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水库路基设计篇1
众所周知，砂土地基处理的优劣，关系到整个工程的质量。合理的砂土地基处理及适宜经济的路堤结构设计型式，可以减轻或消除砂土地基对路堤的不利影响。河流漫滩沉积的砂土常表现出以下不利的工程特性：高孔隙比、高压缩性、高渗透性、弱抗震性能（地震液化及震陷现象）及低抗剪强度等不利工程地质特性。再则水库区路基地质环境的复杂性、多变性、不确定性，导致营运路堤呈现不同类型及不同程度的地质病害，甚至经反复处治其效果仍然不佳，因此砂土地基处理设计的合理性就显得尤为重要了。
2.工程概况
高路堤砂土地基位于涪江上游在建某水利水电枢纽工程水库区回水尾段，按山重二级公路线形设计，沥青混凝土路面，路面宽8.5m，填高为11.0m～13.0m，路面设计标高667.33m，迎水面堤脚下地面标高655.50m，设计荷载为公路-Ⅱ级；天然河床水位653.00m；其水库主要特征水位：正常蓄水位658.00m，设计校核洪水位659.43m，死水位624.00m。
3.工程地质概况
①地形地貌
场地位于山区阶梯状斜坡与涪江河漫滩的交接部位之河流冲刷凹岸，以堆积型河流漫滩地貌单元为主，地形总体较为开阔平坦。
②地层岩性
地层主要由第四系冲积层（Q4al）及志留系韩家店组（Sh）地层组成：
砂土，青灰色、稍湿～饱和、结构松散，中上部粘粒含量略重，层厚为6.0m～6.5m。
卵石土，青灰色、饱水、结构稍密～中密，层厚为3.8m～6.8m。
志留系韩家店组地层，岩性以千枚岩为主，遇水易崩解软化（崩解速度快），抗风化能力较弱。
③地质构造
场地地质构造较简单，属相对稳定区；其地震基本烈度取决于强震对工区的影响；地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度值为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.40s。
④水文地质条件
场地地下水以孔隙水为主，赋存于第四系砂土及卵石土孔隙中，主要接受上游江水补给，排泄于涪江或其下游；据水质分析报告表明，其水质类型为HCO3－Ca型水，PH=8.6，对混凝土和钢筋混凝土具微腐蚀性。
⑤场地地基土及路堤填料主要物理力学指标
砂土层：标贯击数标准值为3击，孔隙比1.15，粘粒含量12.16%，不均匀系数32.17，天然C值5.6KPa，天然φ值10.3°，压缩模量3.3MPa，承载力基本容许值[fa0]=60KPa。
卵石土层：超重型动力触探击数标准值为6击，饱和容重23.3KN/m3，变形模量23MPa，承载力基本容许值[fa0]=350KPa
路堤填筑料（千枚岩道渣填料）：为高分散性的土料，压实后遇水极易崩解；天然固结不排水剪C值20KPa，φ值25°；天然容重19.8KN/m3；干容重19.2KN/m3，最优含水率13.5%，压缩模量12MPa。
4.砂土地基处理方案的选择与设计
4.1砂土地基处理方案选择
高路堤对地基的承载力及沉降量的控制要求较高，而天然砂土地基是不能满足其上述两方面的要求，因此务必对其采取工程措施进行处理，就目前的地基处理技术而言，对可应用于砂土地基处理的七种预案结合建筑物的荷载性质、基底反力特性、岩土工程条件、施工工期、施工机械设备及使用材料等进行综合分析，宜优选高压喷射注浆法及强夯法对地基进行处理。在基于高路堤砂土地基处理要求达到的预期目的：“消除或减小地基土沉降（差异沉降）并确保工后地基土沉降量在其允许的范围内；消除砂土的地震液化现象（液化沉陷），整体提高砂土地基承载力的同时，普遍提高地基土的抗剪强度指标值以确保高路堤及其地基的稳定性”。再结合经济对比分析（经收资调查与技术经济分析），最终选择强夯法加固处理砂土地基，因它具有施工简单、加固效果好、快速（能适应施工工期的要求）和经济等优点。
4.2砂土地基处理设计
本工程在类比参照区内砂土应用强夯法加固地基的有关试验资料的基础上，结合水库区高路堤运行的特殊地质环境（水库特征水位、特殊水文地质条件等）及计算结果提出如下设计与施工技术要点：
1、强夯设计参数的选定
应根据现场的工程地质条件和工程运行环境的要求,正确地选定各个强夯参数，才能达到有效而经济的目的。强夯参数包括：单击夯击能、最佳夯击能、夯击遍数、遍间间歇时间、加固范围和夯点布置。
（1）单击夯击能
据堤基覆盖层的厚度并结合加固影响深度，按梅纳经验公式估算出采用1000KN.m能级加固影响深度可达7.0m（α=0.7），能满足本工程加固的要求，因此确定采用1000kN.m的能级。大量的事实及研究文献资料指出从冲击能、锤重和落距三者关系分析，普遍认为增大锤重的效果优于增大落距，基于上述理论出发，设计中结合施工单位所能提供的机械设备及施工周边环境，设计因此
选用锤重100KN，落距10m，锤径1.8m的设备。
（2）最佳夯击能
恰当地选择夯击击数，是取得强夯效果的一个重要方面，击数少则达不到夯实效果，击数过多，超过夯击能的饱和状态，夯实效果增加不明显，也很不经济；大量的实践证明，砂土最佳夯击能一般以5000kN.m为宜；因此主夯击点的基本夯击击数为5击，同时还要求最后两击的平均夯沉量不大于5cm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而发生提锤困难。
（3）夯击遍数
根据堤基砂土覆盖层厚度、岩土性质及建筑物的部位确定采用夯击遍数：第一、二序列强夯夯击点均采用2遍重锤跳夯；第三、四序列强夯夯击点夯击2遍；当每一序列每一遍夯毕平场后，再次复夯；最后进入2遍低能级满夯，落距3.0m-5.0m，夯击数一般不小于3击，锤印搭接，以确保夯击土表层密实度在空间上的均匀性。
（4）间歇时间
强夯的地基土为砂土，其上下又为卵石土，均为强透水层，强夯时只会产生瞬时超静孔隙水压力，故在强夯施工中遍间可不考虑间歇。
（5）加固范围
为避免在夯后的土中出现不均匀的"边界" 现象，从而引起建筑物的差异沉降及地基土抗剪强度指标空间上不均匀性；因此，其处理范围应大于建筑物基础外缘的宽度，宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3.0m。结合地基及高路堤稳定性计算（最危险工况）确定临河方最小加宽值为6.0m。
（6）夯点布置
夯点按正方形布置，正方形布置给夯机留出通道，施工方便。结合堤基覆盖层土的性质及加固影响深度，确定夯距为5.0m，夯点布置详见图1。
图1强夯夯点布置平面图
（7）强夯试验
强夯施工前应进行强夯试验，据拟定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。因为砂土地基，试夯结束一周后就可对试夯场地进行检测，一般采用钻探取样进行室内土工试验（若采样的确困难，可采用静力触探试验）、重型动力触探、标准贯入试验等，将检测数据与夯前测试数据进行对比分析，并为正式强夯施工提供可靠的强夯参数修正设计之依据及施工工艺作保障。
2、强夯施工技术要点
（1）首先将强夯处理范围边界线、护脚墙的墙踵及墙趾线用测量仪器测放出，同时在范围边界线以外埋设控制基桩，将其范围线以内的砂土开挖至标高653.50m，并对护脚墙之墙踵及墙趾线各外延0.5m，且将其范围的砂土开挖至652.50m；再用级配卵石土，采用反挖机分三层摊铺；待整平至标高655.00m后进行强夯试验，以确定合理的强夯施工参数和工艺。
（2）夯击序次按第一、二、三、四序列顺序进行夯击，同时用测量仪器按上述夯击序列依次测放出夯点位置，并作好标识，并测量场地高程。
（3）强夯施工顺序须从路线左侧依次推进，止于路线右侧，有利于强夯产生的瞬间超静孔隙水压力的释放，消散时间只有短短数分钟，可不考虑遍间间歇，故可连续作业。
3、质量控制
（1）检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其它有效措施。
（2）场地检测的数量，应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个场地地基的载荷试验检测点不应少于3点。
4、地基处理效果分析与评价
对试夯区进行了原位测试及采样室内试验（大型直接剪切试验），将测试的地质参数作为评价及设计的主要依据。
砂土层：标贯击数实测标准值为13击（稍密），饱和容重19.0KN/m3，孔隙比0.55，饱和C值11KPa，饱和φ值21°，压缩模量6.5 MPa，[fa0]=130KPa。
卵石土垫层：超重型动力触探击数标准值为8击（中密）；相对密度Dr=0.75，饱和C值0KPa，饱和φ值33.5°；饱和容重23.3KN/m3；天然容重22.5KN/m3；压缩模量20MPa；干容重21.5KN/m3；最优含水率5.5%；[fa0]=350KPa。
（1）砂土地基承载力验算
在工后进行砂土地基承载力验算时，作了如下计算简化。先将车辆荷载换算成土柱高（当量高度0.79m）；以654.50m高程面为计算控制基面，垫层上表面受其上覆路堤填土自重压应力的作用，其作用力通过一定厚度的卵石土垫层扩散后传给砂土地基，在进行自重压应力计算的同时，按《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中的规范性公式，对砂土的承载力作验算时，选定竣工为其验算工况的同时，以路中土体结构层次及层厚作为计算的控制依据。其计算过程及结果如下。
等效于基础底面的压应力（路堤填土土体自重应力）：
等效于基础底面处的自重压应力：
Pgk′=γh=22.5kPa
垫层底面处的附加压应力（按条基计算）：
P0k=b（P0k′-Pgk′）/（b+2ztanθ）=83.09kPa
垫层底面处土的自重压应力：
垫层底面处经深度修正后的地基承载力容许值：
经计算并满足下式要求，P0k+Pgk≤γR[fa]
即83.09+62.90=145.99＜1×188.3=188.3kPa
γi-参与计算的第i层填土的容重，地下水位以下的填土则采取浮容重（KN/m3）；hi-参与计算的第i层填土的层厚（m）；z-设计垫层厚度（m）。
（2）砂土地基沉降计算与评价
水库路堤所发生的沉降、位移和拉裂变形，是水库蓄水反渗于路堤在架空或疏松结构部位等首先产生湿陷及地基本身不均匀沉降叠加共同作用的结果。鉴于此，地基在使用期内不发生较大沉降和不均匀沉降的控制尤为重要，也是保证路堤安全、稳定的关键。基于水库路基运行的特殊环境，在对砂土地基实施强夯的同时，对路堤高程654.50～659.43m段回填透水性材料并采用冲击式压路机碾压，以确保路堤填料本身充分压实及产生微弱的沉降；事实上，对于砂土地基在施工期间即可完成其最终沉降量的80%以上，能确保路基工后沉降≤500mm（规定的允许值）。当正常蓄水至658.0m后，采用《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007中规范性公式进行了垫层压缩量计算，其中砂土地基沉降量采用《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395-2007中规范性公式按分层总和法计算，其计算过程及结果如下：
S=Scu+Ss；Scu=Pm.hZ/Ecu
分层总和法计算式：
式中：s-垫层地基沉降量（mm）；scu-垫层本身的压缩量（mm）；ss-下卧砂土层沉降量（mm）；Pm-垫层内的平均压应力（MPa）；hz-垫层厚度（mm）；
Ecu-垫层的压缩模量（MPa）；Pi-第i计算土层由路堤填土荷载产生的竖向压应力（MPa）；Ei-第i计算土层的压缩模量（MPa）；hi-第i计算层厚度（mm）；
路基任一点的附加应力由路基矩形分布荷重和三角形分布荷重所引起的坚向应力叠加而得，附加应力按下式计算：Pz=KT.q
Pz--路基任一点的附加应力；q--矩形或三角形分布荷重；KT--应力系数，按《碾压式土石坝设计规范》DL/T 5395-2007中的表G1和G2查取。
①砂砾垫层：由m=0，n=2/8.5=0.235，查表G1并经内插计算KT=0.965；由m=15/20=0.75，n=2/20=0.1，查表G2并经内插计算KT=0.032；
堤基土自重引起的竖向应力：13.3×2=26.6KPa
矩形或三角形分布荷重：
Scu=0.25017×2000/20=25.0mm
②砂土层：由m=0，n=4.65/8.5=0.547，查表G1并经内插计算KT=0.791；由m=0.75，n=4.65/20=0.233，查表G2并经内插计算KT=0.0746；
堤基土自重引起的竖向应力：
13.3×2+9×2.65=50.45kPa
Ss=0.25945×2650/6.5=105.8mm
③砂卵石层：由m=0，n=11.55/8.5=1.36，查表G1并经内插计算KT=0.437；由m=0.75，n=11.55/20=0.578，查表G2并经内插计算KT=0.169；
堤基土自重引起的竖向应力： 13.3×2+9×2.65+13.3×6.9=142.22kPa
SL=0.27088×6900/20=93.45mm
沉降计算控制深度按规范应算至路堤附加应力等于路基自重竖向应力20%处的深度，但因下伏层为千枚岩，就不必在作沉降计算了；总之，工后沉降总和： S=25.0+105.8+93.45=224.25mm＜500mm（规范规定的允许值）
（3）地基土地震液化评价
据强夯区测试的地质参数按《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010进行地基砂土地震液化评价，在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
液化判别标准贯入锤击数基准值N0取12，经计算表明地基土砂土在地震作用下不液化。
结束语
地基处理方法繁多，如何从中选择经济可行的地基处理方案就显得极为重要了，需结合建筑物的功能、地形、地貌部位及运行环境等综合确定；本案例采用强夯处理高路堤砂土地基，在减少沉降量及抵抗液化能力等方面达到了预想的效果，达到了以土治土之目的。不失为一种经济、简便、快速有效的地基改良方法。只要条件允许（施工条件及周边环境许可），是值得在地基处理中首选的一种方法。
高填方路堤地基勘察的深度与广度应引起重视，力求其准确性；以确保地基处理设计的合理与经济性，力求避免设计方案的重大修改，酿成施工延误和不必要的经济损失。
参考文献
水库路基设计篇2
台山核电厂淡水水源工程的新松水库位于台山市赤溪镇的曹冲河，水库距台山市约60km，距台山核电厂约15km。坝址距新台高速浮石立交出口约28km，距西部沿海高速都斛出口约18km，现有外部交通条件较好。台山核电厂淡水水源工程通过在曹冲河建设水库，用输水管道将淡水输送至核电厂淡水厂，拟建进库道路连接水库坝址与台山核电厂的进场道路。目前，从旧赤溪镇到水库坝址，只有一条长约8km的简易泥结石道路可走。但该现有简易道路等级低，平面弯道多、转弯半径小、会车时错车困难，不能满足本工程施工期与运行管理期的交通使用要求，故须对进库道路进行配套建设。
1进库道路技术标准的确定
1.1道路等级标准的确定
进库道路是台山核电厂淡水水源工程的专用道路。经过对枢纽日常交通量的分析，对于设计水平年，预计对外交通道路的双向通行交通量小于1000辆/日。双车道四级道路可满足本工程施工高峰期的最大交通量。考虑工程的建设规模、重要性和施工期车辆交通情况，根据规范要求，结合当地实际情况，经综合分析，进库道路按四级公路标准设计。
1.2路线主要设计指标确定
进库道路按四级公路标准设计，设计速度为20km/h，设两车道，路面宽为6.0m，每侧土路肩宽为0.5m，路基宽7.0m。根据交通量组成与项目交通量、地质条件及主体工程施工的具体特点，施工期间行驶施工运输车辆较多，故采用高级路面。汽车荷载等级按公路等级采用公路-Ⅱ级，并采用施工运输车辆的实际最大荷载（约50t）进行复核。路基设计洪水频率参照《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）的规定，路基设计洪水频率为1/25。
1.3道路横断面结构型式
进库道路路面结构：采用水泥混凝土路面。路堑挖方边坡根据地质报告资料，按岩体风化程度不同来选取相应的开挖坡比值。挖方边坡高度大于10m时，采用分级边坡，第一级边坡高度为8m，其余每级均为10m。路堤填方边坡填筑坡比值根据路基填料种类、地形等条件而定。第一级边坡坡比采用1:1.5，第二级至起其坡比采用1:1.75。地面横向坡度较陡路段在路堤下方设置挡墙，其中涵洞则与挡墙结合。
2进库道路路线方案设计比选
2.1选线原则
选择路线方案进行初步设计时需要充分利用地形、地势，尽量少出现回头弯；
选择地质稳定、水文地质条件好的地带通过，避开软基、泥沼、排水不良的低洼地等不良地段，避免穿过密集居民区、村庄；少占耕地、少拆迁，多利用山地，有条件的地方结合现有道路，使路线总里程较短、地形坡度较平缓、转弯舒顺；减少开挖量，避开高边坡等地段，减少水土流失；结合主体工程建筑物布置。
2.2路线方案布置
根据以上选线原则，及道路技术标准的约束，结合核电厂规划进场道路、主体工程建筑物布置及现场地形等具体情况，本阶段初步拟定设计了2条进库道路路线方案，其示意图见图2.2-1。
图2.2-1进库道路路线方案示意图
路线1：从核电厂规划进场道路东阳村南曹冲小学附近接入，经约0.2km海边虾蟹塘边后，沿曹冲河约2.2km，绕过新松村沿曹冲河约1.5km，经西坑，沿山边爬坡约0.8km至水库坝址左坝头，经大坝沿库边0.9km至输水隧洞进口。该路线全长约5.6km，其中0.2km为海边路，3.7km为原河边村路改造，1.7km为新建山边公路。
路线2：从核电厂规划进场道路南阳村南附近接入，经约0.2km海边虾蟹塘边后，沿原村路约1.4km至山边村，过村后沿山边小路0.8km，沿山边爬坡约0.7km至水库右岸垭口，沿库边经0.65km至坝址右坝头；另从垭口修支路0.25km至输水隧洞进口。该路线全长约4.0km，其中0.2km 为海边路，2.2km为原村路改造，1.6km为新建山边公路。
依据确定的道路技术标准根据选线原则对两个路线布置方案在已有1：2000地形图上进行设计并计算路面工程、路基土石方工程、路基防护工程等主要工程的工程量并形成工程量清单，对各路线方案估算其投资。
各路线方案特性见表6.5-1，各路线方案估算投资比较见表6.5-2。
表2.2-1进库道路路线方案特性表
2.3路线比选
由表2.1-1及表2.2-1可知：
从布置上看，路线1和路线2均有局部海边道路连接核电厂进场道路，距核电厂均较远，并需要进行软基处理。其中路线1沿曹冲河边，目前现有道路高程在3m～4m之间，曹冲河10年一遇洪水位高程为6.8m，25年一遇洪水位高程为8.0m，路面高程需加高5m左右，且需要按堤防标准建设，涉及水利设施等其他复杂问题；路线2长度最短，并利用现有的村路，线路较顺畅；从征地移民上看，路线1需要征用路边田地，路线2需要拆除少量房屋；从施工条件上看，路线2最短，但道路施工有可能受当地村民交通影响；从投资上看，路线2投资最少，比路线1少1810万元；综上所述，路线1的其中一段经过曹冲河边，其路面需按堤防的防洪标准进行加高，征用农田较多，涉及水利设施等其他复杂问题；路线2的路线需穿过村庄，但结合主体建筑物布置最合理，长度最短，路线较顺畅，投资最少。经综合比较后，推荐路线2为进库道路的首选方案。
3 结语
台山核电厂淡水水源工程进场道路外部交通条件较好，道路功能特殊，在明确道路的功能后由确定的道路技术标准，按照基本选线原则拟定设计出2条进库道路路线方案，通过方案比较发现路线2对结合主体建筑物布置最合理，长度最短，路线较顺畅，投资最少是符合本道路工程投资和运输效率的路线设计方案。
水库路基设计篇3
Key words: mountain reservoir; bridge construction; dam break
中图分类号：U44 文献标识码：A文章编号：
引言
山区水库地区桥涵布设，涉及的问题较多也比较复杂。例如水库的淤积，水库内水流和泥砂特性的改变，桥下净高和路肩标高的设计，桥梁孔径和冲刷计算等。因此，路线沿水库边缘通过或穿过水库时桥涵设计必须考虑水库上述的影响。桥梁修建在水坝下游，需计算水库下泄清水对河床的刷深，同时要调查中、小型水库的抗洪能力，抗洪能力低于桥梁设计标准时，应与水利部门协商提高水坝标准，如有困难需适当考虑溃坝流量对桥梁的影响。
笔者通过某高速公路山岭库区桥涵勘测实践，提出如下粗浅看法。
二、山岭库区的水文特征
山区水库一般是在河谷较狭窄处筑坝横截河谷，在坝上游形成蓄水库叫山区河谷水库。按其形状分为带状水库、湖泊形水库两种。某国道沿线有东周水库、金斗水库、狼马山水库、卞家泉水库等中、小型水库以及较多的塘坝，均属山区湖泊形水库，即坝址上游为开阔河谷或盆地，库区形成胃状。其水文特征表现在：
1、是把汛期的洪水，通过闸阀等设备进行人工控制，尽可能予以拦蓄，以供枯水期兴利应用和消减下泄的洪峰。
2、所采用的洪水标准分为正常运用(设计)和非常运用(校核)两种。设计洪水位是指水库遭遇设计标准洪水时的坝前最高水位；校核洪水位是指水库遭遇校核标准洪水时的坝前最高水位。
三、库区资料的搜集
本项目库区桥涵勘测设计时，除按一般情况进行勘测外，还按照《公路桥位勘测设计规范》的规定进行水库上游变动回水区或库区内和水库下游的资料收集。对于低标准(指水坝洪水设计标准低于桥梁洪水设计标准而言)的水坝，还现场对水坝进行调查，如对河坝的尺寸、质量、材料和坝身有无洞穴，裂纹、沉陷、渗漏等现象，输水洞、溢洪通与挡河坝的连接状态，迎水坡面大小和铺砌及背水坡大小和坡脚、反滤层设备以及坝体各部分的施工质量。
四、水库蓄水范围内的桥涵布设
水库蓄水范围内的桥涵孔径计算，由于水库河床在不断淤高；又由于蓄水的影响，流速减小，桥址上、下游水位差也较小，因而桥下通过的设计流量有所改变。另外库区风浪高增大，土质库岸还会发生坍岸等特点，均须予以考虑。否则将会造成病害，危及桥涵。大中桥的外业勘测、水文计算、桥孔布置需注意以下几点。
1、算断面的采用：可采用桥梁勘测时的断面，因为这个断面虽然已有所淤高，但今后的发展趋势，还将继续淤高，建库前的河床断面不可能重现。故以勘测时的断面计算孔径和冲刷深度为最不利。在确定梁底和桥头引线路肩标高时，应采用淤积后的横断面和比降。
2、库蓄水位的影响：当洪水来到时遇到水库的高蓄水位，桥下通过的流量和流速，都将相对地减小。而当遇到水库的低蓄水位，桥下通过的流量和流速较高蓄水位时相对地增大。因此，桥下不受水库蓄水影响的情况，遇到设计流量对计算孔径最为不利。
3、刷计算：水库内桥下的一般冲刷和局部冲刷，都可按天然河流(无水库蓄水影响)同样的冲刷计算方法计算。
4、底标高和路肩标高的确定，水库范围内的桥梁，其梁底标高和桥头引线路肩标高的确定，与一般大中桥所不同的是需要考虑淤积的影响，设计水位应采用水库淤积后设计洪水时的回水水位。桥梁支座垫石顶面标高，应高出水库淤积后的相应于桥梁设计洪水频率的回水水位加壅水高度及3/4浪高再加相应的安全净空高度。
库区的小桥涵布设，不仅线位地面标高要高于水库设计洪水位和正常蓄水位，而且对水库影响范围内的小河沟均应采用大孔径的涵洞方案。现就水库上游涵洞的布设需注意的事项总结如下：
1、河的沟底标高低于水库的正常蓄水位时，涵洞将经常泡水，在发生淤积或损坏后，很难进行清理与维修。遇到这种情况宜改用桥梁。在地形、地质条件许可时，也可把涵洞移筑在较高的坡岸上。
2、底标高虽按水库正常蓄水位设置，但有些水库的设计洪水位，比正常蓄水位高出很多，当设计洪水来到时，涵洞仍将在较长时间内被淹，以致影响基础发生沉陷。因此，库区桥涵基底地基土的承载力，应考虑因设计洪水位泡水的影响所产生的地质物理性能的变化。
涵洞孔径计算是以无水库蓄水的情况为最不利，孔径计算按有关规范规定执行。
五、水坝下游的桥涵布设
当桥址距水坝很近，中间无较大支流汇入，且流域面积增加量不大于10％，桥下设计流量可直接采用同洪水频率的水库下泄流量。对于设计洪水标准低于桥梁的洪水标准的小型水库，对路线通过时的安全构成威胁，遇到这种情况，应与水利部分协商，要尽量提高小水库的设计洪水标准，使能与桥涵设计标准一致，而桥涵孔径计算，则不考虑小水库的调蓄作用，仍按建库前天然情况设计，应对溢洪道和下游河沟进行调查，按一般情况布置。
当提高小水库设计标准有困难时，桥涵孔径计算，则应适当考虑破坝的影响。溃坝流量的计算，首先根据溃坝坝址流量过程线，用非恒定流解法向下游推演，可以求得桥址处的流量过程线和水位过程线。由于洪峰的场平作用，溃坝瞬间最大流量沿程逐渐减少，可以近似地假定坝址和下游桥位处的流量过程线为两个面积相等的三角形，而过程线的历时随坝桥间距增大而增长：
根据水量平衡原理可得：
Qm′=VQm/(V+τQmL)或Qm′=V/(V/Qm+L/VK)
式中：Qm、Qm′：坝址和桥位处的溃坝流量 (米3/秒)
L：坝桥间距离 (米)
τ=1/VK：与坝桥间河床比降和流速有关的系数，V为河道洪水期最大平均流速，一般山区可采用3～5米/秒
K：调整系数，山区河流用1.1～1.5
V：溃坝后下泄的水量体积 (米3)，按
V=BHL0/4计算
B：溃坝时沿上游水边线的坝长 (米)
L0=水库蓄水区平均回水长度 (米)
H：溃坝时上、下游水位差 (米)
水库路基设计篇4
永定河滞洪水库位于永定河卢沟桥枢纽以下永定河稻田及马厂河段内，距北京市市区约20km。水库的主要任务是防洪，控制永定河官厅山峡的洪水。
永定河官厅水库以下至三家店称官厅山峡，为多发性暴雨区，又系石质山区，坡陡流急，易产生较大洪水。永定河历史上发生的几次大洪水中，约90%产生于官厅山峡。至今官厅山峡洪水没有得到控制，对北京及下游地区的防洪安全构成严重威胁。
在永定河卢沟桥以下河道内修建滞洪水库，滞蓄官厅山峡洪水，可使永定河三家店以下北京市境内河道的防洪标准由五十年一遇提高到一百年一遇，一百年一遇洪水刘庄子口门不分洪，可在较大程度上减免长辛店地区及小清河分洪区的淹没损失，解决该地区42万人的防洪避险转移问题，并有利于河北省和天津市的防洪体系建设。
2 工程布置及规模
永定河滞洪水库工程等别定为二等，主要建筑物为2级，堤防为1级，设计洪水标准为一百年一遇，地震设防烈度为Ⅷ度。工程施工总工期三年。
别永定河滞洪水库位于卢沟桥以下永定河稻田及马厂河段内，通过开挖其右侧滩地，并沿永定河右治导线修建水库左堤而形成滞洪水库，水库左堤外的永定河主河道保留行洪。该工程包括“两库、四堤、四闸、一河”，其布置详见工程平面示意图。
“两库”为新建的稻田水库和马厂水库，其中稻田水库最大滞洪库容3008万m3；马厂水库最大滞洪库容1381万m3；连同已建的大宁水库3661万m3，总滞洪库容达8000万m3。
“四堤”为新建的滞洪水库左堤和横堤、加高培厚永定河右堤和加宽永定河左堤，水库堤防总长为36.9km。
“四闸”即新建的滞洪水库进水闸、连通闸和退水闸以及扩建小清河分洪闸。进水闸位于大宁水库左侧南端与稻田水库的连接处，共6孔，每孔净宽10m，控泄流量2429m3/s。连通闸位于京良公路永立桥右侧，稻田水库与马厂水库连接处，共5孔，每孔净宽12m，控泄流量1098m3/s。退水闸位于黄良铁路桥以上500m，马厂水库的尾端，共8孔，每孔净宽7m，控泄流量400m3/s。小清河分洪闸泄量由现状2760 m3/s增加到3730 m3/s，为确保泄洪畅通，需在小清河分洪闸右侧按原闸规模扩建4孔，每孔净宽12m。
“一河”为1.5km长的小清河整治工程，即对小清河分洪闸下至大宁水库入库跌水段河道进行疏挖和部分展宽，打开京广铁路桥右侧被淤堵的2孔，并对京广铁路桥、老京周公路桥和新京周公路桥的基础进行防护。
3 工程设计中遇到和解决的几个主要技术问题
工程设计由水利部天津水利水电勘测设计研究院和北京市水利规划设计研究院共同完成。在设计过程中遇到和解决的技术问题很多，现仅就几个主要问题简述如下：
① 华北地区最长的细砂堤防
滞洪水库左堤长10.2km，其左侧为永定河行洪河道，右侧为滞洪库区，为两水夹一堤，其安全与否，对整个工程以及永定河左堤的安全至关重要。根据本工程的实际情况，筑堤材料均取自库区土方开挖，而库区土方开挖料完全是细砂和极细砂。据堤防规范，细砂和极细砂不宜用做筑堤土料，而在如此长且又十分重要的堤防采用细砂填筑，在国内也不多见。为解决这一技术难题，查阅了全国有关细砂筑堤资料，特别研究了松花江砂堤在1999年洪水中出现的问题，并请有关专家进行技术指导，研究细砂筑堤要解决的地基液化、渗透稳定、堤身渗漏、堤坡稳定和堤坡抗冲等诸多技术问题，结合滞洪水库的运用和大量弃土的特点，分别采取了加大断面、放缓堤坡、加强护砌等措施来保证堤防安全，并根据滞洪水库左堤的实际运用情况，经计算和分析研究，最终取消了原设计的堤身防渗墙，从而节省了大量工程投资。
② 退水闸地基处理
根据工程地质评价，滞洪水库退水闸的基础位于细砂层上，局部地基承载力不满足设计要求，并且细砂层地基在饱水情况下，遇Ⅷ度地震将发生液化，这是在滞洪水库工程设计中遇到的又一重要技术问题。根据闸的工程布置以及细砂层的分布情况，基础下的细砂层太厚，不宜单纯采用换基的方法，经研究比较，采用换基和混凝土防渗墙围封相结合的措施加以解决。经过深入的调查研究，防渗墙拟采用300毫米厚的混凝土薄墙。
③ 连通闸地基处理
a. 闸室基础处理
滞洪水库连通闸的基础也存在退水闸的问题，闸室基础位于细砂层上，地基在饱水情况下，遇Ⅷ度地震将发生液化，考虑到细砂层较薄，采用全部挖除、换填砂砾料的方法，使整个闸室坐落在中砂层上。
b. 翼墙基础处理
上下游翼墙与两岸护坡的为斜坡式连接型式，为减少上下游翼墙的开挖和回填量、提高地基承载力、解决地震液化问题，翼墙基础下布设碎石振冲桩，桩径600mm，间排距2.0m，梅花形布置，桩底高程坐落在地质建议的中砂层上。
④ 退水闸不均匀沉降分析及处理措施
退水闸主体完工，控制楼施工前，铺盖、闸室、消力池、护坦底板发现裂缝，左右边墩发生倾斜，为此，建设单位先后组织了四次专题会议，也邀请了有关专家和单位进行了分析和研究，认为底板裂缝及闸墩倾斜主要是由不均匀沉降引起的，引发和影响不均沉降的因素较多，一是与砂土的不均匀性和地基受力的不均匀性有关，二是与砂基地下水位聚降、墙后回填土的施工方法和顺序及碾压速率有关。
根据沉降观测资料分析，退水闸的最大沉降量及相邻板块之间的沉降差均在《水闸设计规范》规定的范围之内，不会导致止水的破坏，也不会影响闸门的正常运用，但考虑到闸墩的美观，应进行处理，同时原设计的控制楼紧靠边墩及翼墙，其自重及其上的设备还会在边墩、翼墙上产生附加应力，还会导致边墩外的地基下沉，如沉降过多，势必加大边墩外倾，以致造成不良后果。
经研究采用控制楼外移方案。结合440m2退水闸小院报批遇到的设计院在京注册难题，取消管理小院，将原来控制楼和小院共1000余m2的面积，设计成二层小楼，布置在闸室右侧距边墩15m之外，以作为控制室和管理房之用；维持闸室左侧楼梯间不变。在二层管理小楼和启闭机房之间，设计为透明的封闭走廊，走廊立面做好装饰设计，以达到美观和把管理房与启闭机房连为一体的效果。此方案有两大好处：其一是避免了退水闸小院规划批准的难题，其二避免了在边墩和翼墙外近距离再增加荷载，导致地基加剧沉降的问题。
对退水闸不均匀沉降引发的裂缝进行化学灌浆处理，材料为改性环氧树脂；裂缝表面用TK砂浆封堵抹平。
⑤ 连通闸后浇带设计
连通闸两岸连接京良公路，双向四车道，路面净宽15m，由此布置要求闸室顺水流向长度较大，已达29.7m，为防止不均匀沉降、温度等原因引起闸底板及闸墩出现裂缝，在桩号0+10.00处设置宽1.2m的后浇带，后浇带上下游闸底板及闸墩分别施工，预留插筋，待上下游闸底板及闸墩沉降等变形基本稳定后，再进行后浇带的回填。工程竣工后经检查未发现裂缝。
⑥ 特殊的消能防冲设计
本工程进水闸、连通闸和退水闸均位于滞洪水库大堤上，进水闸和连通闸下游为库区，退水闸下游为永定河滩地，这三座闸有一个共同的水力学问题就是水流过闸后漫流进入库区或滩地，在地面上形成的水深极浅，其消能计算不同于一般的河道水闸。结合工程优化布置，经过反复计算和分析研究，最终寻求到适合本工程条件的消能计算方法，得出合理的消能工的规模尺寸，经水工模型试验验证，其消能布置是合理的。在水闸防冲设计中，根据闸下细砂抗冲流速低的特点，为防止防冲槽内细砂和抛石流失而导致海漫工程的淘刷破坏，在海漫末端设置了混凝土防冲墙以策安全。
另外，在滞洪水库设计过程中，重视科学试验研究工作，注重设计与科学试验的密切结合。堤防设计采用的土料压实干容重、相对密度等物理力学指标，均进行了室内试验和现场碾压试验；此外，为论证本工程建成后对永定河河势的影响以及永定河洪水对水库左堤的影响，退水闸泄流对永定河左堤、下游铁路桥及河道的影响等诸多问题，均进行了水工模型试验，并根据模型试验结果，对设计进行了修改和补充。
⑦ 模袋混凝土护坡新技术应用
本工程堤防筑堤材料为细砂，对护面的衬砌型式选择又为重要，设计曾考虑了浆砌石、混凝土、模袋混凝土等型式，经认真分析研究后，采用了模袋混凝土，即把流动性混凝土用混凝土泵压入用高强度化学纤维制成的模型垫袋里形成的高强度混凝土硬化体。由于垫袋本身的透水性使混凝土中多余水分在灌注压力的作用下被部分挤出，从而降低混凝土水灰比，提高了混凝土的密度和强度。作为一种新的工艺，模袋混凝土与其它护砌型式相比，其防止高速水流冲刷能力较强，具有施工迅速、安全、节省费用等特点。
模袋混凝土护坡设计考虑了袋材选择、模袋缝制、厚度确定、稳定性分析、排水设计、护坡构造及抗滑措施考虑等。目前该模袋护坡投入运用已经二年了，其坡面平整、美观，不需保养，也已经历了寒冷气侯的考验，说明模袋混凝土护坡在本工程中的使用是成功的。
⑧ 土方平衡中难以解决的弃土问题
由于水库是利用开挖永定河右侧滩地形成的，其土方开挖量巨大，为4300万m3，因此，土方平衡和弃土处理成了主要的技术问题。在可研阶段，认为稻田库上部砂石料储量较多，开挖出的砂石料除本工程使用外，尚可外卖1300万m3。而在初设阶段，经过详细的地质勘察，发现砂石料开挖量甚少，这样，本可以外卖的砂石料变成了无用的细砂弃土，为解决这个棘手的问题，首先，进行了较详细的地形测量，对用做弃土场的采砂坑容积重新核算，其次，在保持水库滞洪容积不变的原则下，调整水库主库区布局，将水库堤防稍微抬高以减少挖方和增加填方，最终使土方达到了挖填平衡。
4. 工程施工
4.1 施工条件
该工程由于距北京市区仅20km，且附近有京石高速公路、京周公路和京良公路等较高等级公路跨越河道。从小清河至滞洪水库退水闸的永定河左、右两堤均有道路相通。因此，本工程对外交通便利。
本工程位于永定河右侧滩地内，地势平坦、开阔，便于工程施工。
本工程水源为开采地下水，水量尚能满足施工需要。
根据对永定河天然砂砾料场的勘探以及工程附近砂石料源的调查，在进水闸闸址下游1km范围内，天然砂砾料储量约110万m3，可满足本工程混凝土的施工需要。混凝土细骨料以人工砂为主掺加部分天然砂。工程拟建筛分加工厂并制备人工砂。
4.2 施工导流
根据本工程实际情况，选择施工导流标准为十年洪水重现期。依据三家店水文资料，十年一遇汛期洪水最大流量为1681m3/s；非汛期洪水最大流量为107m3/s。但由于上游有官厅水库、三家店调节池等控制工程及河道渗漏等因素，实际上在非汛期，河道内基本上没有径流。
经水力学计算：汛期洪峰流量为1681m3/s时，其河床水位为48.3~51.2m，水位均未超过原天然滩地高程；加之水库左堤可在汛前填筑一定高程，从而形成天然围堰，以保障工程的实施，因此，本工程可不设专门的导流、截流建筑物工程。
4.3 施工工期
由于本工程建筑物混凝土量较小，因此，只利用枯水季节施工即能满足进度要求。土方工程采用大型施工机械，机动性强，且库内无需临时设施，基本上可全年施工。
水库路基设计篇5
该库建造在特定年代，1957年动工兴建，完全采用人工土法施工修建，1958年6月竣工，投入运行以来，枢纽工程相继出现了较多问题。
一、工程现状
1、大坝
水口庙水库大坝为均质土坝。工程于1957年破土动工，在无设计资料、地质勘探资料的情况下，由土溪乡组织受益公社农民以“大突击”方式于1958年6月完成此工程。完成最大坝高14.26m，坝顶长57m，坝顶宽3.5m，坝顶高程为798.26m。上游边坡为1:1.5，下游坝坡设有变坡,坡比从上至下分别为1:1.5。下游坡面为草皮护坡，运行至今大坝存在一些问题：a、上游坡面冲刷严重，无坝面排水设施和观测设施，上、下游坝坡较陡，有白蚁危害。b．大坝浸润线逸出点较高，坝体填筑压实不均匀，坝体土料渗流系数较大；坝基清基不完善，坝体与坝肩的结合部漏水严重。c．大坝上游未做护坡、没有建立大坝原型观测设施，无坝坡排水设施。
2、溢洪道
当时没有进行设计直接修建的，没有考虑到大坝的泄洪量，因此该大坝没有设置溢洪道，到现在为止，该大坝不能满足永久泄洪的要求。如果发生洪水，光靠取水建筑物放水，是不能保证大坝的安全的。
3、取水建筑物
放水设施位于大坝左岸，由放水涵卧管组成，为阶梯式盖板闸分层取水，放水孔直径2×0.25m，最大放水流量0.16m3／s。放水卧管有横向裂缝1处，涵管由于年代已久，没有进行修复，导致很多地方都出现漏水现象。
4、水库管理房已成危房
工程管理房属危房，进库4.0km的防洪抢险公路不畅，无防洪通讯线路。
5、大坝枢纽缺乏必要的安全监测设施
二、分析病害的原因
一是工程是在特定的年代修建的，大坝工程开工时没有规范的设计，水库修建靠组织村民土法施工，没有专业施工队伍，工程建设随意性大，施工质量难以控制，埋下诸多安全隐患。如坝体单簿，坝顶宽度不够，大坝上、下游边坡较陡，未进行护坡处理，没有达到设计要求；在施工过程中坝肩（基）清基不彻底，土料填筑质量较差，岸坡岩层软弱风化引起左坝肩及坝体有渗漏水；无溢洪道，造成不能正常泄洪；坝区有白蚁危害，危及大坝安全。二是工程年久失修，老化病害严重。如放水设备涵(卧)管因年久失修、设备老化，修建时未置于基岩上，加之砌体砂浆标号过低,导致砌缝砂浆脱落、断裂等因素造成漏水。
三、整治的必要性
随着新农村建设的全面推进，构建合谐社会，促使水利发展跟上社会经济发展需要，水口庙水库除险加固显得十分重要。为了恢复农业生产的良好条件，发挥水口庙水库的正常功能。通过对水库的除险加固，可使水库蓄水量达到设计总库容81.9万m3，恢复蓄水量35万m3。因此，水口庙水库除险加固是必要的。建议：一方面工程管理单位必须加强水库调度管理力度,尽可能发挥较好效益；另一方面实施水口庙水库除险加固整治工程，确保工程安全。通过水库除险加固，可使水库正常蓄水量达到65.3万m3。
四、加固措施建议
1、大坝工程
针对水口庙水库大坝存在的不安全因素，培厚上下游坝体，使坝体达到结构稳定要求。水口庙水库坝顶高程保持现有大规模，水口庙水库坝顶无交通要求，确定坝顶宽度为3.5m。长57m，坝顶表面采用C25砼硬化处理。垫层采用干砌块石，厚30cm，路肩采用M7.5浆砌块石，上下游路肩宽0.4m，深0.6m，上下游路肩增设高位1.1m的栏杆，栏杆采用C20钢筋混凝土结构。对坝体及坝基（岸坡）进行帷幕灌浆处理。对上游坝坡死水位以下坝坡进行抛石压脚来稳定坝脚的滑动，防止风浪冲刷，边坡为1：2。培厚下游边坡，坡率为1:2,在下游高程788.946m处设排水棱体。块石与培厚土体结合部位采用碎石、粗砂、细石进行处理。为了确保水库大坝的安全，必须重视开展白蚁防治工作。重点对坝区2800m2白蚁危害地段采取找、挖、杀三个环节，彻底消灭白蚁的危害。即：一是找，在春秋进行普查发现蚁路，挖土追巢消灭白蚁；二是挖，挖土抽槽寻找、跟踪蚁路、追挖主巢；三是杀，采用药物毒杀和土坑诱杀等方法消灭白蚁。增设大坝大坝安全监测设施，监测大坝的水平位移和垂直位移。
2、溢洪道工程
由于受地形条件限制，溢洪道位置无其它可选比较方案，可设在距右坝肩7.5m处开挖，其达到正常泄洪要求。为便于工程的管理和当地群众出入方便，在溢流堰位置设交通桥，桥宽3m，净跨2.5m，为钢筋砼T型桥，梁高0.6m，梁宽0.25m，板厚0.2m，桥面设栏杆，栏杆高度1.1m，受力钢筋为Ⅱ级钢筋。水口庙水库放水涵卧管因多年未运行，年久失修，损坏严重，多处沉陷断裂。在原位置重新布置放水卧管；重新修建涵管进口段及消力池，涵管长度为20m。
3、其它工程
为了便于工程管理维护，以及遭遇暴雨洪水时的大坝防洪抢险，保证工程安全，需改建管理房，扩建改善防洪抢险公路等附属工程。
（1）改建水库管理房
水口庙水库管理房属危房。管理所现有职工2人，为了便于今后工程的运行管理，促进水库多方发展，改建管理房有利于水库自身的发展。
为此，改建管理房103.25m2,采用二层砖混结构。
（2）改建和完善防洪抢险公路
进库公路全长4.0km。该工程长期以来交通不便，路基差，路面狭窄不平，车辆通行困难。为了加强汛期防洪调度，确保下游群众的生命财产安全，需整修4.0km进库公路。保障道路畅通，有利于水库今后发展。为了配合通村公路建设，采用C25砼硬化路面4.0km，厚度20cm。
路基加固：路肩（基）用M5浆砌块石砌筑，顶宽0.5m，对易滑坡的地段采用M5浆砌块石砌筑挡土墙。
水库路基设计篇6
针对目前孤山子水库主要建筑物存在的问题，本次除险加固工程主要对主坝、副坝、溢洪道和输水洞进行相应的加固处理设计。
2．1主坝除险加固设计
主坝坝顶长168m，宽4．3m，本次设计将坝顶清基0．1m，清基后修建0．35m厚的碎石路面，该路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石修筑而成。主坝坝顶道路长度为170m，路宽4．3m，平整路面后铺设0．35m厚的碎石路面，路面坡度为1．5%，路基材料组成与主坝相同。背水坡用C20混凝土修筑4条混凝土排水沟，间距为50m，并在背水坡种植草皮护坡。主坝迎水坡护坡石风化严重，现将原来的干砌护坡石拆除，新建0．1m厚的碎石反滤和0．3m厚的干砌石护石坡。主坝背水坡干砌石排水体风化也比较严重，先将拆除重新修筑干砌石排水体。
2．2副坝除险加固设计
副坝背水坡局部断面较陡，本次加固需要通过填筑土方恢复背水坡设计坡度1∶2。其中，副坝0+030～0+080段背水坡平均坡度调整为为1∶1．85，副坝0+160～0+200段背水坡平均坡度调整为1∶1．94，副坝0+200～0+270段背水坡平均坡度调整为1∶1．86，副坝0+270～0+294段背水坡平均坡度为1∶1．70。副坝坝顶清基0．1m后修建0．35m厚的碎石路面，路面由10cm砂砾石垫层、15cm石灰、炉渣、土基层和10cm的碎石组成。背水坡用C20混凝土修建6条混凝土排水沟，间距为60m。背水坡种植草皮护坡。副坝迎水坡护坡石风化比较严重，现将原来的干砌护坡石拆除新建0．1m厚的细沙反滤和0．3m厚的干砌石护坡。副坝背水坡排水体风化严重，全部拆除并重新修筑干砌石排水体。此次设计依据孤子山水库坝基、地质情况及相关地层的防渗漏处理经验，拟通过高压喷射灌浆方式对坝基进行防渗漏处理。高压喷射灌浆施工采用单排摆喷套接技术形式，二管法施工工艺，孔间距1．4m。考虑坝基绕渗的影响，灌浆范围为桩号0+000～0+294，水平灌浆长度为294m。高压喷射灌浆施工孔轴线布置在迎水坡堤脚，孔间距为1．4m，单孔灌浆深度为0．3m。
2．3溢洪道加固设计
原溢洪道已开挖形成堰体，为了减少工程量和节约工程投资，本次对溢洪道的加固主要在原有基础上进行。溢洪道的全部加固工程主要包括在左侧堰体修建挡土墙和对两岸不稳定山体削坡两部分内容。考虑到溢洪道堰体左侧冲刷比较严重，已严重威胁到水库下游的居民和农田，本次加固将堰体左侧原浆砌石挡土墙拆除，采用钢筋混凝土修筑高4．7m、长106m的挡土墙。挡土墙基础为宽1．4m、深0．5m的钢筋混凝土结构。此外，溢洪道堰体两侧山体风化严重存在许多不稳定因素，现将两侧山体进行削坡处理，其中左侧削坡处理后坡比为1∶1．03，而右侧削坡处理后坡比为1∶1．08。
水库路基设计篇7
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）；
水库路基设计篇8
1 项目提出的背景
元霄水库位于广西南宁市武鸣县府城镇进元村北面，距武鸣县城35km，1957年动工兴建，初期形成的水库库容为178.2万m3，经1963、1968 年两次扩建加高，共加高大坝9.3m（即由初建时的153.50m加高至162.80m高程），溢流堰加高7.71m（即由初建时的150.49m加高至158.20m高程)，建成总库容为660万m3的小（1）型水库。经运行二十多年的来水量观测并进一步复核，原设计集雨面积32km2有误，经复核元霄水库的集雨面积实为61.62km2，由于水库库容偏小，弃水较多，且下游还有0.8万亩耕地无水保证灌溉，于是1975 年再次对该水库进行扩建，大坝按中型水库规模加高至169.0m高程，库容为898万m3，改建了放水设施，但溢洪道溢流堰及与堰坝结合部约有60m长的坝段没有进行加高施工，仍保留原小（1）型水库的形状。
为按最终规模完建该工程，1991年经地质钻探和广西水电学校对溢洪道进行水工模型试验后，由南宁市水电设计室、武鸣县水电设计室联合完成了元霄水库扩建工程设计并上报区水电厅，区水电厅于1992年9月2日以桂水电技字(1992)第59号文《关于武鸣县元霄水库枢纽扩建加固及渠系配套工程初步设计的批复》，由于资金未能安排，加固扩建至今尚未全部实施，然而时隔20多年，工程的现状基本情况即建设条件已经发生变化，该批复结论与工程现状不符，并且由于元霄水库是水源点项目，是府城镇的饮用水源，承担着武鸣县府城镇各村居民、学校等生活用水供水任务，也承担水库下游灌区1.95万亩农田的灌溉任务，因此，南宁市武鸣县水利局委托我院进行南宁市武鸣县元霄水库扩容工程的可行性研究报告工作。
2 工程现状
2011年对元霄水库进行除险加固设计，目前正在施工建设。2011年元霄水库除险加固工程的完成情况即为本次扩容工程的现状，工程现状由大坝、溢洪道、放水设施、防汛公路、管理设施、及坝后水电站等建筑物组成。主要建筑物现状如下：
（1）大坝
大坝建于武鸣河支流元霄河上，大坝为粘土心墙坝，坝体采用高压摆喷灌浆防渗加固，高压摆喷灌浆孔沿坝轴线布置，灌浆孔穿过坝基覆盖层入岩2.0m，灌到坝体162.0m高程。高压摆喷灌浆孔全长布置154m，最大孔深35.0m，采用单排布孔，孔距1.2m，共设置了130个灌浆孔，灌浆总进尺2407m。
坝顶长200m，宽5.0 m，坝顶高程为169.00m，最大坝高32.4m，坝顶上游侧设置浆砌石路缘石，路缘石宽0.4m，深1.0m，下游侧设置浆砌石排水沟，排水沟截面尺寸为300×300（宽×高）；坝顶为泥结石路面并向下游侧放坡，坡度为2%。
大坝上游面从150.0m高程至152.40m高程为干砌石勾缝护坡，从152.40m高程至163.00m高程为现浇C15砼护坡，从163.00m高程至169.00m高程为草皮护坡，从上至下坡比约为1:2.5，分别在161.25、152.40m高程设置宽3.0m、1.0m的马道；上游坝坡与两岸岸坡连接处设砼齿墙，上游坝坡左、右侧均设有2m宽的上下坝交通步级。
下游坝坡从144.20m高程至169.00m高程采用草皮护坡，从上至下坡比分别为1：2.0、1：2.4、1：2.6，分别在160.00、150.80、144.20m高程设置宽1.7m、4.0m、1.76的马道；下游坝脚从138.70m高程至144.20m高程为干砌石贴坡排水体，贴坡排水体顶部高程为144.20m，宽度为1.76m，贴坡排水体底部高程为136.60m，贴坡排水体厚1.0m，其中干砌石厚600mm，粗砂层厚200mm，碎石层厚200mm，排水体体外侧坡比为1:2.5，总高度为7.6m，排水体外侧设400×400mm浆砌石排水沟。
（2）溢洪道
溢洪道位于大坝左侧，距大坝约60m，溢流堰轴线呈拱形布置，溢洪堰为开敞式折线型实用堰，堰体顶部分为0.3m厚的C20钢筋砼，堰顶高程为158.2m，堰顶净宽53.0m；溢流堰堰体及基础渗漏采用帷幕灌浆处理，帷幕灌浆孔布置于堰顶部，单排孔，孔距2.0m，底高程深入坝基岩石2m；右边墙为在旧浆砌石边墙外侧浇筑0.3m厚的C20砼护面，左边墙为外包C20埋石砼护面，均设有锚杆，墙顶高程均为162.50m；
一级消力池段长18.0m，底板为0.3m厚的C20钢筋砼，原有边墙为0.3m厚的C20砼护面，并设锚杆。二级消力池长42.0m，进口宽17.0m，出口宽13.4m，消力池底板为300mm厚的C20钢筋砼；原有边墙采用0.3m厚的C20砼护面，并设锚杆。
（3）放水设施
放水塔和放水隧洞位于大坝右岸，进水口明渠段长5.0m，隧洞进口设拦污栅；放水塔为竖井式钢筋砼圆筒结构，竖井圆筒直径4.0m，闸孔式放水，孔口尺寸为1.2×1.4（宽×高），塔内设有1扇检修闸门和1台固定式启闭机，闸室启闭机平台高程为171.5m，检修平台高程为167.3m；放水隧洞穿过大坝右岸山体，隧洞为有压隧洞，隧洞进水口底板高程为151.65m，总长126m，底坡i=1/200，隧洞断面采用Φ1.60m的圆洞型，全断面采用30cm厚的C25钢筋砼衬砌，隧洞出口接4.0m长镇墩后再接原灌溉发电压力钢管，钢管分岔为φ900灌溉支管和φ900发电支管，均采用电动闸阀控制。
（4）防汛公路
进库防汛公路从府城镇至元霄水库长5.0km，其中府城镇至进源村坡那屯路段长3.0 km，为砼路面，宽3.0m；其余坡那屯至水库大坝路段长2.0km，按四级公路标准进行设计，行车道宽3.5m，路肩宽0.50m，路面采用泥结石路面。
（5）管理设施
元霄水库由武鸣县那打水库管理所负责水库大坝的管理工作，具体的日常管理由元霄管水站负责，管水站现有在职职工3人具体负责水库的日常管理工作。水库坝首管理房是元霄水电站宿舍，位于大坝右坝脚，距元霄水库大坝100m，管水站管理房108m2，是建元霄电站时建成的，为砖混结构，现已属危房。2011年水库除险加固设计时新建了值班用房50m2，并配备了必要的水位观测、雨量观测、通讯和交通设施。
3 工程存在的主要问题
（1）不满足城镇供水要求：元霄水库扩容工程是水源点项目，元霄水库是府城镇的饮用水源，元霄水库承担着武鸣县府城镇各村居民、学校等生活用水供水任务。现供水人口4.5万（农村人口4.2万人，城镇人口0.3万人），牲畜3.5万头；远期规划水平年定为2020年，供水人口7.6万人（规划农村人口6.5万认为呢，城镇人口1.1万人）；牲畜5.57万头。可见，城镇居民用水困难，元霄水库现状不能满足城镇居民的用水要求。
（2）不满足灌溉用水要求：元霄水库的集雨面积为61.62km2，目前水库库容偏小，弃水较多，元霄水库灌区现有灌溉面积11550亩，其中水田8150亩，旱地3400亩，下游还有7907亩耕地无水保证灌溉。
（3）大坝存在的主要问题：2011年除险加固设计时，坝体填土压实度是按照小（1）型水库的标准进行加固的，压实度为93.8%，未满足《碾压式土石坝设计规范》〔SL274-2001〕关于中型水库坝体填土压实度不低于96%的要求，坝体密实度欠佳。大坝坝体填土的渗透系数不满足规范要求；在设计及校核洪水位工况条件下坝体浸润线出逸点较高，从下游坝坡面溢出；高喷灌浆水泥浆心墙高程仅灌到162.0m，上游坝破混凝土块仅护到163.0m，均低于扩容后的正常蓄水位，不满足规范要求。
（4）溢洪道存在的主要问题：溢洪道位于大坝左侧，溢洪道长约200m，目前溢流堰顶高程约158.2m，扩容后正常水位抬高至164.00m，溢流堰尚需加高5.8m。2011年的除险加固工程中对消力池进行了加固，重建一级、二级消力池，但由于资金有限没有按水工模型试验在二级消力池后设扩散段，且溢洪道两侧挡墙墙顶高程均低于正常蓄水位164.00，须将挡墙墙顶高程加高至169.00m。溢流堰下游消力坎末端往下约70m处的槽中凸起一块大岩石，挡住了洪水的去路，迫使水流冲向右岸，造成岸边崩塌，对大坝外坡脚的安全构成威胁。
（5）连接坝存在的主要问题：大坝与溢洪道的结合部顶部高程约为162m，比设计高程低约7m，此处形成了大洪水的排水通道，危及大坝安全；另外，水位抬高后，溢洪道左岸与山体结合部约有18m现状地面高程低于169.00m，此处也形成了大洪水的排水通道，危及建筑物安全，因此，对溢洪道左右岸这两段连接坝进行填筑加高是非常必要的。
（6）没有位移和渗漏量等安全监测设施。
（7）管理体制不完善，管理办公设施落后。
（8）大坝下游的灌溉渠道多处开裂，漏水严重，本次扩容需对灌溉渠道进行维修。
4 工程任务
为解决城镇居民用水困难及满足水库下游灌溉需要，现计划将元霄水库扩建为中型水库，工程按100年一遇设计，1000年一遇校核。水库正常蓄水位为164.0m，有效库容1123万m3；设计洪水（P=1%）经调洪后最高洪水位为166.51m，最大下泄流量为451m3/s，对应的库容为1553万m3；水库的校核洪水（P=0.1%）经调洪后最高洪水位为167.13m，最大下泄流量为639m3/s，对应的库容为1660万m3。元霄水库扩容后，是一座以供水与灌溉为主，兼有发电与防洪等综合利用的中型水库。
5 扩容建设的必要性
（1）元霄水库目前正在实施除险加固，完成后水库正常进行，具备扩容条件。
（2）原水库总库容为898万m3，属小（1）型水库，水库集雨面积经过进一步复核，发现原设计的集雨面积32km2有误，实际应为61.62 km2。元霄水库是府城镇的饮用水源，现供水人口4.5万人，牲畜3.5万头；远期规划供水人口7.6万人，牲畜5.57万头，未能满足城镇居民的用水要求。据调查，水库下游灌区尚有7907亩农田无水灌溉；为解决城镇居民用水困难及满足水库下游灌溉需要，提高水库的供水、灌溉、发电、防洪等综合利用效益，及时对元霄水库枢纽进行扩容是非常必要的。
（3）根据中华人民共和国国标GB50201-94防洪标准及1992年9月2日水利厅桂水电技字(1992)第59号文《关于武鸣县元霄水库枢纽扩建加固及渠系配套工程初步设计的批复》，在水利厅的批复中同意元霄水库设计洪水标准50一遇，校核洪水标准为1000一遇，设计及校核洪水位相应分别为166.21及167.13m高程。元霄水库枢纽经过多次除险加固，目前大坝顶高程为169.0m，坝顶全长200m，大坝与溢洪道的结合部高程约为162m，比设计高程低约7m，此处形成了大洪水的排水通道，危及大坝安；另外，溢洪道左岸与山体结合部约有18m现状地面高程低于169.00m，此处也形成了大洪水的排水通道，危及建筑物安全，因此，对溢洪道左右岸这两段连接坝进行填筑加高是非常必要的。
为了元霄水库枢纽工程的安全，满足水库下游府城镇工业、生活用水的需要，解决下游农业灌溉用水月分配不均、水量不足的情况，满足下游防洪需要，满足兼顾发电的需要及改善和保护生态环境的需要，确保水库下游人民生命财产的安全，充分发挥水库应有的综合效益，及时对元霄水库枢纽进行加固扩容是非常必要的。
水库路基设计篇9
1.1童山湖水库位于上虞市章镇镇，集水面积0.55Km2，主流长0.735Km，平均坡降49。31‰，另有引山渠长2.49Km，其中三条隧洞长710 m，引水渠入库集雨面积6.7 Km2，最大坝高15.00 m，坝顶高程23.09-23.24m，坝长126 m，坝顶宽4.40-6. 70m， 大坝为粘土心墙坝，上游坝坡为石渣护坡，高一级马道，坡比1：2，下游坝坡设两级马道，上级1：2石渣护坡，下级1：1.5为干砌石护坡；倒虹吸管一条，直径40cm，长180 m。工程于1957年兴建，1973年初步建成，主大坝高9.6 m；1983年进行加高大坝及东副坝、拓宽溢洪道、增做西副坝，但仍未达到正常设计要求（续建尚未完成）。水库现有总库容114.50万m3，正常库容98.22万m3，灌溉农田1500亩，是一座以灌溉为主，的小（1）型水库。
1.2童山湖水库经安全技术认定为：
1.2.1抗滑稳定结果表明主坝下游坝坡的抗滑稳定系数不满足规范要求，和坝及副主坝坝坡较陡，上游坝坡无砌石防护，坝顶无路面，坝顶及下游坝坡杂草过膝。
1.2.2主坝下的放空涵管为砌石盖板方涵，存在安全隐患，东副坝下的灌溉涵管不钢丝网水泥管，已老化，外套砌石明洞，曾发生漏水，经处理后漏水基本消除，但仍存在安全隐患。
1.2.3溢洪道底在和侧面无护砌，岩面风化剥落，杂草人生。
1.2.4无管理房；水位测报台老化（斜管式）。
1.2.5无上坝抢险道路；溢洪道缺交通桥（上主坝坝顶道路不通）。
1.2.6引水沿山渠淤积严重，溢水缺及分洪闸老化，局总渠段的挡墙不够稳定。
1.2.7童山湖水库大坝属于“三类坝”，隶属“强塘固防”工程两年任务，必须进行除险加固。
1.2.8工程地质条件。1-1含粘性土砾砂层厚在0.7～1.5 m ；1-2粘性土混砾砂，水平渗透系数7.56E-5cm/S，层厚8.7～12.40 m；2粉质粘土， 水平渗透系数6.20E-6cm/S，层厚0～12.20 m；3-1强风化凝灰岩；3-2中等风化凝灰岩。
2. 童山湖水库的除险加固设计的内容
2.1主坝下游坝坡放缓，上下游坝坡做护坡，坝顶做硬化路面及安全防护措施。
东副坝上下游坝坡放缓，上游坝坡做干砌石护坡，下游坝坡做草皮护坡；西副坝上游坝坡做干砌石护坡，下游坝坡做草皮护坡。
2.2东副坝坝下灌溉涵管拆除重建，基础放在岩基上；主坝放空涵管封堵。
2.3新建管理房，重建水位测报台。
2.4拓宽溢洪道，并做混凝土护坡、混凝土护底及陡槽等防护。
2.5增建上坝抢险道路，溢洪道上新建交通桥。
2.6引水沿山渠清淤、整修，溢水缺及分洪闸改造；隧洞有坍塌的洞段进行混凝土衬砌。
2.7除险加固后坝顶高程为23.70 m，溢洪道溢流堰堰顶高程为20.10 m。正常蓄水位20.10 m，设计洪水位20.92 m，校核洪水位21.08 m，总库容112.70万m3，正常库容97.88万m3。
2.8图中设计内坝脚顶高程为14.00 m；放水涵管进口高程为15.70 m；放空洞口高程为14.70 m。工程设计图1～图3：
3. 设计中的欠缺之处
3.1本除险加固设计示能将引山渠列入工程除险加固内容中，因引水渠入库集雨面积6.7 Km2， 长2.49Km，其中三条隧洞长710 m，这部分将是水库水量的主要来源，也是防洪调洪的重要组成部分。由水库的集雨面积为0.55Km2，引水渠入库集雨面积6.7 Km2可知，引水渠的集雨面积是水库集雨面积的十倍以上，所以引水渠是水库水源的主要来源，应该将引水渠与水库同时进行除险加固。
3.2东副坝坝下灌溉涵管拆除重建，基础放在岩基上；主坝放空涵管封堵。主坝下的放水涵管被封堵，并没有采取其它的工程措施进行替代。
3.2.1放水涵管的底高程高于库低1.7m，这意味着放水涵管不能出水时，库底仍有近2m的死水位，一方面不利于日后的维修，另一方面不利于水库水量的充分利用；可以通过调整放水涵管的底主程解决这个问题。
3.2.2放水涵管的直径难以满足主坝下灌溉的需要和防洪调控的能力，因本水库大坝二端的地质难以满足新打输水隧洞的要求，所以不宜单方封堵主坝下放水涵洞。为保证坝下放水涵管的耐久性，可以在涵管施工中适当采取其它工程措施进能加强放水涵管和质量。
3.3因工程地质条件中1-1含粘性土砾砂层厚在0.7～1.5 m ；1-2粘性土混砾砂，水平渗透系数7.56E-5cm/S，设计内容中虽有大坝套井黄泥截渗措施，但在除险加固设计内容中没有提及。故应该在除险加固内容中加以描述些内容。
4. 结束语
水库除险加固工程设计，是对工程进行全面技术处理的技术依据，也是工程立项审批确定工程投资的主要依据。在编制和设计时应该完整、全面、细仔，如有漏项将使工程在施工中产生变更，主要或重大漏项还将造成工程项目的重新审批或更多的麻烦，这样会给工程除险加固造成不利。
感谢冯葆蔚老师对本文指导。
水库路基设计篇10
2006年12月底完成埋设水库淹没土地征用和移民搬迁水位线永久界桩。 2007年4月,mx县人民政府向DF州人民政府提出关于水库移民工程移民安置点变更的请示经州政府批准确定为:4个农村移民安置点即TT镇的龙山、ZZ,md乡的rr,mxl镇的老地房;2个集镇迁建点即TT乡czs集镇迁建点、TT镇政府机关迁建点。
2007年5~8月完成移民安置点规划设计。 3 下闸蓄水阶段移民安置任务 3.1 农村移民安置 3.2 集镇迁建 3.3 专业单位搬迁补偿
完成水库淹没涉及的10家专业单位搬迁工作,包括等10家单位。
3.4 专项设施改(复)建 3.5 库底清理工作
水库移民工程水库库底清理范围表(表3.5-1)
清理内容
清理范围
建筑物与构筑物清理
移民搬迁线以下(即p=5%回水外包线)。
林木砍伐与林地清理
正常蓄水位(1235m)以下。
卫生防疫清理
移民搬迁线以下(即p=5%回水外包线)。
障航清理(大体积建筑物和构筑物残留体和林地
正常蓄水位(1235m)以下。 4 移民安置实施情况
4.1 移民搬迁安置 mx县各安置点移民搬迁安置情况为: (二)、ZZ移民安置点:截止2009年10月24日,ZZ安置点完成搬迁安置农村移民72户309人,淹没线下1户8人,已搬迁入住9户(已含淹没线下1户),其余在建房屋未搬迁的移民户为淹没线上移民,不影响现阶段下闸蓄水工作计划。 (四)、TT政府机关迁建点:截止2009年10月24日,TT政府机关迁建点实施搬迁安置机关企事业单位24户670人,
TT镇政府机关、农技、司法、财政等共16户487人完成搬迁安置,另外工商所、兽医站、国土所、老君山林场等共8户183人需迁入机关迁建点自行建设的机关站已搬出库区但还在建房,不影响下闸蓄水工作。
二:mt县:完成1户3人后靠搬迁安置,完成征用土地68.49亩耕地和0.4亩灌木林地补偿兑现,完成灌木林地清理,下闸蓄水阶段任务全部完成。
水库路基设计篇11
3月11日，市政府召开了全市历史以来第一次水库移民工作会议，这标志着水库移民工作已列入市政府的重要议事日程，通过近年来中央和自治区政府在政策、资金上加大对玉林市水库移民的高度重视和加大投入，玉林市老水库移民的历史遗留问题将得到及时有效地解决。会议由我局杨海洁局长传达贯彻了全区水库移民工作会议精神，总结近年全市水库移民工作，分析当前水库移民工作面临的新形势和新任务，研究部署20xx年水库移民工作。市政府副市长江贵成出席会议并作重要讲话，明确指出水库移民工作是当前关注民生的首要工作。离休干部、原玉林地委副书记、市老促会副会长林挺柱亲临会议,对如何为水库移民办实事寄予了殷切的期望。
(二)积极准备，做好20xx年第一批大中型水库移民基础设施建设为民工程实施工作。
今年，区、市人民政府首次将实施大中型水库移民基础设施建设工程列为为民办十件实事之首,自治区下达我市20xx年第一批大中型水库移民基础设施建设工程项目预算控制数为4550万元,这一决策让我市60多万老水库的库区群众感到无比的欣慰,几十年来未能解决的问题在各级政府的关心重视下将得以妥善解决。我市参照自治区的分配办法并结合本市的实际下达项目计划投资后，立即组织了两个工作组到各县(市、区)检查、指导项目计划编制工作，要求各县(市、区)务必按照自治区的规定，以水库移民新村建设为亮点，重点安排未通路的移民村屯道路项目，兼顾安排解决库区信访突出问题的项目，要严格把关，高质量地完成项目计划的编制工作。我市对各县(市、区)编制上报的计划进行了认真的审查，经综合平衡、汇总编制的项目计划由市人民政府审核后于4月3日上报给自治区建设工程指挥部审批。本次编制上报的项目共167个，受益总人口31万人(其中水库移民13.4万人)。其中移民村屯道路项目131个(新建村屯道路86.47公里，改建村屯道路77.1公里)，水库移民新村项目29个(其中新建水库移民新村22个，续建水库移民新村7个)，移民村屯安全饮水工程项目7个。为了确保项目能够按照市政府的工作要求，按时、按质、按量地完成任务，我局多次召开专题研究会，积极主动协调、组织各县(市、区)认真开展第一批大中型水库移民基础设施建设工程项目的勘测设计和审查审批、落实项目建设用地等前期工作，新建22个移民新村的前期基础工作已经基本完成。区政府及区局领导到我市北流西埌移民新村进行调研指导工作，高度肯定北流市建设移民新村的创新工作方式，确定由北流市在全区库区基础设施项目建设现场会上做典型经验介绍。
(三)主动协调，鹤地水库广西库区移民遗留问题处理工作取得重大突破。
为确保广东鹤地水库广西库区移民历史遗留问题得到根本的解决，维护鹤地库区的社会稳定。我市多次组织由市政府领导带领陆川、博白两县及相关部门领导到广东省水利厅专题汇报反映鹤地水库广西库区移民遗留问题处理工作情况，积极争取广东省继续并加大对广西库区移民的扶持力度，尽快解决移民遗留问题。我市还积极向自治区人民政府以及自治区水库移民局反映汇报鹤地水库移民遗留问题处理工作情况，提出处理意见和建议。经过多方的沟通和协调，今年元月4日区人民政府高雄副主席带领财政、水利、移民等部门专程到鹤地库区进行调研。在区政府等各级领导的高度重视下，2月13日和4月16日，由区政府组织的广东、广西两省区人民政府先后在桂林和北海召开了鹤地水库广西库区移民遗留问题处理工作座谈会，双方就进一步加强两省区鹤地水库广西库区移民遗留问题处理工作的交流与合作交换了意见，并就鹤地水库广西库区移民遗留问题处理工作达成了多项共识，签订了合作备忘录，明确了以下事项：
一是两省区同意将水库主体工程除险加固建设与解决库区移民遗留问题结合起来，为从根本上解决水库除险加固以及库区移民遗留问题提供决策依据，开展整体规划，重点帮扶，既充分发挥水库功能效益，又妥善解决移民生活困难;
水库路基设计篇12
近年来，随着大型水电站的修建，坝址上游水位显著抬高，原有道路大多被完全淹没，新建公路工程线位选择必将跨越更多更宽的深沟。作为库区新建公路工程的关键――桥梁工程大多是在库区狭窄的两岸选址、实施，施工难度较大，为此库区桥梁的设计构思显得尤为重要。
本文结合金钟大桥新建工程中的具体桥梁的设计对库区桥梁设计构思进行探讨。
1、库区桥梁的特点
1.1桥位自然条件
滩坑水库（千峡湖）于2008年蓄水至标高160m，原溪流两侧道路基本淹没，为了方便库区附近群众出行，急需恢复水库两侧道路设施，并架设跨水库桥梁联系水库两岸道路。
拟建项目所经过的地区为低山丘陵区，地形地势相对较陡，地面标高一般在161～189m之间，沿线多为林地及旱地。路线跨越滩坑水库，水库水面宽度约230～450米，最大水深约40米，雨季时水流湍急，枯水期沟谷流量较小。路线所经区域主要河流为小溪，小溪属瓯江水系，自西南向东北斜贯景宁全境。滩坑水库建设后，于2008年蓄水至160m高程。千峡湖100年一遇洪水回水位为162.5m作为该桥的设计洪水位。桥下航道通航等级为Ⅳ级，设计最高通航水位160.8m，桥梁设计标高满足泄洪和通航要求。水库蓄水后库区内水流平缓，流速较小。拟建项目场地未发现有影响工程稳定性的不良地质作用，地基土层均匀性尚好，场地整体稳定性较好。
1.2技术标准及主要材料
（1）道路等级：按规范规定的设计速度为20km/h的四级公路标准进行设计，路基宽6.5m，金钟大桥宽9m。考虑到路线起终点路基部分与桥台距离较近，路基宽度渐变无法实施，故两侧路基宽度也按9.0 m进行设计。
（2）设计荷载：公路―Ⅱ级
（3）通航情况：滩坑水库Ⅵ级航道，通航净空22×4.5m，航道轴线与桥梁中心线夹角0°。
（4）设计最高通航水位：160.8m
（5）设计洪水位频率及设计洪水位：设计洪水频率1/100，设计洪水位162.5m。
（6）地震烈度：本区属地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度小于Ⅵ度区，地震反应谱特征周期为0.35s，桥梁仅进行构造措施设防。
（7）设计纵坡：路线纵断面采用0.5%、0.549%的缓坡进行设计。
（8）设计横坡：1.5%的双向坡，由厚度变化的混凝土桥面铺装形成桥梁横坡。
1.3主要材料
（1）砼：
预应力混凝土连续箱梁（含齿板）： C55混凝土
主桥合拢段、施工人孔补强： C55微膨胀混凝土
伸缩缝预留槽： C55钢纤维混凝土
桥面混凝土铺装： C50防水混凝土
主桥主墩墩身：C40混凝土
主桥主墩承台、主桥主墩桩基、桥面防撞护栏、台帽及耳背墙： C30混凝土
桥台台身、侧墙及桥台基础： C20混凝土
（2）钢材：
⑴ 预应力钢束：采用高强度低松驰的预应力钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa，弹性模量Ep=1.95×105MPa。
⑵ 普通钢筋： 钢筋直径≤10mm者采用HPB300光圆钢筋，直径>10mm者采用HRB400带肋钢筋。
⑶ 预应力锚具：必须采用成品锚具及其配套设备。
⑷ 预应力体系：应符合国际预应力砼协会（FIP）《后张预应力体系的验收建议》的要求，波纹管采用塑料波纹管。
⑸ 其它钢材：除特殊规定外，其余均采用Q235钢。
2、桥型方案设计与结构分析
2.1设计意图和原则
本桥属低等级农村公路桥梁，桥梁在满足使用功能的前提下控制造价，不求过高、过大，故桥型方案的选择在安全性的前提下，首先应考虑其使用功能。考虑到桥址位置水深较深，且河水冲刷能力较强，下部结构施工难度高，故设计时选择跨径较大的桥型，一方面减少水中墩的数量，可降低水中施工难度，另一方面减少桥梁下部结构对河床断面约束，减小桥梁建设对滩坑库区整体自然景观的影响。
结合目前的桥梁设计、施工技术水平及桥位处建设条件等因素考虑，在方案选择过程中，考虑采用预应力砼连续刚构桥方案和一跨过河的钢管砼桁架拱桥方案，对上述两种桥型分别做了比选，从中选出比较适合的桥型方案。
2.2大桥总体设计
2.2.1方案一：预应力砼连续刚构
图1 预应力砼连续刚构桥总体布置图
为主跨120m的预应力混凝土连续刚构，桥梁配孔：68+120+68m，桥梁全长262米。桥梁宽9米，采用单箱单室结构。桥台均采用U型台、扩大基础，桥墩采用双肢薄壁墩接承台，钻孔灌注桩基础。桥面总宽度为9米，桥面横坡为1.5%双向坡，桥面布置双向两个车道。桥梁平面位于直线上。该方案施工采用挂篮悬臂浇筑，工艺简单且非常成熟，但基础为深水基础，施工难度较大。
2.2.2方案二：钢管砼桁架拱桥
图2 钢管砼桁架拱桥总体布置图
桥梁上部结构形式：有推力中承式钢管混凝土桁架拱桥，桥梁布跨为8+240+8米，桥面总宽度为9米，桥面横坡为1.5%双向坡，桥面布置双向两个车道。
拱肋：拱肋净跨径240米，矢跨比1/5，拱轴线形式为二次抛物线。主拱肋为等截面双肢桁架式钢管混凝土结构，肋高4.65m，钢管采用Q345c钢板卷制而成，管径115cm，跨中段钢管壁厚度为20mm，拱脚段钢管壁厚度为30mm，拱肋内灌C50微膨胀泵送混凝土，形成钢管混凝土结构。主拱肋采用分段预制缆索吊装施工，每条拱肋分9段预制，标准段长度为30m，跨中段长度为23.49m。受水库水深的限制，拱肋只能采用缆索吊分阶段焊接拼装，施工难度较高。
2.3 施工方案
深水桩基础一般有两种施工方案，第一种是从两岸向主墩位置搭设施工栈桥、施工平台，第二种是采用浮式平台进行深水钻孔桩施工。其主墩位置的地面线顶面覆盖层为卵石层，卵石层层厚较薄，桥墩施工时不能将钢护筒很好地打入岩层、不能形成施工平台时，可以考虑采用栽设工艺，用冲击钻进行无护筒的冲坑后将相应的钢护筒埋设入冲坑中并将多个钢护筒连接成施工平台。上部结构采用挂篮悬臂现浇施工。该施工方法工艺简单，技术相当成熟。
钢管砼桁架拱桥下部结构采用明挖施工。桥梁上部结构的钢管拱节段及吊杆横梁、桥道板的安装采用缆索吊装系统无支架吊装。此安装架设方法工艺成熟，且施工期间受力对结构成桥受力无影响，易于保证结构成桥线形和受力状态。目前国内采用相同结构体系的桥梁大多采用上述方法施工。
3、桥型方案确定
3.1两种桥型方案比较分析
3.2推荐方案的确定
通过分析比较，两个方案在技术上都是可行的，均能满足金钟大桥的使用要求和滩坑水库的通航要求，均体现桥梁技术的先进水平，均有较成熟的施工工艺，但从本项目所在区域的建设条件、运输条件以及后期养护费用考虑，变截面预应力砼连续刚构方案要优于中承式钢管混凝土桁架拱桥方案，故推荐方案为变截面预应力砼连续刚构桥。
4、结语
大跨径连续刚构桥除具有前面所分析的许多优点外，还具有整体性能好、抗震能力强、抗扭潜力大、结构受力合理、选型简洁明快的特点。这种抗压刚度较大、抗推刚度较小的双肢薄壁连续刚构桥较为容易适应连续结构的变形，对减少连续结构引温度变化、混凝土收缩徐变等原因而产生的次内力非常有利，我们相信它必将被更多的引入到库区新建、复建公路工程中，为改变库区的交通状况作出巨大的贡献。
参考文献：
[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）；
[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）；
[3]《高墩大跨连续刚构桥》（马保林编著 人民交通出版社）；
水库路基设计篇13
1、1工程概况
小城水库位于吉林省舒兰市小城镇东南6.5公里。坝址座落于细鳞河支流的黄梁河上。水库集雨面积为75.2km2，河长18.7km，河道比降7.06％，坡面长762m，属于大陆性气候，多年平均降雨量为750mm。水库总库容1420万m3;校核洪水位315.48米，相应库容为1420万m3;设计洪水位314.90米，相应库容为1250万m3;正常蓄水位314.75米，相应库容为1200万m3;死水位306.70米，相应库容为50万m3。水库设计灌溉面积5.01万亩，有效灌溉面积4.35万亩。是一座中型水库以防洪、灌溉为主兼养鱼等综合利用蓄水工程。工程等别为3等，主要建筑物为3级。水库设计洪水标准为50年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核，五百年一遇洪水保坝。
1.1 工程枢纽建筑物
小城水库主要由大坝、溢洪道、输水建筑物组成。
大坝为混合坝，由均质坝和粘土斜墙坝构成，坝长617.4米，宽6.5米，坝顶高程316.56米，最大坝高13.8米。上游坡比1：3，下游坡比1：2.5，内坡为块石护坡，外坡为草皮护坡。
溢洪道位于大坝右端，基础座落在花岗岩上，为岸边式溢洪道，由引渠、闸室、泄槽、消力池、海漫段及尾水渠组成。溢流堰为实用堰，堰顶高程311.80米，设四孔平板钢闸，每孔净宽2.5米。中墩下设灌溉取水底孔。孔底高程306.70米。
输水建筑物位于溢道左、右两侧。左侧输水建筑物为临时铁皮渡槽，右侧输水建筑物为混凝土暗管。
2、工程存在的主要问题和除险加固必要性
小城水库1966年兴建，1970年竣工。由于水库建于时期，由受当时特殊历史条件所致。工程标准低，施工质量差，隐患多，汛期险情较严重，始终被列为险库。根据鉴定为三类坝。
2.1 大坝坝顶高程不够
根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》（山区、丘陵部分）SDJ12―78;水库属三等工程主要建筑物级别为3级，洪水标准为五十年一遇洪水设计，千年一遇洪水较核。原二百年一遇洪水较核，不满足防洪要求。经坝顶高程复核计算，坝顶高程316.56米，较千年一遇洪水标准所需的高程低1.59米。小城水库坝顶高程不满足规范规定的防洪要求。
2.2 大坝坝坡抗滑稳定存在隐患
采用瑞典圆弧法对坝坡进行抗滑稳定计算。经计算上游坝坡均质坝和斜墙坝段满足抗滑稳定安全系数，只是块石护坡局部破坏严重。
下游坝坡大部分陡于1：2.5，均质坝和斜墙坝的抗滑稳定安全系数正常情况分别为1.18和1.08，经计算下游坡桩号0+500坝段最小抗滑稳定安全系数为1.08，小于规范规定，存在结构不稳定问题。
2.3 大坝渗漏
大坝坝基渗漏从水库建成以来一直存在，坝前粘土铺盖破坏严重，已不起防渗作用。坝基出现渗透破坏，坝后坡多次出现塌陷。桩号0+240和0+440米剖面实际出逸比降大于允许比降，根据渗流稳定试验也证明了坝基已发生渗流破坏。
2.4 溢洪道状况
溢洪道位于大坝右端，为岸边式溢洪道。由引渠、闸室、泄槽、消力池、海漫段及尾渠组成。溢洪道运行30多年，仅1988年进行一次维修。现闸墩、边墙、堰面、底板等部位表面砼蚀，个别部位钢筋外露;闸墩两侧刺墙部位严重漏水;灌溉底孔闸门井内壁严重破坏，不能正常使用;消力池底板掀起，左边墙内倾;右边墙局部已断裂;海漫段浆砌石严重破坏。
2.5 水库无安全监测设施
小城水库安全监测方面没有任何观测设施。无法对大坝进行安全监测，不利于大坝运行管理。
2.6 输水建筑物流量不足
输水建筑物位于溢洪道左、右两侧。左侧输水建筑物为临时铁皮渡槽，接明渠。右侧输水建筑物为混凝土暗管，年久失修，不能正常使用。两侧输水洞已不能满足灌溉用水需求。
2.7 水库管理设施
水库供电通讯容量严重不足;小城镇至水库的6.5公里防汛路面为砂石路，雨季机动车无法通行，不能满足防洪抢险交通要求，需修筑。
综上所述，为了更好地发挥小城水库经济效益和社会效益，根据国家相关政策要求，尽早对工程进行全面的除险加固建设是十分必要的。
3、除险加固设计
3.1 土坝设计
3.1.1 土坝坝顶设计
水库的坝顶高程不满足千年一遇洪水要求，为满足要求将坝顶高程加高至316.76米，最大坝高14.2米。原坝顶没有防浪墙，现在坝顶上游增设“L”型防浪墙，顶高程317.96米，高出防渗体1.8米，防浪墙高1.2米。坝顶由原来6.5米加宽至7.7米，坝轴线不变。路面采用砂石路面，并以2％的坡度坡向下游。
3.1.2 大坝坝坡设计
大坝上游高程308.36米以上块石护坡局部破坏部分重新翻修砌护，308.36米以下部分采用原坝坡弃料块石坝坡控制在1：3，抗滑稳定计算满足要求。下游坝坡陡于1：2.5不满足抗滑稳定要求。为保证水库正常运行将坝坡进行补坡填筑，控制在1：2.5，并采用碎石护坡。
3.1.3大坝灌浆设计
由于大坝坝基0+280～0+617.4米坝段存在渗漏现象，因此必须对其进行垂直防渗与坝后水平压渗联合处理，拟定了两个方案。
方案一：垂直防渗采用定喷板与静压灌浆相结合，坝后做水平压渗。对坝桩号0+280～0+617.4米段的坝基，在基岩以上各层内做定喷板墙;在基岩内做静压灌浆帷幕。在下游坝脚做压渗平台，平台末端设排水沟。
方案二：垂直防渗采用灌浆帷幕，坝后做水平压渗。对坝桩号0+280～0+617.4米段的坝基，在基岩以上各层内设一排灌浆孔。坝后压渗与定喷方案相同。
经过对施工条件、施工方法、工期及投资等方面比较，设计推荐采用定喷方案。后因各种原因，改为塑性砼防渗墙方案。
塑性砼防渗墙采用进口钢丝绳薄壁抓斗成槽，泥浆护壁，泥浆下直升导管法浇筑砼成墙。
3.2 溢洪道加固设计
根据《溢洪道设计规范》SDJ341―89规定将原检修桥拆除，将引渠导流墙、闸墩加高至316.76米。结合闸墩加高，为了满足启闭设备运行需要，将原开敞式启闭机改为封闭式。引水灌溉底孔闸门井根据实际破坏情况进行彻底修复。泄槽段根据水面线计算成果，将边墙普遍加高30厘米，桩号0+280断面加高90厘米。原消力池底板掀起重新修建。新设海漫段底坡1/1000。闸室底板齿墙平面内左右各新建一刺墙，刺墙底与齿墙位于同一高程，与边墩整体连接。
3.3 输水建筑物设计
结合工程设计将原溢洪道左侧临时输水建筑设计成由涵洞、U型槽、渡槽及尾渠组成的永久性建筑物。引水灌溉流量按2m3/s设计。右侧输水建筑物拆除重建，采用钢筋混凝土U型槽明渠，设计流量为0.8m3/s。
3.4 大坝安全监测系统设计
3.4.1 水位监测
上游水位观测的测点，根据实际情况在闸前水面平稳、受风浪和放水影响小的位置采用水位标尺进行观测。
3.4.2 大坝监测
大坝坝体沉降过程基本完成，仅采用钢弦式孔隙水压力仪对坝体及坝基内孔隙水压力进行观测。本次观测设计共设三个观测断面，分别位于桩号坝0+350、坝0+440、坝0+560处，每个断面埋设四组测头。
3.4.3增设水情观测设备一套。
3.5防汛抢险公路及管理设施
水库防汛抢险公路雨季不能满足防汛抢险交通要求，对该长6.5公里砂石路，重新修建成水泥路。水库供电通讯容量严重不足，增设一台80KVA节能变压器与原80KVA变压器并列运行。
4、结论
小城水库大坝的除险加固设计措施主要有：提高防洪标准：土坝加高;上下游护坡;坝基防渗处理;溢洪道维修加固;输水建筑物新建;增设安全检测系统，修建防汛抢险公路;增设供电设施，通过上述加固措施后，可使水库在灌溉、防洪、养殖等方面达到设计要求，取得更好的综合利用效益。
参考文献：
