔隙率小于19%。
混凝土面板分三期實施，不設水平縫，只設垂直縫，根據三維應力應變計算成果和參考已建工程經驗，左、右岸面板垂直縫間距取8m，河床段面板垂直縫間距取16m。混凝土面板周邊縫沉降、張開、剪切方向的位移設計值分別為50、70、50mm；垂直縫沉降、張開、剪切方向的位移設計值均為45mm。卡基娃水電站工程于2007年5月30日動工籌建，2011年8月18日正式開始大壩填筑，2014年12月大壩填筑至2852m高程，最后一塊混凝土面板于2015年5月14日全部澆筑完成。大壩壩頂高程2856m，河床段趾板建基面高程2692.00m。正常蓄水位2850m，死水位2800m。施工結束時，觀測到的大壩最大沉降值為1.13m，在設計預測范圍內。
卡基娃水電站窄河谷面板堆石壩設計采取了逐步縮小下游堆石區與主堆石區的孔隙率差距或采取基本一致的孔隙率，并且縮小兩岸附近面板垂直縫間距，以適應堆石體的變形。工程2015年1月8日導流洞下閘蓄水，2015年2月18日水庫水位達到2805m;2015年6月22日開始第二期蓄水，2015年12月5日庫水位抬升至正常蓄水位2850m。庫水位抬升過程中，在庫水位升至2779m時，壩后量水堰開始出現小量滲水，后隨著水位抬高滲水量迅速增加，且滲漏量與庫水位密切相關。經降低水位檢查，發現面板、趾板發生擠壓破壞、面板出現脫空等，目前已指定處理方案，原因尚需進一步查明。
3.4猴子巖面板堆石壩
猴子巖水電站工程于2011年開工建設，大壩位于十分典型的窄河谷上。猴子巖面板堆石壩最大壩高223.5m，壩頂總長281.50m，大壩長高比1.26，屬特別狹窄河谷面板堆石壩，抗震設計采用基巖地震水平峰值加速度為0.297g。由于該大壩工程河谷束窄效應特別顯著，岸高坡陡，給大壩設計施工帶來了嚴峻挑戰。大壩壩頂高程1848.5m，上游壩坡1∶1.4，下游壩頂附近55m高度壩坡為1∶1.6，其他為1∶1.5;大壩上游壩坡在1765.00m高程以下設上游壓重，1763.00m高程以下設一定厚度的礫石土鋪蓋和粉煤灰鋪蓋。
猴子巖面板堆石壩壩址為深厚河床覆蓋層基礎，最大厚度75m，自上而下分為4層，其中第3層為粘質粉土，力學指標較低，且含有可能液化土層，不能用作面板堆石壩的基礎。將趾板以下90m范圍內壩基覆蓋層全部挖除，大壩基礎其余部位僅保留第4層含漂(塊)卵(碎)砂礫石(fglQ23)作為壩基。為減小覆蓋層的變形，對保留的河床砂卵石覆蓋層采用振動碾碾壓處理。為控制壩體變形，根據料源和實際來料條件、施工條件，在實施階段調整和優化了壩體材料分區，根據仿真分析計算，大壩在1690m高程以下有較明顯的拱效應，因此，在河床開挖深基坑下部增設了覆蓋層開挖砂礫石利用料填筑區，充分利用其所具有的低壓縮性、高壓縮模量的特性，該區頂部高程為1690m。壩體從上游至下游依次為上游壓重區、礫石土鋪蓋區、粉煤灰鋪蓋區、混凝土防滲面板、墊層區、過渡區、堆石區(包括河床覆蓋層開挖利用料填筑區)、下游護坡及壩腳壓重區。墊層料區水平厚度采用4m等寬布置;過渡區上部水平厚度為4m，底面坡度為1∶1.36。為減小壩體順壩軸向的變形梯度，在主堆石區兩岸設置了特別碾壓區作為岸坡與堆石體的變形過渡。在壩頂部1/4壩高設置了主堆石特別碾壓區，除了提高該部位抗震能力外，也使得堆石體與面板在壩軸線方向變形協調，避免面板產生拉裂縫和發生擠壓破壞。墊層料采用灰巖，孔隙率按17%控制，特殊墊層料孔隙率不大于16.5%。
過渡料采用與墊層料相同的巖石和孔隙率控制。主堆石體下部1690m高程以下的覆蓋層開挖砂礫石料填筑區，按照相對密度不小于0.9控制;其他上游主堆石體采用灰巖，設計孔隙率不大于19%。下游堆石體及壩體上部采用流紋巖，設計孔隙率與上游灰巖堆石區一致。混凝土面板擬分3期施工。面板澆筑前需要滿足預沉降控制參數:預沉降時間為3～7個月，月沉降變形值不大于2～5mm，要求壩體填筑總體平衡上升，適當提高分期面板頂部堆石填筑超高。對于建在狹窄河谷的猴子巖面板堆石壩，主要采取了較為嚴格的變形控制措施，提高堆石體壓縮模量，以減小面板的變形和接縫位移，設計預測周邊縫的張拉位移極值約30mm。
4窄河谷面板堆石壩主要工程措施建議
窄河谷對建造面板堆石壩的影響程度與工程的實際地形地質條件關系密切，有的高壩，雖然高寬比不小，但下部較大范圍河谷十分狹窄，或大壩兩岸一側岸坡很陡、嚴重不對稱等，都會產生較為明顯的窄河谷問題，需要采取合理的工程措施。從設計、施工等方面對近年來已建和在建窄河谷修建面板堆石壩的有關工程措施進行了概括。
4.1設計措施
(1)提高堆石體(包括次堆石區)壓實度，特別是提高大壩下部的壓實度，減小或取消次堆石區范圍。有的采用V字形增模區，即在沖溝及兩岸接坡部位采用過渡料或墊層料填筑，且越接近壩體底部增模區范圍越大、填筑要求越高。堆石體分區之間的壓實度需要滿足變形協調，這是減小窄河谷面板堆石壩后期沉降、變形，使壩體變形均一的最基本的方法，一般情況下要求主堆石體的設計孔隙率達到或小于20%。水布埡在1/3水頭范圍與基巖接觸部位鋪設2m厚的墊層料，主堆石區與基礎、岸坡接觸部位全部鋪設2m厚過渡料;洪家渡在左岸陡坡及右岸小陡壁處設置寬度50～40m的特別碾壓區，增加碾壓遍數;三板溪主、次堆石區與岸坡全部采用2m寬的過渡料為接坡料，主堆石區與高趾墻間設置碾壓層厚40cm過渡料的低壓縮區;猴子巖主、次堆石區采用同一壓實控制標準;江坪河采取綜合措施，取消次堆石區，并將堆石體壓實標準較規范要求提高8%，在沖溝及兩岸接坡部位設置低壓縮區，采用過渡料填筑，主堆石區設計孔隙率采用18.8%;卡基娃縮小了次堆石區范圍，采用與主堆石區同樣的壓實控制標準，壩體下部設置特別碾壓區;龍首二級主堆石區設計孔隙率19.7%;九甸峽主堆石區設計孔隙率同過渡料，達到17.3%。另外，在高地震烈度區，修建高面板堆石壩，還需在壩頂附近設置增模碾壓區，以減小壩體變形，同時可以增強壩頂附近抗震能力。
(2)修整兩岸陡坎，使趾板下游邊坡形成較為平順的連續面，盡量避免出現較大的陡坡突變。一般采用混凝土或堆石混凝土整形。
(3)減小兩岸岸坡附近面板分縫間距，以有效吸收面板可能出現的較大的拉伸變位。一般在受拉區將面板垂直分縫取為常規分縫間距的1/2。如水布埡、卡基娃、猴子巖在岸坡附近面板采用較小的分縫間距。
(4)設置高趾墻，解決河槽部位的趾板平順受力問題，使壩體應力應變分布規律合理。三板溪采用高趾墻;龍首二級采用39.8m高趾墻。
(5)周邊縫采用止水與自愈相結合的止水結構型式。選擇耐水性能好的止水材料，墊層料內設特別級配區，以滿足防滲自愈的功能。
(6)面板間設置擠壓緩沖縫，以防地震引起面板擠壓破壞。如龍首二級面板間隔設置擠壓緩沖縫，縫寬1cm。
(7)覆蓋層保留區采用強夯處理。九甸峽面板堆石壩建在深覆蓋層上，為有效降低覆蓋層變形對大壩以及面板產生的不利影響，大壩填筑前，對覆蓋層采用振動碾壓和強夯措施進行了壩基處理。
4.2施工措施
(1)選擇合適的碾壓機具及碾壓工藝。減小碾壓層厚度，并灑水，采用大噸位振動碾及沖碾壓實技術。洪家渡采用沖碾壓實技術，有效提高了主、次堆石區的壓實密度，使次堆石區干密度從2.12g/cm3提高到與主堆石區相同的2.181g/cm3，加快了施工進度，減小了壓實施工費用;江坪河面板堆石壩選用32t振動碾，碾壓層厚減至60cm，灑水率15%。
(2)大壩填筑上、下游均衡上升。保證壩體均衡沉降，減小壩體不均勻沉降對周邊縫和面板應力、變形等不利影響。
(3)適當延長堆石體預沉降期。專門安排或利用嚴寒地區施工間歇來延長堆石體的預沉降期。一般情況下，壩體預沉降時間不應少于3個月，以6～8個月為宜。洪家渡面板堆石壩最大壩高179.5m，壩體長高比為2.49，施工中采用預沉降時間和預沉降收斂兩項量化指標控制，其中預沉降收斂指標為，每期面板澆筑前，面板下堆石體的沉降變形率已趨于收斂，而且月沉降變形值不大于2～5mm。根據施工統計，其面板澆筑分為三期，一期壩體預沉降時間7個月，二期和三期壩體預沉降時間均為3個月。
4.3其他措施
除設計和施工所需要采取的措施外，必要的放空及檢修功能設置可以解決緊急情況時對災損進行修復。如紫坪鋪面板堆石壩放空設施底坎低于輔助防滲體10m，底坎至趾板40m;九甸峽面板堆石壩放空設施底坎低于輔助防滲體5m，底坎距趾板50m;黔中平寨面板堆石壩，壩高157.5m，長寬比2.2，放空洞底坎距趾板30m;洪家渡面板堆石壩由于地質條件限制，其放空設施底坎高程無法降低，將混凝土面板上游輔助防滲體高程抬高23m，使之與放空設施底坎高程平齊;卡基娃面板堆石壩放空設施底板高程較輔助防滲體頂高程低8m。由于水利水電工程的地形地質和環境條件復雜，為有效避免窄河谷效應，都應結合本工程實際，在認真開展有關試驗研究工作的基礎上，充分論證各項工程措施的有效性，合理選擇工程措施，使工程能適應窄河谷帶來的影響。
參考文獻:
［1］王柏樂．中國當代土石壩工程［M］．北京:中國水利水電出版社，2004．
［2］關志誠．土石壩工程———面板與瀝青混凝土防滲技術［M］．北京:中國水利水電出版社，2015．
［3］中國電建貴陽勘測設計院有限公司．洪家渡水電站工程設計創新技術與應用［M］．北京:中國水利水電出版社，2008．
關鍵詞：水庫；設計
Abstract: whistle reservation during reservoir is mile county town of friends at a important small (2) type reservoir, mainly for the downstream of the 800 mu of farmland irrigation task, with the downstream of the village of flood control to protect, protect the downstream a total population of 700 people and cultivated land area of 300 mu. But because it now exists many problems of above, it is difficult to play to their normal function, therefore, on watcher reservation during danger-eliminating and reinforcing the reservoir is very necessary, is also a very urgent. This paper analyzes the problems of the reservoir engineering reinforcement design is discussed in this paper.
Keywords: reservoir; design
中圖分類號：S611文獻標識碼：A文章編號：
1、工程概況
哨中安水庫位于紅河州彌勒縣朋普鎮新車村委會白土凹村，地理位置東經103°23′22.8″，北緯24°00′40.3″。哨中安水庫壩址距朋普鎮約6.0km，距彌勒縣城約45.0km。哨中安水庫所在河流屬屬珠江流域南盤江支流的甸溪河。
2 、大壩除險加固設計
2.1 病害及病害分析
大壩壩型為均質土壩。由于受筑壩當時條件限制，壩體回填土料差，壩體壓實度達不到標準，壩體出現不均勻沉降，加之經多年的風雨淘刷，頂部高矮不平，壩頂寬度在6～8m，上游壩坡風浪淘刷嚴重。下游壩坡面凹凸不平，壩坡長滿雜草和灌木叢，下游壩坡沒有設置上下壩踏步，上下壩坡較困難。由于建壩時清基不到位，沒有對壩基進行相應的防滲處理，所以壩體與壩基、壩體與壩肩結合部位在水庫蓄水后，壩腳與壩基結合部位就出現了滲漏，在壩腳形成集中水流和片狀浸水潮濕區。在壩腳處，由于修建石蒙高速公路，施工方把公路棄土堆放在水庫腳，土方量大，堆放不規則，且沒有經過任何壓實，土體松散，現平均高度有11m左右，平均寬40m。
2.2設計計算
2.2.1壩頂高程復核
1、基本資料：大壩按5級建筑物設計，地震設防烈度為Ⅶ度，多年平均最大風速為15.4m/s，大壩吹程為0.2km，主風向為西南風。根據《碾壓式土石壩設計規范》SL274-2001進行計算。
2、壩頂超高
按公式y=R+e+A計算壩頂超高
R――波浪爬高；
e ―― 最大風壅水面高度；
A ―― 安全加高。正常情況取0.5m，非常情況取0.3m。
3、壩頂高程取以下三種計算情況中的最大值：
（1）壩頂高程=設計洪水位+正常超高+風浪爬高
=1170.797+0.5+0.67
=1171.967m
式中，正常超高取0.5m，風浪爬高h浪高=3.2Kh波高tgθ，
K―壩坡坡面糙率系數，取0.85；
θ―壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；
h波高=0.0166V5/4D1/3（官廳水庫公式）；
V―取多年平均最大風速值的1.5倍，V=23.1 m/s；
D―吹程，為0.2km。
（2）壩頂高程=校核洪水位+非常超高+風浪爬高
=1171.29+0.3+0.41
=1172.00m
式中，非常超高取0.3m，風浪爬高h浪高=3.2Kh波高tgθ，
K―壩坡坡面糙率系數，取0.85；
θ―壩迎水面與水平面的夾角，為26.6°；
h波高=0.0166V5/4D1/3（官廳水庫公式）；
V―多年平均最大風速值，V=15.4 m/s；
D―吹程，為0.2km。
（3）壩頂高程=正常蓄水位+非常超高+風浪爬高+地震安全加高
=1169.954+0.3+0.41+1.2
=1171.864m
復核后的壩頂高程為1172.00m，低于實測壩頂高程（1172.18m）0.18m，故壩頂高程滿足超高復核要求。
2.2.2大壩滲流及穩定復核
一、滲漏及滲透變形分析
1、壩體滲流計算
大壩進行防滲處理后，壩體及壩基滲流主要受防滲體系（灌漿）控制。按《碾壓式土石壩設計手冊》介紹的方法―采用透水地基上的土石壩滲流計算方法計算壩體和壩基的滲漏量，采用河海大學工程力學研究所編制的水工結構有限元分析系統（AutoBank v5.5）軟件進行壩體滲流復核計算，并確定浸潤線，本次成果采用本次復核的水位成果。
根據鉆孔注水試驗成果分析，壩體填筑料及壩基的計算滲透系數采用鉆孔內壓注水試驗成果的加權平均值，根據鉆孔注水試驗成果分析，原壩土滲透系數為3.97×10-4～4.79×10-3cm/s，取值為7.656×10-4cm/s；壩基沖洪積層滲透系數1.19×10-3～3.59×10-3cm/s，取值為2.38×10-3cm/s；強風化全壩基基巖透水率為12.41～62.45Lu, 取值為34.74Lu；排水棱體滲透系數1.0×10-2cm/s；灌漿滲透系數采用1×10-6cm/s；計算采用值及成果見表5.2-1、表5.2-2及圖5.2-1。
2、大壩穩定滲流復核
計算斷面采用大壩實測最大橫斷面，按透水地基上的均質土壩進行計算。
據鉆孔注（抽）水試驗得知，壩體土透水率K=7.57×10-4～1.49×10-3cm/s，壩體與壩基接觸帶K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s。從以上數據明顯而知，壩體土透水不均勻，總體較大，故直接反映為外壩腳產生大片浸水濕地面積為（135m2）。在壩體土中可能造成的滲流破壞是流土，據《水利水電工程地質勘察規范》附錄M（土的滲透變形判別）可能造成流土破壞。
由流土型臨界水力比降計算公式：Jcr=（GS-1）（1-n）。
式中：Jcr―土的臨界水力比降；
GS―土的顆粒密度與水的密度之比；
n―土的孔隙率（%）。
計算得壩體土臨界水力坡降Jcr=0.974～1.013，采用2的安全系數，允許水力坡降壩體為J允=0. 0.487～0.507，而實際水力坡降值為J實=0.251～0.313，J實＜J允，據以上判斷，在現壩體土中不存在滲流穩定問題。但是，在壩體與壩基接觸帶由于透水性較大(K=1.19×10-3～3.59×10-3cm/s)，且相對集中，隨時間推移在滲透動水壓力的作用破壞下，滲漏量會不斷加大，壩體就會產生滲透破壞變形，嚴重影響壩體穩定和安全。
2、大壩穩定安全復核
壩坡穩定采用簡化畢肖普法，計算程序采用北京水科院陳祖編制的土質邊坡穩定計算程序（STAB2005）進行大壩穩定分析計算，計算方法采用畢肖普法，選取最大斷面采用圓弧滑裂面進行計算。
（1）基本參數的確定
壩體穩定計算各區的物理力學指標根據本次土工試驗成果并結合本工程實際情況取用。本次穩定復核壩土和壩基C值、φ值取用土工試驗成果的均值、飽和容重及天然容重取用土工試驗成果的平均值，物理力學性質指標計算值見表5.2-3。
（2）穩定計算
計算斷面：據大壩目前現狀，地質鉆探的試驗成果，采用大壩實測最大橫斷面作為壩體穩定計算的標準斷面。
（3）計算工況及成果
大壩穩定計算根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2001），壩體上游壩坡穩定分析工況為穩定滲流期和庫水位降落期的各種工況，下游壩坡穩定分析工況為穩定滲流期的各種工況，地震作用力按《水工建筑物抗震設計規范》中規定進行計算，地震動峰值加速度值為0.15g,地震動反應譜特征周期0.45s，相應的地震基本烈度Ⅶ度。各種工況穩定計算結果見表5.2-4、圖5.2-2～5.2-5。
（4）大壩抗滑穩定分析
大壩經過防滲后減少壩體、壩基滲漏量，且降低了壩體的浸潤線，有利于壩體的穩定。從表5.3-4看出上、下游壩坡抗滑穩定安全系數均能滿足規范要求。
2.3除險加固設計
根據對壩體病害的分析，決定采取的工程除險加固措施為：防滲堵漏，加固壩體。即對滲漏嚴重，透水大的壩體、兩壩肩、壩基進行帷幕灌漿處理，對不穩定的下游壩坡進行加固，滿足壩體穩定要求，修整上、下游壩面，新建壩腳排水設施，下游人行踏步，為保證工程除險加固后的安全運行及管理，還需增設必要的滲漏、變形監測設施。
2.3.1 壩體結構設計
（1）壩頂高程確定
根據規劃計算結果，壩頂高程仍為1172.18m。
（2）大壩結構布置
①壩頂
大壩壩頂高程1172.18m，壩頂寬6m，長130m。壩頂上游側設0.3m×0.3m的砼護肩，下游側設路緣石，路面為砂石路面。為便于壩頂排水，設2％橫坡傾向下游。
②壩坡
壩坡比分別為：上游壩坡坡比為1:2.6。下游壩坡1165.25m以下壩段的坡比為1：3.8，1165.25m設一道寬4.8m的戧臺；1165.25m～1172.18m（壩頂高程）壩段的坡比為1：2.6。
③護坡
上游坡死水位以上采用干砌塊石護坡，下設20cm厚、由砂、碎石組成的混合反濾層。下游坡采用植草護坡。
④排水
下游壩坡與岸坡連接處及戧臺內側設置0.3m×0.3m排水明溝，截斷山體地表水對壩坡沖刷，將壩面集水和岸坡集水引向下游。壩腳排水采用貼坡排水方式，排水體與壩體、壩基相接處設置反濾層，排水體下游測設置導滲溝。
⑤基礎處理
基礎處理包括上、下游壩坡面的開挖、削坡。對壩體上游坡面、下游坡面的開挖，將坡面較為松散的表層土、樹根、雜草等全部清除，上游坡面平均開挖深度為0.60m，下游坡面平均開挖深度為0.40m。
2.3.2 壩體、壩肩以及壩基防滲處理
根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274―2001）、《土壩壩體灌漿技術規范》（SD266―88）等規范并結合本工程壩基、壩土地質條件，對大壩防滲設計采用對壩體、壩基、壩肩及結合部進行帷幕灌漿的方法。
對大壩壩體、壩基、壩肩結合部采用帷幕灌漿方案，并結合大壩下游新建排水設施，以形成完善的防滲體系。擬定防滲帷幕灌漿長度為150.5m，大壩防滲帷幕灌漿共布置101個灌漿孔。帷幕底界進入弱透水層5m，防滲底界以＜10Lu控制。防滲帷幕灌漿沿壩軸線布置，單排孔，頂界至正常蓄水位1169.954m。對壩土基巖結合部，應采用結合部灌漿工藝，孔距1.5m，孔口第一段、結合部每2～3m為一個灌段，其它每5m為一個灌段；壩體采用1：3的水泥粘土漿灌注；對基巖采用帷幕灌漿，孔距1.5m，基巖灌漿段長大于5.0m，用純水泥砂漿灌注，均分為三序進行施工。
灌漿土料的控制指標為：充填灌漿―塑性指數10～25%，粘粒含量20～45%，粉粒含量40～70%，砂粒含量
壩基帷幕灌漿采用灌注純水泥漿，灌漿壓力可按P=P。+mD計算, 初定為0.2～0.4MPa，灌漿水灰比采用5:1、3:1、2:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1等比級，灌漿時由稀到濃，逐級變換，開漿水灰比可采用5:1。
2.3.3觀測設計
1、大壩觀測
大壩的安全是水庫能否正常運行的關鍵。為了監測大壩施工期及運行情況，在水庫運行期間，除應進行一般外表觀測外，還應對壩面位移、壩體及壩基滲流、繞壩滲漏、庫水位等進行觀測并作詳細記錄。
（1）一般外表觀測
一般外表觀測是對壩面是否受到人為或生物破壞，壩面是否出現裂縫、坍陷、隆起、滲水、流土、管涌等異常現象進行觀測。
（2）滲流觀測
大壩滲流觀測包括壩體浸潤線、滲流量及繞壩滲漏等觀測。
滲流量包括壩體、壩基及繞壩滲漏，這三種形式的滲漏量一般難以分開，因此，在下游壩腳處設一座三角堰觀測總滲漏量。由于該壩為除險加固，加強施工期的滲流觀測是十分必要的。在大壩加固后，壩體浸潤線采用測壓管觀測。壩面設測壓管，總長46.2m。測壓管采用50mm鍍鋅鋼管。
（3）位移觀測
位移觀測包括壩面垂直位移觀測和水平位移觀測。大壩位移觀測標點設于壩頂下游側和下游坡戧臺內側。在兩岸坡上設水平位移觀測工作基點和校核基點。為提高垂直位移觀測精度，方便觀測實施，將垂直位移觀測基點設在與觀測標點埋設高程相近的左右岸山坡。位移觀測需配備J2經緯儀、S1水準儀各一臺。
（4）庫水位觀測
庫水位是水庫運行調度的重要依據，也是大壩安全運行控制參數，故必須進行觀測。擬定用水尺作為庫水位觀測設施。水尺布置在岸坡較穩定、觀測較方便的位置。
（5）其它觀測
其它觀測包括泄洪輸水涵洞出流量、消能、建筑物外表觀測。在高水位期間，應加強泄洪輸水涵洞進口洞臉附近滲流觀測。通過出流量觀測。驗證泄洪輸水涵洞的水位～開度～流量關系。
根據《土石壩觀測技術規范》要求，鍋底塘水庫大壩所布設的觀測設施見表表5.2.5。
3、 溢洪道除險加固設計
3.1 溢洪道現狀及主要病害
溢洪道型式為開敞式溢洪道，布置于右壩肩，無襯砌，兩壁及渠底大部位于第四系坡、殘積層中，少部位于強風化之泥盆系中統宣武田組（D2x）粉砂質泥巖中，穩定性較差。尺寸為1.5×2.4m，進口底板高程1169.954m。通過水力計算，最大泄流量3.04 m3/s，不能夠滿足200年一遇（洪峰流量為Q=9.3m3/s）校核洪水泄洪要求。長度不足以將下泄洪水輸送到下游河道，出口處為進庫公路，無消能設施及尾部渠道，汛期洪水將危會及大壩安全及沖毀下游進庫公路、農田。
3.2 除險加固設計
針對溢洪道存在的問題以及經過現場勘查，決定不再使用老溢洪道，老溢洪道采用壩土回填壓實，并在大壩左壩端新建溢洪道，加大溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求，在尾部增加消能設施。
此次除險加固設計溢洪道堰頂高程1169.954m，進口控制段寬2.5m，由進水渠段、控制段、泄槽段、出口消能段及出口段渠道等部分組成，全長147.9m。設計洪水位1170.797m，相應下泄流量為4.66m3/s，校核洪水位1171.29m，相應下泄流量為9.3m3/s，本次設計需要根據設計洪水計算溢洪道斷面尺寸以滿足泄洪要求。進口八字段底板寬度為4.5m～2.5m，底部為30cm厚漿砌石、15cm厚混凝土；邊墻為M5.0漿砌石和M7.5漿砌毛條石，邊墻頂寬0.5m。消力池長8m，消力池出口段接渠道將尾水歸入下游老河道。
3.3 設計計算
溢洪道的泄洪能力，采用寬頂堰自由溢流計算公式進行計算，計算公式如下：
式中：流量系數m=0.32+0.01
凈寬b=2.5m
重力加速度g=9.81m/s2
復核成果見下表：
4、 輸水涵洞除險加固設計
4.1 輸水涵洞現狀及病害
輸水涵洞位于大壩中偏右段，為一壩下涵洞，為漿砌石城門形無壓洞，采用鍋蓋閘門放水，由于年久失修、設備老化，啟閉困難且安全隱患嚴重，洞身受多年水壓、水浸蝕作用，造成水泥砂漿填縫被溶解，洞室整體砌石強度降低，洞壁四周滲漏較為嚴重，若長期滲漏，將造成壩體的破壞，其病害已經威脅了壩體的穩定。
4.2 除險加固設計
4.2.1 結構布置
本次設計不改變涵洞的走向、位置，只采用鋼管內襯、灌漿和C15砼填充處理措施，更換閘閥并新建閘室。
鑒于輸水涵洞尚未出現斷裂等嚴重影響結構穩定的因素，而且涵洞斷面尺寸很大，具備進行加固處理的實際條件，擬對老涵洞采用DN500mm鋼管內襯，進行C15砼填充加固，然后再進行灌漿處理。先造豎孔并用套管固壁，待水平灌漿結束后，再進行豎向灌C15細石砼充填灌漿處理，對老涵洞內原滲漏部位進行封堵，截斷壩體與管周邊可能出現的滲漏通道，使老涵洞結構的整體性得以加強，新建出口閘室。該方案對原有建筑物進行除險加固，不破壞原樞紐建筑物及涵洞結構，投資較省，工程量較小；加固輸水涵洞，可免除長期存在的滲漏問題，有利于壩體穩定。但是工程施工與灌溉、防洪、供水等方面干擾較大，施工導流困難；另外灌漿工程質量難以控制。
原輸水涵洞除險加固改造后，全長81.7m，出口端接下游原灌溉渠道。輸水涵洞進口設攔污柵一道，攔污柵型式為平面攔污柵，采用鋼板與型鋼焊接結構；出口增設2套DN500閘閥，并新建閘室（20m2）。
4.2.2 輸水能力復核
輸水涵管為有壓流，過流量計算公式如下：
式中： μ――流量系數；
ξi――某一局部能量損失系數；
li――涵管某一段長度，m；
ω――涵管出口斷面面積，m；
ωi――斷面面積；
T0――上游水面與涵洞出口底板高程差
Hp――閘門出口斷面水流的平均勢能
經計算，閘門全開時，不同水位涵管過流量如下：
校核洪水位1171.29m：Q=1.50m/s。
設計洪水位1170.797m：Q=1.46m/s。
正常蓄水位1169.954m：Q=1.41m/s。
5、結語
哨中安水庫除險加固工程的主要任務是解決下游村莊的灌溉用水。工程實施后的受益區面積為1100畝，合理利用了當地水資源，發揮了工程效益，有力促進地方社會經濟的可持續發展和人民生活水平的提高。
