加固优化设计

加固优化设计（共12篇）

加固优化设计 篇1

南四湖湖西大堤是沂、沭、泗河洪水东调南下续建工程的重要组成部分,是南四湖治理的关键性工程。南四湖湖西大堤北起老运河口,南到蔺家坝止,全长131.197 km(不包括各支流河口500 m),该工程绝大部分堤段已经达到防洪标准要求,但湖西大堤湖腰段6.25 km堤防中,有5.017 km达不到防御20年一遇洪水的标准。该段堤防顶高程38.5 m左右,顶宽4 m～6 m,是整个湖西大堤的最薄弱段,给防汛带来较大压力。为使湖西大堤发挥整体防洪效益,经多次分析论证,决定实施该大堤加固工程,本文主要研究了从加固工程断面设计进行优化以达加固目的。

1 加固工程断面设计优化

1.1 加固断面尺寸

根据GB 50286-98堤防设计规范,并结合工程实际,本加固工程采用单一梯形断面,从现有堤防迎水面堤肩向背水面复堤,迎水面维持现状不变,设计堤顶高程39.29 m,堤顶宽度6.0 m,复堤侧(背水坡)为1∶3.0。

1.2 防渗分析设计

湖西大堤湖腰段堤基以②-1层黏土、③-2层黏土和④-1层黏土为主,局部夹有③-1层淤泥,渗透系数4.14×10-7 cm/s,透水性弱。现堤身为①层～②层素填土,从20世纪50年代开始,经几次加固修筑而成。该填土为棕黄～黄棕色,稍湿,可塑,主要由黏土、粉质黏土组成,局部为中粉质壤土和重粉质壤土,经过对堤防加固范围内13个孔的注水试验,结果表明,堤身渗透系数在1.23×10-3 cm/s～2.4×10-2 cm/s之间。除4个孔显示弱透水性外,其余9孔表现为较强的透水性。通过渗透稳定性分析,堤身渗流量较大、渗透稳定性不能满足要求,需采取截渗工程措施。

经高喷灌浆、垂直铺塑和水泥土截渗墙(多头小直径)3种堤身截渗方案比较。表明,水泥土截渗墙方案具有工程效果好、造价较低、施工效率高、施工方便等优点。因此,本工程采用水泥土截渗墙方案。

根据GB 50286-98和其他工程经验,水泥土截渗墙沿堤顶纵向布置,距老堤迎水面堤肩2.0 m。截渗墙底高程深入堤基不透水层以下2.0 m,墙顶高程为37.5 m(1957年洪水高程为36.99 m)。

截渗墙厚度按δ=ΔH/J计算,其中,ΔH为防渗水头差;J为允许破坏比降。根据国内已建截渗墙工程试验成果,结合本工程实际,取截渗墙最小厚度为80 mm,考虑到墙体连续性和施工方便等因素,设计截渗墙厚度建议采用160 mm。

1.3 填土区分析

1.3.1 填土区结构分析

1)对第一和第二两个取土区土料总体而言属弱膨胀土,对工程影响不会十分严重。2)湖西大堤湖腰段原大堤为均质堤,且在大堤上游侧设有截渗墙,因此湖腰段新建复堤的浸润线较低,分析计算成果见图1,图2。3)湖西大堤湖腰段新建复堤的底部,即浸润线以下部分,膨胀土的膨胀性会在一定程度上显现,但由于其在堤的下部,堤上部覆盖有较厚的土层,因此浸润线以下弱膨胀土的这种膨胀对工程不会产生大的不利影响。

综上所述,湖西大堤湖腰段新建复堤采用第一和第二两个取土区土料后,可能出现的问题是复堤内侧坡表层土体的胀缩。而解决该问题较经济且有效的方法是在复堤表层加“外包盖”。

1.3.2 “外包盖”土料改良方案分析

试验结果表明,对控制土的膨胀性,加掺石灰比加粉煤灰有更好的效果。但从经济性方面考虑,掺粉煤灰有明显的优势。湖西大堤湖腰段附近有热电厂,粉煤灰资源丰富,每吨单价17.6元,而该地区石灰每吨单价220.0元。因此,本工程采用掺粉煤灰的方案。因为加掺粉煤灰虽效果不如加石灰,但已满足规范要求。

1.3.3 “外包盖”结构尺寸

有关试验研究表明,当侧压在30 kPa～50 kPa,即表层“外包盖”在1.5 m～2.5 m厚时,可有效发挥作用[1,2,3,4]。考虑在1957年型洪水位时,保证非“外包盖”土体不泡在水中,取“外包盖”顶高程为36.99 m(上级湖)和36.49 m(下级湖)。

湖西大堤湖腰段复堤填土区典型断面见图1,图2。

2 加固断面边坡稳定性验算

2.1 断面选取

根据中水淮河工程有限责任公司2000年勘测的湖腰段资料,山东省水利勘测设计院编制的《南四湖湖西大堤加固工程地质勘察报告》和《南四湖湖西大堤加固一期工程初步设计报告》,从湖腰段堤防中选72+400,74+900两个断面,对其进行堤防边坡稳定复核。

2.2 计算参数

1)设计水位。设计洪水位分别为上级湖36.99 m和下级湖36.49 m;正常蓄水位分别为上级湖33.99 m,下级湖32.29 m;设计堤顶高分别为湖腰段上级湖39.99 m和下级湖39.49 m。2)地震设计烈度。地震动峰加速度为0.10g,相应地震基本烈度为7度。3)土层物理力学指标。典型断面各土层物理力学指标可参见文献[5]。

2.3 计算工况

迎水侧为设计洪水位,背水侧无水条件下,稳定渗流期的背水侧堤坡稳定。

2.4 计算方法和结果

根据各段堤防土层的物理力学指标,采用河海大学土木工程学院力学研究所研制的“Slope-堤防稳定分析系统”,湖腰上级湖段地基有淤泥层,采用改良圆弧法进行抗滑稳定计算,湖腰下级湖段地基采用瑞典圆弧法进行抗滑稳定计算。最小稳定安全系数FS计算成果见表1。

3 结语

1)采用水泥土截渗墙,控制堤内浸润线,减少渗透量和膨胀土的不利影响。考虑挡1957年型洪水,墙顶高程建议取37.5 m。根据分析,截渗墙最小厚度为80 mm,考虑到墙体连续性和施工方便等因素,设计截渗墙厚度建议采用160 mm。2)针对填筑土料具有弱膨胀性的特点,采取在下游面加“外包盖”的工程措施,而“外包盖”则选用掺粉煤灰改性后土,以此将膨胀土的不利影响降低到最低限度,并且经济。考虑到百年一遇洪水对应的最高水位和“外包盖”的效果,建议“外包盖”顶高程取36.99 m(上级湖)和36.49 m(下级湖)、顶厚(水平)2.5 m～3.0 m。

参考文献

[1]水利部长江勘测技术研究所.临淮岗工程土坝膨胀性土料筑坝试验研究报告[R].2000.

[2]GB 50286-98,堤防工程设计规范[S].

[3]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[M].北京:中国建筑工业出版社,1997:12.

[4]中水淮河工程有限责任公司.南四湖湖西大堤湖腰段加固一期工程堤防加固施工图设计报告[R].2006.

[5]中水淮河工程有限责任公司.南四湖湖西大堤湖腰段加固工程料场勘察工程地质报告[R].2005.

[6]周秀军.城市道路横断面设计的研究[J].山西建筑,2007,33(33):306-307.

加固优化设计 篇2

香甘桥维修加固设计

本文通过对大连市香甘桥维修加固的设计描述,基本概括了现代社会常见桥梁通病的维修和加固方法,为今后旧桥维修提供了设计和施工参考.

作 者：刘宇  作者单位：大连市市政设计研究院有限责任公司,辽宁,大连,116011 刊 名：城市建设 英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年，卷(期)： “”(1) 分类号：U4 关键词：裂缝   漏筋   剥落   桥梁   病害   钢筋砼   连续梁桥  

大塘坳水库除险加固设计 篇3

【关键词】水库加固；除险加固；加固设计

水库除险加固设计已经经历了10个年头了，全区各大、中、小型水库设计也做了不少，由于每个水库都具备其独特性，因此本次大塘坳水库除险加固仍有论述的必要性。

一、水库基本情况

大塘坳水库位于三江侗族自治县独峒乡林略村北面约3km的桂、湘、黔三省交界处，水库的东北面与湖南省交界，西北面与贵州省为邻；水库距离三江侗族自治县县城61km，距离独峒乡政府所在地15km。坝址处于九江河源头，高程约900～950m。

大塘坳水库坝址以上控制流域集雨面积1.1km2，主河道长度1.45km，平均坡降25.3‰。

大塘坳水库所在流域属中亚热带、南岭湿润气候区，气候温和，雨量丰沛，阳光充足。多年平均相对湿度81%；多年平均风速1.4m/s，最大风速为13m/s。

大塘坳水库从1969年9月开工，1974年4月建成投入使用，从建成至今四十一年，历经新建、2006年维修加固，才形成现状规模。目前大塘坳水库主要建筑物由1座主坝、1座副坝、2座溢洪道（含一座非常溢洪道）、2处输水设施组成。

主坝为为含少量碎石黏土和粉质黏土填筑而成的均质土坝，坝顶高程940.449m，坝顶长155m，宽5.5m，内坡坡比为1：3.0，为干砌石护坡，外坡以马道和平台为界坡比自上而下为1：2.5和1：2.5和1：2.75，下游坡为草皮护坡。副坝位于东南侧的库尾，为浆砌石挡墙墙后培土而成，坝顶高程940.18m，最大坝高约13.00m，坝顶长17m，宽1.7m，溢洪道位于主坝的左岸，第一溢洪道距左坝肩约300m，为宽顶堰型式，进口底部高程为937.60m，堰顶长12m，底宽约10m，泄槽长15.84m，非常溢洪道距第一溢洪道约160m，进口底部高程为938.00m，宽约5.0m，为明渠式，多年未曾溢流。

输水设施：主坝输水设施与副坝输水设施一致，均为坝内埋管，管径均为300mm。坝后闸阀控制流量。

二、水库存在问题

经现场勘测及计算核查，水库工程建筑物存在严重的隐患，主要问题有：

（一）主坝

（1）主坝下游坡排水沟有崩塌现象。

（2）主坝放水涵平管贯穿坝体布置，沿管外壁有渗漏，控制流量闸阀在下游，存在安全隐患。

（二）副坝

（1）副坝坝体浆砌石错层及表面勾缝砂浆脱浆现象。

（2）副坝放水涵平管贯穿坝体布置，沿管外壁有渗漏，控制流量闸阀在下游，存在安全隐患。

（三）溢洪道

溢洪道进口段缺乏护砌。

（四）输水设施

主坝穿坝输水平管沿管壁漏水。副坝穿坝输水平管沿管壁漏水，且放水渠阀门严重锈蚀，不利于启闭控制，存在较大的影响。

三、处理措施

（一）大坝

根据现状，主坝及副坝坝体经过精密的计算校核发现，坝体没有出现较大安全隐患，因此主坝及副坝坝体将不进行处理，只进行局部损毁整改。

（二）溢洪道

本次設计2座溢洪道均只对进口处进行护砌，其他溢洪结构将维持原有结构不变。

（1）第一溢洪道

第一溢洪道进口进行护砌，底板护砌宽度10.00m～7.00m，为C20混凝土结构（厚200mm），左右岸进口护砌型式均为挡墙+护坡的复合型式，底板两侧为C20混凝土挡墙，墙顶高程为938.60m～938.00m，墙顶宽度为0.5m，最大墙高为1.7m，墙顶至941.00m为1：1.5为C20混凝土护坡，护坡厚度为300mm。

（2）非常溢洪道

非常溢洪道进口进行护砌，底板护砌宽度10.00m～7.00m，为C20混凝土结构（厚200mm），左岸进口护砌型式为挡墙+护坡的复合型式，C20混凝土挡墙墙顶高程为939.00m，墙顶宽度为0.5m，最大墙高为2.0m，墙顶至941.00m为1：1.5为C20混凝土护坡，护坡厚度为300mm，右岸进口护砌型式为挡墙护砌，C20混凝土挡墙墙顶高程为939.00m，墙顶宽度为0.5m，最大墙高为2.0m，距离底板0.2m处设置梅花桩布置的PVC排水管（Φ=60），墙顶回填平台种植草皮。

（三）输水设施

结合水库现场实际情况及当地实际管理情况，主坝及副坝输水设施设计均考虑隧洞方案，只是放水型式不一样，主坝输水设施的进口采用放水塔的放水型式，副坝输水设施进口采用梯级放水的放水型式。

（1）鉴于主坝原坝下钢筋混凝土圆管存在的问题，难以维修加固达到除险目的，因此将之封堵。主坝输水设施进口布置放水塔，主要是考虑主坝距离管理房较近，方便管理。新建防水塔及输水隧洞布置于大坝右侧小山包上，由进口明渠、放水塔、隧洞、出口箱涵及出口渠道组成，其中进口明渠长11.80m，放水塔长4.80m，隧洞长58m，纵坡为i=1.82%，出口暗涵长6.8m，出口渠道总长90.20m，进口底板高程为931.00m，出口底板高程为930.00m。

（2）鉴于副坝原坝下钢筋混凝土圆管存在的问题，难以维修加固达到除险目的，因此将之封堵。新建输水设施布置于副坝左坝肩山体，由引水进口明渠、梯级放水管、暗涵、输水隧洞组成。引水进口明渠长30.04m，梯级放水水管长13m，进口暗涵长12.0m，隧洞长371.20m，纵坡为i=0.785%，出口暗涵长5.21m，进口底板高程为931.00m，出口底板高程为927.95m。

大塘坳水库除险加固后能保证下游群众的生命财产安全，并发挥灌溉和养殖效益，促进当地经济的发展。

参考文献

[1]《广西柳州市三江县大塘坳水库除险加固初步设计报告》.

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加固优化设计 篇4

1 小型水库溢洪道设计中存在的普遍问题

1.1 溢洪道泄流量设计的计算问题

在小型水库溢洪道设计的过程中, 溢洪道流量的计算十分重要。由于在不同的水库中, 溢流堰的结构形式存在着区别, 导致在溢洪道流量计算过程中, 所采用的流量系数不尽相同。因此, 这就容易使设计人员在溢洪道流量计算的过程中出现差错, 从而导致水库的泄洪能力和水库的设计标准不相符。

1.2 布置不合理

在对小型水库溢洪道加固设计的过程中, 由于其地质情况可能存在不同, 有时会出现溢洪道布置不合理的情况, 使溢洪道在使用过程中, 容易受到周围地质情况的影响, 从而出现质量问题。这不仅对水库的正常使用造成了严重的影响, 还存在着一定的安全隐患。

1.3 水力计算方法不合理

目前, 在我国大多数小型水库除险加固设计的过程中, 设计人员并没有采用科学的设计方法和专业的设计手段进行设计, 这就容易导致设计成果不符合水利工程相关标准, 严重影响水库工程设施的正常运行。而在溢洪道运行的过程中, 由于影响溢洪道结构质量的因素很多, 如果设计人员在对其进行设计的过程中, 考虑得不够充分, 那么就会使得溢洪道在水力冲击和周围环境的影响下出现问题。

1.4 泄槽 (陡坡) 段存在问题

在对溢洪道泄槽段进行设计的过程中, 主要存在两个方面的问题:一是泄槽段的坡度问题, 二是泄槽段的转弯问题。这两个方面的问题, 如果在溢洪道设计的过程中没有进行有效的处理, 那么就会加大水流对溢洪道边界的冲击, 使得溢洪道在水力冲击的影响下, 其泄槽段存在问题, 从而影响水库的正常运行。

1.5 消力池问题

由于历史原因, 受水库修建时的资金和技术条件限制, 相当数量的小型水库都没有消能防冲设施, 导致几乎每年汛期都会有溢洪道水毁事故发生。有溢洪道消力池的水库主要存在以下问题: (1) 消力池出口水流受阻或受陡坡段弯道影响, 水流条件恶化, 导致消力池破坏。有的消力池太短、太浅, 水流在池内消能不充分, 淘刷底板, 致使消力池破坏;有的消力墩设置不当, 水流紊乱, 流速大时, 在消力墩上会产生气蚀。 (2) 消力池下游尾水位过低, 泄洪时可能形成远驱水跃, 严重冲刷下游海漫; (3) 消能不充分, 下游遭受冲刷, 严重时会发展成冲刷坑, 影响溢洪道安全。特别当消力池出口离坝脚较近时, 水流冲刷坝脚, 危及大坝安全。

2 溢洪道优化设计策略

2.1 在溢洪道泄流量设计计算中, 要正确分清宽顶堰、实用堰、明渠三种水流形态和工作条件, 这样才能正确计算溢洪道的实际过流能力, 以避免造成与设计条件不相符的情况。

2.2 溢洪道的布置应根据地形、地质、工程特点、枢纽布置、施工及运用条件等综合因素进行全面考虑。

如果大坝附近有天然山坳可以布设溢洪道则最为理想, 如果地形狭窄无法布置正堰, 则可考虑选择侧槽式溢洪道。溢洪道规划布置的主要原则是:基础坚硬均一, 线路短, 无弯道, 出口远离大坝, 工程严禁布置在滑坡或崩塌体上。

2.3 针对众多小型水库现状, 对不满足防洪要求的水库可进行溢洪道拓宽、拓深;对溢洪道拓宽、拓深均有困难的水库, 也可考虑加高大坝与拓宽溢洪道相结合的方案进行比较, 选取较优方案。此外, 在洪水复核中, 若为满足防洪要求的泄洪流量与现行泄洪流量相差不大时, 也可改变溢洪道形式。

2.4 为了使水力计算与工程特性相一致, 选择正确的计算公式十分重要。

具体如下:进口段的水力计算可采取自下游控制断面向上游反推求水面曲线的方法进行, 进口段起始端须先计算水位雍高, 才能求得泄洪时的库水位;控制段的泄流计算可根据《溢流堰水力计算设计规范》建议的方法计算, 同时正确选用流量系数, 使其与实际的堰型相一致;泄槽段水力计算方法较多, 如对底宽渐变的陡槽段可用查氏方法分段详算, 陡槽底宽固定不变时, 可采用B-Ⅱ型降水曲线方法计算;消能设施的水力计算根据不同的消能方式, 采用不同的计算方法, 在选定消能设施的尺寸时, 应该留有余地。对于一些重要的水库, 其水力计算成果还应通过模型试验加以验证。侧槽段的水力计算过去常采用“扎马林法”, 但由于该法计算时采用了均匀流假定, 而实际水流状态是沿程变量流, 故不符合适用于均匀流的泄流公式, 因而与实际泄流情况有较大出入, 根据水流动量或能量关系而采用的水面曲线推算的公式比较符合实际泄流情况。由于侧槽内实际的流态十分复杂, 故在堰顶对面的岸坡水面要比平均水位抬高5%~20%, 因此其设计的衬砌的高度、厚度要考虑上述影响。

2.5 溢洪道末端的消能设施主要有底流消能、面流消能和挑流消能。

对消能存在的问题, 土石坝大部分采用修建消力池泄能的方式处理。消力池底板厚度应满足抗浮稳定要求, 由于底板四周边界的约束作用, 一般没有滑动问题, 因此仅需对其抗浮要求进行稳定计算。

结束语

在我国经济发展的过程中, 修建了许多小型水库。这些小型水库的建设, 不仅可以满足农业灌溉、工业用水和人民生活用水的需求, 还有着良好的防洪效果。但是, 由于在对溢洪道进行加固设计的过程中, 容易受到多方面因素的影响, 从而出现质量问题, 对水库的正常运行有着一定的影响。因此为了有效的解决在小型水库设计中溢洪道存在的问题, 技术人员就要根据工程的实际情况和相关的规范, 对其进行优化设计, 使其满足工程设计的要求。

参考文献

[1]郑英俊, 范忠敏, 郭鹏.石缝水库除险加固工程溢洪道规模选择与工程布置[J].黑龙江水利科技, 2011 (3) .

水闸除险加固设计研究论文 篇5

关键词：水闸；除险；加固；设计

水闸在水力工程建设中已经广泛应用，随着我国在科技力量下的推动，水闸设计水平也得到较大提高。在设计水闸期间，要根据当地水力的生态变化、周围环境、水系变化以及自然条件的影响进行分析，然后在设计结构上实现创新设计，并保证在施工期间运行管理的稳定性，从而实现水力工程建设的新挑战。

1水闸设计

1.1结构设计

水闸工程在整个结构布置期间，水闸的中心线要与河道中心线保持在同一水平上。建筑物在建设期间，要保证合理、美观，并在整体设计上保证一定的成本效益和经济效益。不仅在结构形式上保持美观形式，闸孔以及宽度还要形成统一形式，从而实现水闸在运行期间的合理性。在水闸整个结构设计形式上，首先对闸顶高程进行设计。该高程主要为水闸门在上游闸墩顶部的高程设计。它不仅要考虑挡水现象，还要考虑泄水现象。在挡水期间，闸顶的高程一般低于水闸所在的正常蓄水水位。对于泄水，水闸顶部高程一般要保证低于水闸在洪水位上的设计。还要对底板高程进行设计，如果底板高程设计的比较高，在枯水期，就会影响河道流量。如果下游河床子在高程上没有一定变化，闸底板设计的太低就不会影响水闸流量，一般会增加闸墩以及闸门的高程。对水闸闸孔在总净宽以及孔数设计方式上，一般的水闸流态分为两种，一种是泄流期间水流由于不受阻，形成堰流现象；一种是泄流期间由于闸门的阻挡现象，出现孔流状况。所以，根据不同水位的设计要求，就应利用不同比值进行设计。

1.2消能防冲设计

因为影响池水力的因素条件比较多，实现的情况比较复杂，所以要控制消力池的变化因素，就要分析水闸在上游、下游之间的水位差、过闸流量宽度、下游水深以及孔数、宽度等因素。一般利用低流式消能设计[2]。首先，在设计形式上，应先考虑上游与下游的水位差、过闸期间的流量宽度等水力存在的条件，然后再控制消力池的池深度，底板厚度等相关组合。这样不仅能够增加调度期间的灵活性，还能保证一定安全性。

1.3防渗排水设计

由于闸基的上部为砾石层，下部的基石为已经风化的花岗岩，不仅受风力影响比较强烈，而且岩石质量也比较软弱，所以水闸地基处容易出现渗透等现象。为了防渗排水，在设计期间，首先在离闸室上游存在的钢筋混凝土加固防渗墙，然后在上游墙的两侧以及混凝土挡墙下设计高压旋喷防渗墙，并保证防渗效果的稳定性。而且，由于渗透压力的影响，所以应根据上水闸在地基上的深度以及渗透水力进行计算，从而保证渗透期间的稳定效果。

2水闸除险加固设计方案

2.1溢流坝除险

由于原来的水闸溢流坝的表层都会存在较强的混凝土，不仅不能满足一定的抗冻性，还产生一定的碳化深度。所以在溢流坝进行除险设计期间，应凿除一部分的混凝土。首先实现消能方式，在原溢流坝下游实现防冲措施时，要利用低流消能，一般在设计期间针对巨大洪水进行的。还要对堰型进行调整，因为消能方式与洪水产生的标准会不断变化，所以对溢流坝的堰面形状就要进行调整。这期间，应利用复核计算，由于该坝体中的基地应力不能实现一定的规范要求，所以就要利用计算方式将坝体基础下顺流方向的长度进行加长。对溢流坝结构进行设计期间，为了保证地基在承载力以及应力上的规范要求，为了对除险加固形式进行设计，就要对溢流坝的顺水流方向长度进行计算，使它能够满足一定的要求标准。特别在溢流坝基础，首先，应将原坝体的高程进行凿除，然后将已经凿除后的形成为新的浇筑坝体，最后将新的混凝土与原坝混凝土进行结合，并保证原坝体内的浆砌石以及基岩相互连接。在确定好溢流坝的前缘长度以及顺流方向长度期间，还要保证上游坝面的垂直现象，并加宽下游的坝基础，从而实现一定的灌溉要求。对于新浇筑的溢流坝，要保证体内混凝土在外包设计形式上具有一定厚度，将溢流坝的坝段进行分组、编号，并保证它在冲沙闸形式上的长度。溢流坝与冲沙闸之间还有用墙过渡开，如果在下游处设计了过河交通桥，在上游就不能设置交通桥。

2.2冲砂闸除险

对原拦河闸进行复核计算能够看出，冲沙闸原设计比较小，不仅在排砂形式上不能满足，汛期中产生的河水砂量比较大，在上游，还会出现比较严重的淤积现象以及河床抬高现象。而且，冲沙闸的金属结构以及相关的机电设备也不能满足相关要求，冲沙闸也不能实现消能防冲作用。冲沙闸在结构设计上，对于地基承载力以及应力比的设计要求，如果冲砂闸的垂直水流方向为13m，为了除险加固，就要对冲砂闸底板的水流方向长度设计为5m。闸底板一般利用原冲砂闸底板，首先应对原冲砂闸底板进行凿除，然后利用混凝土进行浇筑，并形成合理的冲砂闸底板。新浇筑的混凝土要保证与原有的浆砌石底板、基岩进行接触，并保证底板的浇筑厚度以及混凝土厚度。一般情况下，冲砂闸底板的高程与原冲砂闸底板高程以及河床低高程保持一致。由于冲砂闸孔数一般都保持不变，在孔的净宽以及水断面设计上，要保证在设计期间的相关设计标准，就要选择溢流坝在河道产生的水断面积。对于冲砂闸的闸门，一般为平板钢闸门，并利用手摇螺杆方式进行启动、关闭。冲砂闸的闸门在顶部一般分为两层，下层闸门是专门检修平台，能够实现人行通道。而上层闸门一般为开关相关设备平台，不仅能够对开关设备进行布置，还能检查出闸门的层高要求。

2.3进水闸除险

在原拦河闸实施复核计算形式上，如果出现较大洪水变化，原进水闸就不能保持正常运行形式，所以就要对进水闸进行增高。因为进水闸为金属结构，原进水闸在墩的厚度上根本不能满足该金属的相关结构。原进水闸在不断利用其间，经过长期间的运行，它表面的混凝土以及粗骨料都已经滑落，在闸墩以及闸墙上都出现混凝土裂缝现象。尽管利用水毁进行修复，但内部结构还无法消除。其次，混凝土本身就具有较大强度以及抗冻性，进水闸混凝土结构根本不能实现。所以在设计期间，就要对拆除掉进水闸的启闭机以及闸墩。进水闸的结构设计，为了使基地应力能够满足一定条件，实施的除险加固行为一般是增加水闸底部中水流的流向长度，首先将水闸底板进行凿除，然后增加混凝土的高程变化，在新形成的进水闸底板处，要保证石底板与基岩之间的接触形式，并保证底板的组合厚度。一般在进水闸顶部也设计两层平台，下层为人员检修平台，上层为开关设备平台。

3结论

实施除险加固设计主要能够保障原工程在建设期间实现安全性，并能够以最小的经济成本获得最大经济效益。所以在原工程建设中，不仅要做出该设计的深度研究，还要找出水闸在变化中存在的问题，对存在的问题进行解决，这样才能保障水闸除险加固行为的有效实施。

参考文献:

建筑结构加固方案设计研究 篇6

关键词：建筑结构；结构加固；设计应用

中图分类号：TU746文献标识码：A文章编号：1000－8136(2010)15－0035－02

1引言

众所周知，我国是自然灾害多发的国家；有2／3的大城市处于地震区，历次地震都在不同程度上对建筑物造成损坏，即使在正常情况下建筑物经过长期使用亦有老化问题，建国以来全国共建成的各类建筑项目中20世纪90年代以后建成的占40％左右，大部分建筑已进入了维修期，为防止出现工程质量事故问题而造成的巨大的财产损失和人员伤亡，我们就需要对一些建筑进行结构加固。

本文重点对建筑结构加固的方案及应用技术展开分析讨论，以期从中找到可靠有效的加固技术方案及其应用管理经验，并以此和广大同行分享。

2建筑结构加固概述

2.1结构加固的基本原则

(1)结构经可靠性鉴定需要加固时，必须进行加固，加固的范围可以是整体房屋，亦可是指定的区段或特定的构件。

(2)加固设计应考虑施工方便且可行的施工方法。对于混凝土结构，宜提高一级强度等级，并加强构造和连接措施等，以保证原结构与新混凝土协同工作。

(3)由于高温、腐蚀、冻融、振动等原因造成的结构损坏，加固时应采取减小、抵御或排除上述不利因素影响的对策，保证加固后的结构安全可靠，正常使用。

(4)结构加固应尽量考虑经济效果，尽可能做到在不停产的条件下加固，尽量不损伤原构件和减少构件的拆除，能够使用的应当保留。

(5)加固过程一定要注意安全，若发现结构构造有严重缺陷，应立即停止施工，待消除隐患后方能继续。

2.2加固方案选择的注意点

(1)选择加固方案要考虑施工安全、效果可靠、经济性好，而且施工耍简单，工期尽量短。一般的加固工程都能做到效果可靠，但往往会忽略其人员施工安全、技术合理、经济性等方面的不足，造成施工人员安全系数低，施工工期长，工艺复杂，或者是出现不必要的浪费。

(2)加固方案要在满足加固本身的要求上，多考虑使用新技术、新材料、新工艺。随着当今科学技术的飞跃发展，先进的技术、材料、工艺都能使加固方案达到事半功倍的效果，比如近几年兴起的复合材料加固法。所以一个优秀的加固方案不但要在性价比、性能比上下功夫，还要体现其工艺技术的先进性和科学性。

3建筑結构加固技术设计应用探讨

3.1混凝土梁、板加固的设计

3.1.1混凝土梁、板承载力不足的原因及表现

梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或新的使用要求，必须经过补强加固，才能保证构件的安全使用。承载力不足的外观表现是构件的挠度偏大，裂缝过多、过宽、过长，钢筋严重锈蚀或受压区混凝土有压碎迹象等。引起梁、板等受弯构件承载力不足的主要原因有以下几个方面：

(1)施工方面原因。钢筋少配或误配；截面尺寸不满足设计要求；施工中，材料使用不当或失误；混凝土强度等级不满足设计要求；施工工艺不按规范执行。

(2)设计方面原因。计算简图与梁、板实际受力情况不符合；荷载漏算、少算。

(3)使用方面原因。使用过程中严重超载；使用功能的改变；使用过程中擅自拆除或破坏承重构件且不进行加固处理。

3.1.2 混凝土梁、板加固的方法

(1)增大截面加固法。增大截面法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法，

增大截面法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝土共同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能；而加固时的施丁工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固丁作的成败。

(2)黏贴加固法。黏贴加固法是用黏结剂(结构胶)将钢板或其他高强材料(如碳纤维、玻璃纤维)黏在需要加固的部位，以提高构件的抗弯、抗剪承载能力，亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于20世纪60年代，它不仅用于建筑，同时也用于桥梁、公路的加固。

(3)增补受拉钢筋法。对于承载力要求增加不大、经验算其截面高度满足要求的梁，只须适当增设受拉主筋即可。后补的钢筋可以直接焊在原梁的钢筋上。增补受拉钢筋法可分为全焊接补筋和半焊接补筋和黏结法三种。

3.2 混凝土柱的加固

3.2.1 钢筋混凝土柱常见问题及原因分析

一般来说，柱子的破坏往往是突然的，破坏之前的征兆不明显，属脆性破坏。

(1)混凝土柱破坏特征。钢筋混凝土柱受力后的破坏形态可分为受压破坏(包括轴心受压破坏和小偏心受压破坏)和受拉破坏即大偏心受压破坏。

(2)混凝土柱承载力不足的原因。在实际工程中，引起钢筋混凝土柱承载力不足的原因多种多样，主要有如下几种：设计考虑不周或失误；施工质量低劣；施工管理混乱，现场组织无序，质量自保体系等失效；施工技术人员业务水平低下，不能正确理解设计人员的意图，不能读懂图纸；地基沉降不均匀；建筑物使用功能改变；意外灾害，如火灾或遭外力碰撞等。

3.2.2 混凝土拄的加固方法

了解了混凝土柱的破坏特征后，应根据柱子外观表现、现场调查结果以及室内的工作结果。判明混凝土柱破坏的原因，从而采取各种不同的加固方法，及时对受损坏的混凝土柱进行加固处理。

(1)增大截面法。增大截面法又称外包混凝土加固法，是一种使用最广泛的加固柱子方法，在条件允许的情况下，是一种最可靠的传统加固方法，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。

(2)外包钢加固法。所谓外包钢加固，就是在混凝土的四角或两面包以型钢的一种加固方法，它的优点是构件的截面尺寸增加不大，但原柱的载力能力提高较大，这种方法特别适用于构件外形受限制，不宜增加太多的情况。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。

(3)置换加固法。置换法是一种针对柱子混凝土部分进行处理而提高承载力的方法，采用这种方法时一般不考虑原钢筋利用率的折减。该方法普遍用于混凝土柱因火灾或其它破坏而导致混凝土强度下降引起柱承载力不足的情况。

(4)预应力撑杆加固法。预应力撑杆加固框架柱是种简单又快速的加固方法，能有效地提高轴心受压或偏心受压柱的承载力，预应力撑杆有单侧和双侧两种：单侧撑杆适用于受压筋配筋量不足或混凝土强度过低、弯矩不变号的偏心受压柱加固；双侧撑杆适用于需变号的偏心受压及轴心受压柱加固。

4 结束语

加固优化设计 篇7

关键词：注浆加固,施工工艺,优化

顺和煤矿是河南煤化永煤公司本部建设的第五对矿井, 位于永城市城关镇北20km, 属顺和镇管辖。设计年生产能力0.6Mt/a, 服务年限38.7a, 井田东西向长约10.7km, 南北宽2.2~5.0km, 面积约34.383 1km2, 可采储量为3 250.6万吨。

-702m水平东翼轨道运输大巷, 为矿井永久性巷道, 担负着东翼采区掘进、回采时期通风、行人、管线敷设、材料及原煤运输的任务。巷道主要布置在三煤组地层中, 岩性主要以泥岩、砂质泥岩为主, 局部为岩浆岩侵入体, 岩石工程地质条件差。为防止巷道变形或底臌, 需要对巷道壁后和底板进行注浆加固。

1 注浆加固机理[1]

巷道注浆加固就是利用水泥浆液在注浆泵压力作用下, 来充填和固结煤岩体中被破坏的或者是原有的裂隙面。可以对破碎煤岩体起到补强加固作用和充填密实作用, 也可以将充填不到的封闭裂隙和空隙压缩, 从而对岩体整体起到压实作用。

2 施工方案及优化

2.1 施工方法及参数优化

巷道注浆加固采取了帮顶部壁后注浆与底板浅层注浆同时进行的全巷道断面注浆加固方式。帮顶部壁后注浆采用风动凿岩机造孔, 巷道底板采用气动架柱式钻机 (简称地锚机) 造孔。注浆采用气动注浆泵注浆。

2.1.1 底板孔布置及参数的优化

根据现场条件及施工经验, 改进了单纯施工单一钻孔 (即深度相同) 的注浆模式, 采取深浅孔相结合的方式。在底板破碎严重地段, 钻进塌孔及底板止浆垫脆弱不承压是造成施工效果不佳, 施工进度缓慢的两个主要原因。塌孔严重时不仅会发生卡钻、埋钻事故, 而且影响注浆套管的埋设。底板破碎地段, 止浆垫脆弱不耐压常常会发生注浆达不到设计终压, 底板出现跑浆、底臌等现象。针对以上问题, 我们采取了深浅孔相结合, 分层次注浆的策略。先施工底板浅孔对浅部止浆垫进行加固, 然后施工深孔以到预期底板加固效果。

浅孔排距为2.0m, 每排3孔, 成三花状布置;浅孔采用凿岩机施工:用Ф42mm钻头钻进至孔深1.2~1.5m, 下入Ф25mm孔口管0.6m后注浆。

深孔排距为2.5m, 每排3孔与每排2孔交替布置, 总体呈三花状布置;采用地锚机施工:用Ф130mm钻头开孔2~3m, 下入Ф108mm孔口管1~2m, 用Ф75mm钻头钻进至4m, 第一次注浆并凝固24h后, 透孔钻进至8m (设计孔深) 再进行二次注浆。

2.1.2 帮顶孔布置及参数优化

帮顶部每2.5m一排, 每排5孔, 在巷道断面上均匀布置。采用凿岩机造孔, 用Ф42mm钻头钻进至孔深2.2m下入Ф25mm孔口管0.6m后一次注浆完成。

2.2 施工顺序优化

2.2.1帮顶部壁后注浆按照顺次先造孔后注浆的施工顺序, 经过实践暴露了很多弊端。在注浆时有串浆、跑浆的现象发生, 造成串浆孔报废, 注浆量减少, 很难达到注浆设计终压, 影响加固效果。优化后的施工顺序采用了隔排造孔、注浆的方案。即先施工单排孔 (或双排孔) , 单排孔 (双排孔) 全部终孔或超前一定距离后再施工双排孔 (或单排孔) 。

2.2.2底板孔施工, 一是采取了深浅孔结合施工的方案, 浅孔 (1.5m) 施工有效的在底板浅部形成了一层坚固的止浆垫。有效的止浆垫不仅仅为下一步深孔注浆打下了好的基础, 而且杜绝了开孔塌孔、卡钻、埋钻等问题, 有效的提高了开孔下孔口管的效率和成功率。二是采取了隔排施工的顺序。三是优化了注浆工序, 在隔排施工的基础上对施工工艺进行了优化。

2.3 底板孔施工工艺优化

在对底板加固注浆施工时, 首先用地锚机开孔, 下入孔口管后对奇数排孔 (或偶数排孔) 钻进至4m后, 进行第一次注浆并凝固24h以上后, 再对双排孔 (或单排孔) 一次性钻进至8m (设计孔深) 后进行注浆。双排孔 (或单排孔) 凝固24h以上后, 可以对单排孔 (或双排孔) 透孔钻进至8m (设计孔深) 进行第二次注浆。优化的施工工艺以注浆效果为本, 隔排造孔, 有效的避免了地锚机施工对底板岩层的扰动。增加4m深处注浆的步骤, 表面上是将施工工艺复杂化, 但是在整个施工的效果和工时上都起到了重要的作用。

3 优化效果分析评价

注浆施工优化前后注浆量得到了有效的提高;节约了工时, 极大提高了生产效率;注浆量的提高, 一方面保证了加固效果, 另一方面为相同或相近地质条件的矿井巷道注浆加固提供技术参考;工时的降低, 功效的提高, 抓住了巷道加固的最佳时机, 节约了后期巷道支护及返修的成本。

4 结论

4.1巷道注浆加固, 有效的改善了巷道的承载力, 提高了巷道的稳定性, 是一种有效的二次支护技术。通过注浆有效的延长了巷道的维护返修周期, 节约了成本。

4.2施工优化是在实践经验积累基础上的总结和思考, 通过优化使得现有的施工工艺更适应现场的实际条件。

4.3本文所述注浆工艺及优化在顺和煤矿-702m水平东翼轨道运输大巷注浆加固工程中得到了实践, 证明了其合理性及有效性, 经过后期观测, 巷道变形得到了有效控制。在后期其他巷道的注浆加固施工中得动了推广。

参考文献

水利工程堤坝防渗加固技术的优化 篇8

在堤坝工程出险施工过程中, 我们要堤防出险类型展开分析, 比如一些开裂、滑坡现象等, 在该模块中, 渗透破坏是存在比较严重的现象, 比较常见的形式为流土、集中渗漏、管涌等情况。我们按照客观需要, 将堤防渗透破坏险情进行不同类别的归类。比如由于堤身自身情况而出现的险情, 这主要受到堤身物质的影响, 与其自身的填筑密实度也存在密切的联系, 比如有些堤身内部材料为沙壤土, 或者堤身存在着裂缝、孔洞等情况, 就容易出现脱坡、漏洞等情况。受到堤身及其堤基接触带的影响, 堤基险情是普遍存在的, 这与堤基本身砂层等的透水性、砂壤土层的性质密切相关。

为了满足当下工作的需要, 展开堤身防渗处理模块的开展是非常必要的, 我们可以进行劈裂灌浆、截渗墙等模块的开展, 确保堤身的有效填筑, 比如在堤防截渗墙的应用过程中, 我们需要利用到廉价的材料及其薄墙, 进行工程造价的降低, 这需要我们进行各种应用模块的开展, 比如深沉法、开槽法等, 来进行水利工程堤坝防渗加固环节的正常开展。但在一些施工场地狭窄、地下降碍物较多时, 有较好的适应性。对于砂卵砾石含量较高粒径较大的地层, 则应考虑采用冲击钻并配合其他开槽方式成睹, 当然造墙成本也会大大提高根据堤防工程的特点, 对这类地层险工段的肪渗处理, 也可考虑采用盖重排水减压反滤保护等其他措施。

二、堤坝工程防渗加固技术方案的优化

1为了满足工程应用的需要, 展开堤坝工程防渗加固技术原则的应用是非常必要的, 这需要我们进行处理模块的更新, 比如利用灌浆或者防渗墙的措施来进行浸润线的降低, 通过对防滑桩的应用, 来确保其堤坝抗滑稳定性系数的提升。在滑坡处理过程中, 我们也要深入分析滑坡的起因, 实现土体强度提升。通过对土工合成材料的应用, 也可以保证堤身质量。用土工膜或复合土工膜防渗和用加筋材料提高土体稳定性得到越来越广泛的应用。对坝基渗漏的处理一般依据上游“铺、截、堵”, 下游“导、减、排”的原则。所谓”铺、截、堵”就是修建铺盖、防渗墙和帷幕灌浆等以减小渗漏量;“导、减、排”是修建导渗反滤体、减压井、排水沟等以降低扬压力。

在劈裂式帷幕灌浆法应用过程中, 我们要注重堤身的防渗漏, 我们需要根据堤坝的曲直情况展开不同钻具的应用, 比如利用直线布孔进行工作, 利用低压速凝式灌浆法进行高危水位的管涌的堵塞, 确保堤身的综合应用效益的提升, 以满足当下工作的需要。在该模块的应用过程中, 它可根据管涌所处位置的地质情况分别采用30型钻机或50型钻机钻孔, 然后先向孔内注入浸水后即膨胀的物质, 再以小于49k Pa的压力徐徐向孔内灌入加进速凝剂水玻璃的水泥浆。注入膨胀物质是为了加大管涌内阻力, 减慢管涌内水流速度, 防止水泥浆随水流出。

2在高压填充式灌浆法应用过程中, 要确保其堤身基础灌浆环节的开展, 实现堤身溶洞等的填充。在基础灌浆过程中, 我们要注重对工程钻机的应用, 进行孔深的控制, 确保灌浆压力的保持, 从而确保堤身整体的干燥性, 从而满足当下工作的需要。确保基础砂砾层的水泥浆的有效灌入, 以满足当下工作的需要, 这种灌浆法主要用于治理因基础不良而引起的管涌。在填充蚁穴、溶洞时, 灌浆用30型钻机先在蚁穴或溶洞周围布孔灌入泥浆, 形成包围圈, 然后进行填充, 则填满为止。

在灌浆加固过程中, 防渗体的形成方法对于浆砌石重力坝的应用工程是非常必要的。比如在大坝的上游进行灌浆的固结, 进行漏洞及其缝隙的堵塞, 确保坝体的整体防渗性能的优化, 这有利于提升坝体的整体承载能力, 确保其坝体的整体完整性。在下游建设过程中, 要进行固结灌浆的追踪, 埋注浆管进行灌浆, 以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝, 加固坝体, 增加坝面稳定性和抗冲刷能力这种反向灌浆工艺, 非常适合拱坝和支墩坝工程, 对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用采用这种方法时最好是坝前无水。

在施工过程中, 高压喷射防渗墙也是一种重要的应用形式。在该模块的施工过程中, 需要利用高压射流的冲击力, 进行坝基覆盖层的扰动, 确保其水泥浆的有效灌入, 保证浆液与地层颗粒的有效掺混, 确保其防渗墙质量的提升。在自凝灰浆防渗墙应用过程中, 我们要进行材料质量的控制, 进行水泥、膨润土等的有效混合, 保证其固壁泥浆的正常应用, 实现对墙体的良好的防渗补强作用。水泥土搅拌桩防渗墙。运用深层搅拌桩机把水泥浆喷入土体并搅拌, 使水泥与土体混合, 经水泥的水解、水化和离子交换等一系列反应, 硬结成墙在2002年长江堤防防渗工程中被广泛应用, 共造墙98×104m2, 占总成墙面积的69%。其优点是造价低, 设备轻便, 墙厚为25~30cm时, 在深15m范围内墙体完整性较好。适用于细粒料的土砂层及含少量砾石的砂砾石层。

帷幕灌浆模块的正常开展, 依赖于灌浆质量的保证。在该模块中, 通过得钻孔工具的应用, 将流动性的浆液进行岩层裂缝的灌入, 在其硬化之后, 岩基的强度会得到提升, 实现了岩基的整体抗渗性及其整体性的优化。在我国孔口封闭灌浆法应用过程中, GIN灌浆法是比较先进的施工方法, 其具备高效率、高质量的特点。GIN法的基本概念是, 对任意孔段的灌浆, 其能量消耗均为一个定值, 这个能量消耗的数值近似等于该孔段最终灌浆压力P与灌入浆液体积V的乘积PV, PV就叫作灌浆强度值, 即GIN由于裂隙岩体灌浆时, 大裂隙常常注入量大而使用压力小, 细裂隙常常注入量小而使用压力高。

结语

通过对水利工程堤坝防渗加固技术体系的健全, 可以满足当下工作的需要, 确保其堤坝防渗加固模块内部各个环节的协调, 这样就保证了水利工程的整体效益。

参考文献

[1]肖红.关于堤坝加固技术的分析[J].重庆社会工作职业学院学报, 2006, 6 (01) .

[2]林一伍.试论当前水利工程管理存在的问题及其对策[J].科技经济市场, 2010 (05) .

加固优化设计 篇9

据统计, 在出现问题的土石坝中, 有近一半是由于渗流的原因造成的, 这与大坝渗流监测方法过时、监测数据可靠性差、监测不全面、难以对坝体问题及时查觉等有关系, 所以对大坝渗流一定要采取科学监测方法[1]。在现代科技日益发展的新形势下, 我国土石坝的渗流监测的自动化程度不断提高, 且制定了许多内容详尽的技术规范。目前渗流监测已是水库土石坝除险加固过程中的主要项目。

1 工程概况

某大型水库建于1958年, 完工于1960年, 在1959年即开始拦洪, 有近1.5亿m3的库容, 可以用来发电、灌溉、养殖、防洪等。水库使用以来, 多次成功抵抗了洪水, 方便了下游居民的用水。但由于当时的条件限制, 其质量不佳, 使其在使用当中出现一些隐患。而且, 因当时设计时存在漏洞, 运行多年以来由于工程维修经费的不足, 没有系统地进行维修, 已属于重点险库。在这次施工中, 改造了此水库以前的有线渗流监测系统, 提高了监测方面的自动化程度, 在监测坝体与坝基的渗流过程中已全面应用了自动化与电算化技术。

2 现有大坝渗流监测系统存在的主要问题

尽管这个水库大坝目前的监测系统对监测水库的隐患与保证其安全使用具有很大的作用, 但监测项目还不够全面, 未符合水库工程管理的有关技术要求;本次施工后, 原渗流监测的部分设施将被取消, 这是由于在渗流监测上尽管已有输水洞渗漏监测等7个监测断面, 但监测设施是根据大坝以前渗流情况安设的, 一是以前监测仪器的布设不适合对完成灌浆体后的渗流监测[2]。坝体渗流监测仪等布设在坝轴线下游的监测设施在灌浆体的不断作用下, 其功能会有所减弱, 因此, 要根据新的防渗规定来重新布设好渗流监测测点。二是坝顶及上游监测仪器易被坝基高喷灌浆施工破坏。

3 大坝渗流监测系统的优化方案设计

3.1 更换无线渗流监测系统

经参考一些类似工程大坝的监测, 在加固中更换了原有的监控系统, 以无线监控系统取代了以前的有线系统, 使之更加先进, 新的系统不仅能够弥补原有线监控系统运行时间短、易受雷击的不足, 而且还不破坏已施工完的路面等建筑物。这个水库大坝将无线传感设备应用在监测当中, 不必再另行外接线, 在进行监测中每个监测点的无线传感设备都是由电池供电的[3]。大坝监测区设备与中心监测站是构成系统的两部分。中心监测站设备含有大坝监测软件、无线数据转换器, 还有后备电源、打印机、计算机等计算机设备。水库水位由无线智能库水位计不间断地监测, 它的供电是通过太阳能电池来进行的, 若水位有发生1cm的变化时, 中心监测站就会收到无线智能库水位计向其输来的ISM频段的无线数据;或者由监测站向无线智能库水位计传来发送指令, 以获取所需的实时数据。水位传感器的体积小、分辨率高、非常灵敏, 是属于低功耗的数字压阻式传感器。布设在目前测井内的死水位之下。在测井房顶之上布设太阳能电池系统与数传无线设备。一般用干电池作为无线渗压计电源, 大部分时间都处于停用状态, 可数年换一回电池, 在收到中心监测站传来的指令时, 开始收集好数据再经由无线电波传到中心监测站。

3.2 渗流监测断面及测点设计

为彻底解决大坝坝基渗透问题, 须将坝基高喷灌浆作为加固施工的重点。在灌浆完毕要在适合的部位设好监测仪器, 以对大坝渗流场的变化以及防渗效果进行监测。在设计这次渗流监测时已分析了坝基地质及本次施工的具体要求, 且参考以前渗流监测系统的安设, 共确定了14个监测截面, 本文以2+005、1+911、1+805、1+591、1+405、1+205截面为例说明了监测系统的布点原则:这个坝段坝基渗透问题十分严重, 在这段内大坝有很大的变形, 须将其确定为监测重点。所以, 在2+005、1+911、1+805、1+591、1+405、1+205桩号分别设立一个监测截面。其中, 在1+205截面中的下游马道及灌浆截面前、后各有一条监测垂线, 在各垂线的坝基坝体都设有测点, 这样可对高压灌浆下坝体浸润线、坝基渗流压力情况、坝基坝体防渗情况进行监测。0+405断面与2+005、1+405端截面的监测意图及布置是一样的。在截面1+911中坝脚下游与下游马道的两条垂线仍使用以前所用的测点, 另外将一个测点安在灌浆截面前坝基, 这个断面的全部测点都是坝基测点, 是为了对灌浆在坝基的防渗效果进行监测。在截面1+805设有4条监测垂线, 灌浆截面前、后情况和截面1+591的情况基本一样, 将一个测点设在下游坝脚外坝基, 和灌浆断面前、后坝基测点组成坝基监测截面, 对本截面坝基渗流压力情况进行监测。另一个坝体测点设在下游马道垂线上, 对坝体浸润线监测。在截面1+591设有4条监测垂线, 灌浆截面前、后各有一个钻孔, 每孔坝基坝体都有一个测点, 以监测高压灌浆, 在各垂线的坝基坝体都有一个测点, 这样可对灌浆下坝体浸润线、坝基渗流压力情况、坝基坝体防渗情况进行监测。坝脚下游与下游马道的两条垂线仍使用以前渗流监测所用的测点, 来对坝体浸润线与坝基渗流压力情况进行监测。

3.3 大坝渗流监测系统优化方案的优势

1) 大坝安全监测系统在使用有线连接时, 其各种连线易于产生一些干扰的现象, 影响设备的使用, 甚至会使系统停止运转。而使用无线连接, 则产生的干扰会减少许多, 即使局部设备损坏, 整个系统仍能运行[4]。

2) 大坝监测系统的连接采取有线方式时, 因全部的设备都连为一体, 增加了覆盖范围及距离, 在雷击下, 易出现损坏。而无线的方式可使各个设备保持独立, 其抗雷击能力要强。

3) 有线的方式所花费用为90多万元, 其中有近80万元为直接费。无线的方式所花费用近80万元, 其中有约90%为直接费用。由两种不同连接比较可知, 后一种连接在直接费与总费用上要比前一种分别少近13万元。

4) 分布式的构成方式在现在的大坝监测系统中应用较广, 它通过有线将中心控制站与监测系统各监测点连接。因为监测点在布置上集中程度较差, 以前的有线连接使大坝安全监测系统存在许多不足, 例如监测点移动不便、费用过高、布线网络作业量大等。而使用无线连接有利于安装调试设备, 且在适合的条件下, 便于进行维修。

4 结束语

综上所述, 在水库日常管理中一定要注重监测大坝的渗流情况, 为确保大坝安全使用须将自动化技术应用在监测之中, 这个系统通过长时间的试运行, 很少出现问题, 且利于维护, 所得数据真实准确, 十分有利于大坝渗流的监测, 是一套简单适用可不断工作的系统。水利管理机构经由监测渗流情况, 便于对大坝的实际状态进行了解, 可评价大坝运行的安全性, 增强运行能力, 能够使其产生更大的效益。

摘要：随着水库的长年运行, 老化现象严重, 需要及时进行除险加固工程施工, 而渗流监测技术的相应优化, 能够消除以往渗流监测中存在的隐患, 获得准确的监测数据, 防止因渗流破坏造成土石坝失事意义重大。基于此, 本文主要针对除险加固中大坝渗流监测系统的优化进行了探讨。

关键词：除险加固,大坝渗流监测系统,优化分析

参考文献

[1]胡军.土石坝自动化安全监测系统设计[J].水电能源科学, 2010, 28 (4) :127-129.

[2]李子阳, 戴群.长潭水库大坝安全综合评价报告[R].南京:南京水利科学研究院, 2012:23-24.

[3]李圣田, 杨蓉, 陈智梁, 等.吉林台一级水电站大坝渗流观测资料分析[J].水利水电技术, 2010, 52 (6) :57-60.

加固优化设计 篇10

关键词：建筑结构,加固,加大截面加固法

建筑物的维修, 加固的设计和建造新的建筑物都有很大的区别, 在受到建筑物现有条件和环境的限制, 同时存在其自身的特点, 在结构力学性能, 施工方法, 施工方面都有其要求, 同时加固方案和施工也可能对原有结构的性能产生负面影响。在选择和分析确定加固方法时要依据可靠的鉴定结果, 结构和功能的情况, 功能要求和其他因素相结合, 按照加固效果, 施工简便, 操作简单, 经济合理的原则来进行。在本文中就加固工作常运用的加大截面。

1 增大截面加固法

(1) 受力特征。

在加固混凝土构件中使用的加大截面法, 导致原构件内部存在一定的压力, 新增混凝土的应力水平低于原有的构件, 这主要是由于旧混凝土的收缩不一致而导致相互平衡的张力和压缩应力。试验表明, 新旧材料的应力均可按照各自本构关系而增长, 这主要是由于新旧混凝土粘结可靠, 整个构件截面的应变增量与线形关系基本符合。然而, 由于存在受压区的应变滞后的现象, 新的混凝土应力要比其抗压强度低, 所以没能充分发挥其作用, 新增混凝土的应力要比其抗压强度低, 导致新增部分的应变滞后现象更严重, 所能发挥出的作用会更小。因此, 在降低原构件的应力方面, 在加固时可以使用临时卸载、支顶等措施降低原构件应力。在共同受力过程中, 新旧混凝土同时受到剪应力和一定的拉压应力的影响, 由此导致其处于非常复杂的二向和三向的应力场中, 在结合面上最先出现的是轴心受压柱的纵向裂缝, 由于新旧部分的共同工作能力的降低使得构件的整体刚度和承载能力而降低。在实际加固设计表达式中, 用于反映加固中新旧部分共同工作能力采用程度修正系数, 它的值一般取0.8～0.9, 这与构件受力性质、加固材料种类即原混凝土应力、应变水平相关。

(2) 承载力计算。

(1) 轴心受压构件。

在轴向压力下, 轴心受压构件同时要考虑新增混凝土, 钢筋的承压能力, 计算原则和现有的混凝土设计规范基本相同。加固后的构件达到极限承载力的同时, 原构件混凝土也将达到极限压应变, 这时原构件的混凝土和纵向钢筋的压应力同时达到材料强度值, 由于新的混凝土的应力与新增纵向钢筋的应力、应变要滞后于原柱的应力、应变, 因此使用新增混凝土及钢筋的强度乘以强度利用系数方式来进行折减。原混凝土的应力, 应变水平与新的混凝土, 钢筋强度系数都有着直接的关系, 新的混凝土, 钢筋强度的利用程度较低, 那么原有的混凝土应力应变级别越高。根据实验结果, 由于抗震规范对轴压比的限制性, 与此同时, 在《混凝土加固设计技术规范》要求轴压比要小于0.75, 在加固过程中, 混凝土可以卸载部分外载, 轴心受压构件的强度利用系数经综合确定近似取0.8。

(2) 受弯构件。

有两种基本形式用于增大截面法加固梁、板等受弯构件, 在加固板的过程中多增大受压区, 楼层或屋面允许梁顶面突出时才在梁中使用。在加固楼板时为了确保新旧混凝土结为整体的情况下, 在受压区加固受弯构件时可以按照现行的混凝土设计规范来验算和计算加固后的构件。在叠合式的受弯构件中, 验算结果表明如果增加混凝土叠合层就可以满足承载力的需要时, 那么就可以按照构件的要求来配置受压钢筋和分布钢筋。旧混凝土分为两个独立的组件计算以便来保证新旧混凝土成为一个整体, 在新旧部分间分配可以采用后增弯距按挠度相等的变形协调条件, 通常的状况下, 分布时可以根据截面抗弯刚度来实施。一般增加受拉区加固弯构件即可使新增钢筋屈服, 根据“混凝土结构设计规范”中的一般受弯构件的模式来计算加固后受弯承载力, 但新增主筋在连接构造和受力状态都会受到各种因素的影响, 为了安全起见, 一般新增钢筋的抗拉强度乘以折减系数0.9, 以及避免构件在使用时出现较宽的裂缝。

(3) 偏心受压柱。

加固钢筋混凝土偏心受压构件时使用增大截面法, 将新旧部分作为一个整体, 参考轴心受压, 受弯构件的基本原则计算, 考虑到新钢筋和混凝土的应力应变滞后, 工作等方面的共同因素, 新增混凝土和新增纵向钢筋强度乘以折减系数0.9, 根据混凝土结构设计规范来计算。

2 粘贴钢板法

(1) 主要特点。

加固混凝土结构可以使用粘钢法, 它的优点在于施工工艺简单, 质量有保证, 对结构自重, 构件的外形, 使用空间没有影响, 原构件的作用可以得到最大的发挥。然而, 其中需要使用的粘粘剂不能腐蚀性介质, 需要使用环境温度不高于60, 相对湿度不大于70%。谨慎使用在承受动力荷载和循环荷载的构件, 这主要是由于粘钢加固构件抗动力性能和抗疲劳性能方面试验没有充分的研究。

(2) 受力特征。

在加固构件受拉区外缘的粘贴钢, 加固构件抗弯刚度得以增加, 混凝土受拉变形得到了改善, 增加了加固构件开裂荷载, 同时外粘钢板的优点在于限制了混凝土的收缩抑制裂缝的增加和发展。测试表明, 在加固梁发生破坏时使用粘钢法这样可以使粘结在梁底的钢板屈服。在适当的钢筋范围内由于负载的增加, 原梁钢筋和粘贴的钢板都能得以屈服, 在受压区的混凝土破碎后也随之破碎。测试结果表明, 位于梁底部的钢板在梁破坏时没有屈服, 由于钢板端部与混凝土基层撕脱而导致梁的破坏, 这种情况主要是钢板锚固长度, 粘接剂质量低劣或基层处理不当导致的。在整个加载过程中加固组件, 因为现有的钢筋有一定的应力, 所以存在粘贴钢板的应力滞后现象。

(3) 承载力计算。

当采用粘钢法加固梁, 板和其他受弯构件时, 参考《混凝土结构设计规范》混凝正截面抗弯构件规定计算构件的抗弯承载力的组件, 在受力过程中粘贴钢板, 增补钢筋都有应力滞后现象, 因此, 原钢筋屈服时, 钢板可能没有屈服, 在确定钢板滞后应变时应依据构件在加固初时考虑二次受力影响的情况来进行, 因此在计算的过程中对钢板的抗拉强度设计值应乘以折减系数。在构件达到受弯承载能力极限状态前外粘钢钢和混凝土不存在粘接破坏, 它正截面抗弯承载力的增长幅度在加固钢筋混凝土结构构件后不能超过40%, 避免受弯承载力的增加还应检查其受剪承载力, 导致构件受剪先于受弯破坏

3 结语

根据建设现状和建设的目标要求来设计建筑加固, 在现有的规范要求的基础上采取相应的加固措施, 为发挥加固措施的发挥综合效应以及提高加固的效率;在加固计算时要充分考虑结构结构加固构件的应变滞后, 新旧材料协同工作和其他工作应力的因素, 以避免或尽量减少加固设计对原有结构的负面影响。

参考文献

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加固优化设计 篇11

关键词：拱坝 基础处理 方案分析 混凝土置换 固结灌浆

中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-001-04

1 前言

大岗山水电站位于四川省大渡河中游石棉县境内，电站正常蓄水位1 130m，装机容量2 600MW。电站枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能系统、引水发电系统等组成。挡水建筑物采用混凝土双曲拱坝，最大坝高210.00m。坝址具备修建高拱坝的地形地质条件，但坝区工程地质条件较为复杂，存在一些不良地质缺陷，对拱坝的体型选择、坝体受力性态、拱座的抗滑稳定和变形稳定、以及基础的渗流控制等，均会产生较大影响。本文紧密结合坝址的工程地质条件，对基础加固处理方案进行深入研究，通过数值分析计算、工程类比，论证工程处理的必要性、多种工程处理措施及处理效果，提出有针对性的基础加固处理措施和安全、有效的处理方案。

2 拱坝基础主要地质条件

坝区两岸山体雄厚，谷坡陡峻，基岩裸露，坝址河谷呈“V”形峡谷；坝区基岩主要为澄江期灰白色、微红色中粒黑云二长花岗岩，其中穿插发育各类岩脉，以辉绿岩脉为主；坝区无区域性断裂切割，构造型式以沿脉岩发育的断层、挤压破碎带和节理裂隙为特征；坝区岩体的风化与岩性、构造关系密切，水平、垂直分带性明显，岩体卸荷作用主要沿已有结构面进行，风化、卸荷深度有总体随高程的降低而明显减弱的趋势，受微地形、岩性及构造等影响具一定程度的不均一性；坝区地下水位较低平，岩体透水性主要受岩脉发育及其破碎状况、节理裂隙发育程度以及风化卸荷等因素影响，透水性以中等透水-弱透水为主。拱坝基础地质平面图见图1。

3 主要地质缺陷及处理原则

大岗山拱坝基础岩性较为均一，主要利用花岗岩体，建基面上Ⅱ、Ⅲ1类花岗岩体共占86.95%，建基岩体主要地质缺陷有：（1）断层破碎带及其影响带；（2）Ⅲ2、Ⅳ类花岗岩，分别占建基岩体的3.27%和0.26%；（3）Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类辉绿岩脉，分别占建基岩体的7.18%、1.29%和1.05%。

地质缺陷对拱坝的影响主要体现在以下几个方面：（1）Ⅲ2类花岗岩体变模较低，对拱坝应力和基础变形存在较大的影响；（2）Ⅳ类岩体软弱，不能作为拱坝基础利用，需挖除以消除对拱坝影响；（3）在坝基和抗力体范围内对拱坝有影响的岩脉共36条，岩脉为Ⅲ2～Ⅴ类。辉绿岩脉受力后产生的变形将影响拱坝及基础的应力，导致坝体变形不对称，降低坝体安全度。岩脉形成的渗流通道制约拱坝的渗控设计，岩脉参与构成坝肩稳定控制块体的边界，对拱坝整体稳定亦有较大影响。

针对建基岩体的主要地质缺陷，基础处理总体原则是：拱坝基础处理方案与拱坝建基面的确定和拱坝体形优化三者相互协调，综合考虑。具体如下：（1）基础置换混凝土不宜太大，以不出现自身的结构问题为控制；（2）结合基础置换处理，尽量使拱坝建基面和体形对称，加强拱作用，使拱坝静力时受力尽可能好；（3）左右岸基础置换处理开挖不影响现已开工的坝顶以上开挖，不形成倒坡。

根据以上总体原则，拱坝基础处理思路为：（1）对Ⅲ2、Ⅳ类花岗岩体，可采取深挖清除置换处理措施；（2）对断层破碎带及其影响带，以及Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类辉绿岩脉，根据规模、性状及与拱推力的关系，分别采取网格置换与加密固结灌浆、槽挖置换与加密固结灌浆等专门处理措施。

4 基础加固处理设计

4.1 两岸表层岩脉处理设计

左岸坝基岩脉相对较少，岩脉中～陡倾坡外，与拱坝基础面小角度相交，置换混凝土的深度应稍大。对代表性岩脉 21置换深度进行平面有限元分析，结果见图2。

从图2可知，随混凝土置换深度增加，坝趾位移已经收敛，置换混凝土深度按4倍岩脉宽度控制。

右岸坝基岩脉众多，岩脉中～陡倾坡内，与建基面大角度相交，受力條件较好。为提高拱坝基础均匀性、整体性，改善拱坝局部受力状态，对右岸的Ⅲ2～Ⅴ类岩脉表层采取混凝土置换处理，根据工程类比，塞体深度取1.5倍破碎带宽度。

4.2 两岸深部岩脉处理设计

左岸深部分布以 21为代表的与拱端斜交岩脉，还包括 41、 118。岩脉受力以剪切为主，处理原则以提高剪切变形的能力为主，置换网格和灌浆加固有更好的适应性。

选取1010m高程平切图对岩脉 21进行有限元分析，处理方案分别为沿岩脉灌浆25m～100m和置换网格，通过计算分析可知，岩脉灌浆范围的变化对左拱端中心点的位移影响很小，沿岩脉灌浆25米，减小0.11%；沿岩脉灌浆100米，减小0.20%。随岩脉灌浆范围加大，拱端中心点位移有减少的趋势，但减少甚微。置换网格处理后坝趾合位移减小幅度为3.62%，处理后坝体局部位移的影响很小。但通过三维非线性分析此部位不平衡力大，建议加强对 21处理。同时， 21在1040m～970m约70m高程范围的坝基出露，贯通上下游基础，厚度2m～4m，需处理部位的岩脉主要为Ⅳ类，局部Ⅴ类。岩脉与拱端斜交，受力后产生的压缩变形和剪切变形将恶化拱坝的应力状态。借鉴其它工程处理经验：二滩基础的绿泥石条带因未进行工程处理，水库蓄水后，受绿泥石条带影响，拱坝较长时间均存在变形；锦屏的f5、f8均进行混凝土网格置换处理；黑部第四和奈川渡顺坡向发育的陡倾角断层发育位置与 21类似，均对断层进行了混凝土处理；通过工程类比，需对 21进行混凝土网格置换处理。

加固优化设计 篇12

1 工程概况

水南高速公路K133+180左边坡山体存在一个古滑坡,由于深部接近路基边缘处一段硅质岩风化程度较低,岩石条件较好,形成一个大型“抗滑桩”,将该滑坡一分为二,形成两个剪出口。该滑坡是由于薄层、软弱的硅质岩和页岩沿陡倾的硅质灰岩层面产生重力蠕滑溃缺形成的,具有多级底滑面。

2 K133+180左边坡加固设计方案优化分析

根据该边坡开挖过程中破坏现象和破坏过程,并结合边坡地质条件分析,提出两种加固设计方案,主要对下部潜在主滑坡和未扰动的薄层硅质岩进行加固,同时对坡面进行防护、防排水处理。为优化边坡加固设计,利用数值分析软件FLAC3D对两种加固方案进行分析比较(数值模型见图1),选择最佳的加固方案进行施工,保证边坡的稳定。

该边坡主要由硅质岩组成,其中夹杂着泥岩,岩土体物理力学性质见表1。

2.1 加固方案设计

1)格梁锚索加固方案。

该方案把边坡下部未扰动的薄层硅质岩部分作为古滑坡加固的持力层,通过打设系统长锚杆(L=6 m,间排距小于3 m),提高岩体的整体性和整体承载力。对存在于第二级、第三级边坡的古滑坡体采用格梁锚索加固。每级边坡布置两排锚索(L=30 m,间距为5 m),设计荷载60 t,锁定荷载40 t。加固的结构单元主要是锚索、格梁和锚杆单元,它们的物理力学性质如表2所示。

2)抗滑桩和锚杆加固方案。

该方案在第三级边坡上布置一排钢筋混凝土抗滑桩,截面形式为2 m×1.5 m矩形桩,桩长为15 m,中心间距为5 m;对第一级边坡仍然打设系统长锚杆(L=6 m,间排距小于3 m),并在第二级边坡下部,抗滑桩前沿打设3排锚杆(L=12 m,间排距小于3 m)。抗滑桩的力学性质见表3。

2.2 加固方案模拟分析

为比较两种加固方案的效果,在未降雨时和降雨强度为100 mm/d情况下,从边坡的剪应变率和结构单元受力情况进行分析,对加固方案进行优化。

1)格梁锚索加固方案。

通过数值计算,降雨前后边坡开挖的剪应变率及结构单元受力图表明,边坡在降雨前开挖后基本能保证稳定,施加的锚索和格梁对边坡的稳定起到加固的作用效果,表示锚索在开挖后承受拉力,说明锚索对边坡潜在的滑坡体起到加固的效果;当随着降雨的持续,边坡出现明显滑坡的趋势,而且锚索由原来受拉的状态变成受压状态,说明滑坡体下滑力开始发挥作用,而且随着降雨的持续,锚索所受的压力也越来越大。综合分析该加固方案对边坡的约束效果,表明该加固方案起到增强边坡潜在滑体的抗剪切能力的作用,但是在降雨的过程中,边坡依然具有沿潜在滑坡体剪切破坏的趋势;而且通过分析锚索在降雨前后及降雨过程中的受力变化可知,边坡的潜在滑坡体随着降雨时间的增加,其下滑力逐渐增大,说明该潜在滑坡体在降雨过程中逐渐开始滑动,因此,该方案的加固效果相对较差。

2)抗滑桩和锚杆加固方案。

通过数值模拟,降雨前后边坡开挖的剪应变率及结构单元受力图表明,边坡在降雨前开挖后基本能保证稳定,施加的抗滑桩对边坡的稳定起到很好的加固作用;而且在降雨过程中,由于抗滑桩的存在改变了滑坡体滑动面积的大小,同时有效的阻止了滑坡体的滑动。综合分析该加固方案对边坡的约束效果,表明该加固方案起到增强边坡潜在滑体抗剪切能力的作用,而且在降雨的过程中,抗滑桩的存在改变了边坡潜在滑坡体剪切破坏的大小和趋势;对边坡潜在滑坡体的滑动起到很好的抑制作用,因此,该方案的加固效果比第一种加固方案的加固效果要好得多,该方案对该边坡的加固将更加有效和合理。

3结语

在考虑降雨的情况下,针对水南高速公路K133+180左边坡施工过程中边坡破坏过程及其选择的加固方案,进行数值分析,对两种加固方案的加固效果进行优化研究。研究认为,两种加固方案都对边坡潜在的滑坡体起到抑制作用,但是锚索和格梁加固方案在降雨过程中,边坡潜在的滑坡体依然会产生滑移面,具有下滑的趋势和条件;而抗滑桩和锚杆加固方案在降雨过程中,可有效的阻止边坡潜在滑坡体的进一步下滑,并能够改变边坡滑坡体的大小和下滑的趋势。因此,抗滑桩和锚杆加固方案对治理K133+180左边坡这种类型的边坡将会收到较好的效果。

摘要：以水南高速重点岩溶边坡加固为例,经研究提出了格梁锚索加固方案及抗滑桩和锚杆加固方案,并在某些条件下对两种加固方案进行模拟分析,从而得到最佳边坡加固方案,保证了公路建设的安全性。

关键词：岩溶边坡,格梁锚索加固方案,抗滑桩和锚杆加固方案

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