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1耳塘坝修复前现状
黔灵湖纪念碑前堤坝建于1954年全长220m，宽8.2m，两侧为砌石挡墙，内填土料，由于近年来黔灵公园纪念碑前堤坝在不同地段出现了地面开裂、塌陷等现象，因此公园管理处组织施工队伍准备对该堤岸路面进行整体翻修。在整体翻修施工过程中坝体耳塘测浆砌石出现了垮塌，垮塌段长度约4m。原雅关截污沟工程所埋设的排污管已经有部分出露了，且临湖面堤岸也出现了不规则的位移，即整个临湖面堤岸局部出现了外倾趋势，路面上设置的路灯都出现了明显的倾斜，外侧墙体出现一条明显的沿公路方向的贯穿性裂缝。
2耳塘坝修复的必要性
从修复前现状情况看，该堤坝已属于病险坝，应尽快对垮塌段进行恢复，以确保排污管的安全，如排污管受影响出现断裂后污水将直接排入湖内将会对湖水造成严重污染。
黔灵湖纪念碑前堤坝从修建至今一直是作为黔灵公园内的一条主干道，并且是游客观看黔灵湖景色的一个重要地点，由于堤坝垮塌给游客带来了极大的不便，也影响影区的美观，黔灵公园及的旅游休闲功能受到了严重影响，广大人民群众对此也反响强烈。因此，对堤坝进行除险加固工作是十分必要的。
3设计依据
3.1工程等别、建筑物级别及洪水标准
本工程所涉及的黔灵湖耳塘围堰是黔灵湖水库的附属建筑物，黔灵湖水库为小（2）型水库。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程为Ⅴ等，建筑级别为5级。设计洪水标准为设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为100年。
抗震设防标准
3.2抗震设防标准
本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。地震基本烈度为VI度，区域稳定性较好，可不作抗震设计。
3.3水文
依据断面的流域几何特征值，并考虑到市西河的特点，径流系数适当取高值，设计洪水成果见表3-1。
表3-1 耳塘围堰断面设计洪水成果表
3.4地质条件
1、岸坡地形10˚～15˚，为斜顺向坡，自然边坡稳定。覆盖层为混凝土路面和人工填土及残积粘土等，厚度参见剖面图及钻孔图；
2、下伏地层为侏罗系自流井群（JZL）灰色、紫红色薄至中厚层泥岩、粉砂岩互层。
3、单斜构造，无较大断裂通过，岩层产状：283°∠32°。
4、建议选用弱风化基岩作地基持力层。建议物理力学参数：开挖边坡：强风化岩体：1：0.5～1：0.75，弱风化岩体：1：0.3。覆盖层：1：1～1：1.25；地基承载力：粘土夹碎石[R]=150～180KPa，强风化岩体[R]=450KPa，弱风化岩体[R]=600～800KPa。覆盖层：f=0.25-0.3,c=0;f＇=0.3-0.35,c＇=0.05-0.10MPa;强风化岩体：f=0.35-0.40,c=0;f＇=0.4-0.45,c＇=0.1MPa；墙后填土内摩擦角35°；墙背与墙后填土内摩擦角21°
5、建议采用人工挖孔桩基础型式，以弱风化岩体为地基持力层。
4结构设计
4.1总体布置
由于是抢险性质工程，同时黔灵湖是黔灵公园主要景观，又是贵阳老百姓平时休闲娱乐的场所，因此，本设计方案尽量考虑保持原有围堰形态，以便与周围环境协调。
原围堰坝宽8.2m，高度6-8m，外侧为浆砌块石，内部为土夹石回填料。本次设计方案考虑对出现裂缝及坍塌段外侧为浆砌块石进行拆除重建恢复原有外观，长85m。在浆砌石内侧修建钢筋混凝土交通桥跨过已损坏的围堰坝段，去除上部荷载对围堰坝的影响，桥面宽8.2m，桥长80m，桥采用桩基础，以弱风化岩体为地基持力层。
4.2结构计算
4.2.1桥梁结构
本桥设计结构为4×16m先简支后桥面连续现浇钢筋砼板桥，柱桩式墩台下部结构。各跨桥为简支受力体系，桥面为使行车平顺舒适，采用整体通铺桥面连续形式。墩顶设置砌口并用沥青填塞以消除运营过程中桥面在墩顶产生裂缝。
4.2.2结构计算软件
采用桥梁博士Doctor Bridgc 3.10进行结构受力计算。
4.2.3结构计算参数选取
1、结构简图
计算跨度为15.95m。
2、计算单元划分
分18个单元，除两端点单元长为0.33m及0.65m，其余均按1m长度建模。
3、主梁横断面
主梁材料：C40砼
受力主筋：HRB335φ28钢筋
4、计算荷载
根据《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）》选用公路Ⅱ级荷载进行控制计算。
4.3建筑物设计
4.3.1围堰坝外侧浆砌石挡墙恢复
原围堰坝宽8.2m，高度6-8m，外侧为浆砌块石，内部为土夹石回填料。本次设计方案考虑对出现裂缝及坍塌段外侧为浆砌块石进行拆除重建恢复原有外观，长85m。恢复采用M7.5浆砌石砌筑，砌筑厚度0.5m。
4.3.2交通桥
交通桥的结构采用简支板桥，设计荷载采用公路—Ⅱ级。桥上部结构采用4X16米先简直后桥面连续现浇板，下部为帽梁（长×宽×高=5.6×1.7×1.2m）接直径为1.2m圆柱桩基，两岸设桩柱式桥台，台后设置搭板及浆砌片石路肩墙与道路接顺。上部结构采用C40砼浇筑，桥墩桩孔为直径1.2米，下部构造均采用C30砼浇筑。桥墩台处设GYZD400*71mm支座。桥面路灯及栏杆等附属设施尽量恢复原状。
桥面
桥面铺装层采用8~16.2厘米C40防水砼桥面铺装，桥面横坡为2%。
伸缩缝
伸缩缝设在两梁段之间以及梁段与桥台背墙之间，使桥梁上部结构在温度变化、可变作用、混凝土收缩徐变等因素影响下变形的需要，伸缩缝结构采用橡胶式伸缩缝。
3、桥面板
桥面板采用采用C40砼浇筑，结构尺寸为长×宽×厚=15.96×5.6×0.7m。桥面板跨度的确定根据桥的跨度及结构要求确定，宽度依据围堰坝的原有宽度尺寸及车行道+人行道来确定，板厚取1/22～1/28的跨度确定板厚为0.7m。
4、支座
桥墩台采用GYZD400×71mm的橡胶支座。
（1）支座平面尺寸的确定
根据《桥梁工程技术》中公式：σ=N/A≤[σj]
N—最大支点的反力；
A—支座面积；
σ—支座的平均容许压应力，当支座形状系数S＞8时，[σj]=10000kPa；当5≤S≤8时，[σj]=7000～9000kPa。
（2）支座厚度的确定
根据《桥梁工程技术》中公式：tanγ=△/∑t≤[tanγ]
∑t—橡胶片的总厚度；
△—支座的水平位移；
[tanγ]—容许剪切角的正切值，对的硬度为550～600的氯丁橡胶，当不计活荷载制动力作用时采用0.5，计活荷载制动力时可采用0.7。
5、台帽梁
台帽梁帽梁尺寸为长×宽×高=5.6×1.7×1.2m，桥采用双柱式墩，且台帽梁与桩柱的线刚度大于5.所以采用简支梁的方式计算确定。
6、桩柱
桥墩桩采用C30砼浇筑，孔为直径1.2米，高为25m。桩间距为3.7m，跨度为15.96m。
（1）外力计算
桥墩桩柱的上部荷载有上部结构的自重、台帽梁的自重、桩身自重、汽车荷载、支座摩阻力及汽车制动力。
（2）墩顶位移计算
根据《桥梁工程技术》中公式：△=（MH2/2+TH3/3+q1H4/8+q2H4/30）/EI
M—作用在墩顶的弯矩；
T—作用在墩顶的水平力；
q1—风力等沿墩高均匀分布的水平分力；
q1—风力和其他水平外力沿墩高三角形分布的水平荷载；
I、E—桥墩诫命材料的截面惯性矩、抗压弹性模量；
H—桥墩高度；
（3）桩基础计算
①桩的工作类型
根据地质情况选择桩的工作类型为端承桩
②桩基础验算
根据《土力学地基基础（第二版）》中公式：Q=（N+G）/n≤R
n—桩的数量；
N—作用在桩基上的垂直荷载设计值；
G—桩基承台自总和承台上的土重；
Q—单桩轴向垂直力；
R—单桩轴向承载力设计值；
经计算满足要求。
4.3.3桥面附属设施
桥面路灯及栏杆等附属设施尽量恢复原状。保证黔灵湖景观的协调性。
4.4.4混凝土防腐
根据《黔灵湖耳塘抢险修复工程水质化学分析报告》的结论，黔灵湖水体对混凝土结构物有镁盐、硫酸盐和总矿化度等微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中钢筋有氯盐微腐蚀性。对水位以下部分混凝土进行防腐设计。
水位以下混凝土应采矿渣硅酸盐水泥，掺用优质性掺合料及阻锈剂。结构设计中水位以下的构件混凝土保护层厚度不应小于50mm。
5结论
（1）从分析耳塘坝体稳定分析及垮塌原因入手，揭露了壩体险情的原因，为出险加固提供可靠依据。
（2）针对耳塘坝体缺陷的具体情况及地质条件，提出了可靠具体的除险加固方案，针对性强。
（3）按此完成除险加固后黔灵湖耳塘坝已完成竣工验收并正常运行，、险情得到根治，效果良好，效益得到了正常发挥。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
黔灵湖纪念碑前堤坝建于1954年全长220m，宽8.2m，两侧为砌石挡墙，内填土料，由于近年来黔灵公园纪念碑前堤坝在不同地段出现了地面开裂、塌陷等现象，因此公园管理处组织施工队伍准备对该堤岸路面进行整体翻修。在整体翻修施工过程中坝体耳塘测浆砌石出现了垮塌，垮塌段长度约4m。原雅关截污沟工程所埋设的排污管已经有部分出露了，且临湖面堤岸也出现了不规则的位移，即整个临湖面堤岸局部出现了外倾趋势，路面上设置的路灯都出现了明显的倾斜，外侧墙体出现一条明显的沿公路方向的贯穿性裂缝。
2耳塘坝修复的必要性
从修复前现状情况看，该堤坝已属于病险坝，应尽快对垮塌段进行恢复，以确保排污管的安全，如排污管受影响出现断裂后污水将直接排入湖内将会对湖水造成严重污染。
黔灵湖纪念碑前堤坝从修建至今一直是作为黔灵公园内的一条主干道，并且是游客观看黔灵湖景色的一个重要地点，由于堤坝垮塌给游客带来了极大的不便，也影响影区的美观，黔灵公园及的旅游休闲功能受到了严重影响，广大人民群众对此也反响强烈。因此，对堤坝进行除险加固工作是十分必要的。
3设计依据
3.1工程等别、建筑物级别及洪水标准
本工程所涉及的黔灵湖耳塘围堰是黔灵湖水库的附属建筑物，黔灵湖水库为小（2）型水库。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程为Ⅴ等，建筑级别为5级。设计洪水标准为设计洪水重现期为20年，校核洪水重现期为100年。
抗震设防标准
3.2抗震设防标准
本区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。地震基本烈度为VI度，区域稳定性较好，可不作抗震设计。
3.3水文
依据断面的流域几何特征值，并考虑到市西河的特点，径流系数适当取高值，设计洪水成果见表3-1。
表3-1 耳塘围堰断面设计洪水成果表
3.4地质条件
1、岸坡地形10˚～15˚，为斜顺向坡，自然边坡稳定。覆盖层为混凝土路面和人工填土及残积粘土等，厚度参见剖面图及钻孔图；
2、下伏地层为侏罗系自流井群（JZL）灰色、紫红色薄至中厚层泥岩、粉砂岩互层。
3、单斜构造，无较大断裂通过，岩层产状：283°∠32°。
4、建议选用弱风化基岩作地基持力层。建议物理力学参数：开挖边坡：强风化岩体：1：0.5～1：0.75，弱风化岩体：1：0.3。覆盖层：1：1～1：1.25；地基承载力：粘土夹碎石[R]=150～180KPa，强风化岩体[R]=450KPa，弱风化岩体[R]=600～800KPa。覆盖层：f=0.25-0.3,c=0;f＇=0.3-0.35,c＇=0.05-0.10MPa;强风化岩体：f=0.35-0.40,c=0;f＇=0.4-0.45,c＇=0.1MPa；墙后填土内摩擦角35°；墙背与墙后填土内摩擦角21°
5、建议采用人工挖孔桩基础型式，以弱风化岩体为地基持力层。
4结构设计
4.1总体布置
由于是抢险性质工程，同时黔灵湖是黔灵公园主要景观，又是贵阳老百姓平时休闲娱乐的场所，因此，本设计方案尽量考虑保持原有围堰形态，以便与周围环境协调。
原围堰坝宽8.2m，高度6-8m，外侧为浆砌块石，内部为土夹石回填料。本次设计方案考虑对出现裂缝及坍塌段外侧为浆砌块石进行拆除重建恢复原有外观，长85m。在浆砌石内侧修建钢筋混凝土交通桥跨过已损坏的围堰坝段，去除上部荷载对围堰坝的影响，桥面宽8.2m，桥长80m，桥采用桩基础，以弱风化岩体为地基持力层。
4.2结构计算
4.2.1桥梁结构
本桥设计结构为4×16m先简支后桥面连续现浇钢筋砼板桥，柱桩式墩台下部结构。各跨桥为简支受力体系，桥面为使行车平顺舒适，采用整体通铺桥面连续形式。墩顶设置砌口并用沥青填塞以消除运营过程中桥面在墩顶产生裂缝。
4.2.2结构计算软件
采用桥梁博士Doctor Bridgc 3.10进行结构受力计算。
4.2.3结构计算参数选取
1、结构简图
计算跨度为15.95m。
2、计算单元划分
分18个单元，除两端点单元长为0.33m及0.65m，其余均按1m长度建模。
3、主梁横断面
主梁材料：C40砼
受力主筋：HRB335φ28钢筋
4、计算荷载
根据《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）》选用公路Ⅱ级荷载进行控制计算。
4.3建筑物设计
4.3.1围堰坝外侧浆砌石挡墙恢复
原围堰坝宽8.2m，高度6-8m，外侧为浆砌块石，内部为土夹石回填料。本次设计方案考虑对出现裂缝及坍塌段外侧为浆砌块石进行拆除重建恢复原有外观，长85m。恢复采用M7.5浆砌石砌筑，砌筑厚度0.5m。
4.3.2交通桥
交通桥的结构采用简支板桥，设计荷载采用公路—Ⅱ级。桥上部结构采用4X16米先简直后桥面连续现浇板，下部为帽梁（长×宽×高=5.6×1.7×1.2m）接直径为1.2m圆柱桩基，两岸设桩柱式桥台，台后设置搭板及浆砌片石路肩墙与道路接顺。上部结构采用C40砼浇筑，桥墩桩孔为直径1.2米，下部构造均采用C30砼浇筑。桥墩台处设GYZD400*71mm支座。桥面路灯及栏杆等附属设施尽量恢复原状。
桥面
桥面铺装层采用8~16.2厘米C40防水砼桥面铺装，桥面横坡为2%。
伸缩缝
伸缩缝设在两梁段之间以及梁段与桥台背墙之间，使桥梁上部结构在温度变化、可变作用、混凝土收缩徐变等因素影响下变形的需要，伸缩缝结构采用橡胶式伸缩缝。
3、桥面板
桥面板采用采用C40砼浇筑，结构尺寸为长×宽×厚=15.96×5.6×0.7m。桥面板跨度的确定根据桥的跨度及结构要求确定，宽度依据围堰坝的原有宽度尺寸及车行道+人行道来确定，板厚取1/22～1/28的跨度确定板厚为0.7m。
4、支座
桥墩台采用GYZD400×71mm的橡胶支座。
（1）支座平面尺寸的确定
根据《桥梁工程技术》中公式：σ=N/A≤[σj]
N—最大支点的反力；
A—支座面积；
σ—支座的平均容许压应力，当支座形状系数S＞8时，[σj]=10000kPa；当5≤S≤8时，[σj]=7000～9000kPa。
（2）支座厚度的确定
根据《桥梁工程技术》中公式：tanγ=△/∑t≤[tanγ]
∑t—橡胶片的总厚度；
△—支座的水平位移；
[tanγ]—容许剪切角的正切值，对的硬度为550～600的氯丁橡胶，当不计活荷载制动力作用时采用0.5，计活荷载制动力时可采用0.7。
5、台帽梁
台帽梁帽梁尺寸为长×宽×高=5.6×1.7×1.2m，桥采用双柱式墩，且台帽梁与桩柱的线刚度大于5.所以采用简支梁的方式计算确定。
6、桩柱
桥墩桩采用C30砼浇筑，孔为直径1.2米，高为25m。桩间距为3.7m，跨度为15.96m。
（1）外力计算
桥墩桩柱的上部荷载有上部结构的自重、台帽梁的自重、桩身自重、汽车荷载、支座摩阻力及汽车制动力。
（2）墩顶位移计算
根据《桥梁工程技术》中公式：△=（MH2/2+TH3/3+q1H4/8+q2H4/30）/EI
M—作用在墩顶的弯矩；
T—作用在墩顶的水平力；
q1—风力等沿墩高均匀分布的水平分力；
q1—风力和其他水平外力沿墩高三角形分布的水平荷载；
I、E—桥墩诫命材料的截面惯性矩、抗压弹性模量；
H—桥墩高度；
（3）桩基础计算
①桩的工作类型
根据地质情况选择桩的工作类型为端承桩
②桩基础验算
根据《土力学地基基础（第二版）》中公式：Q=（N+G）/n≤R
n—桩的数量；
N—作用在桩基上的垂直荷载设计值；
G—桩基承台自总和承台上的土重；
Q—单桩轴向垂直力；
R—单桩轴向承载力设计值；
经计算满足要求。
4.3.3桥面附属设施
桥面路灯及栏杆等附属设施尽量恢复原状。保证黔灵湖景观的协调性。
4.4.4混凝土防腐
根据《黔灵湖耳塘抢险修复工程水质化学分析报告》的结论，黔灵湖水体对混凝土结构物有镁盐、硫酸盐和总矿化度等微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中钢筋有氯盐微腐蚀性。对水位以下部分混凝土进行防腐设计。
水位以下混凝土应采矿渣硅酸盐水泥，掺用优质性掺合料及阻锈剂。结构设计中水位以下的构件混凝土保护层厚度不应小于50mm。
5结论
（1）从分析耳塘坝体稳定分析及垮塌原因入手，揭露了壩体险情的原因，为出险加固提供可靠依据。
（2）针对耳塘坝体缺陷的具体情况及地质条件，提出了可靠具体的除险加固方案，针对性强。
（3）按此完成除险加固后黔灵湖耳塘坝已完成竣工验收并正常运行，、险情得到根治，效果良好，效益得到了正常发挥。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。