水利水电工程抗震设防标准大全11篇

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篇（1）

中图分类号： TV文献标识码： A

前言

可靠性理论在水工建筑物设计中的应用，使水工结构设计理论进入了一个新的阶段。可靠度设计方法只能解决可统计的随机性不确定性问题，例如结构相对简单、对其作用、作用效应、材料性能和抗力已基本了解和认识的建筑构件，随机变异性是其设计中主要考虑的因素。所以，在工程结构设计中，可靠度分析方法与传统的总安全系数方法最本质的差异就在于其未计入不可统计的非随机不确定性因素。

一、可靠度和安全系数

安全系数包含了不可统计的非随机不确定性因素。诸如，从作用到作用效应的转换、从试件的强度到结构抗力的转换、以及可能存在的设计中的人为差错、地基查勘中未被查明的隐患等，这些因素都只能依据工程经验确定。所以基于概率理论的可靠度分析对这些不可统计的非随机不确定性因素是不能适用的。

对随机变异性是设计中主要考虑因素的结构，可靠度设计方法具有综合考虑抗力 R 和作用效应 S 的发生概率、对各类结构给出以功能函数Z ＜0 标志的真实失效概率的优势，对其作为工程设计趋势的前景需要积极关注。但同时也应充分认识到在当前的工程设计中，尤其是对高坝这类复杂的水工建筑物，设计中安全水准的设置在相当程度上仍需依据工程实践经验，其诸多非随机不确定性因素是可靠度设计方法所无法解决的。而对如大坝这类复杂的水工建筑物设计，可靠度设计方法也存在着相当的复杂性和局限性，例如作为统计基础的样本资料的不足，而可靠度方法本身对非线性的大坝结构分析也有不少有待解决的困难，特别是地震作用实际并非随机变量，而是非平稳的随机过程，其动态可靠度分析更是非常复杂难解的。因此，对待可靠度方法在水工建筑物设计中的实际应用，必须十分慎重，应当说，目前在水利水电工程中，直接推行可靠度设计尚不具备条件。但在水利水电工程中，采用笼统的单一安全系数的传统，也确有突破的必要。当前可行的途径是向采用分项系数极限状态的方式转轨，包括考虑作用效应和抗力随机性的分项系数，以及引入计入非随机性的不确定性因素影响的结构系数 γd，这实际上是从单一的安全系数向多安全系数的转轨。但至少在目前，对转轨后分项系数的取值，在相当程度上仍需要依据工程实践经验，因此总体上仍需要由传统的安全系数套改，以保持规范的连续性。

 二、单一安全系数向分项系数的“转轨套改”

1、两种分项系数极限状态方程的本质差异

在可靠度分析中，抗力和作用效应的分项系数 γR、γS是通过与目标可靠度相应的验算点的设计值 Rd、Sd求解的，因而是相互关联而并非独立确定的。虽然可靠度设计和转轨后的多安全系数法都是以分项系数极限状态方程表征的，但如上所述，两者间有本质差异，因此，把以分项系数表征的多安全系数法混同于可靠度分析方法，正是源于上述这些概念上的混淆。在计入结构系数 γd的情况下，仍要求按可靠度方法确定抗力和作用效应的分项系数，实际也是难以推行的。

2、向分项系数“转轨”的内涵

由于从传统的单一安全系数 K 向以分项系数表征的多安全系数转轨，目前分项系数的取值仍需由安全系数套改，因此，实际上只是将安全系数 K 拆分为考虑抗力和作用效应从标准值到设计值的随机变异性的分项系数 γR和 γS、以及考虑非随机不确定性因素的结构系数 γd三者的乘积。因而就安全标准的设置而言，两者并无本质差异。但分项系数法使工程人员更清楚了解安全系数 K 的内涵中包含的各个因素的性质及其在总的安全裕度中所占有的比重，且能根据不同作用产生的作用效应及构成抗力的不同因素之间随机变异性的差异，对相应的分项系数进行适当调整。由于转轨后以分项系数表征的多安全系数法并非可靠度设计，其取值并不以目标可靠度 β 相关联，因而也不存在工程人员要按可靠度理论进行复杂计算的困难。实际上，多安全系数极限状态的设计方法在国际上已广为应用，但在水工建筑物设计的“转轨套改”中，对各个分项系数，特别是引入的结构系数 γd，赋予了更为明确的内涵和取值依据。显然，采用统一的多安全系数极限状态的设计方法，也有利于我国在国际承担愈益增多的水利水电工程建设任务。

三、水工建筑物设计中作用分项系数的特点

在重大的壅水建筑物设计中，作为主要作用的水荷载，其在不同工况下的相应设计水位，就已经考虑了相应的洪水发生概率，可以通过工程具有的控制水位的可靠设施，加以人为调度，因而可以视为定值。另一个主要作用是结构的自重荷载，对大体积坝体而言，其尺寸和容重的随机变异性也是很小的，同样可以视为定值。其余的具有一定随机变异性的作用，如坝基的渗透压力，由于坝基地质条件的复杂和系统观测数据资料所限，很难进行概率分布和统计参数的计算分析; 又如温度作用，与气候条件、人工调度方式、库水中泥沙含量等因素有关，也很难用统计理论进行分析而提出准确的统计参数。所以如文献中所述，把这些作用作为随机变量，实际上也是有一定困难的。

至于地震作用，是随机变异性最大的作用。实际上，地震作用应当视为随时间变化的非平稳随机过程，其失效概率的表征所涉及的对作用效应的动态超越概率分析，十分复杂，目前尚难在工程中实际应用。因而通常还只能把地震动输入的峰值加速度作为与时间无关的随机变量处理。我国地震动输入的设防准则是依据基于概率理论的地震危险性分析的结果。与洪水设防准则相似，水工建筑物的抗震设防准则采用相应于基准期内一定的超越概率水准。

国地震动输入的设防准则是依据基于概率理论的地震危险性分析的结果。与洪水设防准则相似，水工建筑物的抗震设防准则采用相应于基准期内一定的超越概率水准。对于抗震设防类别为甲类的重大的壅水水工建筑物，现行水工抗震规范规定，其抗震设防水准为 100 年超越概率2%，约相当于遭遇约 5 000 年一遇的地震作用，高于国外同类规范、导则中的规定值，并且在 2008 年的汶川大地震中经受了一定的检验。地震作用的随机变异性在设计地震作用的代表值已经得到了反映。在可靠度分析中，属偶然作用的地震作用，其分项系数也应是取为 1. 0 的。因此，作为对于包括高坝在内的水工建筑物的特点，目前是基本可以把作用视作定值处理的。

四、《水工建筑物抗震设计规范》中分项系数的取值

在考虑地震作用的偶然设计状况中，《水工建筑物抗震设计规范》根据已有试验资料，给出了大坝混凝土的抗压强度的动态标准值。对抗滑稳定校核中的抗剪强度参数 f 和 c，目前一般采用 0. 2 分位值的静态参数。

为适合我国的国情，规范中规定，对包括坝高70 m 以下的水坝在内的量大面广的水工建筑物，仍可按拟静力法进行抗震校核计算; 而对重要的水工建筑物应按动力进行抗震校核计算。在拟静力法中，由于地震作用的简化和结构地震作用效应按静力计算、并引入了对地震作用效应进行折减的系数，是主要基于工程实践经验的近似方法，难以反映结构的作用效应和抗力的随机变异性。因此，在套改中，作用效应和抗力设计值的分项系数都取为 1. 0。因考虑地震作用是属于偶然设计状况，其结构系数取为 γd= K/ψ。在动力法中，结构动态抗力设计值的分项系数取其在正常设计状况中相同的值，从而从相应的安全系数中套改结构系数 γd值。

结束语

从上述各项，对水工建筑物统一采用现行的分项系数极限状态方程方法，并不存在实质。这样也有利于我国在国际承担愈益增多的水利水电工程建设任务。

参考文献

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中图分类号：TV732 文献标识码：A

1工程等级及标准

1.1工程等级

拟建工程由重力式挡水坝、溢流坝、等组成，水电站总库容3846.58×104m3，装机容量24MW，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)和《防洪标准》(GB50201－94)的规定，该工程规模为中型工程，工程等别为Ⅲ等，挡水坝、溢流坝、河床式电站厂房为3级建筑物。

1.2设计标准

1.2.1防洪设计标准

根据《防洪标准》(GB50201－94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252－2000)的规定。对于本工程选定方案挡水重力坝最大坝高为30.8m，上下游水头差为11.5m。按关于山区、丘陵区的水利枢纽工程的重力坝、溢流坝、河床式电站厂房洪水标准为：校核洪水标准采用500年一遇（P=0.2%），设计洪水标准采用50年一遇（P=2%）；泄水建筑物消能防冲的设计洪水标准为30年一遇（P=3.3%）；变电站、进厂交通等非挡水部分的校核洪水标准为100年一遇（P=1%）；设计洪水标准为50年一遇（P=2%）。

对于比选方案面板堆石坝方案，按关于山区、丘陵区的水利枢纽工程的堆石坝、溢洪道洪水标准为：校核洪水标准采用1000年一遇（P=0.1%），设计洪水标准采用50年一遇（P=2%）；引水式电站厂房校核洪水标准为100年一遇（P=1%）；设计洪水标准为50年一遇（P=2%）；溢洪道消能防冲建筑物的防洪标准与重力坝方案相同。

1.2.2抗震设计标准

根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306－2001）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306－2001），本区地震动峰值加速度值＜0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度小于Ⅵ度。

2挡水建筑物坝顶高程确定

按《水工建筑物抗冰冻设计规范》（GB/T50662-2011）中有关规定，坝顶超高按常规设计。

2.1风速

风速采用项目区所在地区气象台测站1957年~1990年4月~11月实测风速进行统计，根据坝轴线走向，分别选取5个风向(WSW、W、WNW、NW、NNW)进行统计。

计算风速：正常运用情况下采用重现期为50年的年最大库面风速，非正常运用情况采用多年平均年最大风速。坝前风速计算值采用如下：

正常情况：υ=15.94m/s（正常蓄水位和设计洪水位时）；

非常情况：υ=9.35m/s （校核洪水位时）。

2.2风区长度及水域平均深度

库区水域虽狭长细窄，但库区水面宽度仍大于12倍波长，因此风区长度采用计算点至对岸的直线距离。

风区内水域平均水深Hm沿风向作出地形剖面图求得，计算水位与相应设计情况下静水位一致。

2.3计算公式

根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）中的规定以及本次调洪成果对坝顶高程进行计算，坝顶高程为水库静水位与超高之和，即校核洪水位、设计洪水位和正常蓄水位情况下分别加相应的坝顶超高确定坝顶高程。坝顶与水位的高差由下式确定：

Δh=h1%+hz+hc

式中：Δh—— 防浪墙顶至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）；

h1% —— 波高（m）；

hz—— 波浪中心线至正常或校核洪水位的高差（m）；

hc—— 坝体安全超高（m）；

其中波浪高h的计算采用官厅水库公式：

式中：υ0 —— 计算工况下的相应风速 (m/s)；

D —— 吹程 (m)；

Lm—— 平均波长 (m)。

波浪中心线至水库静水位的高度按下式计算：

式中：H —— 挡水建筑物迎水面前的水深 (m)。

坝顶高程计算成果见表1。

坝顶高程计算成果表

表1单位：m

由计算结果知，坝顶高程由校核洪水位控制，计算坝顶高程为450.46 m。但考虑到溢流坝顶的工作桥净跨为10.0m，为保证桥体钢轨下的大梁（估算1.3m高）不影响泄洪，工作桥梁底须高于校核洪水位，由此确定坝顶高程为450.8m。

3 挡水坝设计

挡水建筑物坝型为混凝土重力坝，左岸挡水坝段桩号坝0+000 ~ 坝0+058.95m，右岸挡水坝段桩号为坝0+194.45 m ～坝0+ 212.7m，两岸挡水坝段总长为77.15m。

挡水坝坝顶高程为450.8m，坝顶不设防浪墙，坝顶宽度为6.0m，最大坝高为29.85m。坝顶路面以1%坡度向上游倾斜，以便排除坝顶集水，考虑到安全因素，坝顶上、下游侧设有栏杆。坝体上游面折坡点高程为440.8m，折坡点以上铅直，折坡点以下坝坡为1：0.2，下游折坡点高程为440.8m，折坡点以上铅直，折坡点以下坝坡为1：0.6。下游坝脚竖直高度2.0m。

坝底上游坝踵设1.5m深、1.75m底宽的梯形齿槽。坝体内设置帷幕灌浆和排水廊道，廊道为城门洞形，宽3m，高4m。廊道上游壁距上游坝面3m，底板混凝土最小厚度3m，底板高程随坝基面上升，升至高程442.57m从下游坝面拐出。

为及时排出坝体内的渗透水，在坝体内防渗面板下游每隔3.0m设置一根直径15cm的竖向排水管，渗透水通至廊道再排出坝体。坝体每隔20m左右设横缝，缝内设一道橡胶止水。

重力坝混凝土分3区：坝上游表面防渗抗裂Ⅰ区混凝土厚2.0m，强度等级C25，抗冻等级F300；坝内低热Ⅱ区混凝土及坝基础低热抗裂Ⅲ区混凝土（厚2.0m），强度等级C20。

4坝肩处理

由于右坝肩基岩岩面坡度较陡，为了满足该坝段沿坝轴线方向的稳定要求，坝肩基岩面开挖成台阶状以增强坝肩的纵向稳定性。

两坝肩坝顶高程以上进行开挖削坡处理，根据地质勘察成果，土质边坡削坡的坡度为1：1.75~1：1.5，岩石为1：1~1：0.75。

5坝体抗滑稳定计算

坝体抗滑稳定计算主要核算坝基面滑动稳定，荷载组合分为基本组合和特殊组合两类，分别采用抗剪公式和抗剪断公式计算。荷载组合见表2。

挡水坝荷载组合

表2

抗滑稳定采用抗剪强度计算公式：

式中： K—— 抗剪强度计算公式的抗滑稳定安全系数；

∑W —— 作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的法向分值；

∑P—— 作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的切向分值；

f —— 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数。

抗滑稳定采用抗剪断强度计算公式：

式中：K′ ——抗剪断强度计算公式的抗滑稳定安全系数；

f’、C —— 滑动面抗剪断摩擦系数及抗剪断凝聚力；

A —— 基础面受压部分的计算面积；

ΣW ——作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的法向分值；

ΣP ——作用于坝体上的全部荷载对滑动平面的切向分值。

计算断面选取最大坝高断面进行计算，抗滑稳定计算成果见表3。

挡水坝抗滑稳定计算成果表

表3

从表中计算结果数值可以看出，挡水坝抗滑稳定满足规范要求。

6 坝基应力计算

挡水坝坝基地基应力计算采用材料力学公式计算；

式中：∑W —— 作用于单位宽度坝段上所有垂直力的代数和；

∑M —— 所有荷载（外力）对于坝基截面形心的力矩代数和；

B —— 坝底宽度。

计算结果见表4。

挡水坝坝基应力计算成果表

表4

弱风化安山岩地基允许承载力为3.8MPa，由表8.1.4计算结果得出，坝基地基承载力小于允许值，并且大于零，均满足规范要求。

参考文献

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1. 前言

（1）景观水利、生态水利液压活动坝是新兴的一种低水头、大跨度拦水坝，通过多年实践检验，在水利行业已成为先进的活动坝，适用于洪水涨落快速的山区、丘陵地区、干旱缺水地区、蓄水区域地下水位恢复及较寒冷冰冻地区的冬季蓄水等，应用范围十分广泛，是水利行业科技一项重要发明成果。

（2）景观水利、生态水利液压活动坝可根据河道蓄水能力，实现任意高度挡水，坝面可在任意设定角度范围内停留支撑，所有坝面数百米可迅速调平直线，便于集中控制，同时还可实现单扇或多个坝扇任意组合或同步调节，减少水流对下游的冲刷，使原有水生态环境不受影响，促进自然 环境的恢复。

（3）2012年10月，以彭阳县茹河瀑布为重点的茹河瀑布风景区被水利部命名为国家级水利风景区，该县杨坪村在2013年“中国最美村镇”评选活动中荣获“中国最美村镇”景观奖，被宁夏固原市旅游局确定为乡村旅游示范点。近年来，前来茹河瀑布风景区观光旅游的人数明显增多。据彭阳县文化旅游局统计，2015年彭阳县茹河瀑布旅游人数达到38.2万人次，旅游社会收入1.14亿元；2016年1到5月，旅游人数已经达到33.9万人次，旅游社会收入2.54亿元，出现了良好的增长势头，为彭阳县社会经济发展做出了贡献。

2. 设计理念

2.1液压活动坝与传统坝型比较。活动坝主要分为橡胶坝、翻板坝和液压活动坝三种坝型。

（1）橡胶坝。 主要应用于低水头、大跨度的闸坝工程。其优点是结构简单、自重轻、坝型美观、抗震性好；缺点是可靠性、安全性较差，坝袋易被硬质漂浮物或尖锐物损坏，尤其是冰冻问题损坏坝袋，泥沙问题难以解决，需要人工定期清除漂浮物，塌坝、立坝时间长，有时会出现塌坝不及时，造成坝体被冲现象。固原市2008年在清水河上建设的长300米，高3.0米的橡胶坝，因淤积严重，影响泄洪且存在安全隐患，2016年5月被拆除。

（2）翻板坝。 主要通过河道上游来水量的变化，自动控制作用于闸板上的合力大小及作用点位置，同时利用相关结构的协调配合，实现翻板闸板的开启与关闭。其优点是投资小、施工期短、结构简单、运行管理方便；缺点是易阻水、影响河道行洪，特别是较大洪水，坝体易冲毁、易被上游漂浮物卡塞和泥沙淤积、闸板易出现漏水、渗水问题，上游漂浮物清除困难。

（3）液压活动坝。 液压活动坝的构造由闸板、电机螺旋杆、液压杆、支撑杆、液压缸等组成。其优点是受力结构好、强度高、抗冲击、不怕淤积和堵塞河道，行洪可靠，降坝迅速，不需要任何动力源，坝体组合和外观形式美观，自控系统控制方式灵活多样，检修和维护方便；缺点是液压坝的支撑锁定装置不稳定、检修较困难，液压活动坝在其活动范围内存在长期锁定问题。

2.2坝型推荐。液压活动坝从力学结构、技术成熟程度、适应自然条件、运行管理、安全性、可靠性、投资规模等角度分析论证，它是将钢结构一体化与液压驱动升降装置集成，所形成的一个配套完整的活动式启闭系统；自动化程度高，集安全性、可靠性、环保节能为一体，并克服了传统活动坝型的主要缺陷，兼备了传统活动坝型主要优点，技术应用十分广泛的坝型。

3. 工程概况

3.1地理位置。茹河瀑布液压活动坝位于彭阳县城阳乡杨坪村附近，距彭阳县城25千米，在茹河人工瀑布下游100米处，地理位置：东经106°51′45″，北纬35°47′41″。茹河瀑布系洪水冲刷河床使河床下切形成，原始瀑布落差约5.8米，规模较小，河床宽度约40米左右。由于瀑布落差较小，为了使瀑布形成一定规模的景观效应，2012年实施了彭阳县茹河瀑布人工景观工程，工程在原有瀑布位置修建人工景观瀑布，通过加高河床，增大瀑布落差，并对瀑布的外观进行原生态处理，使瀑布具有壮观、自然的景观效应。

3.2工程地质。该地区属中低山地貌，为茹河流域。瀑布位置河床表层为层状页岩，呈薄层状，结构面发育，厚度约1.3米左右，页岩下面为层状砂岩，岩体完整，呈巨厚层状，结构面不发育，厚度约为2.8米左右；巨厚层状砂岩下面为互层状砂岩，岩体较完整，呈互层状，结构面较发育，间距为20～30厘米，厚度约1.5米；互层状砂岩下面又为巨厚层状砂岩。场地处未见断裂等地质构造现象。

4. 工程规模

4.1工程等别、建筑物级别及防洪标准。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252--2000、《防洪标准》（GB50201-94）规定，液压活动坝10年一遇防洪流量为432立方米/秒，根据水闸设计规范，液压活动坝工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。设计防洪标准与河道一致为50年一遇。按照《中国地震动参数区划图》GB18306-2001（1：400万）要求，该区域地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅷ度，设计烈度采用Ⅷ度，工程抗震设防类别为丁类。

4.2设计成果。

（1）液压活动坝为开敞式水闸，底板为平底板结构；共设置三孔闸，每孔净宽6米，挡水高度为2米；两岸采用圆弧翼墙与河道堤防相衔接，以保证水流平顺过闸。工程由上游衔接段、闸室段、消力池段、下游衔接段等部分组成。

（2）进口段顺水流方向长度为7.0米，底板高程为1270.00米，底板厚0.5米。混凝土重力闸坝顺水流向长度为6.0米，闸底板高程为1269.45米。在护坦末端修建消能坎形成消力池，消力池为C25钢筋混凝土结构，消力池总长10米，消力池池深0.35米，池底高程1269.05米，底板厚0.5米，后接长5.0米，厚0.5米干砌石。控制室与泵站配电房设置在活动坝左岸。工程总投资1100万元。

5. 施工技术要点

（1）基础处理。液压活动坝对基础处理要求较高，当基础发生不均匀沉降时，会造成液压活动坝变形，立坝、塌坝十分困难，易产生漏水、渗水。

（2）基础预埋件。液压活动坝基础预埋件在底板混凝土浇筑前进行，定位准确，精度要求高，埋件时防止出现扭、弯、折，避免安装时发生错位，出现卡阻现象。

（3）液压缸埋设。液压坝主液压缸的基座布置在于消力池的底部，全部的油管和软管也位于此部，而消力池长期处于淤积和水中，液压缸及油管检修相对困难，如果必须检修，就需要截流排空，清除淤泥，拆除部分混凝土，工程量比较大。

6. 结束语

彭阳县茹河瀑布液压活动坝2016年5月开工建设，2016年9月底完成主体工程建设，开始立坝蓄水，并形成了一定规模的水面，闸板启闭自如、灵活，开辟宁夏南部山区在多泥沙河流新建液压活动坝的实例。该液压活动坝具有施工简单、投资低、美观实用、景观效果好的优点，具有一定的指导作用和推广价值。

参考文献

[1]朱建业、邵维中等，《水利水电工程地质勘察规范》，中国计划出版社，1999.

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【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.基本情况

1.1地理位置。

岩脚寨山体滑坡地质灾害位于贵州省丹寨县排调镇岩脚寨，排调河左岸，距码头电站坝址约1.5Km，未通公路，交通不便。排调河发源于丹寨县排调镇四方山，在三都县打鱼寨汇入都柳江，是珠江流域都柳江干流的一级支流。码头水电站位于排调河中上游河段，坝址位于码头村上游1.6Km处，距排调镇约4Km。

1.2自然概况。

（1）全流域面积1132Km2，主河道长87Km，天然落差570m，河道平均比降7.28‰，年径流总量9.41亿m3。河谷多呈“V”型，阶地不发育，是一典型的山区型河流。坝址以上集雨面积322.3Km2，河长39Km。

（2）区内气候属亚热带湿润季风性气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，云雾多，日照少，冬暖夏凉，年平均气温14.7℃，最冷月平均气温4.2℃，最热月平均气温23.5℃，极端最高气温34.8℃，极端最低气温-9.5℃，年平均降水量1427.3mm，24h最大降雨量为212.5mm。

1.3滑坡体级别。

（1）根据现场勘查，滑坡体前缘位于码头电站库区排调河河床，后缘至岩脚寨寨脚，滑坡纵长280m，横宽534m，面积约15万m2，沿基岩面及强风化带滑动，主滑方向倾角近24°，平均厚度约15m，滑体总量约200万m3。

（2）滑坡变形破坏主要表现为中下部鼓胀剪切及上部地面拉裂变形，为大型牵引式滑坡。此滑坡危及到上部岩脚寨村、下部码头电站安全运行及下游码头村的人民生命和财产的安全，直接经济损失将达6000万元以上，因此对滑坡进行处理是非常必要和迫切。

根据《水利水电工程边坡设计规范》的等级标准，确定该滑坡级别为3级。

2.滑坡成因

2.1工程地质。

工程区位于贵州省东南缘苗岭山脉向湘桂丘陵过渡带，地势由北向南倾斜，地形变化较大。山顶高程一般为900～1100m，地表切割深度为500～700m，山坡坡度为10°～70°。地貌类型属构造侵蚀的中山、中低山地貌，以峡谷、齿状中山为主。勘察区属构造剥蚀中低山地貌，地处排调河左岸斜坡上。滑坡整体地形南西高北东低，最低点为排调河河床，相对高差150m以上。斜坡上缓下陡，地形坡角一般在25～38°之间，535m高程以上地形相对较缓，坡角10～20°。出露地层为第四系残坡积物、崩坡积物和清白口系清水江组粉砂质板岩。

2.2滑坡成因。

（1）内因：第四系残积土层及极破碎的强风化岩层较厚；地形坡度较大，土层和强风化层与中风化层基岩分界面较陡，岩层走向与坡向呈小角度相交，且岩层倾角小于坡角，堆积于地形较陡处的上部夹碎块石粉质粘土具有相对的透水性，地表水易下渗至土层，自重增大，基岩面相对隔水，易在岩面形成集水带，使岩土分界处，土的抗剪性能变差，达到临界状态。

（2）外因（诱发因素）：降雨入渗到透水性较强的土体中，致使抗剪强度降低，遇到连续集中降雨或高强度降雨时，雨水渗入到下部粉砂质板岩顶面时受阻，顺分界面运移，土体软化，促使坡体发生变形；当水库蓄水后，降低了坡脚残积土和极破碎的强风化板岩强度，减轻坡脚反压力，在水位反复升降变化时，水流对坡脚冲涮及反复加荷和减压，坡体变形进一步积累，最终产生裂缝、蠕变和滑动。

3.滑坡预防和处理设计

3.1码头电站基本情况。

大坝为砼砌石重力坝，最大坝高47.3m，坝顶宽5.0m，坝轴线总长115.00m，其中非溢流段73.6m，溢流段41.40m，无闸控制，采用挑流消能，水库总库容1095万m3，属中型水库。

校核洪水位（P=0.2%）：489.75m；相应下游水位：460.73m；

设计洪水位（P=2%）：487.05m；相应下游水位：457.91m；

正常蓄水位：481.00m；相应下游水位：450.61m；

死水位：475.0m。

3.2地质参数。

根据地勘资料，确定最不利的工况（暴雨）下的地质参数为：

（1）饱和状态残积粘土饱和重度γ=18.8KN/m3，饱和状态C=28.0KPa，Ф=20°；

（2）强风化板岩饱和重度γ=21.00KN/m3，C=60KPa，Ф=25°；

（3）中等风化板岩饱和重度γ=26.7KN/m3，饱和抗压强度平均值17.36MPa。

查《中国地震动参数区划图》，区内地震动峰值加速度值小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S，勘察区抗震烈度小于6度，根据《建筑工程抗震设防分类标准》规定，不进行地震作用计算。

3.3稳定分析方法及成果。

（1）根据《水利水电工程边坡设计规范》规定，当滑动面呈非圆弧形时，宜采用摩根斯顿-普赖斯法和不平衡推力传递法进行抗滑稳定分析。经地质勘察，该滑坡体滑面形态呈折线型，故采用摩根斯顿-普赖斯法进行抗滑稳定分析和简化毕肖普法进行稳定验算。

（2）根据滑坡体的特点和诱发因素，将滑坡分成ABC三个区，每区选择一个典型的滑坡特征断面，在饱和工况下，滑体上部沿基岩面滑动、下部极破碎强风化层沿中风化层滑动两种最不利情况下进行计算，如图1。

（3）计算程序采用中国岩土工程协会推荐，由清华大学按现行规范编制的《SLOPE2004-版本V4边坡稳定计算程序》进行稳定分析（滑坡体稳定性计算成果见表1）。

C-C断面 1.1633(摩根斯顿-普赖斯法),1.1639(简化毕肖普法)

3.4稳定性分析。

（1）根据计算成果分析，A、B区滑坡体处于不稳定状态；C区滑坡体基本处于稳定状态。经稳定复核，A、B区残积土层和强风化层需部分卸载，C区修整平顺，共需卸载土石方20.55万m3，可以使整个坡面基本处于稳定状态。若不进行工程措施处理，则残积土层和强风化层将会整体下滑，滑坡总量达到42.73万m3。

（2）若滑坡在最不利的情况下一次性下滑，会使水库水位平均升高约0.57m，最高水位超过码头电站大坝坝顶高程0.42m，对大坝的安全运行极为不利，下游受到洪水威胁。

3.5设计方案。

（1）岩脚寨整体避让搬迁至安全的安置点；滑坡体上所有农田均水改旱，或改种经济林，以增加坡面稳定性；

（2）治理总面积5万m2，卸载土方22万m3。在滑坡体周边设截水沟，坡面设纵横排水沟，采用5条纵向排洪沟将治理区域划分为6个片区，在各片区内每隔10m高差设一条水平排水沟，与周边截水沟和排洪沟连接，组成排水网络，使暴雨期能迅速、最大限度地排除坡面降水及坡体内积水，抑制滑坡大规模发生。

（3）及时封闭滑坡拉裂缝，并设置边缘警戒线。

（4）在工程施工期及电站运行期，在整个滑坡范围内布置观测设施，对截水、排水设施和边坡稳定进行长期动态观测。通过观测坡面的变形及蠕动情况，作为评价边坡的稳定性和排水效果的依据，以指导设计和施工，以及及时控制水库水位，保证电站正常运行和合理调度。

4.结语

随着社会经济的发展，工程建设必不可少，工程建设诱发滑坡等地质灾害不可避免，由此产生的后果也非常严重，但是采取合理、科学的防治方法可以预防和治理。岩脚寨山体滑坡地质灾害通过治理，没有造成经济损失，有效地保障了人民群众的生命和财产安全。

参考文献

［1］《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007）中华人民共和国水利部2007.7.14.

［2］《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）中华人民共和国住房和城乡建设部国家质量监督检验检疫总局2007.7.30联合.

［3］《SLOPE2004-版本V4边坡稳定计算程序》清华大学编制.

［文章编号］1006-7619（2014）09-11-536

［作者简介］李玮（1968.3.29-），女，籍贯：湖北武汉，学历：大学本科，职称：高级工程师，国家注册造价师，工作单位：贵州省黔东南州水利电力勘察设计院，研究方向：水利工程设计，从事水利工程设计、监理及工程造价工作。

李玮

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中图分类号：S611文献标识码： A

一.前言

水闸加固施工技术是水利工程施工中的重要组成部分，加固方案要体现先进性、科学性和经水闸加固济性的原则，从勘测、设计、施工、管理等各方面，重视采用病险水闸水闸加固除险加固新技术、新方法、新材料、新工艺。 针对水库除险加固改造工程金属结构设计进行深入的研究和探讨。

二.病险水闸的现状分析

1.建筑物结构老化损害严重。混凝土结构设计强度等级低，配筋量不足，造成大量混凝土碳化、开裂、松散、脱落、钢筋锈蚀等损害。

2.闸门锈蚀、启闭设施和电气设施老化。金属闸门和金属结构锈蚀，启闭设施和电气设施老化、失灵或超过安全使用年限，无法正常使用。

3.水闸抗震不满足规范要求。处于地震设防区的水闸，原设计未考虑地震设防或设计烈度偏低，结构不满足抗震要求。

4.上下游淤积及闸室磨蚀严重。多泥沙河流上的部分水闸因选址欠佳或引水冲沙设施设计不当，引起水闸上下游河道严重淤积，影响泄水和引水，闸室结构磨蚀现象突出。

5.闸基和两岸渗流破坏。闸基和两岸产生管涌、塌坑、冒水、滑坡等现象，发生渗透破坏。

6.管理设施问题。大多数病险水闸存在安全监测设施缺失，难以满足运行管理需求。 

7.防洪标准偏低。防洪标准偏低造成超标准泄流、闸前水位超高甚至洪水漫溢。 

8.防渗铺盖、翼墙、堤岸护坡损坏，管理房年久失修房、防汛道路损坏、缺乏备用电源和通除险加固讯工具等问题。 

9.闸室稳定不满足规范规定的要求。闸室的抗滑、抗倾、抗浮安全系数以及基底应力不均匀系数不满足规范要求，沉降、不均匀沉陷超标，导致承载能力不足、基础破坏，影响整体稳定。

10.闸下消能防冲设施损坏。闸下消能防冲设施损毁严重，不适应设计过闸流量的要求，或闸下未设消能防冲设施，危及主体工程安全。 

三.以案例对水库除险加固改造工程金属结构设计进行分析

1.黑河三道湾水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县境内，是黑河水能规划的第六座梯级电站，距张掖市约150km。工程于2005年5月正式开工建设，2009年5月竣工发电。

工程的主要任务是发电，采用引水式开发。本电站由泄洪系统、引水发电系统及发电厂区三部分建筑物组成。电站总装机容量112MW，单机容量2×45＋22MW。本工程为中型三等工程。 

黑河三道湾水电站在泄洪系统、引水发电系统等建筑物上布置金属结构设备共计有闸门、拦污栅13扇，闸、栅槽埋件14套，启闭、检修设备10台(套)，金属结构设备工程量约1556t。

本电站水库各特征水位分别为：校核洪水位：2372.41m，设计洪水位：2368.21m，正常蓄水位：2370.00m。 

2 泄洪系统金属结构设计

泄洪系统由1孔正常溢洪洞、1孔非常溢洪洞和1孔泄洪排沙洞组成。在正常溢洪洞前设工作闸门1扇。为运行后维修工作闸门、埋件和水道考虑，工作闸门前设1扇叠梁检修闸门；在非常溢洪洞前设工作闸门1扇。因非常溢洪洞不经常工作，故不设检修闸门，如需检修工作闸门时，将水库水位放至堰顶以下进行检修；在泄洪排沙洞进口设工作闸门1扇。为预防工作闸门发生事故时无法闭门，导致水库放空，在工作闸门前设事故检修闸门1扇。泄洪系统所有工作闸门均由液压启闭机操作，一门一机；正常溢洪洞叠梁检修闸门由1台坝顶单向门机配自动抓梁操作；泄洪排沙洞事故检修闸门由1台固定卷扬式启闭机操作。

泄洪系统各闸门均以正常蓄水位2370.00m做为设计荷载进行结构设计。各闸门构件强度计算中考虑了地震动水压力荷载，以预留不大于20％的强度裕度的方法来保证构件的强度安全。 

3.引水发电系统金属结构设计 

引水发电系统在大坝右岸，发电洞全长约9316 m，后接发电厂房。在引水进水口的水道上设一道一字排列的3孔潜孔式拦污栅，栅后水道渐收窄，至竖井处设1扇潜孔式事故检修门。事故检修门可在洞中有事故时切断水流，避免事故扩大，在检修期为检查、检修洞身提供条件。

4.金属结构及电气设施更新改造 

针对黑河三道湾水库金属结构及电气设施老化严重的问题，更换泄洪洞及灌溉洞进、出13共4扇钢闸门，配合闸门更换，凿除门槽二期混凝土重新浇筑。更换两洞进口闸门配电及操作设备，增加两洞出口闸门配电及操作设备。主要完成10kV架空线路0.7km，安装75kVA变压器l台，低压配电屏1面，动力配电箱1面，电力电缆(VV1kV3x25+1xlO)20m，电力电缆(VVlkV2xl0)360m，照明电线(BVV0.5kV2x4)150m等。 

5 金属结构设计总结及评价 

黑河三道湾水电站工程金属结构设备中的闸门、拦污栅及埋件设计遵循的规范为《水利水电钢闸门设计规范》(SL74―95)。启闭机、清污机要求制造厂按照《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41―93)进行设计制造。

承担该工程所有金属结构设备的制造厂具有水利水电工程闸门生产许可证并有多年工程使用的实例。

金属结构设备中的闸门、拦污栅设计已在前面作了介绍，构件设计、校核荷载两种工况均满足规范的要求。按平面结构体系的方法进行计算，闸门的结构设计是安全的，经济合理的。泄洪系统、发电系统的闸门设计考虑了各种泄洪工况，能满足水工建筑物在泄洪时水道控制的各项要求。按规范要求闸门不得承受静冰压力，故泄洪系统的正常溢洪洞、非常溢洪洞工作闸门冬季应采取人工开凿冰沟的方法，使闸门与冰层隔开。正常溢洪洞叠梁检修闸门平时隐藏存放在门机交通桥下专设的门库内，设计构思巧妙、紧凑，节省工程投资。 

四.除险加固的对策 

综上所述, 为了能进一步了解病险库的现状, 为以后的治理提供可靠的依据, 必须抓住西部大开发、国家支助投入这个良好机遇。按国家的统一布置, 做好如下工作: 1.在原始资料方面

主管部门应统揽全局,做好如下几个方面的工作:认真做好水库的安全鉴定工作水库的安全鉴定是水库除险加固的最基础的工作, 是水库进行安全分类的依据。首先, 水库安全鉴定应符合《大坝安全鉴定》和国家现行有关规范、标准的规定; 其次, 水库的安全鉴定, 应由水库管理单位按上述规定和相关的程序进行鉴定并上报备案。

2.做好水库除险加固规划编制工作

在水库安全鉴定的基础上, 针对水库存在的主要问题, 按照先急后缓、重点突出的原则, 做好三、四类水库的除险加固规划, 做到有计划、分期分批进行除险加固。

3.积极筹措资金, 分期分批完成除险加固对中、小型水库进行除险加固, 除积极争取国家支助投资外, 还应采取“政府投资, 群众投工, 用足用好水利基金”的方式, 并落实好配套资金。同时, 加强施工管理, 严格落实“三制”, 保工程质量。在目前这种情况下, 一方面要抓住机遇,争取国家支助, 另一方面要加强施工管理, 调动一切尽可能的技术力量, 加大前期工作力度和投入, 建议简化和压缩中间的咨询、审查、审批环节, 为方案实施赢得宝贵的时间。

4.在设计施工方面

应积极采用新技术、新材料、新工艺, 努力提高除险加固科技水平针对拦河坝、溢洪道、放水洞存在的不同问题,采取科学、经济、合理的方法进行除险加固; 积极采用新技术、新材料、新工艺, 努力提高除险加固科技水平。拦河坝上游护坡翻新时, 建议死水位以下采用抛石护坡, 坡比1∶3.0～1∶4.0; 死水位以上采用钢砼框格干砌石护坡。

坝体、坝基防渗采用砼、复合土工膜等技术可靠, 防渗效果好的材料和方法防渗。坝体内软弱夹层含水量高、干容重小、抗剪强度低、承载力小, 对坝体稳定不利; 当软弱夹层分布范围不大, 埋藏较浅, 宜全部清除; 当软弱夹层较薄, 能在短时间内固结的, 可不必清除, 坝坡也不一定放缓; 若软弱夹层分布范围较大、埋藏较深, 可用坝体灌水泥粘土浆, 并设置砂井排水, 促使软弱夹层固结。 

五.结束语

通过对病险水库进行除险加固，消除了头屯河水库运行中的安全隐患，充分发挥了水库的设计供水效益，为农业生产提供灌溉水源，也为人民生活用水和工业用水提供水源，同时为防御洪水灾害发挥了重要作用，为本区域的经济发展做出了重要贡献。

参考文献：

[1]刘志林．小型水库土石坝的除险加固措施[J]．技术与市场，2011年05期． 

[2]满广生.水闸设计及闸室结构设计研究[J].科技资讯，2012. 

[3]李红斌．浅谈如何做好中小型水库除险加固工程项目建设管理[J]．水利建设与管理，2009年10期．

篇（6）

1工程概况

三河口水库位于闻喜县城西南30km处，建于1973年11月，1975年5月竣工蓄水，是以防洪、灌溉为主的小（1）型水库，总库容325.7万m3，控制流域面积41.5km2,设计灌溉面积1.5万亩，下游保护范围13个村庄1.2万多口人、1万亩耕地及25家企业。经多年运行，三河口水库大坝库区淤积严重，淤积厚度已达14m，淤积38万m3。坝体土局部含有钙质结核与碎石，填土干密度较低，填筑质量较差；筑坝时对坝基覆盖层及强风化层清除不彻底，形成渗漏通道，影响水库的正常运行。灌溉洞设在大坝中部，为半圆拱无压洞，进口由锥形球闸控制，卷扬机斜拦钢丝绳启闭。涵洞长80m，洞宽1.2m，高1.7m，进口底板高程720m，纵坡1/200，最大泄量为1.0m3/s。大坝建成蓄水初期，由于坝体填土质量差，左侧坝体有明显沉陷，最大沉陷为70cm，大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土体断裂，产生漏水现象；灌溉洞侧墙砌石部分砂浆脱落，涵洞内有多处纵横向裂缝，距进口1m处有两条纵向裂缝，宽1cm～4cm，长15m左右；锥形球闸及卷扬机由于多年运行，损坏老化严重，止水功能失效，漏水严重。溢洪道位于大坝右侧，为开敞式溢洪道，进口底高程733.2m，设四孔砌石拱工作桥，断面净宽26m，总长90m，消能形式为陡坡挑流消能，陡坡段长20m，坡比1:3。设计最大泄量630m3/s。溢洪道与大坝连接处岸坡渗漏明显，整个岸坡潮湿，渗漏量大；溢洪道底部清基不彻底，有砂卵石层，沿溢洪道底部有渗流现象，溢洪道进口处护砌太短，右岸坡有明显坍塌现象。水库管理房破损严重；水库无必要的观测设施。

2工程建设任务

由于历史原因，大坝建成后就存在诸多隐患，因此，水库自建成后就是一座“病库”。经过35年带病运行，经复核水库现状坝高满足三十年一遇设计洪水标准，三百年一遇校核洪水标准，但溢洪道基础渗漏严重；下游坝坡的稳定安全系数小于允许值，坝体有明显沉陷，对大坝安全构成威胁；坝基施工时未对坝基风化层进行清理，渗漏量较大，有可能发生管涌。大坝缺少安全监测设施、渗流观测设施、通讯设施落后、无水情测报系统、防汛抢险道路不畅通、管理设施薄弱等诸多问题，严重影响大坝正常安全运行。因此，2008年6月，大坝被鉴定为三类坝，属病险水库。若不及时对大坝进行加固处理，势必影响坝体结构的稳定和工程安全。水库防洪保护范围包括汾村、下院等13个村庄1.2万多口人、1万亩耕地、25家企业及闻垣公路，区域内人口稠密、农业发达、工业兴旺。如水库溃坝一旦发生，必将造成巨大损失，下游的公路、农田、工矿企业及沿岸13个村庄，将被淹没，经济将受到严重影响。因此，对三河口水库大坝进行除险加固是非常必要的。三河口水库除险加固的主要内容为：对大坝防渗加固处理；对大坝上游坝面塌陷部位、下游坝面进行培厚；对溢洪道进口基础进行防渗处理，对溢洪道侧墙进行修复；对灌溉洞进口及洞身进行维修加固；对进水口锥形球闸、启闭机进行更换；对坝顶道路进行硬化，对防浪墙进行修复；增加大坝渗流及变形观测设施；对水库管理站进行改造。

3工程加固设计

3.1工程等别及标准

根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252—2000）规定，该工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。枢纽建筑物的洪水标准为：设计为三十年一遇，校核为三百年一遇，泄水建筑物消能防冲设计洪水标准为二十年一遇。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001图A1）和《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）第1.0.6条规定，大坝及建筑物设防烈度为Ⅶ度。

3.2分部分项工程设计

下游坝坡培厚经大坝稳定计算复核，大坝下游坝坡安全系数小于规范允许值，需进行加固处理。工程主要对下游坝坡进行培厚，新修排水沟及下游坝脚棱体排水。大坝上游坝坡主要进行陷坑处理。大坝迎水坡塌陷坑位于灌溉洞顶部，桩号0+105～0+150段，高程在729m～732.3m之间，沿坝轴线走向呈长条形，长45m，宽10m，最大沉陷深0.7m，面积315m2。在溢洪道与右坝肩之间有长约80m的卵石层渗漏段，高程在726m～735.5m之间，工程对溢洪道与右坝肩之间80m渗漏段采用铺设复合土工膜进行防渗，复合土工膜铺设时与大坝上游坡面土工膜连为一体，范围为733.2m～721m之间。由于溢洪道进口护砌不够，受洪水淘刷，岸坡已部分坍塌。本次对进口进行护砌，长12m，护砌总高度为2m～7.5m；对溢洪道进口段底板采用M7.5水泥砂浆砌石护砌，厚0.5m。溢洪道陡坡段位于砂砾石基础上，为了减小底板扬压力，在陡坡下部设排水减压孔，孔距2m，排距2m，梅花形布置，排水孔孔径为φ100mm，孔内填设反滤土工布及豆石料。根据《三河口水库大坝安全鉴定评价报告》，因大坝沉陷导致灌溉洞进口混凝土断裂渗漏；涵洞侧墙砌石部分砂浆脱落，内有三条纵向裂缝，裂缝部位有渗水，危及大坝的安全运行。本次将灌溉洞进口拆除重建，为现浇C25钢筋混凝土结构，进口为两孔，单孔净宽0.9m，侧墙厚0.3m，长4.2m，高4.15m；对涵洞全断面采用内衬C25钢筋混凝土进行加固，厚0.15m，并对其涵洞进行回填灌浆。此外，需要对观测设施等进行完善，增加大坝浸润线、渗透压力和位移观测设施；对坝顶路面、防浪墙、水库管理站进行修复改造。

4工程施工组织管理

三河口水库除险加固工程的施工场地，主要分布在主坝上。该水库距县城30km，水库坝址现有8km公路与后宫乡连接，路况较好，满足施工运输的要求。施工用电，可就近从附近村庄接线。工程施工用水可直接从库中抽取，生活用水可架管道从附近水井引用。工程所需的水泥、钢材、炸药、汽（柴）油、木材由闻喜县城采购供应，运距30km。工程所需的毛块石料、碎石料及砂料可用水库下游河谷及两岸的块石，岩性主要为花岗岩、灰岩。经过加工可作为粗骨料及细骨料使用，质量较好，储量大，交通方便，开采条件好，运距为2km。砂料可选用河底料场的砂料，距离大坝20km。本工程施工导流只须解决基流导流，清水流量约为0.08m3/s。根据大坝实际情况，利用大坝原有的灌溉洞导流，在第一年春浇完后泄空水库，到汛期过后，进行坝前淤泥开挖，就近堆放与大坝平行形成自闭围堰，以拦蓄少量清水以备施工使用，多余河水用一根直径为40cm的钢管导入灌溉洞后流入河槽。三河口水库除险加固工程的主体工程为大坝防渗加固处理、大坝上游护坡塌陷部位及坝坡护脚处理、溢洪道基础进行防渗处理、灌溉洞进行加固、坝顶防浪墙修复、大坝渗流变形及水情自动测报系统、管理站改造等工程建设。根据工程特点，该工程总工期为一年，施工天数365天。

5结论

在工程设计施工过程中，要坚持和谐管理、和谐施工的理念。该水库的除险加固不但可以充分发挥其综合效益，而且有利于进一步增强区域抵御自然灾害的能力。

作者:刘晓薇 单位:运城市水利勘测设计研究院

参考文献:

[1]水利水电工程等级划分及防洪标准（SL252—2000）[S].

[2]吴持恭.水力学[M].4版.

[3]碾压土石坝设计规范SL274-2001[S].[4]王继镛.水工建筑物[M].5版.天津：天津大学.

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［关键词］堤防工程；堤顶宽度设计；黄河下游；标准化堤防

0引言

近年来汛期，黄河下游堤防工程出现了不同程度的渗水险情。险情的发展具有随机性，从发现险情到开始抢护需要一定时间。堤顶宽度必须具有一定的宽度，以便于抗御设计标准的洪水，除满足堤身稳定要求外，还应满足防汛抢险交通、工程机械化抢险及工程正常运行管理的需要。因此，为保证堤防安全，需要合理设计堤防工程堤顶宽度。

1计算工况、断面及参数的选取

1.1计算工况

根据GB50286-98《堤防工程设计规范》条文说明第8.2.2条规定中对堤防稳定计算的要求，结合黄河下游堤坡稳定的实际情况，计算拟先选取黄河下游堤防的平工、险工、老口门段具有代表性的6个断面，采用GEO-STUDIO软件中的SEEP及SLOPE模块计算设计洪水位骤降期的临水侧堤坡的稳定性，模拟水位骤降的渗流过程，搜索不同堤顶宽度的最危险滑弧面，利用可靠度理论的蒙特卡罗法得出临河堤顶不同部位的失效概率，结合相关的评判标准，确定堤顶稳定范围。

1.2计算断面及参数

1）计算断面选取。为充分论证影响黄河大堤临河堤坡稳定堤顶宽度范围，根据计算断面的选取原则，选择以下典型断面进行下一步的计算分析。①险工段：山东齐河程官庄险工董家寺79+850断面、河南新乡原阳139+700断面；②平工段：河南段的武陟张菜园87+000断面、新乡封丘167+200断面、山东段济南章丘83+500断面；③口门段：章丘兴国寺70+600断面。

2）临河冲坑深度及堤顶最大荷载的概化参数选取。堤防临河堤脚处由于历次洪水的冲刷普遍具有冲坑，冲坑的深浅主要随水流的垂线平均流速、水流与堤岸轴线的夹角变化较大。

3）模型计算参数选取。黄河大堤土体可分为粘土、壤土、砂壤土、粉土、粉砂、细砂、砂土七类土，各类土体渗流计算参数根据黄科院沈细中、赵寿刚、兰雁等的研究成果选取。

2堤坡失稳风险概率判别标准

失效概率是评价结构可靠性的尺度，黄河大堤边坡的允许失效概率如何确定，目前还没有一个针对性的明确标准。黄河大堤堤身土体组成主要以砂壤土、壤土为主，砂性含量较高，洪水期水位骤降时破坏大部分以沿堤坡或堤顶滑塌形式发生，参照GB50199-94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》、GB50286-98《堤防工程设计标准》和以往黄河水利科学研究院对黄河大堤研究成果，认为不同大堤断面模型风险评判要求是有差异的。因此，根据堤防概化模型断面风险度要求不同，提出以下堤坡失稳概率判别标准：

1）对于无冲坑、荷载一般断面。失效概率值小于0.1%，则风险度较低，如大于0.1%失效风险度较高。

2）对于有冲坑、荷载特殊断面。失效概率值小于5%，则堤坡失稳的风险度较低，如大于5%堤坡失稳的风险度较高。

3计算模型及成果

3.1边坡稳定计算模型

临河堤坡稳定计算根据规范采用瑞典弧滑动法，为保证可靠度计算精度，抽样数即计算次数取10万次。

3.2计算成果

以新乡封丘167+200断面为例，基于蒙特卡罗法计算堤顶不同宽度失效概率成果。

4临河堤坡失稳区域分析

临河堤坡失稳区域是在堤顶不同位置失效概率计算成果的基础上，依据堤坡稳定分析可靠性原理与前述实施方法中提出的判别标准确定的。无冲坑、荷载断面，以0.1%为允许失效概率，失效概率大于0.1%为失稳区域，反之为相对稳定区域；有冲坑、荷载断面，以5%为允许失效概率，失效概率大于5%为失稳区域，反之为相对稳定区域。各断面无冲坑、荷载及有冲坑、荷载临河堤坡在水位骤降时，堤坡失效概率随堤顶不同宽度位置变化分布。无冲坑、荷载断面，平工、险工、老口门不同位置断面距临河堤顶起点9.0～11.2m之后失稳风险很小，稳定区域之前临河堤坡出险几率相对偏高；有冲坑及荷载断面，平工、险工、老口门不同位置断面距临河堤顶起点10.0～12.0m之后失稳风险相对很小，稳定区域之前临河堤坡出险几率较高，最高可达33%。由上述计算分析可得出如下结论：在水位骤降情况下，所设定临河堤坡无冲坑及荷载情况下，对六断面失稳区域计算值统计，临河堤顶前端9.0～11.0m易出险，后端1.0～3.0m仍具有一定的抵御洪水的功能；如设定堤坡临河有冲坑、有荷载不利组合计算条件下，对6个断面失稳区域计算值统计，即使允许失效概率提高到5%，临河侧堤顶前端10.0～11.0m仍易出险，后端1.0～2.0m具有一定的抵御洪水的功能，但个别计算断面堤顶宽度即使为12.0m，断面前端仍会产生脱坡或塌陷。因此，如汛期及洪水期临河堤坡仍保证处于稳定状态，堤顶宽度应至少为12.0m，由于各断面地质情况复杂，具体设计指标应根据断面所在位置及地层条件而确定。

5结语

基于指标数据库中的堤防及淤区土体力学参数概率统计指标，应用边坡稳定随机性分析方法，计算与评价边坡稳定安全区域分布范围，据此提出黄河堤防堤顶宽度设计应大于12m。堤顶宽度合理设计能充分满足黄河汛期防洪抢险的需要，确保黄河大堤充分发挥防洪保障线、抢险交通线、生态景观线等重要功能，科学指导了黄河下游堤防工程的规划与设计。

［参考文献］

［1］胡一三.黄河下游的防洪体系［J］.人民黄河，1996（8）：1-6.

［2］陈厚群.水工抗震设计规范和可靠性设计［J］.中国水利水电科学研究院学报，2007，5（3）：163-169.

［3］赵宇坤，刘汉东，乔兰.不同浸水时间黄河堤防土体强度特性试验研究［J］.岩石力学与工程学报，2008，27（增1）：3047-3051.

［4］崔建中，张喜泉.黄河下游标准化堤防建设的思路与对策研究［J］.人民黄河，2002，24（4）：11-14.

［5］柯丽萍，时志宇.堤防设计中堤基设防深度探讨［J］.内蒙古水利，2010，128（4）：145-146.

［6］张忠慧.武山县渭河南堤堤防工程设计［J］.甘肃水利水电技术，2010，46（6）：32-33.

篇（8）

关键词：水工结构；安全系数；可靠度分析

中图分类号： S611 文献标识码： A

前言：根据自己多年的工作经验，本文对水工建筑物的可靠性设计问题进行了深入的探讨，

在分项系数极限状态方法中各分项系数不仅可以区别各类随机不确定性的不同程度，且引入了表征工程经验的结构系数yd。因而显然要比单一安全系数法更为合理。

1结构的可靠性设计

任何工程结构的设计都要辩证地考虑安全和经济的平衡。其中安全是工程结构设计的首要前提，不安全就无从谈经济了。但安全的评价尺度需要与国情和结构的特性相关联，是一个相对的概念，涉及到对结构的可靠性估计，这实质上是工程结构的能力在其工作寿命期限内能满足规定的功能目标要求。工程结构的能力以其对施加于其上的各种作用的抗力表征；而功能目标的需求则以其作用效应表征。但无论是作用及结构的作用效应，或是结构的材料性能和抗力都存在着不确定性，因而设计中结构的能力总要较其需求有一定的安全度。结构通过可靠性设计衡量其能力大于需求的程度。

如所周知，不确定性一般包括随机性、模糊性和不确知性，相对于随机性的不确定性，后两者也可统称为非随机不确定性。实际工程结构承受的作用及其材料性能都具有一定的随机变异性，而从作用到作用效应及从材料性能到结构抗力的了解和认识，是一个不断深化的过程，存在着相当的非随机不确定性，是不能统计的。工程界传统上是以一个总的安全系数来评价工程结构可靠性的。安全系数的内涵是综合考虑了随机性和非随机性的不确定性，主要是依据工程实践经验确定其取值的。特别是如大坝这类复杂的水工建筑物，迄今，工程实践经验仍是确定其安全系数取值的主要依据。

2可靠度和安全系数

工程结构的极限状态是区分其是否可靠的标志。与工程结构安全有关的是其承载力的极限状态。极限状态是通过功能函数描述的。虽然在实际工程中，功能函数常为复杂的非线性函数，且抗力尺和作用效应5都含有多个随机变量，可靠度分析的计算相当复杂，为便于对基本概念进行描述，取功能函数最简单的线性表达式Z=R—S，其中R、S分别为结构的抗力和作用效应。这样的简化，并不影响对其本质的阐述。显然，当Z

基于概率理论的可靠度分析之所以得以兴起，主要在于对以随机不确定性为主的结构，能同时考虑抗力R和作用效应S的发生概率，给出功能函数Z

如前所述，安全系数包含了不可统计的非随机不确定性因素。诸如，从作用到作用效应的转换、从试件的强度到结构抗力的转换、以及可能存在的设计中的人为差错、地基查勘中未被查明的隐患等，这些因素都只能依据工程经验确定。所以基于概率理论的可靠度分析对这些不可统计的非随机不确定性因素是不能适用的。

3单一安全系数向分项系数的“转轨套改”

3．1两种分项系数极限状态方程的本质差异

虽然可靠度设计和转轨后的多安全系数法都是以分项系数极限状态方程表征的，但两者间可归纳如下所列本质差异：

(1)转轨后的分项系数中引入了考虑非随机不确定性因素影响的结构系数yd，而可靠度设计中只能考虑抗力和作用效应的随机不确定性，这是两者之间最为本质的差异。

(2)转轨后的抗力和作用效应的分项系数yR和yS是分别针对其以一定分位值表征的标准值和代表值的；而在可靠度分析方法中，作用效应的分项系数yR和yS是针对抗力和作用效应的均值的。在一般情况下，两种方法中的抗力和作用效应的分项系数是并不相同的。而在一些文献中，在探讨可靠指标和安全系数的关系时，常忽略了两者所针对的抗力和作用效应值的差异。因此，把以分项系数表征的多安全系数法混同于可靠度分析方法，正是源于上述这些概念上的混淆。在计人结构系数yd的情况下，仍要求按可靠度方法确定抗力和作用效应的分项系数，实际也是难以推行的。

3．2向分项系数“转轨”的内涵

由于从传统的单一安全系数K向以分项系数表征的多安全系数转轨，目前分项系数的取值仍需由安全系数套改，因此，实际上只是将安全系数K拆分为考虑抗力和作用效应从标准值到设计值的随机变异性的分项系数yR和ys、以及考虑非随机不确定性因素的结构系数yd三者的乘积。因而就安全标准的设置而言，两者并无本质差异。但分项系数法4使工程人员更清楚了解安全系数K的内涵中包含的各个因素的性质及其在总的安全裕度中所占有的比重，且能根据不同作用产生的作用效应及构成抗力的不同因素之间随机变异性的差异，对相应的分项系数进行适当调整。

3．3水工建筑物设计中作用分项系数的特点

在重大的建筑物设计中，作为主要作用的水荷载，其在不同工况下的相应设计水位，就已经考虑了相应的洪水发生概率，可以通过工程具有的控制水位的可靠设施，加以人为调度，因而可以视为定值。另一个主要作用是结构的自重荷载，对大体积坝体而言，其尺寸和容重的随机变异性也是很小的，同样可以视为定值。其余的具有一定随机变异性的作用，如坝基的渗透压力，由于坝基地质条件的复杂和系统观测数据资料所限，很难进行概率分布和统计参数的计算分析；又如温度作用，与气候条件、人工调度方式、库水中泥沙含量等因素有关，也很难用统计理论进行分析而提出准确的统计参数。所以，把这些作用作为随机变量，实际上也是有一定困难的。

3．4《水工建筑物抗震设计规范》中分项系数的取值

《水工建筑物抗震设计规范》涉及到几乎所有主要的水工建筑物。规范中对其地震作用的地震动峰值加速度的设防水准规定：一般工程应依据《中国地震动参数区划图》确定；而对地震基本烈度为6度及6度以上地区的坝高超过200m或库容大于100亿m3的大型工程，以及地震基本烈度为7度及7度以上地区的坝高超过150m的大型工程，应依据专门的场址地震危险性成果评定。在考虑地震作用的偶然设计状况中，《水工建筑物抗震设计规范》根据已有试验资料，给出了大坝混凝土的抗压强度的动态标准值。

4结语

(1)水工建筑物的设计中，从传统的单一安全系数方法向以分项系数极限状态方程表达的多安全系数方法的“转轨”是更为合理、也完全可行的。目前通过两者的“套改”，在结构安全水准的设置上并无本质差异。

(2)现行的分项系数极限状态方程方法实质上属于国际上广泛采用的多安全系数法，与目前尚不具备条件被采用的可靠度设计方法并不相同。

(3)澄清对现行向分项系数极限状态方程方法“转轨套改”中诸多概念上的混淆，有利于其推广应用和对可靠度设计方法作为工程设计趋势的发展前景的促进。

(4)各部门对水工建筑物统一采用现行的分项系数极限状态方程方法，并不存在实质。这样也有利于我国在国际承担愈益增多的水利水电工程建设任务。

参考文献：

[1]吴世伟．结构可靠度分析[M]．北京：人民交通出版社，1986．

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中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0134-05

1 工程概况

嵩滩埔水电站位于闽江干流水口水电站坝址左岸下游约1 km处，进水口岩坎围堰设计，根据枯水期水库水位低于59.0 m的有利条件，岩坎围堰顶部宽度约35 m，高程为EL60～61 m，顶部最小厚度4 m。进水口引水渠底板设计高程为EL47.0 m，底部最大厚度21.3 m，两边边坡开挖坡度1∶0.5，实测岩坎外边坡约37°，工程区内地质构造简单，未发现大的断裂，断层不发育，仅见几条小断层及风化破碎带，岩性控制爆破参数K值为80～95，α值为1.25～1.35，建议取值K为80，α值为1.30。岩坎爆破拆除工程量约为3 800 m3。

为挡水需要岩坎上部浇筑一道混凝土重力式围堰，最大堰高5.5 m，迎水面垂直，背水面1∶0.62，堰体长约48 m，浇筑砼约780 m3，需要一并拆除。本工程导流建筑物等级：进水口为4级，厂房为5级。堰内闸门距岩坎围堰很近，距离为36.7 m，其安全性至关重要，需要严格设计和防护。为了防止爆破震动时对闸门的破坏，结构按规范V允=10 cm/s设计。对已浇筑砼结构，最近为拦污栅闸墩基础部位质点爆破振动速度控制在10 cm/s以内，进水口岩坎、混凝土围堰、相对位置及尺寸见图1。

2 爆破拆除方案

2.1 设计依据

《爆破安全规程》（GB6722-2003）；《水利水电工程爆破施工技术规范》（DL/T5135-2001）；《水工建筑物岩石基础开挖施工技术规范》（S647-94）；《现代水利水电工程爆破》。

2.2 方案设计

爆破设计考虑以下因数：

①根据类似工程的经验，应将最大粒径控制在40 cm以下，且超径率不超过5%，目的在于方便水下捞碴。

②为减少水下清碴工程量。故需要在岩坎围堰布置37°斜孔，采用高单耗，强抛掷措施，将石碴抛向库区内。

③采用下闸关门爆破，避免爆碴进入引水隧洞，严防水击波危害进水口事故检修闸门，需要在拦污栅闸墩前设置3 m高编织袋粉煤灰包挡碴墙和一层竹排加槽钢横梁防护至EL53.0，EL53.0以上一层竹排加钢管防护，阻拦爆碴进入引水隧洞，并形成第一道减缓水击波对闸门造成的冲击损坏。

④闸门距岩坎围堰仅36.7 m，爆破采用堰内充水方案，充水水位与水库水位相平。为防止水击波破坏闸门，在闸门前沿和集碴坑中设3道φ48气泡帷幕管。

⑤由于岩坎附近有许多重要建筑物，为使爆破影响达到允许范围内，采用高精度雷管和防水性能炸药。

考虑以上情况，岩坎围堰爆破拆除方案如下：

根据本工程的实际情况，附近有许多重要建筑物，为减少爆破对建筑物和闸门的影响，选用孔间微差爆破方法施工。为减少出碴量，在岩坎一次性爆破前，先在岩坎围堰底部下游向堰前扩挖和增加集碴坑深度。并且在岩坎围堰一次爆破时，把进水口事故检修门放下，岩坎围堰与闸门之间进水口段采用充水方案。该方案优点：水位相平石碴不易被冲带，少量飞石经设防护体不易进入洞内。

砼围堰采用手风钻造垂直孔；岩坎围堰主爆孔采用100B潜孔钻在堰内向外侧造倾斜孔，孔倾斜角度为37°，钻孔工作在堰内进行，爆碴向围堰外侧抛掷；岩坎围堰两侧预裂孔采用100B潜孔钻在堰内向外侧造水平孔。

2.3 施工程序

在枯水期水库正常运行条件下进行岩坎围堰一次性爆破钻孔和装药，一次性爆破准备工作完成后，水库水位尽量降低，堰内充水至与水库水位相平，然后进行一次性爆破，岩坎围堰两侧边壁布置预裂水平孔，岩坎主爆孔起爆前，先将岩坎围堰与两侧边壁分开，并保持周边平整。即“砼围堰、岩坎一次爆破”。

3 岩坎围堰及砼围堰爆破拆除参数

3.1 主爆孔爆破参数

①钻孔直径。砼围堰采用28型气腿式手风钻造孔，孔径为Φ45。岩坎围堰主爆孔和预裂孔采用4台100B型气液联动潜孔钻机造孔，孔径为Φ90。

②钻孔布置形式。采用梅花形布孔方式。

③爆破块度。进水口岩坎围堰爆破后采用水下抓碴，为了方便水下抓碴，爆破块度控制在30～40 cm。

④炸药单耗。正常的岩石破碎单耗为0.5 kg/m3左右，要求爆碴块度控制在50 cm以下，所需要的单耗约为1.0 kg/m3左右，考虑基岩有泥沙及水压的条件和抛掷的需要。岩坎围堰炸药单耗为2.4 kg/m3，砼围堰炸药单耗为1.2 kg/m3。

校核方法如下：

水下爆破炸药单耗计算公式：

m=m1+m2+m3+m4

式中，m1为基本炸药单耗，m1=1.0 kg/m3；m2为水压增量单耗，m2=0.01 h2，h2为水深，m；m3为泥沙覆盖层增量单耗，m3=0.02 h3，h3为厚度，m；m4为岩石膨胀增量单耗，

m4=0.03 h4，h4为梯段高度，m。

由上式计算得炸药单耗m=1.72 kg/m3。

⑤网孔参数。为确保岩坎的爆破效果，炮孔采用密度为1.2 g/cm3Φ70 mm乳化炸药。炮孔的延米装药量按w=4.5 kg/m计算。

设定炸药单耗为2.5 kg/m3时，单个炮孔所负担的面积S为：S=w/p=4.5/2.5=1.8 m2，对应的孔间距取a=1.4 m，排距为b=1.2 m。

砼围堰孔间距取a=1.0 m，排距为b=0.7 m。

⑥炮孔超深。合理的炮孔超深是为了更好地克服炮孔底部的夹制作用，减小爆破后的大块率，避免留下欠挖，由于要求岩坎拆除至EL47.0，因此，炮孔按超深0.8～2.0 m设计，岩坎围堰靠库区的炮孔超钻深度比靠内侧炮孔的超钻深度深，防止起爆过程中前部岩体陡坎影响后发炮孔爆破效果的现象。前三排超深至EL45.0，中间五排超深至EL45.3，后面超深至EL46.2。

⑦装药结构。混凝土围堰和岩坎围堰主爆孔采用连续装药结构，混凝土围堰采用Φ32 mm硝铵炸药。岩坎围堰采用Φ70 mm的乳化炸药，延米装药量为4.5 kg/m，考虑装药方便，药卷加工可连接塑料壳药卷，预裂孔装药采用间断不偶合形式。

⑧堵塞长度。堵塞的目的可提高爆破效果，防止爆破飞石。

主爆孔孔径为Φ42的堵塞长度L=0.8 m左右；主爆孔孔径为Φ90的堵塞长度L=1.3 m左右；预裂爆破孔孔径Φ90的堵塞长度L=1.0 m左右；堵塞物采用黄土条。堵塞段采取手风钻加密布孔措施对堵塞段大块率进行处理，即在每排2个主炮孔中间布孔，孔深按堵塞深度钻φ42炮孔，连续装药后与主炮孔一起起爆。

⑨装药量计量。Q=q・a・w底・l，式中，q为单位炸药消耗量，kg/m3；a为孔距，m；w底为最小抵抗线长度，m；l为孔深，m。

3.2 预裂孔爆破参数

两侧预裂孔采用100B型气液联动潜孔钻机造孔，间距为0.75 m，线装药密度550 g/m，孔口堵塞长度为1.0 m，采用导爆索将φ32药卷绑扎在导爆索上成串状的间隔装药结构，装入PVC套管，再分段推入孔内，炮孔装药结构图见图2。

4 最大单响药量的确定

4.1 质点震动速度控制标准和震动传播规律

岩坎围堰拆除爆破控制的重点就是震动控制。围堰堰后有拦污栅闸墩、启闭机房、钢闸门、边坡等需要保护的建（构）筑物。其中拦污栅闸墩和启闭机房属于钢筋混凝土建（构）筑物。以往类似工程的经验认为钢筋砼结构具有很强的抗震性能，爆破震动控制值较高。由于边坡已打锚杆经过加固，因此选择最近拦污栅闸墩和闸门作为控制爆破震动的控制建筑物。因此进水口拦污栅闸墩和闸门的抗震标准按规范V允许值10 cm/s设计，15 cm/s校核。

4.2 爆破质点振速的控制

爆破震动速度按下式计算：

V=K（Q1/3/R）α

式中，V为质点震动速度，cm/s；R为爆源中心至建筑物的距离，m；k、α值为场地系数。

选择岩坎围堰拆除时周围最重要的保护物围堰内进水口闸门和拦污栅闸墩（也是距离堰体最近的保护物）进行计算，保护物距离围堰距离的选取原则是起爆的炮孔中心点距离保护物最近边沿的直线距离。

最大单响药量按下式计算：

Q允许=R3（V/K）3/α

经计算Q允许=158.0 kg

式中，R为装药中心至被保护对象的距离，m；V为质点最大允许震动速度，cm/s；取V=10 cm/s。K为与岩性有关的系数；岩坎为花岗岩，属坚硬岩石，取K=80，α=1.3较合适。爆破网络连线最大单响药量Qmax=116.00 kg，小于Q允许=158.0 kg。对已浇筑砼结构，爆破点与最近拦污栅基础部位质点爆破振动速度均小于规范允许振速。

最大单响药量按116.00 kg控制，V=K（Q1/3/R）α，按上式计算：

爆破点距离大坝300 m，V大坝=0.37 cm/s

爆破点距500 kV开关站450 m，V500 kV开关站=0.22 cm/s

爆破点距铁路280 m，V铁路=0.42 cm/s

爆破点距出线塔基础170 m，V出线=0.79 cm/s

爆破点距中控室390 m，V中控室=0.27 cm/s

经计算，采用单响药量（116.00 kg）可以满足进水口闸墩和闸门的抗震要求，也不会危及大坝、开关站、铁路的安全。所以，围堰拆除的爆破单响药量（包括预裂孔）按116.00 kg设计。

5 起爆网络设计

5.1 设计参考因数

①起爆网络的单响药量应满足各建筑物震动的安全需要。根据周围建筑物分布距离，由爆破质点震动速度公式推算允许单响药量，单响药量控制在116.00 kg可以满足振动速度不超过规范容许的要求，而且还具有一定的安全余地。

②在单响药量严格控制的情况下，相邻炮孔尽可能不出现重段和串段。

③外部传爆雷管全部传爆后第一响的炮孔才能起爆。

④若发生同排炮孔重段爆破，最大单响药量产生的振动速度值不得超过校核标准。

5.2 起爆器材的选择

国内目前合资生产的高精度非电雷管，其雷管段差分别是9 ms、17 ms、25 ms、42 ms、65 ms等精度较高，

100 ms延时以内的雷管的误差能控制在+3 ms以内。100～1 000 ms以内的高精度雷管，误差可控制在+22 ms以内（见表1）。这种雷管的精度在一定程度上克服了传统非电起爆雷管大误差带来的困难。

5.2.1 孔间传爆雷管的选择

在单响药量严格控制的情况下，同一排相邻段是不能出现重段和串段现象的。若同排接力雷管延期小于起爆雷管误差时，则有可能出现重段，或出现同一排先爆孔迟后于相邻后爆孔起爆的情况。采用高精度塑料导爆管雷管以后可以有效地避免该情况的发生。根据国内多个类似工程的实际测试结果，预裂爆破和深孔爆破主频范围大多在40～80 Hz之间，主振周期在13～33 ms。若控制段间起爆时差在16.5～6.25 ms之间即可起到降振作用。因此孔间采用9 ms（局部采用25 ms）低段雷管接力。

选择：9 ms做孔间雷管，个别采用25 ms进行间隔。

5.2.2 排间传爆雷管的选择

考虑到起爆雷管延时误差，要确保前后排相邻孔不出现串段、重段现象，杜绝前排孔滞后或同时于后排相邻孔起爆。按照孔间选择9 ms延时，局部采用25 ms的情况，由于总的炮孔排数为12排，因此选择42 ms做排间传爆雷管，可将排间起爆总延时控制在600～900 ms以内。

因此选择：42 ms做排间雷管。

5.2.3 起爆雷管的选择

孔内起爆雷管必须选用长延时雷管，确保孔间传爆网络全部传爆完成后才能起爆，防止由于先爆孔产生的爆破飞石破坏起爆网络。这就要求起爆雷管的延时尽可能长些，但延时长的高段别雷管其误差也大，为了达到排间相邻孔不串段、重段，同一排相邻的孔间尽可能不重段的目的，高段位雷管的延时误差不能超过排间接力传爆雷管的延时差值。排间雷管选择42 ms，总排数为12排，孔内延时雷管选择600 ms，其误差为±7 ms。

选择：600 ms做孔内延时雷管。

5.2.4 引爆雷管的选择

因爆破区附近为已建成电厂，设有500 kV升压站及输变电线路，禁止使用电雷管，故选用2发火雷管引爆。

网络特点：干线由低段位雷管组成，由起点至终点传播延时短。孔内设高段雷管，前面炮孔起爆时，干线已传播完，未爆破网络不会因飞石等因素破坏。

5.3 炸药的选择

进水口围堰拆除属于水下爆破，由于水压的存在，普通岩石炸药爆破有可能不完全，也就是说炸药的能量可能得不到充分作用。因此，选择的炸药应能在深水压力下完全爆炸。为获得最佳爆破效果应选择与被爆的介质声阻抗相近的炸药，即应选择高爆速、高密度炸药。

水下爆破对炸药的基本要求是：炸药密度大于

1 100 kg/m3以利于装药；炸药爆速在4 500 m/s以上；作功能力大于320 ml；猛度大于16 mm；殉爆距离大于2倍的药径。为适应斜孔长药卷装药，药卷外包装选用可连接的塑料外壳，外径70 mm与孔径相适应，全密封，具有抗水（7 d）、抗压（3 kg/cm2）性能，起爆（起爆8号雷管感度）传爆（连续传爆28 m）性能良好的乳化炸药。

采用本省炸药厂生产的乳化炸药，经厂家进行炸药的抗水、抗压性能试验，现场还要做炸药浸泡后（φ32）药卷殉爆距离试验（预裂孔用炸药），每2节1组，殉爆距离分别为3、5、7 cm，各进行3组试验。

5.4 起爆方案

采用的水下抓碴清碴方案，因此爆碴尽量向外抛掷，使部分爆碴抛掷向库区。

起爆网络见图3，起爆网络还必须进行可靠度验算。

6 水击波防护

堰内由于在进水口拦污栅闸墩前设置了一道毛竹排砂袋拦碴墙，大部分水击波在此得到控制，为安全起见，再在事故检修门前和集碴坑中采用气泡帷幕，设计方法：采用的压缩气体压力必须大于该处的水压力，尽可能提高单位时间内气泡在水域中的密度。为此，要采用较大供气量和供气压力，延长气泡在水中的停留时间。现已在进水口平台装有一台20 M3的电动压风机，小粒径气泡在水中的停留时间比较长，因此采用较小的喷气孔间距。设置双道气泡帷幕。在进水口建筑物与岩坎之间的水下铺设横向直径48 mm的钢管作为喷气管，在管上钻两排直径1.5mm、间距50 mm的喷气孔，两排喷气孔间夹角为90°，使各排喷气孔喷出的气泡碰撞，即搅动水流，又增加帷幕厚度。喷气管敷设在闸门上游门坎上和集碴坑中，喷气管用膨胀螺丝固定在底部岩石上。

库区因单响药量≤116.00 kg，总药量

式中，Q为一次起爆爆破药量；K为经验系数，游泳者K值取130，船只K值取25。

根据本工程的实际情况，拟定水上警戒安全距离为800 m，在警戒范围内禁止任何无关人员下水和船只进入，观测船距离爆破点不少于300 m。因进水口附近无其他建筑物，在此不考虑涌浪对傍岸建筑物安全的影响。

7 工程量及爆破器材消耗量

7.1 土建工程量

土建工程量如表2所示。

7.2 爆破器材消耗量

爆破器材消耗量如表3所示。

8 结 语

爆破于2005年9月28日成功实施，根据布置在各监测点的质点震动检测结果，完全满足设计要求，进水口设置的防护设施均未造成任何破坏；爆破后的岩坎堆积体重心向库区方向外移5～6 m。

篇（10）

（一）水的质量要求

凡可以饮用的水均可用于拌制和养护混凝土。未经处理的工业废水，污水及沼泽水不能使用，对钢筋混凝土及预应力混凝土工程不允许使用海水。拌制混凝土用水还应符合下表要求。

拌制混凝土用水的质量控制

项目

指标

含有影响水泥正常凝结和硬化的油类，糖类或其他有害杂质

不允许

PH值不小于

4

硫酸盐，折成SO4，其含量不大于

1%

（二）水泥的质量控制

水泥品种较多，按用途和性能分为通用水泥、专用水泥及特种水泥。通用水泥主要用于一般土建工程。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。在使用水泥的时候必须区分水泥的品种及强度等级掌握其性能和使用方法，根据工程的具体情况合理选择与使用水泥，这样既可提高工程质量又能节约水泥。

在施工过程中还应注意以下几点：

（1）优先使用散装水泥。

（2）运到工地的水泥，应按标明的品种、强度等级、生产厂家和出厂批号，分别储存到有明显标志的仓库中，不得混装。

（3）水泥在运输和储存过程中应防水防潮，已受潮结块的水泥应经处理并检验合格方可使用。

（4）水泥库房应有排水、通风措施，保持干燥。堆放袋装水泥时，应设防潮层，距地面、边墙至少30CM，堆放高度不得超过15袋，并留出运输通道。

（5）先出厂的水泥先用。

（6）应避免水泥的散失浪费，作好环境保护。

（三）骨料的质量控制

砂石骨料是混凝土最基本的组成成分。通常1立方米的混凝土需要1.5立方米的松散砂石骨料。所以对混凝土用量很大的水利水电工程，砂石骨料的需求量是很大的，骨料的质量好坏直接影响混凝土强度、水泥用量和混凝土要求，从而影响水工建筑物的质量和造价。为此，在水利水电工程施工中应统筹规划，认真研究砂石骨料储量、物理力学指标、杂质含量及开采、储存和加工等各个环节。

使用的骨料应根据优质、经济、就地取材的原则进行选择。可以选用天然骨料、人工骨料，或者互相补充。选用人工骨料时，有条件的地方宜选用石灰岩质的料源。

1骨料料场规划

骨料料场的合理规划是骨料生产系统的设计基础，是保证骨料质量、促进工程进展的有力保障。

骨料料场规划的原则

（1）满足水工混凝土对骨料的各项质量要求，其储量力求满足各设计级配的需要，并有必要的富裕量。

（2）选用的料场，特别是主要料场应场地开阔，高程适宜，储量大，质量好，开采季节长，主辅料场应能兼顾洪枯季节互为备用的要求。

（3）选择可采率高，天然级配与设计级配较为接近，用人工骨料调整级配数量少的料场。

（4）料场附近有足够的回车和堆料场地，且占用农田少。

（5）选择开采准备量小，施工简便的料场。

2骨料的质量要求包括：强度、抗冻、化学成分、颗粒形状、级配和杂质含量。骨料分为粗骨料和细骨料。

粗骨料质量要求：

（1）粗骨料最大粒径：不应超过钢筋净距的2/3、构件断面最小边长的1/4、素混凝土板厚的1/2。对少筋或无筋的混凝土结构，应选用较大的粗骨料粒径。

（2）在施工中，宜将粗骨料按粒径分成下列几种粒径组合：当最大粒径为40mm时，分成D20、D40两级；当最大粒径为80mm时，分成D20、D40、D80三级；当最大粒径为150（120）mm时，分成D20、D40、D80、D150（D120）四级；

（3）应控制各级骨料的超、逊径含量。

（4）采用连续级配或间断级配，应由实验确定。

（5）粗骨料表面应洁净，如有裹粉、裹泥或被污染等应清除。

（6）粗骨料的其它品质要求见下表：粗骨料的品质要求

项目

指标

备注

含泥量

%

D20D40粒径级

≤1

D80，D150（D120）粒径级

≤0.5

泥块含量

不允许

坚固性

%

有抗冻要求的混凝土

≤5

无抗冻要求的混凝土

≤12

硫化物及硫酸盐含量%

≤0.5

折算成SO3,按质量计

有机质含量

浅于标准色

如深于标准色，应进行混凝土强度对比实验，抗压强度比不应低于0.95

表观密度kg/m3

≥2550

吸水率%

≤2.5

针片状颗粒含量%

≤15

经实验论证，可以放宽至25%

细骨料质量要求：

（1）细骨料应质地坚硬、清洁、继配良好；人工砂的细度模数宜在2.4-2.8范围内，天然砂的细度模数宜在2.2-3.0范围内。使用山砂、粗砂、特细砂应经实验论证。

（2）细骨料的含水率应保持稳定，人工砂饱和面干的含水率不宜超过6%，必要时应采取加速脱水措施。

（3）细骨料的其它品质要求见下表：

细骨料的品质要求

项目

指标

备注

天然砂

人工砂

含泥量

%

≥和抗冻要求的

≤3

く

≤5

泥块含量

不允许

不允许

坚固性

%

有抗冻要求的混凝土

≤8

≤8

无抗冻要求的混凝土

≤10

≤10

硫化物及硫酸盐含量%

≤1

≤1

折算成SO3,按质量计

有机质含量

浅于标准色

不允许

表观密度kg/m3

≥2500

≥2500

云母含量%

≤2

≤2

轻物质含量%

≤1

经实验论证，可以放宽至25%

石粉含量%

6---18

二、混凝土配合比

混凝土施工配合比必须通过实验，满足设计技术指标和施工要求，并经审批后方可使用。混凝土施工配料必须经审核后签发，并严格按签发的混凝土施工配料单进行配料，严禁擅自更改。在施工配料中一旦出现漏配、少配或者错配，混凝土将不允许进仓。

三、混凝土的搅拌及输送质量控制

根据工程量的大小并结合施工单位自身设备条件选取相应的拌和设备和运输设备。提前预测拌和设备和运输设备可能出现的故障和问题，并及时安排机修人员作好设备的检查和修理工作。不能因为设备故障而停止混凝土的浇筑，确保在施工过程中及时提供工程所许混凝土，促进工程有序向前推进，保证施工进度。

1混凝土拌和质量控制要点

（1）混凝土最小拌和时间

拌和容量Q(立方米)

最大骨料粒径(mm)

最少拌和时间（s）

自落式拌和机

强制式

0.8≤Q≤1

80

90

60

1<Q≤3

150

120

75

Q>3

150

150

90

注：①入机拌和量应在拌和机额定容量的110%以内。

②加冰混凝土拌和时间应延长30s(强制式15s)

（2）在混凝土拌和中应定时检测骨料含水量。

（3）混凝土掺和料在现场宜用干掺法，且必须拌和均匀。

（4）混凝土拌和物出现下列情况之一，按不合格处理。

①错用配合比。

②混凝土配料时，任意一种材料计量失控或漏配。

③拌和不均匀或夹带生料。

④出口混凝土坍落度超过最大允许质。

2混凝土运输过程注意事项

（1）运输中不致发生分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。

（2）混凝土运输时间：

运输时段平均气温

混凝土运输时间（min）

20—30

45

10—20

60

（3）5—10

（4）90

（4）低温天气应避免天气、气温等因素的影响，采取遮盖或保温设施。

（5）混凝土的自由下落度不宜大于1.5m否者应设缓降措施，防止骨料分离。

（6）混凝土在运输过程中如果出现故障，必须及时处理。在混凝土初凝前想办法将混凝土运送到浇筑仓位否者以不合格处理。

四、混凝土浇筑、养护及拆模质量控制

（一）混凝土的浇筑

混凝土浇筑前作业包括：基础处理、施工缝处理、立模钢筋及预埋件的安设。（其质量要求参见《水工混凝土施工规范》）其次必须经监理人员验仓合格，并取得准浇许可证方能进仓作业。

1入仓铺料

混凝土入仓铺料多采用平浇法，它是由仓面某一边逐层有序连续铺填。铺料层的厚度与振动设备的性能、混凝土粘稠度、骨料强度和气温高低有关。

其具体要求参见下表：

振动设备

浇筑层厚度

插入式

振捣机

振捣棒头长度1.0倍

电/风振捣器

0.8倍

软轴式振捣器

1.25倍

平板式

单层钢筋

250mm

双层钢筋

200mm

混凝土层间间歇超过混凝土初凝时间，会出现冷缝，使层间抗渗、抗剪能力明显下降，在施工过程中，其允许间歇时间：

混凝土浇筑气温

允许间歇时间（min）

中热、硅酸、普通硅酸盐水泥

低热、矿渣、火山灰质硅酸盐水泥

20—30

90

120

10—20

135

180

（5）5—10

195

----

2平仓与振捣

卸入仓内成堆的混凝土料，应平仓后再振捣，严禁以振捣代平仓。振捣时间以混凝土粗骨料不在显著下沉，并开始泛浆为准。应避免欠振、过振使混凝土振捣均匀密实。其振捣具体要求参见《水工混凝土施工规范》

3浇筑中仓面出现下列情况之一应停止浇筑。

（1）混凝土初凝并超过允许面积。

（2）混凝土平均浇筑气温超过允许偏差质，并在1小时内无法调整至允许温度内。

（3）在浇筑过程中出现大雨或暴雨天气。

4在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。

（1）不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料。

（2）长时间凝固、超过规定时间的混凝土料。

（3）下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。

5在浇筑埋石混凝土的时候应该严格控制施工单位的埋石量、埋石大小并保证埋石洁净以及埋石与模板的距离，杜绝施工单位为了单纯提高埋石率而放弃质量。在施工中努力确保埋石垂直和水平距离，以不影响振捣为原则，提高埋石混凝土质量。

6浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

五、混凝土的养护及拆模质量控制

（一）混凝土的养护

为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晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响出现不正常的收缩、裂缝破坏等现象。混凝土浇筑完毕后应及时洒水养护保持混凝土表面湿润。

混凝土表面的养护要求：

（1）塑性混凝土应在浇筑完毕后6-18h内开始洒水养护，低塑性混凝土宜在浇筑完毕后立即喷雾养护，并及早开始洒水养护。

（2）混凝土应该连续养护，养护期内必须确保混凝土表面处于湿润状态。

（3）混凝土养护时间不宜少于28d。

（二）拆模

拆模的迟早直接影响到混凝土质量和模板使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重模板，混凝土强度达到2.5Mpa以上，其表面和棱角不因为拆模而损坏方可拆除。对承重模板达到下表规定的混凝土设计标号的百分率后才能拆模。

悬臂板、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%

参考文献

1水利工程施工武汉大学出版社

篇（11）

[中图分类号]　P694 [文献码]　B [文章编号]　1000-405X（2012）-11-69-3

0前言

随着我国综合国力的不断提升，经济建设的日益繁荣，对电力资源的需求日趋紧张，中小型水电资源的开发利用，对缓解我国电力资源的需求紧张局面起到了不可替带的重要作用。为此加强对水电工程建设的地质灾害危险性评估工作，更加科学、合理、有效地开发利用水利资源，更好地保护人类生存环境，有着至关重要的作用。本文以辽宁省凤城市石桥水电站工程建设地质灾害危险性评估为例，浅谈一下地质灾害危险性评估在水电工程建设中的应用。

1工程建设概况

石桥水电站工程是一座无调节的径流式水电站，采用水力自控翻板闸坝型，坝址以上控制流域面积为4839km2，水电站正常蓄水位46m，总库容4001万m3，电站总装机容量9600kW，电站多年平均发电量为2136万kw.h，年利用小时数为2225h，工程建设永久占地8.1095hm2。工程枢纽建筑物由左岸电站厂房、冲沙闸、水力自控翻板闸等组成。枢纽工程等别为Ⅲ等，永久性水工主要建筑物（拦河坝、冲沙闸、电站厂房等）的级别为3级，永久次要水工建筑物级别为4级，临时性水工建筑物级别为5级，属较重要建设项目。

2　工程建设区地质环境条件

2.1水文气象

工程建设区气候属北温带湿润的季风型大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。所处爱河流域多年平均气温8.1℃，12月至翌年2月平均气温在0℃以下，1月最冷。区内降水量充沛，多年平均降水量1021.3mm，降水量年际变化较大，降雨量在年内分配极不均匀，雨量多集中在夏季7、8两月，占全年57%左右。流域内多年平均蒸发量1237.2mm，5月份相对湿度小，气温上升快，风速大，是蒸发量最大时期，11-3月为结冰期，蒸发量最小。流域内冬季受西伯利亚冷空气南下及地形影响，最多风向为NNW，初霜期一般在9月下旬，终霜期一般在5月上旬。流域内降雪期长，初雪期最早在10月21日，最晚终雪日在4月29日。流域内累年极端最高地面温度63.7℃，累年极端最低地面温度-37.5℃，最大冻土深度为138cm。

坝址区多年平均径流总量为25.35亿m3，多年平均流量为80.38m3/s。20年一遇设计洪峰流量为11400　m3/s，100年一遇校核洪峰流量为16700　m3/s。

爱河流域植被覆盖情况较好，上游森林覆盖率达80%以上，水土保持状况良好，是辽宁省的少沙河流，年均入库泥沙体积为63.7万立方米。

2.2地形地貌

工程建设区地貌属辽东低山丘陵区，坝址位于草河与爱河汇合口下游2.6km左右峡谷段上，周围山丘高程均在300m以下，地形坡度一般在17°左右。左岸地形较完整，山丘多北东向展布，最高丘顶约为230m～262m，右岸地形较破碎，除近岸地段见有293m两山丘连绵成帐外，其它地带最高仅121m，多为高50m～70m，宽3km～4km的破碎分水岭。两河汇合处地表平坦开阔，阶地有两级，漫滩多存留于堆积岸，其后为丘陵，两侧山体多北东向延展（见照片1）。

2.3地层岩性

工程建设区内地层除新生界第四系外，侵入岩大面积分布，是构成库区与坝址区的唯一地层。

第四系主要分布于水系两侧、山间洼地和山麓地带，呈条带状展布，厚度不等，主要有砂卵石、粉质土、耕植土及局部崩积物等；侵入岩主要有前震旦纪辉长岩、燕山晚期二长花岗岩、晚侏罗系花岗斑岩及晚侏罗系花岗岩。前震旦纪辉长岩主要分布于坝址两侧坝端；燕山晚期二长花岗岩主要分布于库区上游右岸处；晚侏罗系花岗斑岩主要分布于库区上游右岸处；晚侏罗系花岗岩主要分布于库区上游。

2.4构造

工程建设区主要构造为新华夏系压性断裂，大部分在早元古代混合岩、印支期花岗岩及燕山期花岗岩中通过，总体走向北东约20°～30°，倾向南东。总体上工程建设区从区域上看库区及坝址区没有大的断裂构造通过，从断裂的走向看，局部断裂构造从深部有可能通过库区，因此工程建设区内地质构造不甚发育，未见有大的断裂构造存在，工程建设区内地质构造较简单。

2.5地震

工程建设区地震区划属华北地震区，海城-丹东-朝鲜西海岸北西向地震带和鸭绿江北东向次级地震带交汇处，重力梯度和地壳厚度有一定变化，区域地震活动主要受鸭绿江断裂带活动影响。据现有地震资料记载，工程建设区内没有发生过破坏性地震，地震活动性微弱。工程建设区基本地震加速度值为0.05g，动反应谱特征周期为0.35s，抗震设防烈度为Ⅵ度，区域地壳稳定性较好，属于区域相对稳定的地区。

2.6水文地质特征

工程建设区地表水系较发育，根据区内地下水的赋存形式和运移特点等因素，将工程建设区内地下水分为两种类型，即第四系松散层类孔隙水和基岩裂隙水。

第四系松散层类孔隙水，主要分布于河谷、漫滩、坡麓及沟谷地带，赋存于第四纪松散堆积物中，受大气降水及地表水的补给，径流、排泄条件好，水交替作用强烈。地下水位随季节变化及大气降水变化显著，含水层厚度不均变化较大，由坡顶至沟谷厚度逐渐增大。

基岩裂隙水，主要赋存于燕山晚期二长花岗岩及晚侏罗系花岗斑岩和花岗岩等基岩裂隙和风化裂隙中，其含水性受岩石的风化程度及成岩时的孔隙、裂隙的空间大小所控制，主要受季节性降水及松散含水层补给，含水性较弱，富水性不均，受出露部位、地形切割程度的影响，往往以短途径流、点状泉等方式排汇。

2.7岩土工程地质特征

工程建设区内岩土工程地质特征主要按库区、坝址工程区、电厂尾水渠工程区进行说明。

（1）库区工程地质特征

石桥水电站库区河谷成U字型，两侧阶地有两级，山体多南北向延展。左岸坝址线地势陡峭，岩石面积较大；右岸坝址线为低缓丘陵区，植被发育，覆盖层较厚。

库区基岩均为侵入岩，其中二长花岗岩主要分布于坝址两端；花岗斑岩主要分布于库区上游右岸处；花岗岩主要分布于库区上游右侧低山处；少量辉长岩分布于坝址两侧坝端。

库区第四系地层以粉土、粉细砂、砂卵石为主，主要分布于河床两侧河漫滩与沟谷及Ⅰ、Ⅱ级阶地上。砂卵石厚度一般为5.0m左右；粉细砂一般在3.0-4.0m左右。

库区内未发现较大的断裂构造，右岸及左岸均未见通往库外的断层。

库区两岸，新鲜岩石坚硬完整稳固，但沟谷冲蚀地带及表层岩石风化较强烈，其承载力相对较低，岩土体工程参数与坝址工程区基本一致。

（2）坝址工程区工程地质特征

坝址区第四系松散堆积物分为耕植土层，分布于右坝端；细砂层分布于河床左侧与左岸山丘之间的台地上；卵石层主要分布于河床右侧河漫滩，岩石成分为花岗岩、石英岩等，磨圆度较好。

坝址区基岩均为侵入岩，主要为二长花岗岩，分两期侵入，广泛出露于坝址区，是坝基的主要岩体。坝址区未见断层通过，坝基岩体二长花岗岩发育有三组节理，节理面大多闭合-微张，泥质-岩屑充填，结构面起伏粗糙。

坝址区强风化岩层较薄，多为弱风化岩石，两岸坝端岩层风化浅，河漫滩处风化较深。第四系以下基岩顶面为强风化岩，其中最大厚度2.3m，最小厚度0.5m。坝址左坝端岩石为弱透水，河漫滩段岩石为中等透水，右坝端岩石透水性为弱透水-中等透水，应对整个坝基岩体尤其河漫滩段坝基基础进行帷幕防渗处理。

（3）电厂、尾水渠工程区工程地质特征

电厂区第四系主要为冲洪积细砂和山麓堆积物，电厂厂基岩性有辉长岩和二长花岗岩，强风化岩体破碎，弱风化岩体较为完整，厂区内无断层，地基承载力为3000～1000KPa；尾水渠区第四系主要为冲洪积细砂，基岩有辉长岩和二长花岗岩，上游段有弱风化岩，下游段有强风化岩。整个电厂、尾水渠岩体透水性均为弱透水。

2.8人为工程活动的影响

工程建设区原始地貌保持较好，地表植被较发育，人为工程活动主要表现为河谷区Ⅰ、Ⅱ级阶地的农业种植，县乡间便道的建设、引水工程的建设、村居民区建设及小规模的采石、采砂活动，人类工程活动对地质环境的影响较小，工程建设区人为工程活动一般。

3　地质灾害危险性现状

经实地调查，工程建设区内潜在地质灾害类型主要有崩塌、滑塌、滑坡、泥石流。

3.1崩塌、滑塌

在库区左岸坝址工程区、电厂尾水渠工程区边坡多见岩体，坡脚见有倒石堆及崩落块石，由于地形坡度较陡，岩体长期遭受自然风化剥蚀，在强降水入渗、地震、人工不合理削坡等激发因素的作用下或某一主导因素的作用下，均存在倾倒式或滑落式崩塌的危险隐患，其危险性小。

3.2滑坡、泥石流

在库区两岸边坡地带，小型溪流沟谷较为发育，河谷阶地及山坡农业耕作地带植被破坏较重，坡面水土流失现象较多，加上区内其它工程建设切坡扰动土体现象，使得本区在雨季特别是暴雨季节，沿河两岸部分沟谷、斜坡地段有小型滑坡、泥石流的发生，给工程建设带来潜在危险，因此，在丰水期洪水的冲击下，区内有滑坡、泥石流的危险隐患，其危险性小。

4　地质灾害危险性预测

工程的建设和运营，将对库区及周边地带内的地质环境条件产生影响，特别是水文地质条件、岩土体原有的力学平衡状态将发生改变，可能引发或加剧的地质灾害，主要表现为崩塌、滑坡、泥石流、库岸坍塌、滑塌、浸没、水库渗漏、坝基坝肩渗漏等问题。

4.1枢纽建筑区

（1）崩塌、滑塌

在坝址左右两岸的枢纽建筑工程区，由于工程建设人工开挖边坡，形成高陡边坡，尤其在左侧坝肩枢纽工程切坡地带可能引发小型岩土体崩塌、滑塌，给工程建设带来危险，并对本区地质环境条件和自然生态环境造成不同程度的破坏，随着工程建设的实施，人类工程活动的增强，在自然及人为等因素激发下，两侧边坡及人工切坡地带均有可能发生小面积的崩塌、滑塌，其发生的可能性和危险性中等。

（2）坝基渗漏、坝肩绕坝渗漏

在坝址区，由于坝基岩体透水率多以中等透水为主，局部岩段较为破碎，岩体完整性较差，可能发生坝基渗漏；在右坝肩由于工程地质条件、地形、地貌相对左岸较差，可能发生坝肩绕坝渗漏，应根据坝基及坝肩透水性分带特征及基岩透水性特点，在大坝施工过程中，应对坝基深厚覆盖层及下伏岩体做防渗墙和防渗帷幕，否则水库蓄水后易产生坝基渗漏、坝肩绕坝渗漏，其发生的可能性和危险性中等。

4.2库区

（1）库岸坍塌、滑坡

水库蓄水后，水位抬升，水文地质条件发生改变，地表及地下水径流条件发生变化，并对库区两岸边坡地带的岩土体进行浸润，在静水压力、动水压力、坡体自重应力、强降水等自然和人为工程活动因素的作用下，库区两岸边坡地带可能发生库岸坍塌、滑坡，其发生的可能性和危险性中等。

（2）泥石流

库区所处流域水系较发育，库区周边有多条溪流沟谷、冲沟存在，沟谷、坡麓及坡谷地带多为农业耕地，对地表植被造成一定破坏，尤其在库区左岸坝肩上游有一较大冲沟存在，沟内有人工扰动土体及多处水塘存在，该沟区亦是工程建设的砂石骨料加工区，工程施工势必加大对沟内岩土体的扰动，增加松散物源，在雨季强降水入渗、冲沟水流的冲刷及自身重力和暴雨突发引发山洪等人为和自然因素的激发作用下，在沟谷中均可能引发小型坡面泥石流和溪沟泥石流，其发生的可能性和危险性中等。

（3）水库渗漏

库区岩性单一，均为侵入岩，没有碳酸盐岩分布，岩体透水性弱，水库两侧与邻谷分水岭山体宽厚，无低矮单薄分水岭和低邻谷，地下水分水岭高程远大于正常蓄水位，无穿越库区分水岭通向库外的断裂构造，水库封闭条件较好，不存在向邻谷产生永久性渗漏问题，故水库渗漏发生的可能性和危险性小。

（4）水库泥沙淤积

库区所处流域植被覆盖情况较好，上游森林覆盖率达到80%以上，水土保持状况良好，但流域悬移质输沙量年际间变化较大，年内分配极不均匀，主要集中在汛期，约占全年的99%。由于库区所处流域上游，山地面积大，流域内山高坡陡，河道比降较大，属于少沙河流中推移质沙量高产区，因此推移质及库区塌岸和泥石流等所产生沙量占悬移质的比值较一般地区高，年均入库泥沙体积约为63.7万m3，故水库发生泥沙淤积可能性和危险性中等。

（5）水库淹没及浸没

电站正常蓄水后，库区及周边地下水位抬高，对位于正常蓄水位附近的第四系松散堆积层如一、二级阶地等，可能产生浸没问题，但因库区周边松散堆积物质多为砂土、碎块石土、卵砾石土等，透水性较好，库区周边阶地上的耕地，因库水抬升受毛细管作用，局部可能产生浸没现象，但分布范围较小，受水库浸没影响不大，库区发生淹没及浸没的可能性和危险性中等。

（6）水库诱发地震

工程建设区地震活动微弱，库区及周边无可溶岩分布，不存在规模宏大的活动性断裂构造，局部断裂未与库区发生直接的水力联系，电站水库蓄水后存在水库诱发地震的可能性和危险性小，但应对坝址工程区进行监测设置，确保坝体等枢纽工程与水库的安全。

5　地质灾害防治措施

5.1崩塌、危岩、落石等灾害防治措施

工程建设中应采取如绕避、刷坡清除、镶补勾缝、加固支档、修筑拦石墙、排水沟、预应力锚索、架设安全防护网、采用安全坡率法施工等有效安全防护措施，应严格控制爆破用药量，采取预爆破措施来保护基岩不受损害，发现危石应及时清除或支撑加固，对影响斜坡稳定性的岩体空洞、裂隙应及时进行镶补勾缝，要拦截疏导斜坡地表水和地下水，作好边坡及其以外集水面积内的排水和防渗体系。对区内的永久性边坡地带，尤其是左岸枢纽工程区的岩质边坡，必须修筑永久性安全防护治理设施，保证边坡安全稳定，雨季应加强坡体稳定监测，及时发现隐患，采取科学防护措施，保证人员和财产不受损失。

5.2边坡失稳、滑坡的防治措施

工程建设中及工程建成后，区内高边坡段应采用台阶及适当放缓边坡坡度、全断面边坡防护，或采用下挡上护措施，必要时可采用预应力锚索加固手段；低边坡段，可采用坡面防护，下设挡墙、脚墙的防护措施；同时上述地段尚应做好防、排水工程，避免地表水渗入岩土体内。斜坡地带，在坡积层上填方加载时，可能会导致坡积层沿下伏基岩面滑动，可采取路堤挡土墙、路肩墙进行防治，挡墙基础宜置于基岩中一定深度，确保坡体稳定而不危害工程，并做好坡体稳定的监测和预警工作。

5.3泥石流灾害防护措施

加强对区内沟谷溪流、河流的综合治理，工程建设所需砂石料要科学合理堆放，禁止随意乱堆乱弃，特别是严禁在主沟槽内堆积存放，尽量少占压河床，并加强导流工程设施建设，采用恰当的工程防护措施如固稳、挡储、排导等，生物防治措施如封山育林等方法，控制地表径流，防止坡面侵蚀，消除泥石流灾害的发生，在雨季强降水期应加强对可能发生泥石流沟谷的监测和预警工作。

5.4水库坍岸的防护措施

石桥水电站蓄水后，将对库区两岸分布的岩土质坡体及松散坡积物堆积体产生浸润剥蚀，在边坡防护中，应采用干砌片石护坡、挡墙、抛石或干砌片石与挡墙相结合的库岸防护或路基防护措施，同时对抬高农田分布的地段采取永久防护堤等工程措施和种草、植树等生物措施，严格禁止一切破坏岸坡的人类工程活动。

5.5坝基渗漏、坝肩绕坝渗漏的防治措施

坝基工程建设基面为弱风化二长花岗岩，对坝址、坝肩区引起坝基渗漏、坝肩绕坝渗漏的透水岩段，建议采用帷幕灌浆至隔水岩层的方式处理，确保坝基及枢纽工程的绝对安全。

6　结论与建议

6.1结论

工程建设区地质环境条件复杂程度中等。现状条件下的地质灾害类型有崩塌、滑塌、滑坡、泥石流。人类工程活动一般，对本区自然地质及生态环境造成的破坏程度较小。现状条件下地质灾害的发育程度属弱发育，危险性小。

随着工程建设区枢纽工程、库区等各项人为工程活动的实施及自然激发因素的影响下，将破坏该区现有岩土体的稳定平衡条件及地表植被等自然生态环境，可能引发崩塌、滑塌、滑坡、泥石流等地质灾害，其发生的可能性中等，危险性中等。工程建设本身可能遭受崩塌、滑塌、滑坡、泥石流等地质灾害的危险性中等。

6.2建议

（1）加强地质灾害的监测、预警和防治，科学合理规划，提高思想认识，做到以预防为主，"防"、"治"相结合的方针，加强地质环境保护，尽量减轻工程建设对地质环境的不利影响，尽可能避免引发和加剧地质灾害的发生。

（2）坝基及边坡开挖中要注意施工方法，做好安全防护，边坡要控制在安全坡角内，全面进行坝基及坝肩防渗帷幕灌浆，施工时应尽量避开雨季，以防突发性地质灾害的发生。

（3）电站主体工程施工开挖，要采取工程防护措施，在坝基、坝肩高边坡开挖地段，应确定合理的开挖坡比，进行边坡防护及布设截排水设施等，防止边坡发生渗透变形与滑塌，保证施工安全，同时布置必要的边坡变形监测措施。

（4）工程建设过程中，应采取工程措施和生物措施相结合的原则，做好施工区、库区及周边地区的水土流失防治工程，对库区及冲沟、河道进行治理，避免滑坡、泥石流等地质灾害的发生，对库区及周边地区要进行绿化、美化工作。

（5）工程建设及运营期，应"统一规划，合理布局"，体现人与自然的和谐统一，最大限度地减少对自然生态环境的破坏和影响，坚决做到"谁开发谁保护，谁破坏谁治理"，最终实现经济效益、社会效益与环境效益的和谐统一。

7结束语

随着我国电力事业的快速蓬勃发展，我们更应着力强地质灾害评估工作在电力工程建设中的应用，确保电力工程建设安全可靠运行，保证国家和人民生命财产不受损失，做到人与自然环境的和谐统一。因此，在进行地质灾害危险性评估时，要有充分的前瞻性，既要认识历史灾害过程，又要充分考虑地质灾害的潜在危险。

参考文献

［1］《地质灾害防治条例》[M]，中华人民共和国国务院令第394号.

［2］《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》[S]，中华人民共和国国土资源部令[2004]69号.

［3］《关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》[S]，辽宁省国土资源厅发[2004]198号.

［4］《辽宁省建设项目地质灾害危险性评估技术要求》[S]，辽宁省国土资源厅发[2004]198号附件

［5］《地质灾害灾情评估理论与实践》[M]，中国建筑设计研究院专业技术培训资料，2006.

［6］《辽宁省建设项目地质灾害危险性评估管理办法》[S]，辽省国土资源厅发[2007]42号.

［7］《凤城市石桥水电站工程可行性研究报告》[R]，辽宁省水利水电勘测设计研究院，2011.