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重磅!《水库大坝加固设计导则》新规面世,内附全文!

 涛儿—taoer 2022-09-23 发表于辽宁

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前 言

根据水利技术标准制修订计划安排,按照《水利技术标准编写规定》SL1-2014)的要求,编制本标准。

本标准共 9 章 30 节,主要技术内容有:

──总则;

──基本规定;

──加固工程布置和总体设计;

──土石坝加固;

──混凝土坝和砌石坝加固;

──泄水和输水建筑物加固;

──其他建筑物和近坝岸坡加固;

──机电及金属结构;

──信息化改造。

1 总则

1.0.1 为规范水库大坝加固设计,提高工程设计质量和加固技术水平,促进加固技术进步,制定本标准。

1.0.2 本标准适用于所有规模的各类已建水库大坝的加固设计。

水库大坝包括永久性挡水建筑物,以及影响大坝安全的泄水、输水、过船等建筑物与其金属结构、近坝岸坡。

1.0.3 本标准主要引用下列技术标准:

1.0.4 加固设计方案和措施宜采用成熟和可靠的技术,新技术、新工艺、新设备和新材料运用须经过必要的试验和论证。

1.0.5 水库大坝加固设计除应符合本标准规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 基本规定

2.1 加固设计的基本要求

2.1.1 水库大坝加固设计应以水行政主管部门认可的安全鉴定或检测结论等为依据,针对病险情及安全隐患采取相应处理措施,加固后水库大坝的防洪能力、渗流、结构、抗震及机电设备与金属结构等安全性能、耐久性应满足现行规范要求。

2.1.2 遭遇地震、超标准洪水、极端强降雨等出现病险情时,对受损建筑物可进行必要的应急加固,将病险情及其影响降低至可控状态,满足度汛要求。应急加固完成后应研究提出除险加固设计方案。

2.1.3 运行过程中建筑物和设备设施等发生损坏或失效时,应采取必要的维修加固措施,恢复其正常使用功能。

2.1.4 加固设计应包括建筑物加固、机电设备与金属结构及管理设施改造设计,根据建筑物结构与设备设施存在的病险情及安全隐患确定加固内容。

2.1.5 加固设计可开展必要的雨水情测报、安全监测、水库管理信息化、防汛道路、通讯设备、管理用房等管理设施改造设计。

2.1.6 水库大坝加固原则上不改变水库正常蓄水位,确需改变时应进行充分论证。

2.1.7 水库大坝加固设计应遵循确保安全可靠运行、充分发挥效益的原则,小型水库大坝加固设计宜采用经济可靠、施工简单、易于质量控制的技术。

2.1.8 加固设计宜充分利用原有结构与设施,避免不必要的拆除或更换。

2.1.9 水库加固方案应根据病险情及安全隐患,从地形地质条件、方案可靠性、施工组织、建设征地、运行管理、工程投资等方面综合比选。小型水库加固方案比选可适当简化。

2.1.10 加固设计方案应考虑应急抢险避险要求,增强水库大坝险情防范处置能力。

2.1.11 机电设备、金属结构及管理设施改造宜与建筑物加固相互协调,改善运行管理条件,提升管理能力。

2.1.12 根据水库大坝的任务和运行管理需要,宜采用物联网、云平台、数字孪生等信息化技术,提高工程智能化管理水平。

2.2 基础资料

2.2.1 加固设计应搜集、整理水库大坝勘察设计和运行管理等已有资料,主要包括以下内容:

1 大坝初始建设、历次除险加固或改扩建工程设计、施工、验收等资料。

2 安全监测系统布置及监测资料整编分析成果。

3 历次大坝安全鉴定成果及运行过程中质量缺陷、事故的处理情况等资料。

4 水库调度规程、应急预案、运行大事记等运行管理资料。

2.2.2 基础资料应能反映水库大坝当前的实际状况,特别应注意搜集运行过程中可能发生变化的资料,包括水文系列延长、水库功能与防洪保护对象变化、抗震标准改变、淤积与库容变化、水库特征值变化、水库调度运行方式改变、大坝下游冲刷等方面的资料,并对资料的准确性、可靠性进行复核。

2.2.3 当搜集和整理的基础资料不满足加固设计要求时,应开展必要的现场调查和勘测、检测、试验等工作。具备条件时,宜通过安全监测资料分析及反演分析等确定能代表水库大坝目前实际性状的计算参数。

2.2.4 应根据水库设计阶段采用的水文资料和运行期延长的水文资料,并考虑建坝后上游地区人类活动的影响以及水库工程现状,采用流量资料或暴雨资料复核设计洪水。如设计洪水复核计算成果小于原设计洪水成果,宜采用原设计洪水成果。

2.2.5 应根据设计批复的调度原则和采用能反映工程现状的水位~泄量~库容关系

曲线进行调洪计算,必要时对水位~泄量~库容关系曲线进行复核。当调洪计算结果低于原设计或前次大坝安全鉴定确定的指标时,宜采用原特征水位和库容指标。

2.2.6 对具有调节能力的控制性水库,其控制流域内还有其他水库时,应研究各种洪水组合,并按梯级水库调洪方式复核其防洪能力。考核上游水库拦洪作用对下游水库的有利因素时宜留有足够余地,并考虑上游水库超标准泄洪时的安全性,必要时开展上游水库溃坝洪水影响分析。

2.2.7 小型水库大坝基础资料的搜集、整理、分析及复核等要求可适当降低,但应满足加固设计基本需要。

2.3 地质勘察和安全检测

2.3.1 地质勘察应按 GB 50487 和 SL 55 的有关规定,查明水文地质、工程地质条件,对影响大坝安全的主要地质缺陷和安全隐患开展勘探和试验。

2.3.2 应按 GB 51247 的有关规定,复核工程场地地震动参数和地震基本烈度,当原设计采用的地震动参数不符合现行规范要求时,应对地震动参数进行调整。

2.3.3 应充分利用已有地质资料、施工和运行期监测资料,加强工程地质分析,采取适用的勘探技术和方法,分析病险情产生的地质成因,评价大坝质量,为加固设计提供岩(土)体物理力学参数等,对加固措施提出地质建议。

2.3.4 土石坝宜重点查明坝体和坝基岩(土)体物理力学性质及渗透性,复核坝体浸润线,存在渗漏时应查明坝体、坝基和绕坝渗漏性质、部位,分析渗漏原因。

2.3.5 混凝土坝和砌石坝宜重点查明坝体质量、坝基(肩)岩体性状及渗透性,存在渗漏时应查明渗漏通道位置,分析渗漏原因。混凝土坝坝体力学特性、砌石坝坝体质量及空隙率可采用钻探或物探方法检测。

2.3.6 泄水和输水建筑物及其他建筑物可采用坑槽探、钻探及室内外试验等方法,重点查明工程地质条件及主要工程地质问题。

2.3.7 应查明近坝库岸及边坡的稳定性,并评价其对水库大坝安全的影响。

2.3.8 加固所需的各种天然建筑材料应进行详查。

2.3.9 应针对水库大坝混凝土结构、砌石结构、机电设备、金属结构的质量缺陷开展必要的安全检测,检测时应采取必要措施减少对检测结构的扰动与不利影响。

2.3.10 混凝土结构及金属结构水下缺陷和安全隐患,可开展水下检测。水下检测宜采用多种方法互相对比、印证,检测成果应客观反映结构水下缺陷或安全状态。

2.3.11 安全检测成果应与历次运行资料、监测资料对比分析,综合评价结构安全状况,并提出加固处理建议。

2.4 工程等级和标准

2.4.1 应根据水库工程任务和规模,按照SL252的有关规定复核水库工程等别和建筑物级别。

2.4.2 水库大坝洪水标准宜按 SL 252 的有关规定确定。

2.4.3 根据水库防洪保护对象或失事可能影响的范围、影响人口、下游基础设施重要性,结合坝型、坝高等综合分析并基于风险分析成果,洪水标准可取SL252相关规定的上限;经充分论证,洪水标准可进一步提高。

2.4.4 1级、2级、3级土石坝设计洪水标准不宜低于重现期100 年一遇,4级、5级

土石坝设计洪水标准不宜低于重现期50年一遇。

2.4.5 水库大坝加固应复核确定工程抗震设防烈度。当工程原设计抗震设防烈度不符合现行规范要求时,应对其调整。小型水库大坝加固抗震设防应采用地震基本烈度。

2.4.6 加固工程结构安全标准及主要设计允许值应根据复核确定后的建筑物级别,按国家现行有关标准的规定执行。

2.4.7 过船(木)建筑物、鱼道以及影响大坝安全的挡土墙等其他建筑物加固设计时,其建筑物级别与设计标准分别按有关设计规范的规定确定。

3 加固工程布置和总体设计

3.1 加固工程布置

3.1.1 根据水库大坝病险情及安全隐患,结合现状工程总布置及工程各项功能要求,确定各建筑物加固设计方案及加固工程总布置,原则上不改变枢纽工程现有总布置格局。

3.1.2 当库周单薄分水岭山体安全性不足、采用防渗加固不可靠或其挡水不满足封闭条件时,可考虑增设副坝。

3.1.3 现有泄水建筑物泄洪能力不足且不具备扩建条件时,经论证后可在适宜位置增设泄水建筑物。

3.1.4 土石坝坝下涵管原址加固不可靠时,经论证后可另选适宜位置新建隧洞,同时封堵原坝下涵管。

3.1.5 水工隧洞病险情严重、原址加固不经济或工程任务另有需要时,经论证后可另选适宜位置新建隧洞。

3.1.6 泥沙含量高的河流,水库淤积严重时,经论证后可增设排沙设施。

3.1.7 防洪风险高的水库大坝,应研究降低库水位的方案措施,必要时可增设放空设施。

3.1.8 水库大坝加固可按环境影响评价意见改造或增设生态流量泄放设施。

3.1.9 工程加固施工总布置宜与枢纽总布置、坝址区地形地质条件相协调,综合考虑施工工厂布置、弃渣场、工程现有管理范围等因素进行技术经济比较确定,宜不增加永久征地。

3.2 加固工程总体设计

3.2.1 应根据工程安全鉴定或检测结论,对建筑物整体或局部稳定、渗流、结构受力及变形等进行复核。

3.2.2 根据建筑物的病险情及安全隐患,应开展必要的复核计算和技术经济比较,确定加固设计方案和加固措施,做到技术可靠、安全适用、经济合理。小型水库建筑物加固方案比选可适当简化,优先选用成熟可靠的加固措施。

3.2.3 综合考虑加固改造部分与现状结构布置之间的相互关系,必要时可采取措施调整现状结构布置,使其与加固措施相适应。

3.2.4 加固措施宜与枢纽工程总布置相协调,建筑物加固与基础处理加固措施应连接可靠、相互适应及协调。

3.2.5 建筑物加固新老结构结合部位应采取可靠的处理措施,必要时可对采用的材料、方法、工艺等进行现场试验验证。

3.2.6 宜优先安排非汛期降低库水位实施的加固项目,不具备条件时可考虑修建临时围堰施工、水下施工或放空水库施工等。土石坝放空水库和降低水位加固时,应控制库水位下降速度。

3.2.7 建筑物加固方案和措施应符合建筑景观和枢纽工程整体形象要求,与枢纽工程的周边景观和环境相协调。

3.2.8 建筑物及地基加固后应满足稳定、应力、变形、渗流及结构等安全要求。

3.2.9 防洪能力不达标的水库大坝,可通过工程措施、非工程措施或两者相结合的方式提高其防洪能力,加固措施应通过方案比选确定。

3.2.10 防洪能力达标加固可采取的工程措施包括改扩建泄洪设施、增设泄洪设施、加高大坝、加高大坝与改扩建泄洪设施相结合等。

1 泄洪能力不足时,在地形、地质条件适合的情况下应优先采用改扩建原泄洪设施方案,并对改建控制段堰型、降低堰顶高程、扩宽泄流宽度等方案比较。

2 原泄洪设施不具备改扩建条件时,可选择合适位置增设泄洪设施,包括增设正常泄洪、非常泄洪及放空、排沙等设施。增设的泄洪设施应与现有泄洪设施统一调度运用,并明确调度运用方式。增设的非常泄洪设施宜方便控制运用,并具备下游行洪通道。

3 对已设置非常溢洪道的水库,应根据非常溢洪道下游的现状条件,复核其启用方式和泄洪条件。对于防洪保护对象重要的工程,采取爆溃、自溃或其他无闸控制启用方式的非常溢洪道,有条件时可改建为有闸控制的非常溢洪道。

4 泄洪设施改造不经济时可采用适当加高大坝的方案,必要时同时采取加固措施。加高大坝可采用增设防浪墙、坝体加高等措施,应优先采用增设或加高防浪墙的方案。

5 加高大坝和改扩建泄洪设施均受到制约时,经论证可采用适当加高大坝和改扩建泄洪设施相结合的方案。

3.2.11 防洪能力达标加固可采取的非工程措施包括调整水库功能和调度运用方式、降低水库汛限水位等。采用非工程措施进行防洪能力达标加固时,应对工程任务进行必要的论证和调整。

3.2.12 各建筑物安全监测系统应结合监测设施现状、建筑物加固方案及运行管理要

求等进行更新改造,改造前应对原有监测设施进行鉴定。

4 土石坝加固

4.1 一般规定

4.1.1 土石坝加固应根据具体病险情及安全隐患进行大坝加高、坝体加固、坝基加固、坝体与坝基及其他建筑物的连接部位加固等。

4.1.2 土石坝坝体与坝基防渗加固应形成完整的防渗体系,结合部位须满足渗透稳定安全要求。

4.1.3 土石坝坝顶路面应结合周边环境采用混凝土或沥青混凝土硬化,坝顶不宜作为社会永久交通道路。

4.1.4 土石坝坝面排水应满足及时排除坝顶及坡面积水的要求。

4.1.5 存在白蚁、鼠害等危害的土石坝,应对坝坡及周边一定范围采取防治措施。

4.1.6 小型水库土石坝加固宜具备一定的漫顶抗冲能力,重视坝顶、下游坝坡防冲刷加固,部分坝段宜采用干砌石、浆砌石或预制混凝土护坡等。

4.1.7 土石坝加固应根据病险情及安全隐患情况对大坝坝顶高程、渗流及渗透稳定、坝坡抗滑稳定及坝体应力和变形等复核计算分析。

4.1.8 土石坝坝顶安全加高值应根据坝的级别和运用条件,按表4.1.8 的规定采用。

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4.1.9 土质防渗体顶部在正常运用条件静水位以上的超高,斜墙坝不应低于0.60m,心墙坝不应低于0.30m,非常运用条件防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位。
4.1.10 混凝土面板堆石坝面板顶部高程不应低于正常运用的静水位。
4.1.11 坝坡抗滑稳定采用计及条块间作用力的计算方法时,坝坡抗滑稳定的安全系数,应不小于表 4.1.11 规定的数值。
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4.2 大坝加高
4.2.1 大坝加高可采取加高防浪墙、增设坝顶防浪墙或加高坝体等措施。
4.2.2 大坝加高时应对坝体和坝基渗流稳定和坝坡抗滑稳定进行计算分析,并对坝体与岸坡及坝体与其他建筑物的连接进行安全复核,对存在的问题采取处理措施。
4.2.3 坝体加高优先采用下游培厚加高方式,不具备下游培厚加高条件时,可采用上游培厚加高方式;坝体加高高度不超过2m且坝体应力、渗流稳定及坝坡抗滑稳定满足规范要求时,可采用“戴帽”加高方式。
4.2.4 对坝体加高结合部位应适当处理。坝体加高填筑材料与原坝体填筑材料性质相近时,坡面宜开挖成台阶状;坝体加高填筑材料与原坝体填筑料性质差异较大时,宜增设过渡层或反滤层。
4.2.5 坝体加高部分防渗体与原坝体防渗体与加高应可靠连接,并形成完整的防渗体系。
4.3 坝体加固
4.3.1 坝体填料性能、填筑质量不满足规范要求时,可采取置换坝体材料、坝体灌浆等措施加固。具备挖除置换条件时,可采取局部挖除后重新填筑性能好、抗剪强度高的材料;不具备挖除置换条件时,可采取坝体灌浆加固,必要时开展现场灌浆试验。
4.3.2 土质防渗体坝体渗漏时可采用混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、充填灌浆、土工膜及增设反滤排水体等措施防渗加固,加固措施和分为应根据坝型、坝高、坝体填筑材料及其他有关因素,经技术经济综合比较后确定,并符合下列要求:
1 均质坝、黏土心墙坝坝体及坝基渗漏的综合处理可采取增设混凝土防渗墙,混凝土防渗墙宜布置在坝轴线上游附近,对于心墙坝宜布置在心墙中部,防渗墙墙底体应深入坝基防渗可靠的岩层内,并与其他建筑物可靠连接。
2 因软弱土层、砂层、砂砾石层导致坝体渗漏的,可采用高压喷射灌浆防渗加固,必要时应开展现场试验验证。
3 高度不大于70m的中、低坝因裂缝、洞穴或架空孔隙等原因出现渗漏的,可 采用充填灌浆处理,灌浆材料宜采用水泥黏土浆。
4 高度不大于30m的均质坝及黏土斜墙坝坝体渗漏时,可采用土工膜防渗;土 工膜的类型、材质及厚度的选择应按水头、填料、垫层条件、工作环境和铺设部位等确定。
5 均质坝渗漏导致下游坝体浸润线较高时,除采取截渗措施外,可考虑改造或新建下游排水。
4.3.3 土质防渗体大坝存在坝体裂缝、坝坡抗滑稳定不满足规范要求、坝顶及上下游护坡破损等结构缺陷时,应根据病害部位及其病害程度加固处理,必要时可采取综合性措施对坝体结构整体加固,并符合下列要求:
1 坝体裂缝可根据其所处部位、性状及其成因和危害采取局部挖除回填、裂缝灌浆等措施处置。
2 坝坡稳定加固宜根据坝型、坝高、坝体填筑材料及地形条件等因素综合分析后采取削坡放缓、培厚放缓、坝脚压重阻滑、坝坡局部衬护等措施。
3 坝顶加固宜根据其现状质量、是否满足日常运行管理以及与周边环境相协调等因素采取局部修整或整体改造;坝顶坝顶上游侧未设防浪墙时,宜增设路缘石。
4 坝体上下游护坡加固时宜根据其损坏程度并结合现场实际采取局部翻砌维修、细石混凝土或砂浆修补、拆除新建等措施。坝体护坡拆除新建时,上游护坡可采用块石、现浇混凝土及预制混凝土块等型式,下游护坡可采用草皮、格构草皮及块石等型式。
4.3.4 混凝土面板堆石坝坝体防渗及结构加固包括混凝土面板加固、面板脱空及垫层加固、堆石体变形控制加固等,应符合下列要求:
1 混凝土面板出现裂缝、破损或止水失效等问题时,宜降低库水位或放空水库修补加固;当无法降低库水位时,可水下加固。
2 混凝土面板出现裂缝、破损、止水失效后导致的集中渗漏采用水下加固时,可淤堵减渗后对破损部位进行水下修补处理。
3 混凝土面板危害性裂缝可根据其性状采取表面封闭、灌浆、凿槽嵌填等措施修补处理。破损混凝土面板可凿除后重新浇筑,其新老混凝土结合处宜处理成台阶,并设置双层双向钢筋衔接。周边缝和垂直缝的止水失效可修复处理或局部更换。
4 面板脱空或垫层疏松可采用充填灌浆处理,灌浆材料及灌浆工艺宜通过现场试验确定。
5 堆石体孔隙率不满足规范要求,或堆石体架空严重导致坝体变形偏大时,可采取变形控制措施加固。孔隙率不满足规范要求的堆石体可采用控制灌浆处理,灌浆材料及灌浆工艺宜通过现场试验确定。
4.3.5 沥青混凝土心墙堆石坝坝体渗漏可在心墙上游侧过渡层内采用混凝土防渗墙或控制灌浆进行局部防渗加固或重构防渗体加固。宜通过渗漏检测查明坝体沥青混凝土心墙渗漏部位及范围,经技术经济综合比较确定加固方案。
4.3.6 坝体下游棱体排水、贴坡排水等失效时,可开挖翻修或在下游坝体增设导渗井,增设的排水设施应满足反滤要求。
4.3.7 坝体抗震加固应对震损出现的坝体裂缝、变形、渗漏等险情及地震液化问题进行处理。坝体液化抗震加固可采取置换法、抛石压重法、砾石或碎石排水井法等。
4.4 坝基加固
4.4.1 土石坝坝基存在渗透稳定、渗漏量偏大、稳定及变形等问题时应进行加固处理。
4.4.2 坝基防渗加固措施应根据坝型、坝高、坝基地质条件等因素综合确定,与坝体防渗结构及坝基上其他建筑物防渗措施应可靠衔接。
4.4.3 坝基为土层、砂层、砂砾石层等覆盖层时,其防渗加固可选择垂直防渗、水平防渗、下游排水及排水盖重等一种或多种形式组合,并符合下列要求:
1 宜优先采用垂直防渗措施,可采取增设混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、控制灌浆等;
2 坝基相对不透水层埋藏较深或实施垂直防渗难度大且具备水平防渗条件时,可采用黏土铺盖、混凝土铺盖、复合土工膜等水平防渗;
3 对下游坝基存在承压水、渗透稳定不满足要求的,可采用排水盖重或增设减压井加固。
4.4.4 岩石坝基防渗加固时,可采取增设混凝土防渗墙、帷幕灌浆等措施。全风化、强风化及破碎带等地层可采取增设混凝土防渗墙,基岩的透水率不满足要求时可采取帷幕灌浆措施。
4.4.5 岩石坝基灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制,和基岩相对不透水层的透水率标准相同,宜按下列规定确定:
1 1级、2级坝及高度在70m 以上的高坝,基岩透水率为3~5Lu。2 高度小于 70m 的2 级中、低坝和高度在 30~70m 的 3~5 级中坝,基岩透水率为 5~10Lu。
3 高度小于30m 的3~5级低坝,基岩透水率不大于10Lu。4.4.6 坝基岩溶渗漏加固可采取高压帷幕灌浆、混凝土塞、黏土或土工膜水平铺盖、充填灌浆等措施。
4.4.7 坝肩山体存在绕坝渗漏时,可采取帷幕灌浆措施进行防渗加固,帷幕灌浆伸入两岸的长度可根据下列要求之一确定:
1 至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处。
2 至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处。
3 根据防渗要求,按渗流计算成果确定。
4.4.8 当两岸坝肩岩体有承压水或山体较单薄存在岩体稳定问题时,宜设置灌浆帷幕和排水幕加固。
4.4.9 坝基存在软弱夹层影响坝体或坝基稳定时,可采取抗滑处理措施及固结灌浆处理。
4.4.10 坝基液化抗震加固可结合坝体布置情况采取压重法、振冲加密或排水井法等措施。
4.5 坝体与坝基及其他建筑物的连接部位加固
4.5.1 土石坝坝体与坝基、坝肩及混凝土坝、溢洪道、坝下埋管等混凝土建筑物的连接部位存在顶部高程不满足规范要求、接触渗漏、不均匀沉降及水流对上游、下游坝坡和坡脚冲刷等问题时应进行相应加固处理。
4.5.2 坝体与坝肩及其他建筑物的连接部位顶部高程不满足规范要求时,应进行加高处理,加高部位防渗措施应与原防渗体系可靠衔接。
4.5.3 坝体与坝基、坝肩的接触面发生水力劈裂、接触面渗漏时,可结合坝体防渗加固增设的混凝土防渗墙墙底嵌入坝基、坝肩防渗可靠岩层内处理,或对坝体与坝基接触面高压旋喷灌浆防渗处理。
4.5.4 坝体与混凝土坝、溢洪道、坝下涵管等混凝土建筑物的连接部位发生接触渗漏时,可采取高压旋喷灌浆、充填灌浆等措施处理。
4.5.5 坝体增设混凝土防渗墙时墙体应与坝下涵管可靠连接,可采用开挖倒挂井、高压旋喷灌浆等措施处理。
4.6 安全监测改造
4.6.1 土石坝加固应结合病险情和加固方案进行变形、渗流、应力应变及温度等安全监测改造,并根据监测资料及时分析加固处理后的实际工作性态。
4.6.2 安全监测改造应与原有监测设施相结合,形成完整的大坝安全监测系统,新增监测设施宜少而精。
4.6.3 安全监测设施应以工程病险情及安全隐患部位为重点布置,监测横断面宜不少于3个,宜选在病险情、安全隐患、最大坝高、地形地质条件复杂等部位。病险情及安全隐患部位、坝肩及基岩断层带、坝下涵管附近、以及与混凝土建筑物或岸坡结合处等,宜增设安全监测设施。
4.6.4 根据坝型、坝的级别及运行情况等设置坝体表面变形、坝体内部变形、接缝裂缝变形等变形监测项目,有坝体危害性裂缝、沉降、滑坡等病险情及安全隐患时,宜有针对性地增加安全监测设施。
1 表面垂直位移测点宜与水平位移测点结合布置,共用一个混凝土观测墩,可考虑采用测量机器人、GNSS等实现自动化监测。
2 内部变形监测宜针对加固内容布设,垂直位移和水平位移测线结合布置,两者监测断面位置应一致。
3 土石坝表面裂缝变形,可在缝面两侧埋设简易测点(桩),采用卡尺、钢尺等简易工具测量。接缝裂缝变形监测宜采用测缝计,危害性裂缝宜采用裂缝计,实现自动化监测。
4.6.5 根据坝型、坝的级别及运行情况等因素设置渗流量、坝体渗流压力、坝基渗流压力、绕坝渗流等渗流监测项目,有散浸、渗水、流土、管涌等病险情及安全隐患时,宜有针对性地增加安全监测设施。
1 存在渗漏明流的大坝应设置渗流量监测点。
2 渗流压力和绕坝渗流监测宜采用在测压管中安装渗压计或水位计,实现自动化监测。
3 采用混凝土防渗墙或高压旋喷防渗墙等加固时,宜在距防渗墙上、下游面1.0m 左右布置测压管,对坝体、坝基渗流进行监测。
4.6.6 采用混凝土防渗墙加固的1级坝,应在防渗墙内布设应变计和无应力计,监测防渗墙的应力应变及温度情况;可根据需要布设应力传感器,监测混凝土防渗墙与坝体料间的压应力。
4.6.7 坝体内的电缆和管线横穿防渗体时,高程应在校核洪水位以上,并应采取止水措施。
4.6.8 应加强大坝病险情及安全隐患部位的巡视检查,明确巡视检查的频次、内容和方法等,考虑巡视检查所需要工(器)具。巡视检查方法可考虑新技术的应用,采用4G/5G、北斗、无人机、物联网、图像识别等先进技术进行智能巡检。
4.6.9 监测项目分类和选项及监测频次按SL725执行。监测自动化应做好系统防雷和网络安全,系统性能和数据采集装置等应满足SL551相关要求。
5 混凝土坝和砌石坝加固
5.1 一般规定
5.1.1 混凝土坝和砌石坝可根据安全隐患和具体病害进行大坝加高、坝体加固、坝基加固、坝身泄洪和消能防冲设施加固等。
5.1.2 混凝土坝和砌石坝加高、加固宜放空水库;不具备放空水库条件的,宜降低库水位。
5.1.3 混凝土坝和砌石坝加高、加固基础开挖和处理应不影响大坝安全。
5.1.4 混凝土坝和砌石坝坝体防渗及结构加固原则上应以修复为主,坝体结构损坏严重或防渗性能失效时,可在上游面重建防渗体。
5.1.5 混凝土坝加高、加固应做好新老混凝土的结合,新混凝土强度等级应比老混凝土提高至少一级。
5.1.6 混凝土坝和砌石坝加固应根据病险情及安全隐患情况对大坝坝顶高程、重力坝应力及抗滑稳定、拱坝应力及拱座稳定等复核计算分析。
5.1.7 混凝土坝和砌石坝坝顶安全加高值应根据坝的级别和相应水位,按表 5.1.7 的规定采用。
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5.1.8 重力坝按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数K¢值应不小于表5.1.8-1 的规定,按抗剪强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数K值应不小于表5.1.8-2 规定的数值。
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5.1.9 碾压混凝土重力坝按抗剪断公式计算的碾压层(缝)面安全系数应不小于表
5.1.8-1 规定的数值。
5.1.10 拱坝拱座采用刚体极限平衡法进行抗滑稳定分析时,1 级、2 级拱坝及高度
70m以上拱坝按抗剪断公式计算、其他按抗剪断公式或抗剪公式计算的拱座抗滑稳定 安全系数应不小于表 5.1.10 的规定。
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5.1.11 坝体及坝基应力的控制标准,混凝土重力坝和拱坝分别按SL 319和SL 282 执行,砌石坝按SL 25 执行。
5.2 大坝加高
5.2.1 混凝土坝和砌石坝加高可采用加高防浪墙、增设防浪墙、坝顶直接加高或扩大坝体横断面加高等方式。
5.2.2 坝顶直接加高可采用“戴帽”加高,必要时可增加预应力锚索。扩大坝体横断面加高可采用新浇筑混凝土与原坝体完全结合、部分结合等型式。
5.2.3 加高横断面根据大坝稳定、坝体应力和施工要求等确定,并采取有效措施确保新、老坝体联合受力。
5.2.4 根据加高前监测检测成果进行加高后的坝体、坝基防渗加固和排水改造设计。直接加高的新老混凝土层面上游侧宜设止水。新浇筑混凝土分缝宜与原坝体混凝土分缝一致,新设止水应与原结构缝止水可靠连接,新浇混凝土坝面排水应保证通畅。
5.2.5 坝体新老混凝土结合面应采取可靠措施处理,完全结合和部分结合面可采取凿毛、布设锚筋、设置键槽、铺设缓冲层、灌浆等措施提高结合强度,部分结合面应加强排水设计。加高后老坝体可能产生应力集中的部位宜进行修整处理。
5.2.6 坝体加高时应对原坝体存在的质量缺陷修复处理,必要时采取防护措施提高原坝体的耐久性。
5.2.7 混凝土坝体加高采用坝顶直接加高方式的,宜采用上下层容许温差控制;扩大坝体横断面加高的贴坡部位混凝土温控标准宜适当提高。温控条件复杂的宜对温控标准进行论证。
5.3 坝体加固
5.3.1 混凝土坝坝体加固应对坝体结构缺陷、坝体应力不满足规范要求、坝体渗漏等病险情及安全隐患进行处理。
5.3.2 混凝土坝存在混凝土裂缝、碳化、冻胀、不密实,过流面冲蚀、磨蚀破坏,结构混凝土强度或刚度不足等坝体结构缺陷时,根据病害部位及程度采取加固措施处理,必要时可采取综合性措施对坝体结构整体加固处理。
5.3.3 危害坝体结构安全的混凝土裂缝应进行处理。根据裂缝的危害性可采取下列处理措施:
1 贯穿性或深层裂缝可采取裂缝化学灌浆、沿裂缝凿槽回填混凝土、设置预应力锚筋或锚索、增设抗剪传力结构等措施;
2 坝面裂缝可采取灌浆、涂刷防水层、粘贴防渗盖片、凿槽嵌填止水材料等处理措施;
3 过流面裂缝可采取表面封闭、灌浆、凿槽嵌填高强砂浆或经论证的其他处理措施。
5.3.4 混凝土碳化可采取凿除换填或涂刷防碳化材料措施处理。混凝土碳化深度、钢筋锈蚀明显、危及结构安全的部位,可凿除碳化层后浇筑高强砂浆或高强混凝土;碳化深度较小的部位,可清除碳化层后涂抹丙乳砂浆、环氧砂浆、硅粉砂浆、氟碳、渗透结晶等保护材料,材料及工艺宜根据工程实际情况和现场试验确定。
5.3.5 混凝土冻胀破坏可采取凿除换填措施。凿除层深度应考虑冻层深度,回填具有高抗冻性能的混凝土或其他修补材料,并设置保温措施。结合工程具体情况,可辅以防渗、排水措施。
5.3.6 坝体内部不密实的混凝土可采取钻孔灌浆处理措施。处理前应通过钻孔取芯及芯样试验、压水(或压气)检查、抽水检查、物探检查等方式确定处理范围,可采用超细水泥基浆液或环氧树脂类化学浆液灌浆。钻孔及灌浆参数宜通过现场灌浆试验确定。
5.3.7 混凝土坝过流面的冲蚀磨蚀破坏可凿除重新浇筑混凝土,混凝土强度相对原混凝土应至少提高一级。冲蚀磨蚀较轻的可采取高性能抗冲磨材料防护处理。过流面气蚀破坏应专门研究处理措施。
5.3.8 混凝土结构强度或刚度不足的,可采取粘贴钢板、加大横断面、植筋、增设预应力锚筋或锚索等措施。
5.3.9 混凝土坝体应力不满足规范要求时,可扩大坝体横断面、增加坝体厚度、增设预应力锚筋或锚索的方式加固。
5.3.10 混凝土坝坝体渗漏处理原则宜前堵后排,可采取下列措施:
1 坝体渗漏处理可采取上游坝面新建防渗面板、涂刷防水层、粘贴防渗盖片、灌浆等措施。
2 结构缝渗漏处理可采取上游坝面骑缝粘贴防渗盖片、坝顶钻孔灌浆等措施,灌浆材料应采用柔性封堵材料,且不影响结构缝的伸缩变形。
3 对坝体排水孔进行清孔,并辅以坝体排水截引措施。
5.3.11 碾压混凝土坝层间缝渗漏可采取层间缝充填灌浆、上游坝面局部粘贴防渗盖片等措施处理,必要时可采取上游坝面增设混凝土、沥青材料、复合土工膜、高分子材料等防渗层。
5.3.12 重力坝坝体沿层间缝抗滑稳定不满足要求时,可采取扩大坝体横断面、增设锚筋和锚索、接缝灌浆等加固措施。
5.3.13 砌石坝存在坝体砌筑不密实、整体性差、表层砌体风化严重、大坝渗漏等病害的应进行加固处理。
5.3.14 砌石坝坝体砌筑不密实、整体性差的可采取充填灌浆处理,根据砌石体空隙率可灌注细石混凝土或水泥砂浆、水泥浆等。
5.3.15 砌石坝表层砌体风化的,可清理风化层后采用丙乳浆、聚脲等材料进行表面防护处理,风化破碎严重时可采取局部清理、凿除后换石嵌缝,嵌缝材料可采用水泥砂浆、水泥复合砂浆等胶结材料。
5.3.16 砌石坝渗漏严重的可增设混凝土防渗面板、喷射混凝土(水泥砂浆)、坝体灌浆、贴防渗层等。混凝土防渗面板厚度应满足抗裂性和耐久性要求,顶部最小厚度不宜小于30cm,底部应嵌入强风化下部或弱风化基岩不少于1m,并与坝基防渗体衔接。
5.3.17 混凝土(砌石)坝坝体抗震加固应对震损出现的局部开裂、渗漏等险情及不满足抗震措施要求的问题进行处理。
5.3.18 混凝土(砌石)坝加固不具备降低水位或放空水库条件的,可对坝体水下渗漏与结构破损等采取水下加固处理。
5.4 坝基加固
5.4.1 对混凝土(砌石)坝坝基渗流异常、坝基岩体质量劣化等影响坝基稳定及应力的病害进行加固处理。
5.4.2 坝基渗流异常的,可加强帷幕灌浆、增设排水孔等。
5.4.3 坝基岩体质量劣化的,可进行固结灌浆补强,灌浆后应对原有的排水孔进行疏通,必要时增设排水孔。坝基岩溶空腔可采用混凝土、水泥砂浆等材料回填处理。
5.4.4 重力坝坝基抗滑稳定不满足要求的,可采取基础灌浆、加强排水、扩大坝体断面、增设锚索或抗滑桩等综合工程措施。
5.4.5 拱坝拱座抗滑稳定不满足要求的,可采取坝肩岩体灌浆、排水、预应力锚固等拱座加固措施或增设重力墩。
5.5 坝身泄洪和消能防冲设施加固
5.5.1 混凝土(砌石)坝溢流坝段及坝身泄水孔等坝身泄洪和消能防冲设施根据其病害和水力复核确定加固方案。应根据加固设计需要开展泄流能力、下游水流衔接和消能防冲及与高速水流相关的抗冲磨防空蚀等计算分析。水流条件复杂的大中型工程,应通过水工模型试验确定坝身泄洪和消能防冲设施加固方案。
5.5.2 混凝土(砌石)坝坝身泄洪设施泄流能力不满足要求时,应进行防洪能力达标加固。溢流坝段及坝身泄水孔存在结构缺陷时,可采取修补加固措施处理。
5.5.3 混凝土(砌石)坝消能防冲设施不满足安全泄洪要求时,可改造、增加消能设施或调整消能方式。消能工存在结构缺陷时,可采取修补加固措施。
5.5.4 挑流消能设施不能满足要求的,可采取增加挑流鼻坎宽度、加大挑射角度、下游增设贴壁防冲护坦等措施。
5.5.5 底流消能设施不能满足要求的,可采取加深或加长消力池、增加消力槛、加长海漫、增加防冲槽抛石量等措施,必要时可在消力池末端增设防冲墙。消力池底板厚度不满足抗浮要求时,可增设锚桩、锚筋或封闭抽排处理。
5.6 安全监测改造
5.6.1 混凝土坝和砌石坝加固应结合病险情和加固方案进行变形、渗流、应力应变及温度等安全监测改造,并根据监测资料及时分析加固处理后的实际工作性态。
5.6.2 安全监测设施应以工程病险情及安全隐患为重点布置,监测横断面按坝段类型选取,宜选在病险情、安全隐患、坝高较高、结构和受力复杂等坝段。病险情及安全隐患部位、坝肩及基岩断层带等,宜增设安全监测设施。
5.6.3 根据坝型、坝的级别及运行情况等设置混凝土坝和砌石坝坝体表面变形、坝体内部变形、接缝裂缝变形等变形监测项目,有坝体混凝土裂缝、错台、沉降等病险情及安全隐患时,宜有针对性地增加安全监测设施。
1 表面垂直位移测点宜与水平位移测点结合布置,共用一个混凝土观测墩,可考虑采用引张线、正(倒)垂线、静力水准、测量机器人、GNSS等实现自动化监测。
2 内部变形监测宜针对加固内容布设,并具备实施条件。
3 接缝裂缝变形监测宜采用测缝计,危害性裂缝宜采用裂缝计,实现自动化监测。
5.6.4 根据坝型、坝的级别及运行情况等因素设置混凝土坝和砌石坝渗流量、扬压力、绕坝渗流等渗流监测项目,有表面浸水、渗水或渗漏等病险情及安全隐患时,宜有针对性地增加安全监测设施。
1 存在渗漏明流的大坝应设置渗流量监测点。廊道或平洞内的渗流量宜用量水堰法监测,坝体混凝土缺陷和裂缝等渗流水宜采用目测法检查或容积法监测。
2 扬压力和绕坝渗流监测宜采用在测压管中安装渗压计或水位计,实现自动化监测。
5.6.5 拆除重建和新建的混凝土建筑物,宜根据其规模和等级设置必要的应力应变及温度等安全监测项目。
5.6.6 监测项目分类和选项及监测频次按SL725执行。监测自动化应做好系统防雷和网络安全,系统性能和数据采集装置等应满足SL601相关要求。
6 泄水和输水建筑物加固
6.1 一般规定
6.1.1 溢洪道、泄洪隧洞、输水隧洞(涵管)等泄水和输水建筑物加固,应根据建筑物结构特点、工程地质条件及功能要求,针对病险情及安全隐患确定加固方案。
6.1.2 根据泄水建筑物类型复核其泄流能力,泄流能力不足时,应进行防洪能力达标加固。输水建筑物应复核其是否满足水库正常运行要求,不满足有关功能要求时,应采取加固措施恢复和完善。
6.1.3 泄水和输水建筑物混凝土结构缺陷处理参照 5.3.3~5.3.8 条执行。
6.1.4 泄水和输水建筑物结构不完善时,应根据运行要求予以完善。过流面未衬砌的宜增设必要的衬砌措施,无消能防冲设施的按水力设计要求增设完善。
6.1.5 泄水和输水建筑物出口距离土石坝下游坝脚较近时,应对坝脚采取必要的防护措施,避免水流冲刷或回流淘刷破坏坝脚。
6.1.6 溢洪道加固应根据病险情及安全隐患情况对控制段闸墩及岸墙顶部高程、堰基面抗滑稳定及垂直正应力等复核计算分析。
1 溢洪道控制段闸墩及岸墙顶部的安全加高下限值应根据控制段建筑物级别和运用工况,按表 6.1.6-1 的规定采用。
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3 溢洪道控制段堰基面上垂直正应力的控制标准按SL253执行。
6.1.7 隧洞和涵管加固应根据病险情及安全隐患情况对进水口工作平台高程、进水口抗滑、抗倾覆、抗浮稳定及建基面法向应力等复核计算分析。
1 独立布置的隧洞(涵管)进水口工作平台安全加高值应根据进水口建筑物级别与特征挡水位按表6.1.7-1采用;整体布置的进水口,其工作平台安全加高下限值应与挡水建筑物相同。
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2 独立布置的隧洞(涵管)进水口,当建基面为岩基时,沿建基面整体稳定安全标准应根据荷载组合按表6.1.7-2的规定采用;当建基面为土基时,进水口抗倾覆稳定安全系数、抗浮稳定安全系数应按表6.1.7-2的规定采用,沿建基面抗滑稳定安全系数应按表6.1.7-3的规定采用。整体布置进水口,其抗滑稳定安全系数应与大坝、河床式水电站和拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。
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3 独立布置的隧洞(涵管)进水口,当建基面为岩基时,建基面法向应力的控制标准应按SL 285 执行;当建基面为土基时,建基面法向应力的控制标准按 SL 265执行。对于整体布置隧洞(涵管)进水口,建基面应力标准应与大坝、河床式水电站或拦河闸等枢纽工程主体建筑物相同。
6.2 溢洪道加固
6.2.1 根据防洪能力达标加固要求,可对溢洪道采取修复加固、改扩建、拆除重建等加固方案。原泄流能力不足且不具备改扩建条件时,可选择合适位置增设泄洪设施。
6.2.2 溢洪道加固应满足下列要求:
1 宜优先采取修复加固方案;溢洪道病险情严重难以修复时,可采用改建方案。
2 改扩建溢洪道应结合地形地质条件进行扩宽、加深等方案比选;改扩建、重建或增设溢洪道应避免大范围扩挖坝体,避免开挖山体形成高边坡,且宜避开冲沟、崩塌体及滑坡体。
3 控制段闸墩及岸墙顶部高程不满足规范要求时应加高。
4 上部的工作桥、交通桥或渡槽等交叉建筑物净空高度不满足泄洪要求时,应对其进行改建。
5 泄槽布置有弯道时,应复核弯道段横向水位差,两侧边墙根据考虑横向水位差后的掺气水面线加安全加高值确定;横向水位差过大时,可在泄槽中部设顺水流向中隔墙。
6 设有非常溢洪道的水库,宜保留原非常溢洪道,可根据病险情及安全隐患进行加固;确需废除原非常溢洪道时,应充分论证。
7 小型水库溢洪道加固布置应因地制宜,使水流平顺,体型宜简单。改扩建或增设溢洪道时,宜优先采用无闸门控制的开敞式溢流堰,并适当留有超泄能力。
6.2.3 溢洪道加固水力设计应满足下列要求:
1 应进行必要的水力计算复核,包括堰的泄流能力、泄槽水面线、消能防冲、及高速水流防空蚀计算等。
2 对采取修复加固的溢洪道,进水渠、控制段、泄槽段、消能防冲设施及出水渠等不满足水力要求时应加固改造。
3 水流条件复杂的大中型水库溢洪道加固应通过水工模型试验验证水力设计;对于小型水库溢洪道加固设计,必要时可根据实际情况进行水工模型试验。
6.2.4 进水渠加固应满足下列要求:
1 进水渠流速大于不冲流速要求时,可采取现浇混凝土、预制混凝土块、喷混凝土、浆砌块石、干砌块石、混凝土植生块等结构型式对进水渠底板和两侧衬护加固。
2 现浇混凝土或浆砌块石衬砌厚度不宜小于0.3m,并应根据气候特点、地基约束情况及混凝土施工条件等设结构缝。
6.2.5 控制段加固应满足下列要求:
1 控制段堰基面抗滑稳定安全系数及垂直正应力不满足规范要求时,可对控制
段修复加固或拆除重建。修复加固可采取加强防渗排水、扩大基础、增加自重和增设阻滑等措施。
2 弧形闸门牛腿支座强度、配筋不足或周边出现深层、贯穿性裂缝时,可采取加宽牛腿、增设预应力锚固、粘贴钢板或碳纤维布等补强加固措施。
3 可根据检修需要和检修条件增设检修闸门;条件具备时,可设检修闸门门库。
4 控制段上部结构及启闭机房等建筑物存在结构缺陷时,可采取维修加固或拆除重建措施。建筑物造型宜美观,并与周边景观环境相协调。
6.2.6 泄槽底板加固应满足下列要求:
1 底板稳定不满足规范要求时,可采取增加底板厚度、防渗、排水、锚固、增设齿槽等措施加固。
2 泄槽底板抗冲磨不满足要求时,可将原表层混凝土凿除后增设抗冲磨混凝土层加固,增设混凝土层厚度不宜小于0.2m,并应采取植筋等措施加强新老混凝土结合, 抗冲磨混凝土的钢筋保护层厚度不应小于0.1m。当采用涂刷抗冲磨表面防护涂层处理 时,所采用涂料应与原底板混凝土具有足够的粘结强度和耐久性。
3 泄槽底板在消力池最高水位以下部位加固时按消力池底板设计。
6.2.7 消能防冲加固应满足下列要求:
1 挑坎抗滑稳定、建基面垂直正应力不满足要求时,可根据实际情况采取增加挑坎宽度、增设锚筋等结构加固措施或拆除重建。
2 挑坎挑流最大冲坑深度影响挑坎基础、两岸岸坡稳定及相邻建筑物安全时,可采取增加挑坎宽度、调整挑射角度或增加岸坡衬护、下游增设护坦及混凝土防冲墙等措施,并对挑坎贴壁流和跌流的冲刷采取必要的防护措施。
3 消力池底板应进行抗浮稳定计算,1级、2级、3级溢洪道消力池底板抗浮稳
定安全系数可取 1.0~1.2,4 级、5 级可取 1.0~1.1。
4 消力池底板稳定不满足要求时,可根据实际情况采取增加底板厚度、排水降压、增设锚筋等加固措施或拆除重建。
5 消力池池长或池深不满足消能防冲要求时,应加长或加深,消力池末端可采取加长海漫、增加防冲槽抛石及岸坡衬护等措施。
6 挑坎或消力池底板冲蚀破坏严重时,可增设抗冲磨混凝土层加固,宜参照6.2.6条执行。
6.2.8 出水渠结构加固设计应满足下列要求:
1 出水渠应与原河道衔接并平顺归槽,出水渠过流面应根据冲刷情况进行必要的衬砌,对两侧影响泄洪安全的不稳定滑坡体应进行清挖或加固处理。
2 出水渠行洪不畅时,可采取清淤疏浚、扩宽及衬砌加固等措施。
6.2.9 溢洪道各部位地基加固措施应根据承载能力、抗滑稳定、地基变形、渗流控制及抗冲等要求确定,并符合下列要求:
1 控制段基础防渗不满足要求时,可采用增加或加强垂直防渗、增加或加长水平铺盖等加固措施。控制段两岸的防渗不满足规范要求时,宜采取帷幕灌浆措施,防渗帷幕向两岸的延伸长度及走向,应根据水文地质、工程地质条件确定,宜延伸至相对隔水层或正常蓄水位与地下水位线相交处。控制段堰基防渗与两岸防渗之间应连接形成整体。
2 布置于坝端的溢洪道,其基础防渗帷幕应与大坝防渗帷幕可靠连接,形成整体。
3 地基及岸坡的排水设施应满足反滤要求。
4 地基存在断层破碎带或软弱夹层等不良地质条件时,可采取灌浆、增设防滑齿槽、抗滑桩、抗滑塞(键)或预应力锚索等措施加固处理。当存在岩溶渗漏时,可采取钻孔灌注混凝土或水泥砂浆。
6.2.10 应根据溢洪道的型式、建筑物级别及运行情况等,结合病险情和加固方案等,设置变形、渗流等监测项目。
1 宜在控制段、两侧高陡边坡、导墙和边墙设水平位移和表面垂直位移测点进行表面变形监测;对混凝土结构裂缝可采用单向或三向测缝计进行监测;溢洪道与大坝连接部位,可根据连接形式的不同,布置界面变形测点。
2 对独立布置的溢洪道,可在两侧布置渗压计或测压管监测绕渗;对紧靠坝体的溢洪道,应结合大坝绕坝渗流布置。
3 溢洪道监测布置应与大坝安全监测统筹考虑,监测项目分类和选项及监测频次按 SL 725 执行。
6.3 隧洞和涵管加固
6.3.1 隧洞和涵管加固应根据其病险情及安全隐患采取修复加固、局部拆除重建、全部拆除重建、易址重建或新建隧洞(涵管)等加固方案。
6.3.2 隧洞和涵管加固应满足下列要求:
1 隧洞和涵管采取修复加固方案时,其结构补强及修复措施应合理可靠,加固后结构布置满足过流顺畅、进流均匀、出流平稳等要求。
2 土石坝坝下涵管破损严重、结构强度不满足要求、不均匀沉降等问题难以修复时,可采用改建隧洞方案;改建隧洞条件不具备时,可采用易址重建的方案,改建后涵管基础应置于基岩或坚硬的土基上。易址重建涵管或新建隧洞需结合地形地质条件、下游河道和渠系分布等布置,经技术经济比较确定。
3 隧洞(涵管)采用修复加固方案或改扩建方案时,其过流能力应满足建筑物运用要求。
4 易址重建涵管或新建隧洞断面应考虑施工最小尺寸、进人检修等要求。
5 对进水口高程低于死水位的隧洞和涵管,应复核进水口泥沙淤积。进口高程低于淤沙高程时,应分析其对工程运行的影响并提出加固措施,可抬高进水口高程或易址重建,改建或重建后进水口高程不应低于复核的淤沙高程。
6 隧洞和涵管进水口工作平台高程不满足特征挡水位加波浪计算高度及相应安全加高值之和要求时应进行加高。
6.3.3 隧洞和涵管加固水力设计应满足下列要求:
1 隧洞(涵管)加固应对过流能力、水面线、压坡线和消能防冲等进行必要的水力计算复核,不满足水力要求时应进行改造加固。
2 易址重建或新建隧洞时,高流速、大流量、水流条件复杂的泄洪隧洞应进行水工模型试验,验证水力计算和建筑物布置的合理性。
3 对高流速无压隧洞,当采用圆拱直墙断面时,掺气影响的水面线不宜超过直墙范围,在掺气水面线以上的空间不宜小于断面面积15%。
4 在多泥沙河流上,应考虑夹沙水流对洞壁的磨损与空蚀的联合作用,选用抗蚀耐磨材料。
6.3.4 进水口结构加固应满足下列要求:
1 独立布置隧洞(涵管)进水口应复核沿建基面整体抗浮、抗滑稳定与地基应力,必要时宜进行抗倾覆稳定复核,其稳定及应力不满足要求时,应进行结构加固或拆除重建。
2 坝下涵管进水口改造时不宜侵占或尽量减少侵占坝体断面,并加强与坝体连接部位防渗处理。
3 对小型水库坝下涵管存在安全隐患的卧管进水口,可结合运行管理需要改建成斜拉闸门进水口、单层或多层取水塔进水口等型式。
6.3.5 隧洞洞身支护与衬砌结构加固应满足下列要求:
1 洞身支护与衬砌结构存在裂缝、冲蚀等表面缺陷时,可采取裂缝处理和表面修复等处理措施。
2 洞身支护与衬砌结构强度不满足要求时,可采取加钢筋混凝土衬砌、加钢内衬、加贴碳纤维布内衬等加固措施。局部加固难以满足结构安全要求时,可将原衬砌拆除重建。
3 洞身支护与衬砌采取加固措施时,断面尺寸应满足过流和施工要求。
4 洞身增加的钢筋混凝土衬砌应通过回填灌浆或接触灌浆与原衬砌紧密结合。
5 洞身采用加钢内衬加固时,可采取内衬钢管或粘贴钢板的方式,内衬钢管厚度不宜小于10mm,粘贴钢板厚度不宜小于6mm。6 洞身采用加贴碳纤维布内衬加固时,碳纤维布的纤维必须为连续纤维,其径向抗拉强度标准值不宜小于 3000MPa,胶粘剂与混凝土的正拉粘结强度不应小于 2.0MPa,粘贴层数根据结构补强需要确定。7 对于未衬砌或采用挂网喷锚支护的隧洞,应结合围岩地质条件复核其稳定性,必要时增设衬砌。
6.3.6 涵管管身衬砌加固应满足下列要求:
1 涵管管身开裂、止水失效等渗漏,可采取管身修补加固、管周灌浆、开挖后更换管身衬砌或止水、出口反滤保护等措施。
2 因坝下涵管管周填土质量问题造成的渗漏或沿涵管外壁的接触渗漏,宜根据不同坝型、防渗方式选择合理的修复方案。可降低库水位或放空水库时,采取进口段沿管线开挖回填、埋管(涵)外增设截水环或对埋管(涵)外壁与土坝接触部位灌浆以及出口部位进行贴坡反滤排水和导截沟等一种或综合措施。
3 坝下涵管过流能力有较大裕度时,管身可采用内衬管方法进行加固,内衬管可根据具体情况选用混凝土管、钢管或PE管等。
4 具备地形地质条件的小型水库,易址重建涵管可采用非开挖拖管方法重建,新涵管与山体之间的空隙应进行回填灌浆处理。
6.3.7 原涵管封堵时,封堵体应满足下列要求:
1 原涵管上游进口段及坝体与坝基防渗体部位管身可采用混凝土封堵,可采用微膨胀混凝土,封堵体顶部应预埋灌浆管并回填灌浆密实。
2 封堵体按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数不应小于3.0。
6.3.8 应根据隧洞的建筑物级别及运行情况等,结合病险情和加固方案等,设置变形、渗流等监测项目。
1 隧洞变形监测以围岩稳定性、进出口建筑物及边坡稳定性为重点,对进口和出口建筑物变形、围岩变形、接缝及裂缝开合度等进行监测。加固施工期应进行收敛变形和拱顶沉降临时监测。
2 隧洞渗流监测以隧洞外水压力为重点,对隧洞衬砌外水压力、进出水口基础扬压力等进行监测,隧洞外水压力监测可与大坝渗压监测、绕渗监测或地下水位监测相结合。
3 隧洞穿越防渗帷幕时,应增设渗流监测点。过水隧洞监测仪器、线缆应考虑仪器保护,同时避免形成渗流通道。
4 隧洞监测布置应与大坝安全监测统筹考虑,监测项目分类和选项及监测频次按 SL725 执行。
7 其他建筑物和近坝岸坡加固
7.1 其他建筑物加固
7.1.1 对过船(木)建筑物、鱼道以及影响大坝安全的挡土墙等其他建筑物,应根据其功能要求、病险情及安全隐患情况进行结构修复加固,必要时可采取拆除重建。
7.1.2 其他建筑物加固时,应结合地质勘察资料,并在查明其混凝土结构、砌石结构缺陷或强度不满足要求等问题的基础上,经必要的水力、稳定与结构应力计算复核,分类采取加固处理措施。
7.1.3 其他建筑物拆除重建应按相关设计规范的规定执行。
7.2 近坝岸坡加固
7.2.1 对影响大坝安全的近坝岸坡,可结合地质勘察及监测资料进行稳定性分析,不满足稳定要求时应进行清挖或加固处理。
7.2.2 大型水库的近坝新老滑坡体或潜在滑坡体,应开展变形及地下水监测,并定期对监测资料整理分析,评价其稳定性及对大坝安全的影响,必要时进行加固处理。
7.2.3 对近坝1级、2级岩质边坡及影响大坝安全的危岩体应进行稳定性分析,采取可靠的加固处理措施。
7.2.4 近坝岸坡加固可采用削坡减载、抗滑桩、锚筋桩、锚喷、锚杆、抗滑塞(键)或预应力锚索等措施,宜采用与周边环境相协调生态护岸或护坡结构形式,同时设置必要的排水设施。
7.2.5 应根据近坝岸坡级别、地质条件和运行情况等,结合病险情和加固方案等,以坝前和泄水、输水建筑物附近滑坡体监测为重点,进行变形、地下水位等监测。
1 根据边坡变形动态和加固结构受力特点,设置边坡表面变形监测和边坡支挡结构部监测,可采用GNSS等实现自动化监测。
2 地质条件复杂、边坡较高、1级边坡或重要边坡应进行内部变形监测,内部变形监测宜采用多点位移计、测斜仪等设施进行监测。
3 地下水位或地下孔隙水压力可采用测压管、渗压计进行监测。地下水位监测孔可与测斜孔结合。
4 近坝岸坡监测布置应与大坝安全监测统筹考虑,监测项目分类和选项及监测频次按 SL725 执行。
8 机电及金属结构
8.1 一般规定
8.1.1 机电设备与金属结构应结合其现状及建筑物加固方案,在现场安全检查、检测的基础上,根据设备制造安装过程中的质量缺陷、运行中出现的异常与事故,并经必要的复核计算,选择合理的改造方案。
8.1.2 机电设备与金属结构改造宜以维修加固为主,确需更换的应进行充分的鉴定评价和论证。
8.1.3 机电设备与金属结构改造宜维持原布置,并满足现行规范要求,更换前做好复测及现场安全检查。
8.1.4 机电设备与金属结构更换改造,应与继续保留使用的设备、设施在结构尺寸上合理衔接、性能上基本匹配,并与水工建筑物结构相协调。
8.1.5 小型水库机电设备与金属结构改造应以安全可靠、简单、易操作、便于维护为原则。
8.2 机电设备
8.2.1 机电设备改造应包括与运行安全有关的闸门、启闭设备等改造设施的供电、配电、电气控制、电气保护、导线选型及敷设与建筑物防雷、接地、照明、消防等。
8.2.2 应根据加固后的工程特性复核电力负荷分级。大型水库及具有防洪功能的中小型水库用电负荷应为二级负荷及以上,其他中小型水库用电负荷应为三级负荷及以上。供电线路一般以就近为主,原则上不新建供电线路。对涉及泄洪及大坝安全的用电负荷,应设可靠的备用电源。
8.2.3 根据各用电设施的负荷和用电要求,进行水库供配电系统负荷统计,并满足下列要求:
1 最大运行负荷为各设备在最大运行方式下的用电负荷。
2 故障运行负荷为在公共电网供电系统故障情况下,为保证泄洪安全运行的最低用电负荷。
3 应分别按最大运行负荷工况和故障运行负荷工况,进行用电负荷统计及计算。
4 变压器和备用电源容量应满足最大运行负荷工况,应急电源的容量应满足故障运行负荷工况。
8.2.4 应根据当地供电条件、水库规模、运行方式、重要性等,经技术经济比较,选定电气主接线,确定配电系统的改造方案和高低压电器、导体等设备选型。电气主接线应简单可靠、运行灵活、操作检修方便和节约投资。设备选型应节能且易于维护。
8.2.5 各类建筑物防雷应设防直击雷的外部防雷装置,并采取防闪电电涌侵入和防闪电感应的措施。
8.2.6 根据短路电流及工作接地、保护接地、防雷接地等要求,应设置保护人身和设备安全的接地网,其接地电阻值应符合GB/T 50065 的规定。
8.2.7 照明应遵循安全可靠、绿色环保、技术先进、经济合理和美观适用的原则,根据场所用途和要求设置正常照明、应急照明、警卫照明和障碍照明等。
1 照明光源应采用光效高、寿命长、显色性及启动性能优的光源。
2 室内照明照度标准值和一般显色指数应符合表8.2.7-1的规定。
3 室外照明照度标准值应符合表 8.2.7-2 的规定。
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8.2.8 主要机电设备宜实行远方集中监视控制。闸门启闭机在现地除应能自动控制外,还应具有现地调试和紧急事故处理的手动操作功能。
8.2.9 消防用水水源可与生产、生活用水合用。消防给水设施应满足消防给水要求的水量与水压。防排烟设施的面积、风量、风速、压力等要求应符合国家现行有关标准的规定。
8.3 金属结构
8.3.1 金属结构改造应包括闸门、拦污栅和启闭机等加固改造及防腐。
8.3.2 大中型水库泄水和输水建筑物采用混凝土闸门、手动启闭机等淘汰落后产品的应更换,优先采用钢闸门及电动启闭设备。
8.3.3 大中型水库泄水建筑物工作闸门未设检修设施,实际运行中不能满足检修要求的,改造时宜增设检修闸门及启闭设备。
8.3.4 应根据检测成果进行闸门结构强度复核计算,必要时对闸门结构加固或更换。
8.3.5 闸门结构加固可采用加焊钢结构或粘钢等对构件补强,更换闸门止水装置、支承装置及紧固件,并进行防腐处理。
8.3.6 永久性水工建筑物更换的闸门应明确其合理使用年限。
8.2.6 闸门达到或超过使用折旧年限,其报废标准应按SL226 执行。
8.3.7 对于拆除重建的泄洪建筑物应进行闸门型式的比选。
8.3.8 闸门埋件宜配合闸门改造同时进行加固或更换。埋件加固可对埋件表面处理后防腐,有止水要求的埋件表面可采取打磨除锈、补焊或粘钢等技术处理。埋件更换可利用关闭检修闸门挡水、围堰挡水或水下封堵技术实施更换。
8.3.9 拦污栅更换宜采用活动式,在满足要求的前提下,栅条间距应适当加大。拦污栅应方便操作。
8.3.10 启闭设备更换宜选用液压式启闭机、卷扬式启闭机、螺杆式启闭机、电动葫芦等设备,通过比选确定。具有防洪功能的启闭设备必须设置备用电源,必要时设置失电应急液控启闭装置。小型水库启闭设备更换宜选用带手动或无电应急操作功能的产品。
8.3.11 小型水库输水建筑物的金属结构设备改造可选用技术成熟、操作简便和方便维护的成套产品。
8.3.12 金属结构设备的防腐蚀宜采用涂料防护或金属热喷涂防护,应结合使用环境合理选择。输水工程涂料应具有卫生部门颁发的卫生许可证。
9 信息化改造
9.1 一般规定
9.1.1 信息化改造应满足上级主管部门智慧水利总体规划及技术要求,应结合信息化现状和实际需求为工程安全和防洪兴利的“预报、预警、预演、预案”提供基础支撑。
9.1.2 信息化改造应明确主要建设内容并进行总体架构设计,选定分层、分区方案,明确各分层、分区的基本功能和相互关系。
9.1.3 应充分利用已有信息化设施设备,做好与已有信息化设备、系统之间的对接,明确新旧设备、系统之间的信息集成和共享方式,避免重复建设。
9.2 水文自动测报系统
9.2.1 水库水文测站的布局和中心站的位置宜与加固前保持一致。大中型水库可自建中心站,小型水库宜以区(县)为单位建立中心站,中心站须将监测数据实时上传至上级主管部门数据中心。
9.2.2 水库水位站布设数量,应以能够反映水库各级应用水位水面曲线的转折变化为原则。水库代表水位站水位应能准确、灵敏反映水库的库容变化。
1 大中型水库应在较大入库支流附近布设水位站,在沿水流方向上水面明显束窄或展宽的位置应布设水位站,经常受变动水位影响的水库库尾附近应重点布设水位站。
2 小型水库应至少设置1个自动水位监测点、1组人工观测水尺和1组水准点,满足自动测报、人工观测和校验要求。
3 自动监测可采用浮子式、雷达式、压力式等水位计,有条件的首选浮子式水位计,水位计分辨力≤1cm。水尺可采用直立式、矮桩式或斜坡式,有条件的首选直立式水尺。
9.2.3 水库降水量站网的布设密度应根据现有资料条件,选择适当的方法分析论证,根据本地区的资料条件、生活条件、设站目的,合理选定。
1 大中型水库面降水量站应在大范围内均匀分布,平均单站面积不宜大于200km2(荒僻地区可适当放宽), 平原河网区的大区、小区的面降水量站单站控制面积不宜大于150km2。
2 小型水库应至少设置1个降水量监测点或采用临近可获得的雨量站信息,对流域面积超过20km2 的可增加降水量监测点,应具有流域代表性。
3 降水量监测应采用自动测报方式。仪器分辨力应根据当地降水特点进行选择,满足面雨量计算精度要求,分辨力宜≤0.5mm。
9.2.4 大型水库应设入库流量站,进库水流集中且特别重要的中型水库宜设入库流量站;大型及特别重要的中型水库应设出库流量站。
9.2.5 大型或重要水库出入口处、重要水功能区、重要供水水源地、具有水生态功能的水库及重要的入库排污口可布设水质站。
9.2.6 水文测站和中心站宜采用无线通信,可建立数据通信双通道。
9.2.7 水文站网布置应符合SL 34,数据传输应符合SL 651要求,数据存储宜符合SL/T324 要求。
9.3 视频图像监视系统
9.3.1 视频图像监视对象应包括挡水建筑物、泄水和输水建筑物、水位尺等部位及管理区、启闭机房、闸室等。
9.3.2 视频图像监视系统应遵循统一规划、互联互通、资源共享的原则,视频的命名、编码应规范化,每路视频对应一个监视前端,其命名应能体现监视对象的主要特征信息。
9.3.3 大中型水库布设不少于4个视频图像监视点,小(1)型水库布设2~3个视频图像监视点,小(2)型水库布设1~2个视频图像监视点,坝长500m以上的根据需 要增加视频图像监视点。
9.3.4 视频图像监视系统应选择高清日夜型网络摄像机,应支持基于NTP协议的网络统一校时,支持ONVIF 协议,满足GB/T 28181 技术要求,摄像机图像分辨率为行业主流。
9.3.5 视频图像监视可进行现地监视和远程监视,应对实时视频或图像信息进行存储,宜本地存储并可联网调用。视频信息连续存储时间宜不小于30天,图像信息存储时间宜不小于180天,应具有历史视频或图像调用回放功能,远程监视应具备视频实时查看和图片定时推送功能。
9.3.6 视频图像监视须具有开放性,视频设备的控制码、控制信令、视频压缩、编解码、SDK软件包应对外开放,预留网络集成的软硬件接口,须具有对外共享实时视频的能力。
9.4 工程信息化
9.4.1 工程信息化改造内容宜包含通信与计算机网络、业务应用系统及实体支撑环境等。
9.4.2 业务网宜采用有线网络和无线网络相结合;工控网采用有线网络,独立组网专网专用,与其他网络通过网闸进行隔离。
1 业务网宜采用星型网络结构。大型水库业务网应满足网络安全等级保护第二级及以上基本要求,中小型水库业务网应满足网络安全等级保护第一级及以上基本要求。
2 工控网宜采用环形网络结构。大型水库工控网应满足网络安全等级保护第三级基本要求,中小型水库工控网应满足网络安全等级保护第二级基本要求。
9.4.3 业务应用系统宜采用B/S架构,宜具备一张图、水文监测、安全监测、视频监视、综合管理等业务模块,并具有可扩展性,有条件的可借助智能移动应用进行同步管理。
1 大中型水库业务应用宜包含工程安全、防洪兴利、生产运营管理等业务;小型水库雨水情测报、大坝安全监测和视频图像监视等信息应根据相关规定,共享至省级监测平台统一管理。
2 系统宜采用主流开发语言,并预留与其它信息软件的接口,上下级系统间能按需进行数据交换、共享。
3 系统宜采用主流数据库,数据库表结构设计及标识符定义应符合行业标准要求。
4 系统应符合国家和行业对软件系统的安全防护规定和保密要求。
9.4.4 实体支撑环境建设内容宜包括集中控制室、数据中心机房、防汛会商室等。
9.4.5 信息资源共享方案应明确共享对象、内容及技术路线。

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来源:水利部国际合作和科技司、水利设计师茶楼

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