水库路基设计范文

水库路基设计篇1

关键词：山岭水库；桥涵布设；溃坝

Abstract: Through the mountain reservoir bridge and culvert survey practice, summed up the bridge in the reservoir, downstream layout experience and matters needing attention to detail.

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)

水库修建后下游河道改变了原有的水沙过程，会发生一系列的变化。下游出现的问题有时会比上游淤积问题复杂得多。

六、 结 束 语

水库路基设计篇2

孤山子水库从1976年10月竣工至今已运行30余年，由于该水库为“”时期单纯依靠民工修建，工程质量标准较低，目前，工程已出现严重老化。通过对水库运行的各项资料以及地质勘查的综合考虑，孤子山水库工程的主要建筑物还存在以下一些问题:副坝下游坝脚渗水，且形成明流，威胁副坝坝体稳定性。溢洪道左导墙基础被掏空。溢洪道末端出现冲坎。输水洞进口启闭机启闭困难，闸门漏水。输水洞出口没有消力池，冲坑越来越深，冲坑面积越来越大。输水洞泄洪渠没有保护措施，不断吞噬耕地，且威胁左侧居民。由此可见，为了使得孤山子水库符合国家防洪标准，对其实施除险险加固工程是非常有必要的。孤山子水库除险加固工程建成后，将会给该地区带来明显的社会效益、经济效益和环境效益。首先，水库保护了下游的28个自然屯、0．28万人口和700hm耕地，同时，水库与灌区配套后可使其灌溉面积增加到1226hm2。其次，待水库工程正常运行后，周边地区可以不断发展水产养殖产业，从而增加农民的经济收入。最后，水库的除险加固工程完工后，它将会不断的改善水库周边的自然环境，营造更好的生态环境，水库的环境效益会更加突出。

2建筑物加固设计方案

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。

2．4输水洞加固设计

孤山子水库输水洞为洞深直径1．5m的有压隧洞，进口洞底高程535．85m，洞长86．00m，出口高程532．81m。另外，在输水洞进口有一座启闭塔和一扇工作闸门并配有螺杆启闭机。鉴于目前水库输水洞存在的问题，此次除险加固主要包括在输水洞出口设消力池和重新更换输水洞进口闸门及启闭机两部分工作。消力池加固工程首先需要在输水洞出口平台修建钢筋混凝土翼墙。其次，在输水洞的下游修建长22m、宽10m的钢筋混凝土结构消力池，同时，在消力池两侧修建高5．6m的挡土墙。最后，在消力池的下游修建底板高程526．65m、宽10m、长31m的海漫，并在海漫两侧前段5m修筑钢筋混凝土翼墙，随后对海漫两岸进行土方回填。

水库路基设计篇3

【关键词】水库；加固；设计；浅谈

1. 工程概况

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。

参考文献

[1]绍兴市水利水电勘测设计院《上虞市章镇镇童山湖水库除险加固工程初步设计报告》（送审稿）2012。8

水库路基设计篇4

关键词：千峡湖库区 预应力砼连续刚构 钢管砼桁架拱桥

中图分类号：U448 文献标识码： A

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）；

[4]《悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥》（张继尧 王昌将编著 人民交通出版社）；

[5]《深水裸岩大直径桥桩施工技术研究与应用》（周联英 2010年1月）；

水库路基设计篇5

关键词:动车段;设计;创新

成都动车段目前是全路7个动车段之一。工程总占地133.33hm2(2000余亩)，新建房屋建筑面积40.19万m2，工程总投资63.44亿元(其中已投产工程32.75亿元)。成都动车段分为运用设施和检修设施。运用设施设计检查线16条，存车线64条;检修设施设计有动车组三、四、五级修，三级修8列位，四、五级修22列位，静调线16列位。工程由2010年立项至今，运用设施和三级修设施已经建成投产，至2017年底剩余的运用设施全部建设完毕，四、五级修设施正在开展可行性研究。成都动车段从立项、功能定位、规模确定、段址选择、总图规划、工程设计等方面都在创造性地开展工作。无论是规划布局上、还是在具体的技术细节上，都有许多突破和创新。

1立项与功能定位

根据高速铁路的运输需求，成都必须要具备动车设施。是只解决运用的问题、还是需要考虑检修的问题，是服务于成都枢纽、还是成都局甚至更大范围的西南片区，这是首先需要解决的问题。原铁道部根据当时的路网规划资料已做过相对明确的规定，但随着路网规划的调整，已经不能适应全国高速铁路发展的需要，必须全面系统的对全路路网进行分析计算，形成成都动车设施的合理功能定位［1］。根据2004年1月《中长期铁路网规划》，全路配套建设了北京、上海、武汉、广州等4个动车段，承担全路1200列动车组三、四、五级修(或称“高级修”)作业。在充分分析我国4个动车段检修能力的基础上，对我国高速、提速网路开行动车组的数据进行了深入计算，首次突破性地提出全国4个动车段布局无法满足全路检修能力的需要。全路动车组的检修能力总缺口较大，为更好地适应高速动车组运营需求，需优化、调整原规划的动车段布局［2］。经过中国铁路总公司组织的多次研讨，一致认为:成都动车段的建设有利于完善全路动车组检修设施的布局，推进西部地区高速客运网络的发展，提升西部重要城市———成都市的战略交通地位，强化成都铁路局在全国路网中的作用，从而进一步促进西部区域经济的发展。成都动车段经过4年的创造性研究与探索，终于立项。同时，也明确了成都动车段的功能定位为:检修设施覆盖成都局、昆明局，运用设施满足成都枢纽近、远期发展的需要的战略思路。

2设计规模

成都动车段功能定位为规模设计提供了依据。但由于其属于路网性的动车段，要确定合理的建设规模，需考虑区域、时间两个维度。根据调整后的中长期路网规划进行测算，提出2020年全路动车组配属将达到1800列以上(根据铁路总公司2016年公报，截止2016年底全路配属动车组已经超过1800列)，西南地区成都、重庆、贵阳、昆明枢纽的动车组投放量也将超过300列。考虑到其他4个动车段设计规模为250～400列/段，成都动车段检修能力按照配属300列设计，则2020年全路7个动车段检修能力可达到2000列，可以较好地满足全路动车组检修需求［3-4］。

3段址选择在充分研究

成都枢纽客站分工、枢纽铁路网规划布局的基础上，综合研究工程配套、工程投资等因素确定的成都动车段段址。

3.1成都动车段选址适应成都枢纽布局规划，并首次采用“两站一段”布局模式

成都枢纽采用“内客外货”布局，建设有“两主两辅”的客运站系统，其中的成都站、成都东站为主要客站，承担成都枢纽的动车组始发终到作业。本项目设计时，恰逢成都东编组场、成都东机务段等货运设施外迁至成都北编组站，成都动车段就选址在这片功能已经废弃的区域，位于成都站与成都东站之间，并且首次提出采用“两站一段”布局模式，即一个动车段承担两个车站始发动车组检修作业需求，实现了资源共享。动车段距离两个车站仅有3km和7km，极好地满足了动车组“快速检修、集中始发”的要求。通过2条动走线连接成都站城际场，4条动走线连接成都东站城际场。经理论计算和模拟仿真，该布置可满足2个车站高峰小时接发车作业需求［5］。成都枢纽布局示意见图1。

3.2成都动车段选址有效利用了铁路用地，节约了工程投资

成都动车段选址利用了近60hm2(900亩)铁路用地，约占工程总占地的一半。为深入研究工程投资，适应城市建设，成都动车段还研究了石板滩、龙潭寺、泰兴选址方案。综合分析征地、拆迁、土石方等工程投资，原址方案较石板滩、泰兴选址方案投资节约48%，较龙潭寺方案投资节约36%，而且原址方案距离成都东站较石板滩、龙潭寺、泰兴段址方案缩短了48%、20%、50%，极大地降低了运营成本。通过多方案、同精度比选，从工程投资角度有力地论证了成都动车段选址的合理性［6-8］。

4总平面布局研究

(图2)段址选择为工程建设奠定了坚实的基础，动车段总平面布置是验证段址选择合理性的重要一环。然而在这片区域，受周边地形及中间横穿的水渠、市政下穿道路的制约，如何去合理布置动车段的总平面布局，将是一个非常困难的课题。

4.1充分研究地形特点，合理布置总图

成都动车段西端出入段线下穿成绵立交桥，躲避了咽喉区交叉公路桥墩;东端出入段线上跨蜀龙路，在蜀龙设计中，配合做好了铁路上跨的公路的框架涵;存车Ⅰ场布置在30路区域，存车Ⅱ场布置在致力路区域，有效地避开了有深基础的房屋与河流干扰。存车Ⅱ场布置在方家河区域，下涧槽需改迁至检修库前。成都动车段总图成功布置在这个区域［9］。

4.2运用设施采用“两级两场”格局，检修设施采用“多联跨尽头式”布置，满足工艺布局要求

运用设施东场为存车I场，布置了32条存车线，连接枢纽主要客站—成都东站，实现大容量、高密度的接发车作业;西场布置了贯通式检查库和存车Ⅱ场。基于成都动车段“两站一段”的布置特点，配套规划了贯通式检查库，以满足成都站、成都东站两个方向的入库作业需求;检修设施采用“多联跨尽头式”形式，使得检修集中，空走距离短等［10］。4.3总图布局充分考虑了工程分期建设的因素，适应了成都枢纽路网建设需要，保障了高速铁路正常运营成都动车段运用设施包括成绵乐、西成、成渝、成贵等引入工程，对应满足已经相继开通的成灌线、成遂渝、成绵乐、成渝，以及后期的西成、成贵等各线开行动车组的需要。另外，为满足部分线路开通运营的紧迫性，部分工程又采用了分期建设。比如为了满足成灌线2010年5月开通，成绵乐工程需先期实施检查库、临修库、不落轮镟库等设施，所以在总图布局中，将该部分设施靠近成都站方向布置，并预留贯通条件。不仅满足了成灌线的开通需要，还没有废弃工程，后期全面建设成绵乐项目的其他工程时也不会对运营生产造成干扰。考虑到动车组三级修的紧迫性和四、五级修检修作业内容的不确定性，根据原铁道部的批复，将检修设施分为先期工程和后期工程。先期建设三级修设施，缓减全路动车组三级修检修压力，后期建设四、五级修设施，目前已经基本完成设计工作。

5工程技术

成都动车段在厂房组合、工艺设计、系统工程等方面，实现了多个方面的创新。

5.1成都动车段厂房布局紧凑合理、整齐美观

成都动车段运用设施布置紧凑，在73.33hm2(1100亩)用地内布置了检查线16条，存车线64条;检修设施设置充足，在60hm2(900亩)的用地内规划建设了约30万m2检修房屋，预计可承担配属300列动车组检修需求。成都动车段用地指标在国内居于前列。检修库房集中布置。静调库、三级修库、转向架库、四、五级修库等主要检修库房采用并列式多联跨结构集中布置，检查库分为2个八线库，也采用并列式布置。以上库房长度均为468m，提高生产区的美观性，也便于管线布置，同时也拉开一定距离，有效解决消防、采光等问题。转向架库设于三级修库与四、五级修库之间，有效地解决了转向架走行距离长的设计难题，极大地提高了检修效率，提高了设备利用率。

5.2成都动车段优化了工艺设计，采用现代化装备，促进了动车组检修技术

(1)创新检修模式。在国内动车组转向架检修设计中首次采用“以流水修为主，定位修为辅”的模式。充分利用了流水修的检修效率高、定位修的资源利用率高的优点。转向架流水修首次采用“直线型径路流水修，关键工序双工位补强”方式。采用直线型径路流水线，检修工艺顺畅，管理方便，物流干扰少。为有效解决流水修固有缺点灵活性相对较低的问题，在工艺流程关键的分流和合流节点，比如转向架与轮轴分解、组装等工位，设置双套设备，提高了检修的灵活性和冗余度［11］。(2)检查库前采用双股道方式，承担上水、卸污、补洗等作业，提高了检查库运用检查效率，释放了作业能力［12］。(3)优化部分工艺，适应了铁路技术发展。比如:修改存车Ⅰ场股道长度，满足成都东站按照C2模式接车需求;在两场咽喉间设置了3条平行连接股道，大大提高了咽喉通过能力，适应了动车组夜间高峰小时不均衡通行要求;生产库房内采用综合管廊取代综合管沟方案，有效地解决了因成都地区地下水位高、管沟容易积水等问题。(4)以现代化装备为载体，凸显工艺设计的先进性，引领我国动车组检修技术发展。比如在国内不落轮镟工艺普遍采用单轴镟修的情况下，综合分析正常镟修、故障镟修、设备维修、调车等情况，经过理论计算，提出单轴镟修能力不足，无法满足后期运营需求，在成都动车段设计中首次采用双轴镟修模式，并按照2台一次规划，在实际运营中，取得了良好的效益。依此为成功典范，全路大范围地开展了单轴改双轴的调整设计［13］。

5.3成都动车段采用了系统工程设计技术，克服了大型维修设施工程设计难题，为后续工程设计积累了宝贵的经验

(1)采用水泥搅拌桩加固地基方案，满足了大型库房地面沉降要求。在三级修库、转向架库区域，地面荷载要求较大，采用成都膨胀土回填，无法满足“基床底层压实系数不小于0.91”的要求。设计中采用水泥搅拌桩加固地基方案，保证了工程质量［14-15］。(2)合理布置横向排水系统，有效解决长大场区排水问题。成都动车段东西长约3km，设计了3条横向排水系统，间距约1km，有效地解决了长大场区排水问题，同时排水涵洞的设计综合考虑了房屋、线路、纵向排水、散水、管线、道路等布置。(3)根据工程建设时序，合理规划建设供电、供水工程。考虑到电力供应不宜多次扩容情况，工程设计中一次性扩容成都东站上游变电站，一次性新建开闭所，满足成都动车段远期用电需求，因供水接入不受影响，考虑到工程投资，采用多次接入方案。(4)系统完成大型库房设计，为后续工程积累设计经验。成都动车段最大检修库房接近5万m2，采用多联跨、消防泡、消火栓、电动窗、消防联动门等多项工程技术，有效解决了大型库房的消防、采光、环保等问题。并综合考虑工艺流程、设备安装、物品运输、生产管理等，形成了系统的高铁维修设施工程技术，为后续工程积累设计经验。

6结论

成都动车段设计通过大量的数据分析，研究了全路动车组检修设施规划布局，解决了全路动车组检修能力不足和不均衡的问题。成都动车段检修设施建设规模立足于满足西南地区动车组检修需求，并符合全路动车组检修设施整体规划布局要求;运用设施则根据成都枢纽高铁路网建设情况，采用“两站一段”的方式，满足了成都站、成都东客站开行动车组的需要。从枢纽配套、工程投资等方面研究了段址选址，又因地制宜、充分满足工艺流程需求，按照“总体规划、分步实施”的思路，完成了总图布局，适应了枢纽工程分期建设的顺利推进。采用先进性、完整性、系统性等思路开展工程设计，在工程各项点都有了不同程度的突破和创新，保证了优质的工程质量。成都动车段工程的建设经验，将有助于推进我国高速铁路动车段工程技术的进一步发展。

水库路基设计篇6

关键词：小型水库；除险加固；工程管理

引言

水库管理工作是水库的利用与管理，是水利工作的一项重要内容。利用是指发挥它的功能和效益，管理是为了确保水库的安全及延长其寿命。加强水库科学管理，是面对水资源的严重不足和短缺，做好水资源的节约、保护和科学高效的利用，以水资源的可持续利用，支持经济社会的可持续发展。几十年来，小型水库工程为仪征市的农业生产和发展，发挥了巨大的作用。然而，建设时因受各方面的条件限制，工程设计标准较低，而且大部分以群众运动方式修建，加上经过几十年的运行使用，工程设施普遍存在老化和损坏，严重影响工程的安全运行和经济效益的发挥，威胁着水库下游人民群众的生命和财产的安全，给社会造成不利的因素，也给工程管理方面带来不少问题。本文对仪征市小型水库工程管理方面的问题作些探析。

1水库工程管理的意义和任务

兴建水库的目的是为了发挥防洪、灌溉、供水、发电等效益，水库的建成只是具备了发挥效益的物质基础，能否获得工程设计所预期的效益，必须通过科学的管理才能实现。建是基础，管是关键，发挥效益才是目的。水库管理好，就能维持工程的正常性态和功能，保证工程安全，延长工程寿命，充分发挥水库的综合效益；如果管理不善，效益就不能充分发挥，甚至可能造成垮坝失事，给人们生命财产带来极大的损失。

为确保水库工程安全，完整、充分发挥工程和水资源的综合效益，逐步实现工程管理现代化，更好地促进工农业生产和国民经济的要求，每个水库管理单位要遵照以下几条完成管理任务。

1.1贯彻执行有关方正政策和上级主管部门的指示；掌握并熟悉泵工程的规划、设计、施工和管理运用等资料；进行检查观测，养护修理，随时掌握工程动态，消除工程缺陷。加强管理，确保工程管理。

1.2做好水文（特别是洪水）预报，掌握雨情、水情，了解气象预报，合理控制运用，妥善解决防洪、灌溉矛盾，做好有计划的蓄水、用水，充分利用水资源，不断扩大效益。

1.3在灌区内开展农田基本建设，完成灌排渠系配套，开展科学研究和技术，计划用水，合理灌溉促进农业高产、稳产。

1.4在管好用好水库的前提下，还应充分利用水土资源，搞好库区绿化，水土保持，积极开展综合经营。

2存在问题

2.1工程设施方面

小型水库工程的主要任务是为农田灌溉用水、生活饮水服务。小型水库主要水工建筑物有挡水坝、溢洪道、梯级放水涵（闸）管和灌溉渠道等，现就其存在的问题分别作一浅谈。

⑴小型水库挡水坝，一般是均质粘土坝，标准较低，一些小（二）型水库没有进行设计就进行施工，工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。如挡水坝高度或坝顶宽度也不够，坝的坡度较陡，坝坡稳定安全系数低。相当一部分小型水库的坝基清理不完整，缺少反滤体，坝基渗漏较大。坝体与两岸的山坡交接不标准，没有排水沟，山坡集水冲刷坝体。坝的上游坡面没有块石或混凝土护坡，受水库风浪冲刷，下游坝坡也没有草皮护坡，杂草横生。

⑵小型水库的溢洪道，一般为开敞式宽顶堰溢洪道，在原山坡开挖而成。经长期的运行使用，有些两侧没有导水墙、底板没衬砌的溢洪道，大部分均被破坏；而有导墙和底板的也被冲刷损坏。另外，溢洪道宽度不够宽，设计泄洪流量小，溢洪道堰顶高程与坝顶高程的高差偏小，遇到特大暴雨时，水库最高水位几乎接近坝顶，严重影响大坝的安全运行。

⑶放水涵（闸）管分为斜涵管（或放水闸）和平涵管。涵管一般为方形砖浆砌体结构，经过40多年的运行使用，大部分小型水库涵管都漏水严重，渗漏水不断带走或冲刷孔洞周围的坝体土质，造成坝体有空洞，最后形成坝体塌方。

⑷小型水库灌溉渠道大部分是沿地形开挖而成，多为自流灌溉农田。渠道普遍没有进行防渗处理，渠道渗漏水量大，加上农田灌溉用水多采取漫灌、串灌、渠道间歇供水，边坡塌方沉陷较多，使渠道淤塞严重，渠道的水有效利用系数低。

2.2工程管理方面

传统水利工作下的水库管理主要针对人为建造的工程部分即水工建筑物及其配套设施的管理。管理范围小，管理面窄。这反映了重工程轻资源的实际。传统水库管理还存在着重更改大修，轻检查养护。现代水库管理，就是在总结以往经验教训的基础上，结合新形势，新任务，新要求，展望发展，重新制定管理职责，管理范围，管理方法，管理标准，从而逐步实现水库管理的现代化。小型水库工程是在计划经济时期建设的，当时均成立了相应的管理单位，负责水库工程的运行管理。小型水库都有事业编制的机构和运行管理的干部职工进行管理，水库是无偿为农村集体的农业生产提供灌溉用水服务，不收取水费，或者收得很少，水库的运行管理费用由地方政府负责解决。

随着市场经济的发展，农村体制与经济体系发生了根本变化，水利工程管理单位职能也发生了变化。用水对象由原来的农村集体单位变成了个体农户，水库运行管理维护费用要靠收水费来维持。要向习惯于无偿供水的农户收取水费和派工维护工程变得非常困难，这使得一部分水库的运行管理机构和人员要撤并，水库变成无人管理或兼管状态，一些水库设施遭受人为破坏严重，难以发挥水库工程应有的工程效益。

2.3水利工程的对外交通和通讯方面

小型水库多建于山区，远离交通干线，建库时的进库道路多是不上等级、路面狭窄、坑洼不平、弯多坡陡的临时道路。经过几十年的使用，一些水库原有道路也不能通车，即使能通车，遇到下雨也是路面泥泞，边坡塌方，车辆无法通行。目前绝大部分的小型水库缺通讯设施。如果水库出现险情，交通和通讯又不畅，容易贻误抢险时间，将产生严重后果。

3解决问题的对策

近几年来，各级政府和有关部门，非常重视水利工作，加大了水利基础设施的投资力度，同时，也加强对病险水库工程的除险加固。作为水利工程的管理单位，要利用这难得的机遇，主动争取县、乡人民政府和上级有关部门支持，多方筹集资金，对病险水库进行处理。同时，要促使全社会关注水利工作，加快自身管理单位的经营管理制度改革，发展多种经济，增强经济实力，适应社会主义市场经济的发展需要，逐步解决水利工程管理存在的问题。

3.1小型水库的除险加固

3.1.1对坝高、坝顶宽不达标的小型水库

对坝高不够，坝顶宽偏小的小型水库，要根据水库工程级别，重新进行水文计算，复核设计洪水，确定坝顶高程和坝顶宽。对于坝坡要按规范规定和坝坡稳定计算，确定坝的坡度及护坡结构。

3.1.2对溢洪道欠宽的问题

溢洪道欠宽的，要按校核洪水的最大泄洪流量，确定溢洪道宽度和最大过水深度，以此来确定溢洪道宽度；溢洪道未衬砌的，要进行衬砌，保证溢洪道安全泄洪，以保大坝的安全。放水斜涵（闸）管和平涵管漏水的，根据各水库工程的特点，采用相应的处理方案，进行防漏防渗加固，漏水严重的要重建。

3.1.3土坝的防渗加固

土坝要进行坝体抗滑稳定分析复核，注意检查不均匀沉陷和裂缝出现；对于坝基渗漏大、坝体填土质量差的水库，要进行坝基防渗灌浆和坝体固结灌浆处理。

3.1.4灌溉渠道防渗处理

主、支灌溉渠道一般应进行渠道防渗，以减少水量损失、提高渠道水利用系数、缩短放水时间及节约水量来确保灌区用水。目前灌溉渠道防渗可以通过政府、水管单位投资和灌区受益农户投工投劳来完成。

3.2加强小型水库的工程管理

⑴乡镇的水库工程管理单位，是水利部门最基层的水管单位，当地政府要依照《中华人民共和国水法》和《江苏水利工程管理条例》，结合实际情况，小（一）型水库工程由县级水利部门主管，其余小（二）型水库工程（包括小型提水、小型引水等工程）可由所属的乡（镇）人民政府统一管理。各乡（镇）成立水利工程管理机构，配套相应的管理人员，负责水费收取和水工程的维护、运用、管理。

⑵加大各项宣传力度。各级政府和水管单位，要加大宣传《中华人民共和国水法》的力度，宣传水利是农业的命脉，是社会经济发展的基础；同时，水也是商品，要有价使用，要增强全社会节水意识，保护水资源。根据国家有关政策规定，按用水量对用水户征收相应的水费，共同管好水，用好水。

3.3现代水库管理要标准化

标准化是水库管理现代化的标志之一。施行标准化，减少盲目性和随意性。标准化管理首先要制定管理标准。管理标准应包含两个方面，一是管理的质量标准，二是管理的工作量标准。质量标准是管理的工程设备应该保持的良好状态和良好程度；工作量标准是达到质量标准所必须做的工作。所以工作量标准是质量标准的细化和具体化，是实现质量标准的前提和保证。管理标准应尽可能量化，便于定岗定责和自动化管理。管理标准应定期修改，不断完善。

3.4水库管理的自动化

随着科学技术的飞速发展，水库管理工作应逐步实现自动化。它包括水工机电设备操作运行的自动化，大坝观测的自动化，管理手段管理方法，如远程操作控制、各种记录资料的收集整理、技术档案管理的智能化和数字化等。

3.5水管单位要发展多种经济

⑴开展多种经营服务。根据小型水库工程的条件和特点，因地制宜，要发展适合市场经济产业，水库不能单一依赖农业灌溉用水收费来维持，要利用自身的优势，一般有条件的可建设乡（镇）供水项目，解决乡（镇）居民生活和工业用水，也可利用水库或渠道的水头落差进行引水发电，建设相应规模的小水电站，与当地电网并网供电。

⑵发展种植、养殖业。适合发展种植、养殖业的小型水库，要发展种植经济果树、经济竹林等。同时，利用水库进行养鱼、养鸭、养鹅，水库区周边可养鸡、养猪。以种植业促进养殖业的发展，反过来养殖业又促进种植业的发展。至于发展经济所需资金，可以通过争取国家投资、单位自筹、银行贷款和个人集资等多方面筹集。通过发展经济，增强水管单位的经济实力和市场竞争力，进一步改善工作环境，提高水管人员的待遇，稳定水管人员的队伍，做好水库工程管理工作。

3.6完善水库对外的道路和通讯

水库对外交通道路和通讯设备，是抢险工作的根本保证。它能使抢险物资和人员送达水库，险情、灾情能及时向上级汇报，避免出现重大的灾害事故。水管单位要会同交通部门把水库与公路干线连接的道路，列入当地的交通公路网进行修通；也要会同电信、防汛部门把通讯设备配套好，保证通讯畅通。

4结束语

水库路基设计篇7

关键词：水库工程；除险加固；方案优化；建设效果

中图分类号：TV697 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0106-02

1 水库概况

大北沟水库位于乾县梁村镇倪家窑村北，是宝鸡峡灌区渠库结合工程之一。塬上总干渠在桩号145km处从坝顶通过，水源主要来自塬上干渠输水补给，是以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等综合利用的Ⅲ等中型水库。水库枢纽由大坝、溢洪道、输水洞、进水道和坝后抽水站等组成。大坝为均质土坝，坝高58m，坝长291m，坝顶高程572m，控制流域面积372km2，正常蓄水位565m，总库容4760万m3。

2 存在问题

大北沟水库于1958年11月破土兴建，1972年12月建成蓄水并投入交付使用。经过多年实际运行，出现的主要问题是：水库溢洪道原设计标准低，泄洪能力不足；坝顶干渠衬砌冻胀破坏严重，导致渠水向坝体渗漏；大坝迎水坡土方或砌石水毁严重；下游岸坡滑塌河道淤积堵塞，反滤排水不畅；大坝安全监测主要依靠人工观测，方式陈旧老化，精确度不高。为此，经陕西省水利厅组织专家评鉴定为Ⅲ类病险水库，陕西省计委2001年7月批复立项进行除险加固。

3 主要除险加固措施

3.1 实施溢洪道改建

2002年10月开工，首先对原溢洪道衬砌板及浆砌石进行拆除，次年4～5月完成了土建主体施工，达到防洪泄水要求；2004年5月底完成闸门制安、启闭机安装及闸房改建全部任务。

3.2 对输水洞加固和新建泄洪排砂岔洞

2003年6月开工，赶10月底完成302m退水渠土方开挖衬砌。2004年5月完成背水坡网格砼浇筑，6月完成输水洞及岔洞钢内衬加固266m，10月完成输水洞闸房改建等全部任务。

3.3 实施左右坝肩灌浆

2002年11月开工，2003年6月进行灌浆试验，并按原设计方案三排孔实施灌浆，2004年6月顺利完工。

3.4 对迎水坡进行砌护和过坝干渠衬砌

2003年3月开工，至8月完成迎水坡565～571.8m

高程砌护，4月至年底完成干渠衬砌346m，2004年3～4月完成干渠公路桥改建，8月底完成防浪墙砼浇筑，11月完成进水节制闸门安装及闸房改建等

任务。

3.5 改建防汛道路

2004年9月开工，对沿干渠防汛石子路、土路改建，采用半边施工半边通行方式，在完成路基碾压、搓平基础上，浇筑砼路面，赶12月达到全线贯通。

3.6 开展下游河道疏通治理

2004年6月开工，招标设计下游河道疏通2.49km，下部埋设Φ120钢筋混凝土管，上部疏通整理设计过水断面，解决坝后排水问题。在实际施工中，由于河道地形复杂，出口段430m弯道软基施工难度较大，在保证排水比降合理畅通的前提下，经过详细测量和方案优化，将疏通长度调整为2.06km，比降和排水效果良好。采用从下向上倒退施工方法，妥善解决了施工道路、排水及材料进场等实际困难，赶2004年11月底完成管道铺设等河道疏通任务。

3.7 建设大坝安全监测系统

2004年11月开工，2005年6月底完成钻孔1085m，表面变形标点20个，工作基点8个，校核基点8个，电缆铺设8700m，埋设渗流计30个，现已全局联网投入试运行。

3.8 进行库区绿化美化

2005年3月开工，抢抓春季气温升高之机，开展植树绿化，完成种草3万m2，栽植灌木19600株、乔木2894株，铺设路面2000m2，建设风物展品景观

4处。

4 工程设计方案优化

4.1 溢洪道改建工程

4.1.1 2003年1月，委托西北水利科学研究所对大北沟水库联合泄洪进行水工模型试验，发现二级陡坡段不能满足设计泄洪能力，且原衬砌老化破损严重。根据水利科学研究所建议，对二级陡坡段进行拆除改建，以满足设计泄洪要求。

4.1.2 溢洪道二级消力池原形状为梯形，招标设计为下矩形上梯形复式断面，考虑到施工后填方量较大、边墙稳定性差，经与水工模型试验结果对比分析，设计变更为下梯形上直墙施工方案。

4.1.3 基础设施改造宿办楼招标面积550m2，无法满足大北沟水库站管理运行需要，经研究，增加改造面积575m2，与设计安排的宿办楼改造合并实施，新建宿办楼1125m2。

4.2 输水洞加固及新建泄洪排砂岔洞工程

施工方案变更为，竖井加平钻排水，减少工作面土体含水量；管棚一次性支护，防止滑塌，保证开挖断面和施工安全；交叉连接处上部增设竖井，井壁下部砼支护，变水平施工为垂直施工，有效解决交叉连接段开挖、拆除、绑筋、砼浇筑等难题。

4.3 左右坝肩灌浆工程

左右坝肩绕坝渗漏灌浆设计变更为三排孔实施灌浆。

4.4 大坝迎水坡砌护工程

鉴于主坝体以外的东西两包头水毁严重，考虑到迎水坡砌护的整体效果，设计变更将主坝体砌护与两岸包头砌护结合起来，左岸迎伸至输水洞进口附近，右岸延至溢洪道进口两岸护坡。

5 施工方略

5.1 坚持施工与灌溉两不误的原则

管理单位根据中长期天气预报及工程建设实际编制灌区年度灌溉用水计划，施工单位以灌溉用水计划为依据，按照合同要求编制详细的施工计划，尽量减少因施工对灌区灌溉用水带来的不利影响。

5.2 溢洪道改建施工基本与灌溉用水不冲突，可提前施工，赶汛前完成

防汛道路改建工程量较小，可提早利用灌溉间隙完成，方便整个工程建设。

5.3 做好物资、机具、人力的计划安排

充分利用灌溉间隙，抓紧非灌溉季节组织施工，在保证工程质量前提下，加快施工进度，确保按期完成施工任务。

6 建设效果

大北沟水库除险加固工程施工，采用单价承包合同管理方式累计完成投资3041.3万元，其中国债资金2250万元，省级配套资金750万元，单位自筹资金41.3万元。2005年8月19日，陕西省水利厅组织对溢洪道改建等7个单位工程进行验收，其中溢洪道改建、输水洞加固及新增泄洪排砂岔洞、下游河道疏通、大坝安全监测设施4个单位工程验收评定为优良工程，左右坝肩灌浆、迎水坡砌护及坝顶渠道衬砌、防汛道路改建3个单位工程验收评定为合格工程，工程总体质量评定为优良，为确保水库安全运用奠定了良好基础。

水库路基设计篇8

【关键词】高速铁路；路基；冻胀监测；数据库

引言：我国高速铁路建设标准要求很高，建设质量的好坏直接影响到后期的行车安全，目前还没有一套成熟完整的技术标准来准确评估和控制建设和运营过程中线路存在的安全隐患。尤其在季节性冻土区路基冻胀问题成为了世界性难题，比较常见和有效的方法是对线路代表性段落进行实时监测和动态分析，将监测和分析结果作为铁路安全预警预报和冻胀问题深入研究的客观依据。然而监测结果数据量大，数据格式不统一，监测项目多，监测周期长频次高等问题对监测数据管理提出了很高的要求。如果不能及时准确的获取分析人员所关心的数据，监测数据就失去了工程意义。针对这些问题并结合在大西客专、哈齐客专以及牡绥线冻胀监测方案的设计、实施、数据分析过程中所总结的经验，运用关系数据库技术在Microsoft Access数据库开发平台下设计出高质量的数据库实现了对监测数据科学管理、高效查询和快速导出。同时在Visual Studio2008平台下基于C#编程语言开发数据导入程序，实现了不同厂家不同格式数据的入库。该数据库和数据数据导入程序已经成功实现了大西客专、哈齐客专以及牡绥线冻胀监数据的管理和相关数据快速提取，大大提高了高速铁路路基冻胀监测数据分析效率。

一、冻胀监测数据库的建立

（一）数据来源

高速铁路路基冻胀监测的整个过程包括监测方案设计、方案实施、监测数据分析以及报告编写四个阶段。所设计的数据库应该管理监测项目的基本信息，这些信息大部分由监测方案提供，例如监测段落位置、监测断面位置、监测点位置及深度、元器件相关信息、数据传输系统安装位置、元器件厂家信息等等；还应该管理监测方案现场实施的基本情况，在方案实施过程中，由于铁路施工工况变化而不能如期安装元器件导致设计位置更改，人为操作导致元器件安装顺序颠倒甚至元器件损坏等信息都应该存储到数据库中；同时还要将现场施工和安全管理的基本信息录入库中；另外，在冻胀监测过程中，由于后期铁路施工干扰导致部分元器件损坏或导线中断而终止监测服务，或者数据采集和传输过程中供电不足甚至系统发生故障而导致一段时期内没有数据或数据未能按时传输，这些信息也应该存储在数据库中。

冻胀监测数据来源根据数据类型大体上可分为静态数据和动态数据两大类。其中静态数据是指在冻胀监测开始之前就能确定下来而不受时间影响的数据，例如监测项目基本信息、安全管理、监测段落、监测断面、监测点、元器件、采集系统等相关信息。动态数据则是指监测过程中不同元器件的监测数据（即监测记录），如冻胀计监测的变形数据、温度计监测的温度数据、含水量计监测的含水量数据、水位计监测的水位高度等等。

（二）数据库设计

冻胀监测数据库设计的质量决定了后期数据查询的效率，设计的关键不仅仅在于要求每个实体（数据表）包括完善的属性信息，还必须准确把握不同实体之间的联系。通过分析冻胀监测方案设计、现场实施、数据监测、数据分析等阶段所提供的信息设计出冻胀监测数据库关系图（图1-1）。

图1-1 高速铁路路基冻胀监测数据库关系图

该数据库包括等14个数据表，每个表包括相应的属性字段，部分字段有值域约束，在数据库设计过程中已经定义，数据表之间的联系通过外码实现，如图1-1所示。该数据库将路基冻胀监测项目的绝大部分信息进行了合理高效的管理，监测数据主要存储在自动观测和手动观测数据表中，冻胀监测项目、试验段、断面、测点、元器件等数据表主要用于为用户制作查询表。每个数据表都提供了数据剔除功能，当部分数据缺失或无效时选择剔除就可以使用其他有效数据进行分析。另外，该数据库提供的相关统计信息（如元器件数量、测点深度、导线长度、采集系统个数等）为监测项目的成本核算提供了数据参考。

二、冻胀监测数据导入程序设计

（一）数据访问

首先通过OpenFileDialog类定义两个对象以获取原始数据文件和数据库文件路径，然后运用OleDB技术根据文件路径连接数据文件，并将要导入的原始数据文件的表名存储在数据导入下拉列表中，将数据库文件的数据表名存储在数据库数据显示下拉列表中。当下拉列表的表名选择以后，单击显示按钮可以实现当前数据表的数据显示，如果重新选择表名，显示数据也会及时更新。

图1-2 高速铁路路基冻胀监测数据导入程序界面

（二）数据导入

监测项目数据导入包括静态数据和动态数据两部分。其中静态数据应当先入库，主要涉及监测项目、项目部组成、安全管理、采集系统、接收系统、监测段落、监测断面、监测点、元器件等数据表数据的录入，这些信息必须按照事先给定的标准格式在excel表中填入，然后通过操作相应按钮实现数据导入。一般这些信息对每个项目而言只需录入一次，当然也可对录入的信息进行修改。（图1-2）

动态数据录入往往是在监测仪器安装完成并正常工作以后进行，主要包括自动监测记录和人工监测记录表数据的录入。对于人工监测数据也应该按照标准格式在excel表中填入，然后倒入数据库。对于自动监测数据，不同监测项目可能使用不同厂家生产的元器件和数据采集系统，结果导致监测数据格式有差异，测量单位不统一等现象，而且有些厂家监测数据是物理量而不是可以直接使用的标准数据。为此，必须针对不同厂家数据量身定做相应的数据导入程序，使最终入库的数据具有统一格式和标准单位，进而有利于数据的对比分析。

另外，自动监测数据导入时可能出现与数据库中已有的数据重复的现象，主要有下面三种情况：

1、预导入数据与已导入数据完全一样。这是由于数据采集已经结束而且正常但数据下载时时间节点与先期有交集。

2、预导入数据与已导入数据在时间列一样而测量值列不同。这是由于导入数据时监测项目编号误输入而元器件编号在不同项目之间有相同的。

3、预导入数据内部本身存在重复记录。这是由于下载数据时人为误操作导致重复下载或其他原因所致。

对于重复数据的处理，用户首先勾选界面中的“”选项框，程序自动将这些重复数据保存在新建的excel表中，而不替换数据库中已有的数据，如果用户需要替换，则将重复的数据表重新导入并去掉“”选项框中的勾（图1-2）。

三、冻胀监测数据查询与导出

（一）数据查询

根据用户需求构建合理的查询视图进行数据筛选是冻胀监测数据管理的核心所在。不同检测项目或不同工点类型用户所关心的数据结构有可能不同，或者对同一监测项目需要从多层面进行综合分析，因此构建的查询视图并不唯一。Microsoft Access 2007数据库软件提供了两种查询视图构建模式： SQL视图和设计视图。前者是基于结构化查询语言（SQL）在代码编辑器中编写相应的查询代码来实现的，对于一般用户不是太方便，而且容易出错，所以使用这种方式的比较少。后者则是在可视化的图形界面通过鼠标操作和少量文字输入即可完成的查询视图构建方式，操作简单易懂。将要查询字段所在数据表用鼠标从左侧数据表列中拖拽至右侧数据表导入区，表与表之间的联系自动根据数据库关系生成。然后在数据导入区下面的表中选择表名、字段名、数据排序方式、数据筛选条件等信息，完成之后通过执行并切换到数据表视图即实现了相关数据的查询。图1-3是自动监测数据查询视图的设计界面。

图1-3 构建自动监测数据查询视图

（二）数据导出

查询结果的常规统计和简单曲线绘制在access数据库软件中就能完成，可以让用户初步分析监测数据所蕴含的内在规律。如果要深入挖掘数据潜在的信息可将查询结果导到excel表中，这样用户可以方便使用这些数据，例如数据计算、数据对比、数据统计、曲线绘制等。还可以将导出数据再次导入Origin软件中绘制更复杂的曲线图进行分析。

四、结论

运用该数据库和数据导入程序成功实现了大西客专、哈齐客专以及牡绥线冻胀监测数据的科学管理和高效查询，及时为冻胀监测分析人员提供了相关的数据支持，大大提高了数据分析的效率。

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