某水库枢纽工程除险加固初步设计说明书.doc

四川省 xx 县 xx 水库除险加固工程 初步设计说明书 xx 县水利电力勘察设计队 二九年十二月 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队1 1 1 综合说明综合说明5 5 1.1 工程概况.5 1.2 大坝安全鉴定结论.6 1.3 工程水文特性8 1.4 工程地质.9 1.5 工程设计.10 1.6 施工组织设计.11 1.7 施工安排.12 1.8 施工总体布置.12 1.9 水土保持与环境影响评价.12 1.10 除险加固工程建设的必要性.13 2 2 水库水文及调洪演算水库水文及调洪演算1313 2.1 流域概况.13 2.2 洪水设计计算标准.14 2.3 调洪演算.14 3 3 工程设计工程设计1818 3.1 工程等级和设计依据.18 3.2 安全复核.19 3.3 大坝整治设计.22 3.3.1 上游坝坡整治设计.22 3.3.2 下游坝坡整治设计.22 3.3.3 坝肩帷幕灌浆设计.23 3.3.4 溢洪道整治设计.25 3.3.5 涵卧管整治设计 .25 3.3.6 机耕桥设计 .25 4 4 施工组织设计施工组织设计2626 4.1 施工条件.26 4.2 天然建筑材料.27 4.3 施工组织.27 4.4 施工布置.29 4.5 施工计划30 4.6 施工安全.31 4.7 主要工程施工方法.31 5 5 水土保持与环境影响评价水土保持与环境影响评价3333 6 6 水库运行管理水库运行管理 3333 6.1 工程管理现状.33 6.2 工程建后管理.34 6.3 工程管理运用.35 6.4 工程监测.36 6.5 综合经营.37 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队2 6.6 供水管理章程.37 6.7 水费收取改革方案.38 7 7工程概算工程概算4040 7.1 编制原则和依据.40 7.2 主要项目及工程量40 7.3 有关费率.41 7.4 调差.41 7.5 工程概算.42 附：1、四川省 xx 县 xx 水库除险加固整治设计图 2、四川省 xx 县 xx 水库大坝安全鉴定书 3、四川省 xx 县 xx 水库大坝整治工程土工试验报告 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队3 主要工程特性表主要工程特性表(一一) 序号序号名称名称特性特性备注备注 一枢纽主要水文特征 1坝址以上集雨面积33.5km2 2多年平均气温17.4 3多年平均降雨量900mm 4最大一日暴雨量120mm 5年最大风速多年平均值20.7m/s 6多年平均径流深162mm 7主河道长15km 8主河道平均比降5.3 二灌区特征 1设计总灌面积(亩)4100 2有效灌面积(亩)1500 3灌溉时期36 个月 4灌溉保证率75% 三特征水位及库容 1设计洪水位 474.66m 2校核洪水位 475.27m 3正常蓄水位 471.30m 4死水位 467.05m 5总库容 296.8 万立米 6正常水位库容 127 万立米 7有效库容 70.6 万立米 8死库容56.4 万立米 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队4 主要工程特性表主要工程特性表(二二) 序号序号名称名称特性特性备注备注 四大坝工程 1坝型土坝 2坝顶长116m 3最大坝高22.2m 4坝顶宽度3.5m 5坝顶高程476.20m 五溢洪道 1形式正槽式 2堰顶形式宽顶堰 3宽度6.5m 4长度170m 六放水设施 1卧管0.60.8m 宽高 2涵管0.61.2m 宽高 七劳力(工日)2.08 万 八 工期 1总工期5 个月 九工程静态总投资87.54 万元 1需国家补助50 万元 2县财政补助5 万元 3自筹32.54 万元 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队5 1 综合说明综合说明 1.1 工程概况工程概况 1.1.1 枢纽工程 xx 水库系涪江水系梓江支流上的一座以灌溉为主，兼有防洪、人饮、 养殖等综合效益的小型水库。该库位于 xx 县剑河乡一村，枢纽地理 坐标东经 10513，北纬 3127，距剑河乡 3 公里，距 xx 县城 38km， 水库管理站公路、电源、通讯均通。 水库坝址处河床底部海拔高程约 452.36m，坝址以上自然集雨面积 33.5km2，总库容 296.8 万 m3，正常库容 127 万 m3，死库容 56.4 万 m3，设 计控制灌面 4100 亩，灌区为 xx 县剑河乡部分村社，现实际有效灌溉面 积 1500 亩。洪水标准为 50 年一遇洪水设计，500 年一遇洪水校核。 枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设备三部分组成。 1.1.2 大坝 xx 水库大坝为粘土心墙坝，坝顶高程为 476.20m，最大坝高 22.2m ， 坝顶宽 3.5 m，坝顶轴线长 116m。 大坝上游边坡坡率从坝顶至坝脚分别 为 1:2.25、1:1.9、1:2.3、1:2.75，大坝下游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为 1:1.9、1：2.0、1：1.8，坡面为草皮护坡，设置有一堆石排水体。 大坝基岩为棕褐色长石石英岩、粉砂质泥岩。长石砂岩为砂、钙质胶 结、较硬；粉砂质泥岩含钙质结核较少，泥钙质胶结为主，处于弱风化状态。 砂岩裂隙较为发育，溶蚀较严重。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队6 1.1.3 溢洪道 水库现有正槽式溢洪道一座，位于河床左岸，堰顶高程 471.30m，堰 顶宽 16m，泄槽横断面为矩形断面，泄槽宽 6.5m ，溢洪道全长 170m，溢 洪道主要由进口段、控制段和陡槽段组成。 1.1.4 放水设施 水库放水设备位于大坝右岸，由卧管、消力池、坝下涵管等组成 ，放 水由卧管放水孔控制，放水孔为单排，孔径 0.22m，最大放水流量 0.102 m3/s 。 坝下涵管全长 42m，断面型式为浆砌条石矩形断面，断面尺寸 0.8m0.6m（高宽）。 1.2 大坝安全鉴定结论大坝安全鉴定结论 1.2.1 鉴定结论鉴定结论 2006 年 11 月，由绵阳市水务局组织有关工程技术专家对 xx 水库进 行了大坝安全鉴定，经大坝安全鉴定专家现场检查和对大坝原来有关资 料进行审阅和论证，将该水库大坝定为“三类坝”。 1.2.2 存在的主要问题存在的主要问题 1.大坝：一是通过对大坝稳定及渗漏计算，上游坝坡所有工况的抗滑稳 定最小安全系数均小于规范允许值，不满足规范要求，存在不稳定因素， 且由于常年遭受风浪冲刷侵蚀，坡面多处存在隆起现象，破损较多；二是 右坝肩渗漏，主要原因是由于工程建设期间未能按正规的基本建设程序 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队7 进行，施工时右坝肩截流槽未嵌入至设计深度，软弱岩层没有清除彻底， 导致右坝肩与山体结合处并不紧密，由此产生右坝肩渗漏，经实测最大一 处日漏水量达 52.5 立方米，渗漏量随库水位变化较大。 2. 溢洪道: 洪水复核结果表明，三道嘴水库防洪能力满足中华人民 共和国国家标准gb5020194 及水利水电工程等级划分及洪水标准 sl2522000 规定的 50 年一遇洪水设计和 500 年一遇洪水校核的标准， 但一是大部分溢洪道边墙及底板尚未衬砌；二是其边墙及底板多为泥粉质 砂岩构成，强度较低，极易垮塌，严重危及坝脚安全，不利于安全泄洪和 溢洪道的稳定，严重影响下游两岸的稳定，需要对其进行整治。 3.放水设施：水库放水设备位于大坝右岸，由卧管、消力池、坝下涵管 等组成 ， 放水由卧管放水孔控制，放水孔为单排，孔径 0.22m，最大放水 流量 0.102 m3/s 。由于该水库一直采用卧管放水孔取水，一来取水极不方 便，二来对放水人员极不安全，需要进行改造。 1.2.3 对出现的问题的处理意见对出现的问题的处理意见 （1）改造放水设施； （2）整治大坝右坝肩渗漏； （3）对大坝上游坝坡进行加固处理； （4）衬砌溢洪道边墙及处理底板，鉴于防洪期间的交通问题，增设一机 耕桥； （5）完善水库管理设施。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队8 1.3 工程水文特性工程水文特性 1.3.1 概述概述 xx 水库位于涪江水系梓江二级支流上，控制流域面积 33.5km2。流 域形状近似长条型。流域区属浅丘陵区，植被较好，多年平均气温 17.60c， 最大风速 20.7m/s，属亚热带湿润季风气候，夏长秋短，四季分明。据 xx 县气象站实测资料统计，多年平均降水量 900mm，年最大降水量 1296mm，最低降水量 400mm，近年有呈逐年减少的趋势。多年平均径流 深 162mm。该流域处于四川盆地西北暴雨边缘区，雨量充沛，暴雨大而且 次数频繁，统计资料表明，最大暴雨多出现在 79 月，流域内洪水主要由 暴雨形成，陡涨陡落，单双峰均出现，一次洪峰过程小于 12 小时。 1.3.2 泥沙泥沙 该水库建成初期，由于库内植被较差，致使库尾有部分淤积。80 年代 以来，加强了库内植树造林和水土保持等措施，植被得到了很大改善，现 在森林覆盖率已达 45.5%，库内淤积减少。 1.3.3 水库洪水复核水库洪水复核 xx 水库设计洪水防洪标准为 50 年，校核洪水标准为 500 年。按推理 公式计算洪峰流量，当 p=2%时，洪峰流量为 198.6m3/s，设计洪水位 474.66m。当 p=0.2%时，洪峰流量为 313.6m3/s，校核洪水位 475.27m。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队9 1.4 工程地质工程地质 1.4.1 工程地质条件工程地质条件 库区属浅丘陵地形，地质构造主要出露为中生界白垩系蓬莱镇组的 黄褐色岩石层，以黄褐色长石砂岩为主，夹杂部分沙页岩互层，成为主要 的垮塌和渗漏途径。地层似斜南北，倾角 350，近似水平。 1.4.2 渗漏问题渗漏问题 该水库建成后不久右坝肩出现绕坝渗漏，70 年代末只对渗漏部位用 水泥粘土浆进行了简单处理，因为其结实强度较低，加之水库经过 30 余 年的渗透侵蚀，水库运行至 2003 年，大坝右坝肩 473.5m 高程出现漏水， 当库水位较高时，渗漏量随之严重，经实测现在最大一处日漏水量达 52.5m3，且有逐渐加剧的趋势，须进行彻底整治。 1.4.3 稳定问题稳定问题 该水库枢纽部份属蓬莱镇组中生界地层，倾向下游，倾角 350，为近 似水平岩层，从地质条件分析，大坝不会因为地质原因发生失稳现象。 1.4.4 工程地质结论工程地质结论 该水库无大的地质构造变化，地层结构单一，倾角较小，地质条件较 好，无不良地质构造。根据四川省地震烈度分布图，该区域的地震烈度 度。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队10 1.5 工程设计工程设计 1.5.1 工程等级工程等级 xx 水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、人饮、养殖等综合效益的小型水库。水库总库容 296.8 万 m3，设计灌面 4100 亩。按照水利水电 工程等级划分标准sl252-2000 之规定。该水库为等工程，相应主要建 筑物按四级建筑物设计，次要建筑物和临时建筑物按五级设计。 1.5.2 洪水标准洪水标准 水库工程永久性建筑物设计洪水标准重现期为 50 年，校核洪水重现 期为 500 年。 1.5.3 工程设计项目及方案工程设计项目及方案 经现场勘察并结合大坝安全鉴定论证报告。本次工程整治设计的 项目及方案如下： 1. 大坝加固 上游：先将上游坝坡未达到设计坡度的坝坡采用土石填筑至设计坡度 （1：2.5），然后浇筑 c15混凝土作封闭处理，混凝土下部铺填 10cm 厚沙砾 石作为反滤层；死水位以下坝坡采用抛填块石使其达到坡比达到 1：2.75，进行加固处理。 下游：将坝坡先填筑至坡比（1：2.5），将堆石排水体后移（坡比不变）， 设置两个马道，其宽度均为 2 米；坝坡两侧及马道内侧均采用 m7.5浆砌条 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队11 石设置排水沟，排水沟尺寸为 30cm40cm。 2. 坝肩渗漏处理 对右坝肩渗漏采取帷幕灌浆处理，灌浆全部采用单排孔，孔距 2m，灌 浆深度为 25 米。 3、溢洪道处理 首先将未衬砌的边墙及底板用条石重新砌筑，然后对易风化的溢洪 道底板浇筑砼作封闭处理，泄槽段底板浇筑砼厚度为 30cm，陡坡段底板 砼厚度为 40cm，消力池底板浇筑砼厚度为 60cm，确保溢洪安全。 4、涵卧管整治 鉴于多个水库涵管底板容易断裂漏水的教训，为了防止涵管漏水危 及大坝安全，本次设计将涵管底板浇筑 20cm 砼作封闭处理；同时由于该 水库一直采用卧管放水孔取水，一来取水极不方便，二来对放水人员极不 安全，设计将卧管放水洞改为折悬臂阀门，便于运行管理。 5、新建机耕桥 为了保证汛期防洪抢险物资运输及行人安全，本次设计在溢洪道上 方增设一机耕桥。机耕桥为梁板式结构，采用 c25钢筋砼现浇，桥面宽 2.2 米，桥板厚度为 30cm，梁厚 30cm，高度为 50cm。 1.6 施工组织设计施工组织设计 xx 水库位于剑河乡一村，距剑河乡 3 公里，距 xx 县城 38km，水库 至剑河乡和 xx 县城有沥青油路相通，外购材料及设备从盐绵二级公路 直接运至工地，对外交通比较方便。当地材料至工地有村道公路相通，坝 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队12 区地形较为平坦，工程附近的采石场质量好， 砼所用卵石在梓江河购买， 砂用涪江砂，水泥用双马或者剑门水泥，均可直接运至工地。施工用电可 连接附近变压器，能满足施工用电及生活用电，施工用水采用以库内抽水。 1.7 施工安排施工安排 水库主要承担灌溉用水，大坝加固既要保证工程顺利进行，又要不影 响水库的灌溉和蓄水，上游坝坡及溢洪道整治涉及夏季行洪，须在洪水期 来临前整治完工；帷幕灌浆为了保证质量，可以尽量安排在春灌后的低水 位进行。 1.8 施工总体布置施工总体布置 施工布置主要遵循因地制宜，易于管理施工，经济合理的原则。本工 程施工集中，应尽量避免相互间的干扰或影响，生活区布置在水库管理房 处，施工用水在库内抽取，民工生活用水采用水库管理房供水设施，生活 用电利用管理站设施供给，只需架设部份线路就可解决，施工料场主要在 大坝两端 480m 高程布置。 1.9 水土保持与环境影响评价水土保持与环境影响评价 该工程为除险加固整治工程，需移动的土石方量不大，对水库功能的 正常发挥和环境改善十分有利，不利的因素是帷幕灌浆可能会对下游鱼 池产生一定污染，但都是局部和暂时的，抓紧施工可以避免不利的情况出 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队13 现。从环境分析，不存在影响工程的重大制约因素，整治工程从环境与水 保方面评价是完全可行和有利的。 1.10 除险加固工程建设的必要性除险加固工程建设的必要性 xx 水库总库容 296.8 万 m3，设计灌面 4100 亩，该水库是一座以农业 灌溉为主，兼有防洪、人饮、养殖等综合效益显著的小型水库。该水 库位置比较重要，其下游涉及剑河乡场镇及该乡多个村社 1 万多人口，水 库一旦溃坝失事，将会对下游的居民及建筑物造成极大的威胁，造成重大 的经济损失和不利的社会影响。 所以，整治水库大坝、溢洪道、坝肩渗漏，保证其安全运行是十分必 要的。 2 水库水文及调洪演算水库水文及调洪演算 2.1 流域概况流域概况 xx 水库位于 xx 县剑河乡一村，距剑河乡 3 公里，距 xx 县城 38km，属涪江水系梓江二级支流，控制流域面积 f=33.5km2。该水库流域 面积内地形属深丘及山区，植被较好，中上部为森林，下部为旱地，兼有 少量水田。 xx 水库处于四川盆地西北暴雨边缘区，雨量充沛，暴雨大而且次数 频繁，统计资料表明，最大暴雨多出现在 79 月，流域内洪水主要由暴雨 形成，陡涨陡落，单双峰均出现，一次洪峰过程小于 12 小时。流域区属浅 丘陵区，植被较好，多年平均气温 17.60c，最大风速 20.7m/s，属亚热带湿 润季风气候，夏长秋短，四季分明。据 xx 县气象站实测资料统计，多年平 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队14 均降水量 900mm，年最大降水量 1296mm，最低降水量 400mm，近年有呈 逐年减少的趋势，多年平均径流深 162mm。 2.2 洪水设计计算标准洪水设计计算标准 根据水利部 sl2522000 防洪标准，工程防洪标准为 50 年一遇设计， 500 年一遇洪水校核，即设计 p=2%，校核 p=0.2%。 2.3 调洪演算调洪演算 2.3.1 设计洪水计算设计洪水计算 1） ） 河流特征河流特征 xx 水库位于涪江水系梓江二级支流上，控制流域面积 33.5km2，平 均流域比降为 5.3，流域长度 15km。 2） ） 设计设计洪峰流量洪峰流量计计算算 本库流域无实测洪水资料，但有长系列暴雨资料，故采用推理公式法 由暴雨推求设计洪峰流量。 推理公式为： qp = 0.278 s f/n = f (f、l、j、s、n、m) 式中： qp 最大流量（m3/s）； 洪峰径流系数； 流域汇流时间（h）； f 流域集雨面积（km2）； 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队15 l 自出口断面沿主河道到分水岭的河流长度（km）； j 河道平均坡度； s 暴雨雨力，即最大一小时暴雨量（mm/h）； n 暴雨公式指数； 产流参数（mm/h）； m 汇流参数。 推求设计洪峰流量，必须确定上式右端的如下三组参数： （1（ 流域特征参数 f、l、j； （2（ 暴雨参数 s、n； （3（ 产流参数 和汇流参数 m。 流域特征参数用原量算数据。暴雨参数由四川省中小流域暴雨洪水 计算手册（1984 年 6 月版）（以下简称手册）上的等值线图查算。产流参 数 和汇流参数 m 基本上按手册上推荐的方法计算。各参数计算成果 见表 21 表 21 f (km2) l (km) j () j1/3f1/4q= l/ j1/3 f1/4 m h24 mmcvcs 33.5155.30.1742.40635.80.895114.40.53.5 cv 验算 p (%) h24 mm ns (mm/h) s1/40.383 q /(m/s1/4 ) 00n (mm/h) /s 0n -1/(4-n)nq q1/4 m， 2.02770.59576.42.9565.1836.913.1592.460.1020.8981.0327.1313.218198.63.7540.895 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队16 0.23980.585106.53.2124.7706.2342.9172.460.0670.9331.026.3592.951313.64.2080.895 3） ） 洪水洪水总总量量计计算算 设计洪水总量 wp，按下式计算： wp=0.1htpf (万 m3) 式中：f 流域面积（km2）； 洪量径流系数； htp 历时 t 的设计暴雨量； t=12.8 f1/4（单峰型时） htp= spt1-n2p（t/24）1-n3。 上式中 查手册确定，h24p由表 41 给出。设计洪水总量计算成果 见表 22。 表 22 xx 水库设计洪水总量计算成果表 p（%）h (mm)h(mm) wp(万 m3) 3.33261.72230.852746.9 2297255.10.859854.7 0.33397.4349.30.8791170.2 0.2462.8411.90.891379.8 4.2.3 调调洪洪计计算算 按堰：q1=mb(2g)1/2h1.5 q2=qp(1-va/ wp) 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队17 假设 va 用试算法使 q1= q2即为正确，见下表: 表 23 xx 水水库调库调洪演算洪演算计计算表算表 p(%)20.2 va(万 m3)124.2198.7 h(m)3.184.31 qp(m3/s)198.6313.6 wp(万 m3)854.71379.8 q(m3/s)169.8268.6 2.3.3 已成坝高情况下设计，校核水位的确定 1） ） 有关参数有关参数 1.坝顶高程：476.20m 2.堰顶高程：471.30m 3.吹程 d=0.45km 安全超高 a, 设计 a=0.5 米 校核 a0.3 米 4.多年平均最大风速 vf=20.7m/s 5.设计风速 v=1.5vf=1.520.7=31.05m/s 6.校核风速 v2=vf 2） ）计计算公式算公式 1.安全加高 d=hb+a 2.爬高 hb3.2k（2hl）tg a 3 浪高 2hl0.0166vf5/4 d1/3 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队18 取 k0.8 a23。58， 3） ）计计算成果算成果 表 2-4 计计算成果算成果 项 目2hl(m)hb（m）a(m)d（m） 设计情况0.9321.040.51.54 校核情况0.5620.630.30.93 已成坝高情况下设计、校核洪水位确定： 设计洪水位476.20-1.54474.66 校核洪水位476.20-0.93475.27 根据堰顶高程和调洪演算的溢洪水深重新确定洪水位。具体水位如下： 1.设计洪水位=471.30+3.18474.48m 2.校核洪水位=471.30+4.31475.61m 现坝顶高程 476.20m，满足规范要求。 3 工程设计工程设计 3.1 工程等级和设计依据工程等级和设计依据 根据水利部 sl2000 防洪算准中水利水电枢纽工程等级划分规定， xx 水库属小型水库，枢纽为等工程，主要永久建筑按四级建筑物 设计，次要建筑物按五级建筑设计，本次工程除险加固设计依据，采用上 述工程等级划分和大坝安全鉴定结论。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队19 3.2 安全复核安全复核 3.2.1 基本资料基本资料 1.最大坝高：22.2m； 2.坝长：116 m； 3.坝顶高程：476.20m； 4.设计洪水位：474.66m； 5.校核洪水位：475.27m； 6.死水位：467.05 m； 3.2.2 土力学指标土力学指标 xx 水库为粘土心墙坝，修建于 70 年代，坝体为人工填筑，履带式拖 拉机碾压。坝体上下游部分均为亚粘土，心墙部分为粘土，排水体为堆石 排水体。采用土力学指标见下表： 表 31 坝坝体土材料的力学指体土材料的力学指标标 c、 、 值值 非饱和固结快剪饱和固结快剪 部 位 c(kpa) (度) c(kpa) (度) 坝体土 19.217.517.314.3 坝 基 堆石体 036 22.5 0 18.5 34 3.2.3 坝坡稳定计算坝坡稳定计算 1、 、坝坝体各种材料的容重体各种材料的容重 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队20 根据土工试验报告，坝体各种材料的容重见表 32。 表 32 坝坝体土料的容重体土料的容重 部 位 干容重 （g/cm3） 湿容重 （g/cm3） 饱和容重 （g/cm3） 浮容重 （g/cm3） 坝体土 1.581.942.01.0 坝 基 堆石体 1.95 2.1 2.2 1.1 1.2 2、 、计计算工况算工况 1）上游坝坡： （1）工况一：由正常高水位 471.30m 降至死水位 467.05m； （2）工况二：由校核洪水位 475.27m 骤降至溢洪道堰顶高程再降至死水 位 467.05m。 2）下游坝坡： （1）工况一：正常高水位 471.30 形成的稳定渗流期； （2）工况二：校核洪水位 475.27m 形成的渗流期。 3、 、坝坝体各部位容重的采用体各部位容重的采用 坝体各部位容重的采用如表 33。 表 33 坝体各部位采用的计算容重坝体各部位采用的计算容重 迎 水 坡背 水 坡 抗滑力滑动力抗滑力滑动力 部 浸润线以上湿容重湿容重湿容重湿容重 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队21 浸润线以下 静水位以上 浮容重饱和容重 浸润线以下浮容重浮容重 静水位以下浮容重浮容重 位 骤降影响区域浮容重饱和容重 4、 、计计算方法算方法 上、下游坝坡计算方法 根据辗压式土石坝设计规范sl2742001 认可的方法瑞典圆弧法， 在微机上采用 quickbasic 语言及瑞典圆弧法计算公式编制的程序进行计 算。该程序可用以计算具有粘性土防渗墙的各种土石坝的上、下游坝坡及 库水位骤降时的坝坡稳定情况。 5、上、下游、上、下游坝坝坡坡稳稳定分析定分析计计算成果算成果 1）上游坝坡： （1）工况一：其抗滑稳定最小安全系数 kmin=1.035，小于k=1.15； （2）工况二：其抗滑稳定最小安全系数 kmin=1.025，小于k=1.05。 2）下游坝坡： （1）工况一：其抗滑稳定最小安全系数 kmin=1.153， 大于k=1.15； （2）工况二：其抗滑稳定最小安全系数 kmin=1.116， 大于k=1.05。 3）成果分析 （1）上游坝坡所有工况的抗滑稳定最小安全系数均小于规范允许值， 不满足规范要求。 （2）下游坝坡所有工况的抗滑稳定最小安全系数均满足规范要求。 因此，大坝上游坡存在坝坡不稳定的安全隐患问题。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队22 3.3 大坝整治设计大坝整治设计 3.3.1 上游坝坡整治设计上游坝坡整治设计 虽然根据大坝安全稳定复核，上游坝坡稳定安全系数均小于规范允 许值，且坝面由于长时间受风浪冲刷，毁损严重，还存在隆起现象，需进 行加固处理。本次整治设计将死水位以上坝坡先夯填至 1：2.5 的坡比，然 后再浇筑 c15混凝土（垂直高度为 9.15 米）进行护坡，混凝土下部采用 10cm 厚沙砾石作为反滤层；死水位以下坝坡采用抛填块石使其达到坡比 达到 1：2.75（垂直高度为 12.05 米），进行加固处理。详见xx 水库大坝整 治设计横剖面图。 3.3.2 下游坝坡整治设计下游坝坡整治设计 根据大坝安全稳定复核，虽然 xx 水库下游坝坡稳定安全系数达到了 规范要求，但其坡度较陡（分别为 1：1.9；1：2.0；1：1.8），仍然存在不稳定因 素，需进行加固处理。本次设计采用如下方案： 将坝坡先填筑至坡比（1：2.5），将堆石排水体后移（坡比不变），设置两 个马道，其宽度均为 2 米；坝坡两侧及马道内侧均采用 m7.5浆砌条石设置 排水沟，排水沟尺寸为 30cm40cm，详见xx 水库大坝整治设计横剖面 图。 通过稳定计算分析，大坝坝坡加固后稳定安全系数已能达到规范要 求，具体安全系数见下表。 大大坝坝坝坝坡加固后坡加固后稳稳定定计计算成果表算成果表 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队23 大大坝坝 计计算工况算工况 上游坡上游坡下游坡下游坡 规规范允范允许许最小最小值值 正常高水位降至死水位1.2541.15 校核洪水位 430.13 降至溢洪道 堰顶高程，再由堰顶高程降至死 水位 417.20 米 1.1431.05 正常高水位形成的稳定渗流1.2371.15 校核洪位稳定渗流1.1651.05 3.3.3 坝肩帷幕灌浆设计坝肩帷幕灌浆设计 1.1.帷幕灌浆范围 xx 水库坝基基本不存在渗漏问题，出现严重渗漏的部位主要是右 坝肩与山体连接段，根据工程实际情况，本次设计采取帷幕灌浆处理，其 长度为 80m。由于该水库大坝高度不大，只有 22m，因此考虑帷幕底部只 需深入坝基以下 3m 即可，帷幕深度即为 25m。 2.2.帷幕灌浆孔布置 为了有效截断渗漏，帷幕灌浆沿坝轴线全部按单排孔按布置，孔距 2m。根据确定的帷幕灌浆范围，共计布置 40 个帷幕灌浆孔。 3.3.一般规定与要求 xx 水库右坝肩帷幕灌浆，主要是防渗堵漏，根据工程具体情况。对 山体单薄孔段必须先做压水试验，然后进行灌浆。随时进行变形观测，当 发现异常情况时，应立即降压，并做好详细记录，严防因灌浆而产生抬动 变形破坏。 4.4.灌浆方法 (1)钻孔 可采用 kj1001 型或 u2pc 型钻机，开孔直径 110mm，终孔直 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队24 径 75mm，坝体孔段必须安装相应套管。 (2)钻孔冲洗 钻孔在灌浆前应进行孔壁或裂隙冲洗，以提高灌浆效果，可采用高压 脉冲冲洗，但冲洗压力不宜大于本段灌浆的 80%。 (3)灌浆压力 以不破坏岩(土)体及砌体结构为原则，因此可选用不同深度选择不同 压力值进行施工，并以千分表作为监测，先进行严格试验后再进行正式灌 浆。 (4)浆液浓度 灌浆材料以 425#硅酸盐水泥为主，在吸浆量大时，可在 3111 浆液 中掺入通过筛选的河沙 510%，或 35%的水玻璃(重量比)，浆液的浓 度应遵循由稀到浓的原则，浆液的水灰比可采用 51、31、21、1：1、0.8：1、0.6：1，开灌时一般采用 51。 (5)灌浆结束标准与封孔 在设计压力下，如灌浆段的吸浆量不大于 0.4l/s 时，继续灌注 30 秒， 灌浆工作即可结束。 全段灌浆结束后，可采用 0.61 或 0.51 的水泥砂浆人工进行封孔。 (6)灌浆工作质量检查 灌浆工程质量检查应以分析压水试验成果为主，检查孔应自上而下 进行分段压力试验，压力可根据相应段灌浆压力确定。检查孔压水试验结 束后应立即进行封孔，检查孔在设计规定的压力下孔段成果合格率应达 到 90%，否则认为该灌浆不合格，必须采取加密灌浆措施，直到合格为止。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队25 检查孔的布置要达到 10-15%。 3.3.4 溢洪道整治设计溢洪道整治设计 该水库溢洪道经复核，现侧槽和泄槽断面尺寸能满足设计要求。但由 于该水库集雨面积较大，几乎每年都有较大洪水，经过多年运行， 现在一 是大部分溢洪道边墙及底板尚未衬砌；二是其边墙及底板多为泥粉质砂岩 构成，强度较低，极易垮塌，严重危及坝脚安全，不利于安全泄洪和溢洪 道的稳定，严重影响下游两岸的稳定。因此，必须进行整治。 本次设计首先将未衬砌的边墙及底板用条石重新砌筑，然后对易风 化的溢洪道底板浇筑砼作封闭处理，泄槽段底板浇筑砼厚度为 30cm，陡 坡段底板砼厚度为 40cm，消力池底板浇筑砼厚度为 60cm，确保溢洪安全。 详见xx 水库溢洪道整治设计图。 3.3.5 涵卧管整治设计涵卧管整治设计 鉴于多个水库涵管底板容易断裂漏水的教训，为了防止涵管漏水危 及大坝安全，本次设计将涵管底板浇筑 20cm 砼作封闭处理；同时由于该 水库一直采用卧管放水孔取水，一来取水极不方便，二来对放水人员极不 安全，设计将卧管放水洞改为折悬臂阀门，便于运行管理，详见xx 水库 涵卧管整治设计图。 3.3.6 机耕桥设计机耕桥设计 为了保证汛期防洪抢险物资运输及行人安全，本次设计在溢洪道上 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队26 方增设一机耕桥。机耕桥为梁板式结构，采用 c25钢筋砼现浇，桥面宽 2.2 米，桥板厚度为 30cm，梁厚 30cm，高度为 50cm，详见xx 水库机耕桥设 计图。 4 施工组织设计施工组织设计 4.1 施工条件施工条件 4.1.1 交通条件交通条件 xx 水库位于 xx 县剑河乡一村，距剑河乡 3 公里，距 xx 县城 38km，外购材料主要是水泥、混凝土骨料及灌浆设备，有盐绵公路和县 乡公路相通，当地材料场地至工地有村道公路相通，砼骨料运距 38km， 对外交通较为方便。 4.1.2 水文气象条件水文气象条件 该水库流域属亚热带湿润季风气候类型，四季分明，全年气候湿润温 和，多年平均气温 17.50c，雨量较为充沛，日照充足，具有冬干春旱，夏洪、 秋绵的特点，但也有全年干旱的时候。流域多年平均降雨量 800mm，年内 分配不均，大暴雨集中在 79 月，510 月降雨量占全年 80%以上，每年 的 10 月次年 5 月都是施工的黄金季节。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队27 4.2 天然建筑材料天然建筑材料 1.块石、条石 库区周围石料可开采量比较丰富，整个工程建设需要的条石、块石， 本地完全可以满足。 2.土料 由于是已成工程的除险加固，对土料没有严格的要求，可以采用土石 混合料，坝区周围相当丰富，可以满足工程需要。 3.砂、卵石料 工程附近无砂石料场，砌筑及砼用砂从三台购买，运距约 75km；卵石 可在县城的梓江边购买，运距约 38km。 4.3 施工组织施工组织 4.3.1 组织机构组织机构 水库除险加固工程是一项系统工程，涉及面广，为了协调工作，处理 工程占地、资金筹集、劳力调配等具体问题；为了切实把除险加固工程搞 好，结合具体情况，由县、乡相关负责人共同组成工程领导机构。 4.3.2 组织领导组织领导 为了协调财政、水利、乡镇之间的关系和处理有关具体问题，县上成 立水库除险加固领导小组，由分管农业的副县长任组长，水利、财政、乡 镇的相关领导任成员，以确保工程顺利实施。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队28 4.3.3 组织形式组织形式 1.大坝加固 （a）. 混凝土：由于混凝土施工要求相对较高，一般采用专业队伍施工。 （b）. 土石开挖：为了节约工程投资，可以由受益镇、乡组织民工开挖， 但不利是工期会拖得过长。 （c）. 土石运输和夯填：由于运输和夯填都涉及大量的机械，而且要求 也比较高，一般需要专业队伍施工，既可以缩短工期，又可以更好地保证 质量。 2.帷幕灌浆：由于帷幕灌浆技术要求高，只能采用专业队伍施工。 3.溢洪道条石砌筑及砼浇筑：由于涉及泄洪，对条石砌筑及砼施工要 求高，一般采用专业队伍施工。 4、涵卧管整治：开挖可以组织受益农户进行，砌筑、灌浆及阀门安装 采用专业队伍施工。 4.3.4 技术保障技术保障 技术保障全部由县水务局负责，在现有技术力量中将作重点安排，除 在县水务局抽派 2 名工程师外，片区中心站水利员全力以赴，组成专门的 技术组，负责工程技术指导、施工质量和督促检查。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队29 4.4 施工布置施工布置 4.4.1 土石料场土石料场 由于土石料需要量较大，可以考虑在大坝两端 480m 高程以上布置土 石料场，一则可以加大施工强度；二则可以放小炮开挖；三可以尽量避免 施工干扰。 4.4.2 块石、条石料场块石、条石料场 石料场布置主要取决于石料的储藏量和可开采度，该水库库区内和 480m 高程以上块石和条石都有比较丰富的储量，可以在大坝两端布置。 4.4.3 其他其他 1.施工用水 只有帷幕灌浆用水量较大，但在库内直接抽取，距离近，不需建固定 的供水设施。民工用水可以用水库管理站的供水设施。 2.施工用电 只有帷幕灌浆及砼浇筑用电量较大，水库管理站附近就有变压器，可 以就近搭接，帷幕灌浆民工可以在水库管理站居住，生活用电也很容易解 决。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队30 4.5 施工计划施工计划 4.5.1 施工工期施工工期 1.1.条石、条石、块石 开采计划从 2007 年 3 月开始，2007 年 5 月初结束。砌筑从 2007 年 4 月开始至 5 月结束，总工期三个月。 2.土石开挖填筑 下游坝坡：由于不影响灌溉和蓄水，填筑可安排在 2007 年 2 月动工， 3 月底结束。计划工期二个月。 3.帷幕灌浆： 为了不产生施工干扰，可以安排在 2007 年 3 月底动工，2007 年 5 月 底结束，计划工期二个月。 4.溢洪道整治： 2007 年 3 月开始开凿，5 月中旬进行条石砌筑及砼浇筑，5 月底完工， 计划工期三个月。 5、涵管整治：安排在 2007 年 4 月开始，2007 年 5 月中旬结束，计 划工期一个半月。 5、新建机耕桥：安排在溢洪道整治后进行，2007 年 6 月开始，6 月 中旬完工。 4.5.2 劳动力劳动力 该工程计划从 20037 年 3 月开工，2007 年 6 月底全部结束，总工期 4 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队31 个月，根据不同的施工项目、时段和组织形式，计划平均保证有 60-80 人 施工，高峰期 150 人，总计划用工量 2.15 万个。 4.6 施工安全施工安全 施工期间要加强安全生产的宣传教育，提高民工的安全产生意识，科 学安排施工工序，在工区危险地段加强安全防护措施。特别是土石开挖， 必须对爆炸物品的采购、运输、保管和使用加强安全管理，施工单位要设 置专职安全人员，确保工区安全。 4.7 主要工程施工方法主要工程施工方法 4.7.1 大坝加固大坝加固 土石开挖填筑 （a）.开挖：由于取土位置已高于大坝 20 余米，一般已距大坝 200m 以 外，可以采用松动爆破，但必须严格控制装药量，并由专人负责。 （b）.填筑：可用履带式拖拉机或装载机进行来回碾压，铺填厚度不得 大于 50cm。碾压时洒水应充分、均匀，要求洒水量不小于填筑量的 2535，同层之间结合部超碾 1.0 米，做到铺料、洒水、碾压分区明确， 避免漏振。 碾压完后应进行碾压取样，以测定压实干容重，采用灌水法进行取样， 一般做到每一碾压段均取样，如不合格，应重新施工。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队32 4.7.2 帷幕灌浆帷幕灌浆 1.分序 为了保证灌浆质量，必须分序进行，可以分为 3 序进行，先 1 序孔， 后 2 序孔，最后 3 序孔。 2.施工步骤 必须按照钻孔冲洗压水注浆结束封孔检查孔施工顺序 进行。 4.7.3 条石砌筑及砼浇筑条石砌筑及砼浇筑 用于衬砌的条石的强度及尺寸，必须符合设计要求；安砌时，应首先 将基础清理平整夯实后，再下料石，石料在砌筑前应冲洗干净，铺浆应均 匀，无裸露石块（层间铺浆），竖缝灌浆应饱满，砌缝密实无孔穴；边墙衬砌 应上下错缝，要求每层每隔 2 米长安砌丁砌石一个，丁砌石分布应均匀， 所砌边墙表面平整度允许最大偏差为 2.0 厘米。 砼搅拌时应严格控制水灰比，砂、卵石应过称入仓，运输工程中应防 止砼骨料分离和砂浆损失；砼所需水泥及骨料应符合规定，水泥砂浆配合 比应按水利规范严格进行，若采用人工拌和，应坚持“三干、三湿”的拌制 方法；砼浇筑应保持连续性，捣实时间以砼气泡不再上升，表面有均匀的 灰浆为止；砼的养护应在浇筑后 1012 小时内，用草帘等遮盖，并经常往 其表面洒水，保持湿润，养护时间 714 天；为避免砼的伸缩，应留相应的 伸缩缝，伸缩缝的处理可用沥青或木条嵌入。 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队33 5 水土保持与环境影响评价 本工程属长江上游地区,该区域的水土保持工作,对于防止长江流域水 土流失,减少长江水害是非常重要的。 整治后大坝对水土保持的有利因素的是：水库枢纽除险加固，使工程 的安全性达到设计规范要求，防止洪涝灾害及意外事故发生，同时工程将 更好的为灌区提供良好的水源，减少旱灾的损失，这正是水土保持目的之 一。工程整治中虽然要开挖一部分土石，暂时会对局部水土造成一些破坏， 但可以采取工程于以处理，不至于产生水土流失。 该工程属除险加固整治工程，主要由人工和机械施工，车辆均不在工 地维修，对水质无影响。 6 水库运行管理 6.1 工程管理现状工程管理现状 xx 水库是 xx 县的一座以灌溉为主，兼防洪、养殖等综合一体的小 (一)型水库，xx 水库灌区管理站是 xx 县水利局的下属工程管理单位，有 站长 1 名，现在已实行聘任制，不设固定管理人员，主管部门是 xx 县水 务局。实行自收自支、自负盈亏、企业管理的单位，主要任务是蓄水、保水、 供水、工程维护、运行观测和开展多种经营等。 xx 水库自建成至今各种管理设施比较简陋，水库大坝无垂直位移及 水平位移观测基点,无流速仪、经纬仪，连简单的降雨量都无法进行观测， 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队34 更谈不上大坝变形和其它观测。无通讯设备及交通工具，使工程管理和防 汛工作不能正常开展，不利于防洪抢险，一遇暴雨洪水，汛期险情无法及 时传出，对防洪抢险极为不利，极不利于水库的科学、合理管理运行。 6.2 工程建后管理工程建后管理 6.2.1 工程管理机构工程管理机构 随着水管单位体制改革的不断深入，为了加强小型水利工程的管理， 充分发挥工程效益，县水务局对全县小（一）型水库管理站的用人制度和 分配制度进行了改革。水库管理机构仍然为管理站，站长由过去的任命制 改为聘任制，管理人员由站长根据工作需要聘请。完全实行自收自支、自 负盈亏，分配由过去的固定工资制改为与效益挂钩，多劳多得。充分调动 站长和管理人员的积极性。 6.2.16.2.1 工程管护范围 为利于水库的管理和安全，结合库区自然地理条件，根据四川省水 库管理条例(1998 年 8 月 30 日四川省第九届人民代表大会常务委员会第 四次会议通过)，xx 水库大坝下游坡脚和坝肩外 50 米为管理范围，此范 围以外 100 米的区域为保护范围。水库生产、生活区为管理范围。 6.2.2 主要管理设施主要管理设施 xx 水库枢纽工程管理设施包括：水库交通道路，水库工程维修养护 设备和防汛设施，供水建筑物及其水库管理单位办公生产用房和文化福 水库除险加固工程初步设计说明书水库除险加固工程初步设计说明书 水利电力勘察设计队35 利设施及附属设施等。 6.3 工程管理运用工