水库除险加固工程设计报告

1综合说明11绪言苏庄水库位于信阳市平桥区甘岸乡徐堂村，处在十字江支流上，控制流域面积061KM2，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小（2）型水库。大坝下游有011万人，地理位置重要。经济及社会效益显著，安全问题关系重大。水库地理位置见图11。水库建成于1975年3月。安全评价防洪标准采用10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核，调洪成果为设计水位10752M，相应库容236万M3；校核水位10778M，相应库容270万M3；水库起调水位10700M，兴利水位10700M，相应库容180万M3；死水位10320M，死库容13万M3。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），苏庄水库属小（2）型水库，工程等别为等，主要建筑物级别为5级。主要建筑物有大坝、溢洪道、输水洞等。（1）大坝大坝为均质土坝，坝长308M（桩号00000308），现状坝顶高程10861M10890M，最大坝高70M，坝顶宽3M，无防浪墙。坝顶路面为土路面，凸凹不平。据我院2011实测断面，大坝上游坡比为125，下游坡比为125。上游坝坡为砼护坡，下无垫层；下游坝坡杂草丛生，无排水体，沿坝脚有一条排水土沟。（2）溢洪道溢洪道位于大坝右侧，为开敞式土渠，现状堰顶高程10700M，堰顶宽38M，最大下泄流量37M3/S，出口未护砌，无消能设施。（3）输水洞输水洞位于大坝桩号0265处，进口底部高程10320M，洞身为300MM砼涵管，洞身长210M，设计输水流量03M3/S，进口设有钢筋砼工作闸门，安装螺杆式手动启闭机1台，无检修闸门。（4）观测设施大坝建成时未设置任何工程安全监测设施，无位移及渗漏观测设施。管理房陈旧，破损。（5）运行状况大坝在30多年的运行中，存在渗漏，上游护坡断裂、空洞、坍塌，溢洪道泄流不畅，金属结构老化失修等问题，虽几经处理，仍未消除工程隐患。目前，大坝不能正常运行。为了确保大坝安全，充分发挥水库效益，在信阳市水利局的直接领导下，信阳市平桥区水利局于2007年3月成立了苏庄水库大坝安全鉴定小组，组织力量对水库进行了各方面的论证和评价。按照水库大坝安全评价导则（SL2522000）的要求，结合水库工程现状，我院于2007年4月编制了信阳市平桥区苏庄水库大坝安全评价报告。该报告从水库的防洪标准、工程质量、结构安全、渗流安全、金属结构安全、大坝运行管理等主要方面，结合现场安全检查，依据有关现行规范和大坝安全评价分类标准，对水库大坝工程的安全性进行了全面复核和综合评价。2007年4月27日，该报告通过了信阳市水利局的审定。安全鉴定结论如下（1）苏庄水库位于平桥区甘岸乡，淮河支流上，水库下游有011万人，地理位置重要。（2）经复核，水库防洪能力不满足防洪标准（GB5020194）要求，溢洪道不能安全泄洪，防洪安全性为C级。（3）大坝坝体填筑土料不合格，填筑质量差；上游砼护坡碳化、空洞、损坏严重，未完全护砌。溢洪道为开敞式土渠，抗冲能力差，底部凹凸不平；尾水渠冲刷、拉切严重。输水洞闸门碳化严重，局部钢筋裸露，锈蚀，启闭机房破损；进出口连接段砌体风化剥落。工程质量不合格。（4）坝坡稳定安全系数满足规范要求，但上游砼护坡损坏严重，坝顶路面凸凹不平；溢洪道为开敞式土渠，未护砌，抗冲能力差，底部凸凹不平，无消能设施；输水洞进出口砌体风化剥落；出口无消能设施。坝体存在白蚁侵害。水库结构安全性为C级。（5）坝体填筑土料不合格，填筑质量差；大坝桩号00800220段下游坡10500M高程以下出现渗漏现象，下游坡无排水体，危及大坝安全。大坝渗流安全性为C级。（6）启闭设施老化、锈蚀、破损，不能正常使用。金属结构安全性为C级。（7）根据中国地震动参数区划图（GB183062001），工程区地震动峰值加速度为005G，相当于地震基本烈度度，可不进行抗震复核。（8）无监测设施，管理设施不完善。综上所述，大坝病险严重，属三类坝。并建议（1）该水库病险严重，且地理位置非常重要，建议尽快除险加固。（2）在未加固前应加强管理和监测，保证大坝安全。（3）水库加固时，要完善监测和管理设施。随后，河南省水利厅组织相关专家对水库进行了现场核查，并下发了核查意见。现场核查意见如下上游砼护坡碳化、空洞、坍塌严重，下游坝坡无排水体，坝顶路面凸凹不平；溢洪道未护砌，出口无消能设施，尾水渠不能安全泄洪；输水洞闸门砼碳化严重，局部钢筋裸露、锈蚀，出口段砌体剥落、空洞，启闭设备缺失；无监测设施，管理设施不完善。现场检查所见的工程主要病险问题与大坝安全鉴定结论一致，属于三类坝。书面核查意见如下（1）水库防洪能力不满足防洪标准GB5020194要求，溢洪道不能安全泄洪；（2）大坝上游砼护坡空洞、塌陷严重，下游坡无排水体；坝顶为土路面，凸凹不平；溢洪道冲刷严重，出口无消能设施；输水洞闸门砼碳化严重，出口段砌体剥落、空洞，启闭设备不能正常使用。（3）坝体填筑质量差，主河槽段下游坡10500M高程以下有大面积渗水现象，坝脚沼泽化。（4）无监测设施，管理设施不完善。（5）坝体存在白蚁侵害。据此，我院积极组织有关专业技术人员，结合大坝安全鉴定结论和核查意见，多次深入现场，实地调查、收集资料，认真研究、分析和多方案比较，编制完成了信阳市平桥区苏庄水库除险加固工程初步设计报告（送审本）。本次除险加固工程设计，不涉及水库规划任务，即水库仍以防洪为主，兼顾灌溉、养殖等综合利用为目的，也不改变兴利任务和水库控制运行方式，主要任务是针对水库安全鉴定、核查意见中存在问题进行除险加固设计，本次初步设计的主要内容有（1）水库除险加固防洪标准按10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核；（2）大坝坝体渗透稳定分析及加固设计，上游砼护坡拆除重修，坝顶工程，下游坝坡整修、增设排水设施及白蚁治理，增设观测设施；（3）溢洪道溢洪道堰顶护砌，开挖整修尾水渠，重建交通桥；（4）输水洞更新改造进出口；（5）有关闸门金属结构更新；（6）管理设施改善。除险加固前后的工程特性见本章附表111。工程现状平面布置图见图111，除险加固工程平面布置图见图112。120928513图111工程现状平面布置图241783012098513435010803157125125125125125125125125图112除险加固工程平面布置图12水文121基本情况1211区域位置、水文气象苏庄水库位于信阳市平桥区甘岸乡徐堂村，位于十字江支沟上。流域属亚热带季风性气候区，多年平均气温151，无霜期2214天，多年平均日照时数为21789小时，日照率491。多年平均降水量1100MM，年雨量分布不均，在季节分配上，4至9月份降水量为全年的75，其中尤以7月份最多。1212水库特征值复核通过万分之一航测图量算水库的流域面积、河道长度、河底比降，复核结果与以往水文复核的特征值结果相同，即流域面积F061KM2，河道长度L121KM，河底平均比降J00161。122设计洪水计算成果设计洪水计算采用河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院，1984年，以下简称84图集）计算。表121设计洪水计算结果表频率P项目1/101/201/301/50QMM3/S964118713681622W24（万M310813514917013工程地质131水库区工程地质条件1311地形地貌苏庄水库库区及坝址区地貌上属大别山山前倾斜平原，地面高程在5420M6440M之间，相对高差约10M左右，坡度平缓。1312地层岩性库区地层主要为第四系全新统Q4及上更新统Q3冲洪积低液限粘土组成。第四系全新统为近代冲洪积物，黄色灰褐色、灰色，湿，土的状态为可塑状态，局部为软塑状态。沟谷处该层稍厚，表层土质含水量较大，土质稍差，两岸该层稍薄，土质较好。第四系上更新统黄色黄褐色，稍湿，土的状态为可塑硬塑状态，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，该层土区内分布广，主要分布在岗地及坝基下伏。1313水文地质库区水文地质条件简单，沟谷处全新统低液限粘土内含少量地下水，主要接受大气降雨水入渗补给，通过沟谷向水库排泄。1314库岸稳定据地质调查，库区及坝址区相对高差小，坡度平缓。库岸稳定，未发现大的滑坡、崩塌等不良物理地质现象132主要建筑物工程地质及评价1321大坝工程地质及评价坝体为人工堆积而成，主要为低液限粘土，黄褐色，黄色，灰褐色，湿，土呈可塑状，填筑不均。取坝体填土做击实试验，最大干密度为170G/CM3。干密度设计值为170096163G/CM3。将干密度163G/CM3作为填土质量评定依据。标准贯入试验78击不等,干密度试验6组，范围值为151163G/CM3；均一性较差。其中大于等于163G/CM3的为2组，占33。说明坝体填土碾压质量差。由室内试验成果并结合现场勘察，坝体填土材料以低液限粘土为主，夹灰色耕植土，填土较杂乱，填土厚度不均一，施工压实不均匀，钻进过程中缩径严重，填筑质量较差。坝基呈灰褐色，黄褐色黄色，稍湿，土的状态为可塑硬塑状态，标准贯入试验1314击不等，含铁锰质结核，断面上有灰色网纹，主要分布在坝基下伏及两坝肩处。干密度试验6组，范围值为150168G/CM3；平均值163G/CM3。是坝基下伏抗渗漏性较好的粘性土。大坝分上部填筑土和下伏低液限粘土原状土两部分进行渗透性评价1坝体填筑土室外注水试验渗透系数K67104CM/S259104CM/S，平均433104CM/S，属中等透水性；室内渗水试验渗透系数K432104CM/S362105CM/S，平均397104CM/S；属中等透水性。2低液限粘土原状土土室外注水试验渗透系数K458107CM/S558107CM/S，平均51107CM/S，属极微透水性；室内渗水试验渗透系数K378107CM/S55107CM/S，平均465107CM/S，属极微透水性。由上可以看出，钻孔注水试验和室内渗透试验基本一致，坝体施工质量不均一，松密差异较大，对大坝的渗透稳定性有一定的影响。下游坝脚部分呈沼泽化。1322溢洪道工程地质及评价为开敞式土渠，岩性较单一，主要为第四系全新统及上更新统冲洪积低液限粘土。土呈可塑状，粘塑性强，工程地质条件较好。标准贯入试验1314击,承载力特征值FAK150KPA。1323输水洞工程地质及评价据勘查，、2输水洞基础座落在抗渗性能较好的低液限粘土（Q3）层上，土层较厚，土质密硬，是较好持力层，其承载力特征值FAK150KPA。从目前输水洞存在的问题来看，不是工程地质方面的原因，皆由建筑物本身造成。1324交通桥工程地质及评价交通桥处主要为第四系全新统及上更新统冲洪积低液限粘土。土呈可塑状，粘塑性强，工程地质条件较好。标准贯入试验1314击,承载力特征值FAK180KPA。133地震基本烈度据中国地震动参数区划图（GB183062001），苏庄水库工程区地震动峰加速度为005G，相应地震基本烈度度。134天然建筑材料土料区据料区调查，工程所需土料可以就地取材，在水库库区周围低液限粘土较为丰富。储量满足工程需要。砂砂料可到县城小潢河砂场购买，各种级配砂料齐全，砂质优良、纯净，颗粒级配良好。运距约10KM。石料可到平桥购买,材质优良运距约10KM。经在该料场取样进行有关测试该料场岩性主要为弱风化的花岗岩,岩石抗压强度为22223750MPA，软化系数080，岩石矿物成份中不含中酸性二氧化硅的火山玻璃、微晶隐晶质石英、磷石英、方解石等矿物成份。初步判定当用该花岗岩做建筑砌体和混凝土骨料，石材质均不具有碱活性。水泥与其它建材采购于县城，运距约10KM。材料货源充足，均可保证工程用量。14工程任务和规模141水库建设过程及加固任务1411水库建设过程水库于1975年3月建成。工程主要由大坝、溢洪道、输水洞等组成。水库建设时正值“文革”时期，工程在勘测设计资料不全的情况下仓促上马，属“三边”工程。坝体填土为人工夯实，填筑质量差，导致渗漏严重，现状各输水建筑物不能正常运行，溢洪道不能安全泄洪，水库效益得不到正常发挥。1412加固任务建库30多年来，水库经济效益和社会效益显著，对下游防洪和地区国民经济发挥了重大作用。但目前工程中仍存在不少问题，水库属带病运行，因此需除险加固。本次除险加固工程设计，不涉及水库规划任务，即水库仍以防洪、灌溉为主，结合养殖等综合利用为目的，也不改变兴利任务和水库控制运行方式。水库防洪安全标准符合防洪标准（GB5020194），本次主要任务是针对水库安全鉴定存在问题以及历史遗留问题，进行加固设计。142除险加固洪水标准选定按照水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，本水库工程等别为等，大坝、溢洪道、输水洞等主要建筑物级别为5级，苏庄水库是丘陵区的小型水库，水库挡水高度65M，小于15M，上下游最大水头差小于10M，洪水标准按平原区标准确定，平原区的设计标准范围为10年一遇，校核标准范围为5020年一遇。本次除险加固的洪水标准采用10年一遇设计、50年一遇校核。143除险加固原则本次除险加固工程方案考虑以下原则1根据信阳市平桥区苏庄水库大坝安全评价报告对主要建筑物的“病险”予以处理；2根据现有建筑物的原设计条件、工程地质现状、水库运行几十年来的情况以及当前科技进步的条件，合理提出除险加固方案；3加固工程措施，尽可能做到技术先进、经济合理、安全可靠，利于工程运用管理；4加固工程的施工既要考虑水库的防洪、兴利作用，还要确保渡汛、施工两安全。144加固规划及规模1441基本资料1设计洪水采用本次复核的设计洪水成果和设计洪水过程线。分别见“2水文”章节。2水位库容曲线采用本次复核库容曲线。见“43212”章节。3泄流曲线除险加固后水库泄水建筑物为宽顶堰溢洪道，堰顶高程10700M，堰顶宽42M，泄流按宽顶堰流计算。1442调洪原则除险加固工程调洪原则起调水位10700M，水位高于10700M时，溢洪道自由泄洪。1443调洪成果根据以上基本资料中的设计洪水、库容曲线、泄流曲线和水库的防洪调度运用方式进行调洪演算。调洪成果见表144。表144除险加固调洪成果表P水位M库容万M3泄量M3/S1/1010750233241/50107752664315工程布置及建筑物151工程等别及设计标准根据拟定的规划方案，苏庄水库总库容为266万M3，对照水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000有关规定，属小（2）型水库，应定为等工程，所属主要建筑物大坝、溢洪道、输水洞等应定为5级建筑物。根据信阳市平桥区苏庄水库大坝安全评价报告及鉴定意见和本文前述，水库防洪标准为10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核；泄水建筑物消能防冲标准为10年一遇洪水设计。根据中国地震动参数区划图（GB183062001）苏庄水库区动峰值加速度为005G，相当于地震基本烈度度。设计烈度采用度。152设计依据1信阳市平桥区苏庄水库大坝安全评价报告（河南省信阳市水利勘测设计院，2007年4月）；2信阳市平桥区苏庄水库大坝安全鉴定报告书信阳市水利局，2007年4月；3信阳市平桥区苏庄水库除险加固初步设计阶段工程地质勘察报告信阳市水利勘测设计院，2011年3月；4核查意见；5有关规程、规范等。153大坝工程1531存在问题（一）现状防洪能力不满足规范要求现状坝顶高程核算见下表表1531现状坝顶高程核算表大坝项目符号单位设计状况校核状况安全加高AM0503安全超高YM12440802最高静水位H0M1075210778计算坝顶高程HM108764108582现状大坝坝顶高程为1086110890M，部分坝段低于计算坝顶高程108764M，所以坝顶高程不满足规范要求。（二）坝体渗漏坝体填筑质量差，渗透系数大，渗透坡降超过允许值，下游坡桩号00800220段、10500M高程以下大面积散浸，无排水反滤设施，坝脚沼泽化，可能发生渗透破坏。（三）迎水坡护砌坍塌、损毁严重上游老砼护坡厚度薄，碳化、变形严重，且未护砌至坝顶，坝坡风浪淘刷严重，危及大坝安全。（四）下游坡无排水体大坝下游坝坡杂草丛生，无排水体，浸润线逸出点较高，坝体有可能发生渗透破坏。（五）坝顶路面为土路面，凸凹不平，雨天难以通行。（六）坝体存在白蚁活动迹象，宜尽快处理（七）未设置渗流及沉降等观测设施、管理设施不完善。1532工程设计（一）防渗加固处理工程经方案比较，坝体渗漏处理采用深层水泥土搅拌桩防渗墙，处理范围桩号00000308，全长308M，沿坝轴线布置，搅拌桩防渗墙顶部高程为10870M，底部深入坝基低液限粘土顶部以下10M，搅拌桩直径为50CM，桩距40CM，桩与桩搭接长度10CM，水灰比151，水泥土中水泥掺入比为12。（二）上游护坡工程本次除险加固将上游砼护坡全部拆除，除险加固后上游护坡设计坡比125，采用厚015M的C20砼护砌，其下铺筑015M厚的砂石垫层，由死水位10320M护砌至坝顶。护坡分缝规格为30M30M，缝中填塞无砂混凝土，缝下铺设30CM宽土工布。（三）坝顶路面1、除险加固后坝顶高程计算表15321除险加固坝顶高程核算表大坝项目符号单位设计状况校核状况计算风速WM/S22515等效风区长DM300310波向线与坝法线夹角77平均波长LMM60203978平均波高HMM01960129平均波浪爬高RMM041002775波浪爬高R5M07540510折减系数K09860986最终波浪爬高RM07440503安全加高AM0503安全超高YM12440803最高静水位H0M1075010775计算坝顶高程HM108744108553根据上表计算结果，将坝顶高程加高到10890M，水库可满足防洪标准要求。2、工程设计根据调洪计算成果，结合坝顶高程现状，除险加固后，设计坝顶高程10890M，宽度为30M，均采用020M厚的C20砼路面浇筑，每5M设一道撗缝，下铺设10水泥石屑稳定层，两侧采用设置C20砼路缘石，尺寸为015M060M10M，埋深040M，每隔500M预留排水口，排水口正对坝坡横向排水沟。（四）下游坝坡整修加固工程由于下游坡坝不规整，本次除险加固工程设计拟对下游坝坡按设计坡比进行整修。首先清除坝坡表面的有机质类土，平均清基厚050M，清基完成后，重新回填，整平后达到设计坡比125；下游坝坡回填土压实度要求达到096以上。回填密实后，统一铺设草皮护坡。（五）下游排水工程大坝下游坡设置纵横向排水沟。在下游坝脚处设置纵向排水沟1条，断面尺寸为040M040M，采用C20砼浇筑，边墙厚为015M，底板厚015M。同时，沿坝轴线每隔50M设一条横向排水沟，坝体与山坡结合处设横向排水沟，断面尺寸为030M030M，采用C20砼浇筑，边墙厚为015M，底板厚015M。（六）灌渠工程本工程拟将下游坡灌渠整修加固，均采用草皮护砌，上部灌渠底部设计高程10440M，底宽10M，坡比115，下部灌渠底部设计高程10340M，底宽10M，坡比115。（七）白蚁治理工程白蚁治理拟采取以下措施（1）挖白蚁巢挖出白蚁老巢，捕住蚁王蚁后、清除副巢、幼龄巢、对巢腔药物处理后，回填夯实；（2）药物灌浆在大坝下游坡梅花状布孔，孔排距1M1M，孔深1M15M，孔径22CM，人工操作压进；（3）防蚁隔离带在适当位置设置放蚁隔离带；（4）地表施药在大坝下游坡、管理所、家属区使用喷雾器进行药物喷洒，彻底消灭白蚁；（5）药饵诱杀在大坝下游坡、管理所、家属区设置药饵诱杀。154溢洪道工程1541存在问题溢洪道堰顶未护砌，出口为土渠，抗冲能力差，无消能设施，尾水渠底部坑洼不平，桩号0052处，砖砌交通桥破损，已成危桥。1542工程设计桩号004435005005之间设置进口段，长57M，采用厚020M的C20砼护砌，下铺010M厚C10砼垫层，两侧设置M75浆砌石八字墙。桩号005005005395之间设置控制段，堰顶高程为10700M，宽42M，长39M，采用厚030M的C20砼护砌，下铺010M厚C10砼垫层。桩号005005005395之间设置控制段，堰顶高程为10700M，宽42M，长39M，采用厚030M的C20砼护砌，下铺010M厚C10砼垫层。桩号005005005395之间设置尾水渠段，底部宽30M，设计坡比11000，两侧设计坡比115，底部及两侧均采用草皮护砌。桩号0052处，将原交通桥拆除，重建为钢筋砼交通桥，设计标准为公路级折减，桥长5M，净跨42M，宽35M，桥面板采用C30钢筋砼现浇桥板，厚度030M，两侧设置C25钢筋砼栏杆，两端设置M75浆砌石桥台，桥台下设置05M厚C20砼基础。155输水洞工程1551存在问题输水洞主要存在以下问题进出口砌体破坏，砼碳化、剥蚀；启闭机房破损，启闭操作困难，采光通风不便；闸门及启闭设施均为70年代产品，均超期限使用，砼闸门漏水严重；出口无消能设施。1552工程设计该输水洞进口斜拉闸门形式，本次除险加固更换拉杆及启闭机等金属结构一套，重新浇注砼支墩，启闭机房拆除重建。配备QLSI3型手动螺杆式启闭机1台。设计引水流量03M3/S。出口新建C20砼出水池，两侧设置M75浆砌石八字墙。156工程观测在坝顶布置沉降及位移观测点2点，桩号0100处设置水尺一组。157防汛路苏庄水库防汛路全长129KM，现为土路面，坑洼不平，待主体工程结束后加以整修。16电气和金属结构161电气设计本工程原无电气设备，输水洞增设启闭机为手动式，本次除险加固未新增其他电气设备，所以不再进行电气设计。162金属结构输水洞安装潜孔式平板无法兰铸铁检修闸门及工作闸门各一扇，配备QLSI3型手动螺杆式启闭机1台。17消防171消防总体设计方案本次除险加固在工程管理范围内，除工程本身之外，无其它重要建筑物。且各工程均较独立，与其它建筑物隔离。消防设计贯彻“预防为主，防消结合”和“确保重点，兼顾一般，便于运行管理、经济实用”的原则。本次消防设计的重点放在输水洞启闭机室，其次为管理房等场所。对其余非可燃材料构筑的水工建筑物及生活区，以预防为主，不再增置消防设施。172火灾危险性分类几耐火等级输水洞及进口铸铁闸门采用手动启闭机控制，无电气控制装置，其火灾危险性类别属戊类，因此启闭机室火灾危险性类别属三级防火等级标准设计。管理房为民用建筑物，应按建筑设计防火规范要求设防。火灾危险性类别属丁类，按三级防火等级标准设计。173主要场所的消防设计输水洞进口控制室无电气控制设备。操纵室均为独立建筑物，不受其它建筑物影响。根据消防设计规范，结合该工程的特点及重要性，控制室消防以预防为主，仅各增设干粉灭火器2台。管理房主要为管理人员居住场所，无重要设备，根据水库实际状况，日常消防以预防为主，增设干粉灭火器2台即可。18施工181施工条件苏庄水库由乡村道路与外界相连，交通较为便利。大坝附近供电线路设施完好，施工用电较为方便。施工用水直接用潜水泵从水库取得。本次除险加固工程任务包括（1）水库除险加固防洪标准按10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核；（2）大坝坝体、坝基渗透稳定分析及加固设计，上游砼护坡拆除重建，坝顶路面工程，下游坝坡整修、草皮护坡及增设排水体，白蚁治理，增设观测设备；（3）溢洪道堰顶护砌，尾水渠开挖整修，原交通桥拆除重建；（4）输水洞更新改造进出口；（5）有关闸门金属结构增置更新；（6）管理设施改善。182施工导流1821导流标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，苏庄水库除险加固工程主要建筑物等级为5级，临时性水工建筑物级别为5级，临时性水工建筑物土石结构所采用的洪水标准为510年一遇，本次除险加固工程导流及围堰采用枯水期5年一遇标准。1822施工导流为保证除险加固工程安全施工和度汛，施工导流分两个时段进行。第一时段为2011年11月至次年1月，安排输水洞工程施工，水下部分1月底完成，10月中旬利用原输水洞将库水位降至死水位10320M高程处，采用打围堰的方式确保工程安全施工。第二时段为2012年2月至4月，安排溢洪道工程施工，可由已建成的输水洞导流。1823围堰顶部高程输水洞及大坝护坡输水洞施工围堰布置在进口处，起调水位为10320M，相应库容13万M3，11月次年1月的5年一遇最大洪量为25万M3，不考虑蒸发渗漏损失，1月末水库最高静水位为10420M，加上风浪爬高03M、安全加高03M，确定围堰顶部高程为10480M。溢洪道溢洪道工程施工时，起调水位拟定为10480M，输水洞自由泄流，进行调洪计算，水库最高静水位为10530M，加上风浪爬高04M、安全加高03M，围堰顶部高程为10600M，低于溢洪道最低施工高程10700M，因此不需要修筑围堰。183料场的选择砂砂料可到县城小潢河砂场购买，各种级配砂料齐全，砂质优良、纯净，颗粒级配良好。运距约10KM。石料可到平桥区城购买,材质优良运距约10KM。经在该料场取样进行有关测试该料场岩性主要为弱风化的花岗岩,岩石抗压强度为22223750MPA，软化系数080，岩石矿物成份中不含中酸性二氧化硅的火山玻璃、微晶隐晶质石英、磷石英、方解石等矿物成份。初步判定当用该花岗岩做建筑砌体和混凝土骨料，石材质均不具有碱活性。水泥与其它建材采购于县城，运距约10KM。材料货源充足，均可保证工程用量。184主体工程施工1841深层搅拌桩防渗墙工程深层搅拌桩防渗墙是采用单轴、多轴深搅拌机施工。其原理是用深搅拌机钻孔至预定深度，向孔中注入水泥浆液，用螺旋型钻机进行搅拌，尽量使土体和水泥浆强制拌合均匀而凝固，形成水泥土柱，互相搭接成墙，起到防渗作用。本工程采用深层搅拌桩机配以直径为500MM的钻头钻具进行实施，单排桩，桩与桩之间的搭接长度100MM，水泥土中水灰比151，水泥参入度为12，采用自下而上灌浆法灌注水泥粘土浆。灌浆孔钻入坝基低液限粘土以下10M。1842砌石工程所用石料应质地坚硬，强度等级不低于MU30，厚度30CM40CM，无风化剥落和裂隙。浆砌石应采用座浆法砌筑，石料要符合质量规范要求，逐块卧砌座浆，使砂浆饱满；避免出现干缝、通缝、空隙和孔洞。1843混凝土工程采用机械拌和、振捣，人工架子车运输。混凝土浇筑应避开高温季节，若实在避不开，应采取适当的温控措施；要做好工作缝及止水伸缩缝。施工中应严格按设计标准和规范要求，对材料的质量、规格、混凝土配合比及混凝土的拌和、运输、浇筑、养护等环节进行严格监督控制。1844房屋工程用MU10以上机砖，M75混合砂浆砌筑，墙面平整，砖砌体、现浇钢筋混凝土梁和屋面按照有关建筑施工规范要求进行施工。1845金属结构安装各闸的电气设备购进后，应按订货合同和明细表及时进行验收设备质量和数量规格，并满足以下要求包装及密封良好；规格应符合设计要求，附件、备件齐全；产品的技术文件齐全。验收合格后连同技术资料、专用工具等，分类存放、保管，不得随便乱放。与电气安装有关的建筑物、构筑物的建筑工程质量，应符合国家现行的建筑工程施工及验收规范的有关规定，安装时要严格按照设计要求及安装规范的要求进行安装调试。185施工交通运输苏庄水库由乡村道路与外界相连，交通较为便利，外来材料可通过潢光路运送至工地，该部分路面为砼结构，长1400M，宽35M，强度级别较低，施工时载重车辆可能破坏路面，施工完毕后，拟将破坏的砼路面加以修复，计需740M2。大坝坝顶可通行，连接各输水洞及溢洪道，与各施工点的运输较为方便，施工时再根据需要修筑场内临时道路与坝顶相连，能满足场内交通运输的要求。施工仓库、混凝土拌和站及砂石料场均布置在大坝下游左右两侧，沿坝脚修筑1条施工道路，长389M。186施工工厂设施结合建筑物位置、浇筑强度、运输、工程特点和场地情况，混凝土拌和系统分散布置。在工地设1个固定的混凝土拌和点，配备04M3搅拌机1台，该系统计划布置在坝体下游右侧平地上，提供大坝、溢洪道、输水洞用成品混凝土。混凝土拌和统主要设备除搅拌机以外，尚需设置成品骨料堆放场、水泥库、骨料水泥等输送系统。由于各主体工程施工工期及强度不一致，故各拌和站设备可以相互调配使用。施工用风混凝土浇筑工作缝的冲毛、金属结构的喷锌防腐均需要使用压缩空气。根据用风需要，设置移动式6M3/MIN风（砂）水枪2台，根据实际用风需要灵活使用。施工用水施工供水直接利用库水或闸前水，需配备潜水泵2台。为便于施工，计划配IS8065125型离心泵1台，50QW1815潜污泵1台，以利施工供、排水之用。施工用电电灌站处有供电线路，能够满足施工需要。鉴于水库管理区供电状况，需配置30KW柴油备用发电机组一套。施工通讯为施工联系的方便，主要管理人员和技术人员另配移动电话2部。照明施工区设置事故照明灯8套，应急灯2盏。187施工总布置施工用房施工管理及生活区主要是施工单位生活营地及施工项目经理部等，原水库管理所房屋无法满足施工队伍和施工管理人员住房的需要，需在大坝下游建临时房屋300M2。施工临时道路施工区内需修建临时施工道路1条，总长038KM。路面结构形式为砂石路面。骨料堆场及混凝土拌和系统工程所需混凝土骨料都是外购获得，在工地不设砂石料加工系统，只设骨料堆放场，根据各工程区混凝土使用量和强度分散设置拌和系统，配备04M3混凝土搅拌机，向各料点供应混凝土成品料。混凝土拌和系统与骨料堆放场相邻，各骨料堆放场按5天容量设计，经概算，拌和站建筑面积各需约45M2，总占地面积各90M2。取土区可在大坝右坝头附近岗地上取土。取土场地现为岗地，取土后不影响农业复耕。施工仓库“三材”临时仓库总建筑面积为150M2。备料场工程块石备料场200M2。弃渣场弃渣场选定在距工程区10KM处山凹处。188施工总进度根据工程特点、规模、建设条件，工程计划于2011年11月开工，2012年6月结束，总工期为8个月，分两个年度实施。19工程占地由于本次设计为水库除险加固，水库规模未改变，不形成新的移民，故不涉及水库淹没处理事项。根据工程需要，本次除险加固工程共需临时占地74亩，占地费用按国家有关规定给予补偿。110环境保护遵照建设项目环境保护设计规定等国家有关法律法规的要求，开展苏庄水库除险加固工程环境保护设计，主要包括以下内容（1）建生产废水处理池，对废水进行初级处理。（2）施工过程中防止空气污染和噪声污染，对污染源进行控制，加强劳动保护。（3）施工人员生活垃圾处理。（4）施工期间进行水质监测。环境保护静态总投资共227万元。111水土保持设计工程水土流失的防治分区总体上分为主体工程区、弃料区和临时工程堆土防治区等区域。在水土流失防治措施布局上，以工程措施为主，辅以植物措施。新增水土保持静态总投资255万元。112工程管理1121管理机构苏庄水库管理机构现为平桥区付店镇农业发展中心，拟成立苏庄水库管理所，隶属于平桥区水利局，担负水库的管理工作，主要负责水库大坝及有关设施的日常管理、维护及观测等。苏庄水库为小（2）型水库，管理单位岗位定员级别为5级。待除险加固完成后水库工程管理岗位定员应以地方水管体制改革定编的定员来确定。1122工程管理及保护范围根据工程规划成果，同时，依据土地法、水利工程管理条例等法律法规规定，水库工程管理范围包括工程区和生产、生活区。工程区管理范围包括整个库区、水库主体建筑物及两侧各30M范围以内、距下游坝脚50M范围以内的土地及管理设施等。水库下游有水库下游有011万人，因此水库的防洪安全地位极其重要，1123主要管理设施水库目前无管理房，无防汛仓库。拟重建管理房50M2。1124工程管理运用苏庄水库调度运用方式起调水位10700M，水位高于10700M时，自由泄洪。113设计概算1131编制依据及工程量概算编制采用的价格水平为2011年第2季度，采用的定额、费用标准及有关规定豫水建200652号文设计概（估）算编制规定；豫水建200652号文建筑工程概算定额（上、下册）；豫水建200652号文施工机械台时费定额；水总（2002）116号文水利工程设计概（估）算编制规定；豫水建200652号文设备安装工程概（预）算补充定额；水总（2002）116号文水利水电设备安装工程概算定额；水利部水利水电工程设计工程量计算规定（SL3282005）；水总200367号文水土保持工程概（估）算编制规定；水利工程环境保护设计概（估）算编制规定。本次除险加固工程计需土方开挖17053M3，土方填筑7535M3，砌抛石1478M3，砼及钢筋砼3055M3，模板4276M2，钢筋183T。需用材料分别为水泥2230T，钢材1959T，木材720M3，油料251T，砂子3454M3，碎石6416M3，块石1666M3；需用总工时174299个。1132工程投资工程概算总投资32014万元。计划总工期8个月。工程计划1个年度完成。114经济评价苏庄水库除险加固工程的经济评价按规范中“改、扩建水利建设项目的经济评价”进行，采用有无该项目的增量费用和增量效益进行分析。苏庄水库除险加固工程只进行国民经济评价不进行财务评价。经计算，国民经济净现值（ENPV）为46709万元，大于0；经济效益费用比为122，大于1；经济内部收益率EICR为165，大于社会折现率12，投资回收年限为774年。因此，该工程除险加固方案切实可行，工程防洪、灌溉等综合效益显著。115节能设计A供配电系统的节能设计合理选择变压器的容量和台数，实现经济运行减少由于轻载运行造成的不必要电能损耗。B减少线路损耗。C提高供配电系统的功率因数。D照明的节能设计在保证不降低作业面视觉要求、不降低照明质量的前提下，力求减少照明系统中光能的损失，从而最大限度的利用光能。综上所述，该项目技术上可行，经济上合理，建议尽快进行除险加固，充分发挥工程应有效益。116劳动安全与工业卫生设计1161劳动安全防范措施工程防火设计时，首先按防火规范确定建筑物防火等级。本枢纽工程输水洞启闭机控制室耐火等级为三级。根据火灾发生的危险性程度划分火灾危险性类别，控制室等主要生产建筑物或构筑物为丙级，其余建筑物或构筑物为丁级以下（含丁级）。为了严防火灾发生，除采取消防工程措施外，还需加强消防教育，不得在控制室内采取明火取暖方式。工程消防措施见工程消防设计。控制室内的机械设备运行满足防护安全距离要求。机械设备防护罩和防护屏的安全要求，符合有关标准的规定。所有机械设备选型时，均选用安全性能可靠的合格产品，防止人员意外伤亡事故的发生。对坠落高度在20M以上的工作平台、人行通道，各种孔洞、坑、闸门门槽等处，在坠落面设置固定式防护栏杆。防止工作人员不慎坠落伤亡1162工业卫生要求合理布置噪声源，降低噪声对人耳危害，减少工业噪声对值班人员的听力伤害。启闭机设备选型时，要求制造商提供设备噪声水平不超过82DBA，以降低工作环境噪声水平。办公场所的空调器、风扇等设备选用噪声水平较低的设备。对个别噪声或振动达不到设计要求的设备，在安装的同时，要求厂家采取措施，将振动和噪声水平控制在规定范围内。机械制动装置投入运行时，会产生尘埃。为此，厂房地面可采用无辐射的耐磨材料进行装修以防止粉尘产生。发生人员电气伤害、中毒、机械或坠落伤害等人身伤亡事故时，要采取紧急措施，抢救伤员。如人员意外受到电气伤害，应先拉闸后抢救；发生中毒，则应立即抬出房间，由医务人员采取抢救措施；对业已休克的病人，应立即实施人工呼吸尽最大努力帮病人恢复呼吸功能。如发生火灾，消防人员及安全人员应立即组织人员从安全门紧急撤退，消防人员则立即组织救火。对所有负伤人员，医务室要及时组织抢救，必要时，与有关医院取得联系，请求医院帮助。表111苏庄水库工程特性表数量序号及名称单位现状设计备注一、水文1、流域面积坝址以上KM20610612、多年平均径流量万M32502503、代表性流量M3/S正常运用（设计）洪水标准P1010及流量M3/S108非常运用（校核）洪水标准P22及流量M3/S170施工导流标准P20及流量M3/S4、洪量设计洪水洪量万M3964校核洪水洪量万M31622二、水库1、流域面积KM2061061校核洪水位M1077810775设计洪水位M1075210750正常蓄水位M1070010700汛期限制水位M1070010700死水位M10320103202、正常蓄水位时水库面积KM23、水库库容总库容万M3270266正常蓄水位以下库容万M3180180调洪库容万M39086兴利库容万M3167167死库容万M31313续表111苏庄水库工程特性表数量备注序号及名称单位现状设计三、工程效益指标1、防洪标准P22保护面积万亩2、灌溉效益灌溉面积万亩04021保证率（P）最大引水流量M3/S0303四、工程永久占地亩五、主要建筑物及设备1、大坝型式均质土坝均质土坝地基特性低液限粘土低液限粘土地震基本烈度/设防烈度/坝顶高程M1086110890010890最大坝高M8080主顶长度M308308坝顶宽度M30302、溢洪道型式开敞式开敞式地基特性低液限粘土低液限粘土堰顶高程M1070010700渠底净宽M8080最大泄量M3/S37043消能方式无底流3、输水洞型式砼管砼管地基特性低液限粘土低液限粘土洞身尺寸M400400进口底部高程M1032010310出口底部高程M1032010310洞身总长M210210最大泄量M3/S0303消能方式无底流消能启闭型式斜拉闸门斜拉闸门续表111苏庄水库工程特性表数量序号及名称单位现状设计备注六、施工1、主体工程量明挖土方M317053填筑土方M37535浆（干）砌石方M31478砼和钢筋砼M330552、主要建筑材料木材M372水泥T2230钢材T1953、所需劳动力总工时工时174299平均上工人数人76高峰工人数人1234、施工临时房屋M25005、施工动力来源供电方式网电6、对外交通（公路）距离KM057、施工导流（方式、型式、规模）输水洞承担8、施工占地亩15419、总工期A066七、经济指标1、静态总投资万元61532建筑工程万元34959金属设备及机电安装工程万元763临时工程万元5031独立费用万元17763基本预备费万元293水保和环境费用万元4822、综合经济指标水库单位库容投资元/M3497经济内部收益率165国民经济净现值万元9725经济效益费用比122投资回收年限A657含建设期2水文21流域概况苏庄水库位于信阳市平桥区长台乡徐堂村，位于十字江支沟上，是一座以防洪、灌溉为主，结合水产养殖等综合利用的小型水库，坝址以上流域面积061KM2，河道长度121KM，比降00161。22气象流域属亚热带季风性气候区，多年平均气温151，无霜期2214天，多年平均日照时数为21789小时，日照率491。多年平均降水量1100MM，年雨量分布不均，在季节分配上，4至9月份降水量为全年的75，其中尤以7月份最多。23水文基本资料通过万分之一航测图量算水库的流域面积、河道长度、河底比降，复核结果与以往水文复核的特征值结果相同，即流域面积F061KM2，河道长度L121KM，河底平均比降J00161。24多年径流量苏庄水库因无水文测站，没有水位及出库流量观测数据，无法直接计算其年径流量成果。故本次采用等值线图法估算天然年径流。多年平均年径流深R查河南省水资源（河南省水资源编纂委员会，2007年）附图之河南省多年平均年径流深等值线图，CV和CS/CV查河南省地表水资源（河南省水文总站，1984年）附图之河南省年径流变差系数CV等值线图及河南省年径流CS/CV分区图。苏庄水库天然年径流量采用下式计算W01FR式中W天然年径流量，万M3；R多年平均年径流深，MM；F流域面积，KM2。流域的多年平均年径流深为400MM，CV为054，CS/CV20。苏庄水库天然年径流统计参数和设计成果见表241。表241苏庄水库设计天然年径流计算成果表单位万M3频率P（）均值CVCS/CV205075902500623602231408825泥沙苏庄水库无泥沙观测资料，查河南省水资源（河南省水资源编纂委员会，2007年）附图，水库悬移质多年平均年输沙模数约300T/KM2/A。综合悬移质、推移质泥沙和岸崩三者需要的淤积库容由下式计算1GTVE式中V淤积库容，M3；T淤积年限，水库已运行36年，取36A；G多年平均悬移质输沙量，GFS0，S0取300T/KM2/A；F集水面积，061KM2；泥沙的容重，一般用13T/M3；E为推移质和岸崩二者占悬移质泥沙的百分比，一般用1530，本水库位于丘陵区可用较大数值，取30。各参数代入后求得多年平均输沙量为183M3，已淤积库容V为06万M3，小于原规划死库容13万M3。26设计洪水由于库区无实测资料，计算依据采用河南省中小流域设计暴雨洪水图集（河南省水利勘测设计院，1984年，以下简称84图集）和河南省暴雨参数图集（河南省水文水资源局编制，2005年，以下简称05图集）分别计算。261暴雨洪水特性洪水主要由暴雨形成，洪水期一般从5月份开始，至9月份结束。较大洪峰多出现在6、7、8月。洪水暴涨暴落，具有明显山溪性河流特性，洪峰多为单峰，较大洪水持续时间一般为24小时左右。262设计面雨量查84图集10MIN、1、6、24小时点雨量值、相应时段的变差系数CVTH和相应频率的模比系数KP（CS35CV），并计算各频率的设计面雨量值流域面积小于50KM2，点面折减系数为1，面雨量等于点雨量，PTTPKH见表2621。表2621年最大1、6、24小时设计面雨量表（84图集）1/101/201/301/50时段TTHMMCVCS35CVKPHTPKPHTPKPHTPKPHTP10MIN175037152631712991833201993481H4504816473819587821295323510586H84054171143620717392271908255214224H1250541712138207258822728392553188查05图集计算各频率的设计面雨量值，见表2622。表2622年最大1、6、24小时设计面雨量表（05图集）1/101/201/301/50时段TTHMMCVCS35CVKPHTPKPHTPKPHTPKPHTP10MIN180341462631652971733111893401H4604415973118685620192322110176H8005517213762116802301841258206424H120055172206421252023027612583096比较上面两个表可知1小时设计面雨量，采用84图集的暴雨参数比采用05图集的暴雨参数所计算的数值大2227；6小时设计面雨量，大1115；24小时设计面雨量，大6。经分析，本次复核采用按84图集查取的暴雨参数所计算的成果。设计暴雨递减指数PPN321,PPH101LG85PPHN162LG85PHN6243LG1设计各频率10MIN、1、6、24小时点雨量，MM；PPH24610,相应的点面折减系数，这里为1；T计算见下表PPN321,表2623各频率暴雨递减指数时段TH项目1/101/201/301/50实施办法。93生产安置规划本工程是除险加固工程，规模不大，占用耕地较少，且多为临时占地。当地主要农产品有稻谷、油菜籽、花生等，工程占地后人均耕园地下降幅度均非常