四川小(二)型水库除险加固工程初步设计报告书(附大量概算表)

XX县XX水库除险加固工程初步设计报告（修订本）XX省水利电力工程建设监理中心XX年五月批准XX核定XX审查XX校核XX汇编XX编写、计算XXXXXX目录（修订本） 1综合说明 11基本情况 31.1水库概况 31.2工程现状 31.2.1大坝工程 31.2.2溢洪道工程 41.2.3放水设施 41.3大坝安全鉴定结论 41.3.1大坝安全评价分析 41.3.2工程存在的主要问题 41.4工程特征表 52水文及洪水复核 72.1流域概况 72.1.1自然地理概况 72.1.2气象特征 72.2基本资料的收集、复核 72.2.1流域特征 72.2.2雨量资料复核 82.3设计洪水 82.3.1设计标准 82.3.2设计暴雨 82.3.3设计洪峰流量 92.3.4设计洪水总量及设计洪水过程线 92.4水库洪水调节计算 112.4.1防洪标准 112.4.2基础资料 112.4.3调节方式 112.4.4调洪计算 112.5水库调度 123工程地质 183.1勘察工作情况 183.2区域地质概况 193.2.1地形地貌 193.2.2地层岩性 193.2.3地质构造及地震 193.2.4不良物理地质现象 203.2.5水文地质条件 203.3枢纽工程地质条件 203.3.1库区工程地质条件及评价 203.3.2坝区工程地质条件及评价 203.3.3大坝工程地质条件及评价 213.3.4溢洪道工程地质条件 223.3.5放水设施工程地质条件 223.4.天然建筑材料 233.4.1砂石材料 233.4.2碎石土料 233.4.3堆、块石料 233.5结论及建议 234工程任务与规模 254.1工程区概况 254.2水库枢纽曾进行的整治项目 254.3坝顶高程复核 264.3.1基本参数 264.3.2计算公式 264.3.3计算结果 264.4坝顶宽度复核 274.5水库枢纽存在的主要问题 274.5.1现有大坝渗透计算 274.5.2现有大坝稳定分析计算 294.5.3计算方法及成果 304.5.3现有大坝抗震稳定复核 304.5.4大坝仍存在的病害与成因分析 314.5.5溢洪道存在的病害 324.5.6放水设施存在病害 324.6工程除险加固的必要性 324.7工程任务及规模 325枢纽除险加固设计 335.1等级划分与洪水标准 335.2防洪达标方案 335.3挡水建筑物除险加固方案 335.3.1坝体防渗设计 335.3.2大坝坝坡及稳定加固设计 345.3.3护坡及坝顶结构加固 355.3.4大坝监测设施 355.3.5白蚁防治 365.3.6完善管理设施 365.4溢洪道整治工程设计 365.5施工设计 375.5.1施工条件 375.5.2施工导流与度汛 385.5.3施工方法与设备 385.5.4施工布置与占地 395.5.5工期安排 405.6整治工程量汇总 416环境保护及水土保持设计 436.1施工影响及减免措施 436.1.1影响分析 436.1.2减免措施 436.1.3水域环境保护 446.1.4环保投资 446.2水土保持设计 456.2.1分区防治措施 456.2.2水土保持投资概算及效益分析 467设计概算 477.1编制说明 477.2工程部分概算表 507.3概算附表 53综合说明XX水库位于XX县小坝乡小坝河上游，属于小坝河流域；水库坝址地理坐标为东经102°22′18″，北纬26°33′24″之间，是一座小⑵型蓄水工程，总库容21.8万m3，水库上游集雨面积0.97km2，主河槽长1.42km，平均坡降268‰。是集农灌、防洪为一体的小⑵型水利工程水库。灌区内地势较平坦，土地肥沃，主产水稻、玉米、小麦、烤烟、蚕桑、甘蔗等，是XX县粮食经济作物的主产区之一。库区上游植被良好，年均降雨量1000mm，年均径流深600mm。枢纽由大坝、溢洪道、放水涵卧管组成。该工程经XX县水利电力局承担设计，XX年，经XX专区水电局审批通过，同意工程动工修建。工程由当地政府组织群众施工，于XX年9月1日动工，1971年1月1日竣工，完成坝高13.58m与放水设施工程，1972年10月修建完成溢洪道。现运行管理单位为XX县水务局，下设小坝乡水利站。XX年01月，XX县水务局组织有关设计、地勘、试验单位再次组织人员进行复查，并按大坝安全鉴定新标准、新要求进行详查，实测了XX水库大坝的枢纽布置及横断面图。XX省水利电力工程建设监理中心完成《XX水库大坝安全评价报告》，县水务局在此基础上进行XX水库大坝安全鉴定。鉴定结论为：根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》（水建管[2003]271号）及《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000）中9.3.2条的规定，该水库大坝安全类别为三类坝，枢纽工程存在的主要问题为：⑴大坝防洪能力不满足20年一遇设计、200年一遇校核洪水要求；⑵现大坝坝后未设置排水设施，经XX年改造，前坝增设土工膜防渗，渗漏得到有效控制；⑶大坝上、下游坡较陡，且下游坝坡杂草丛生；⑷溢洪道泄洪能力不足且末端未设置消力设施，尾部冲刷会导致垮塌危险，威胁溢洪道与周边农田安全；⑸大坝已发现白蚁的破坏，沿蚁穴产生渗漏；⑹大坝未设置观测设施，不能满足运行管理需要，长期以来大坝带病运行，亟待整治。上述病情危及大坝安全，受XX县水务局的委托，由XX省水利电力工程建设监理中心承担XX水库除险加固设计工作。XX年02月，我中心组织有关人员对XX水库认真进行了现场调查、勘察。由于该小型水库基础资料积累不全，经多方搜集资料并座谈了解，研究枢纽工程的病险情况。结合运行中曾出现的问题以及工程现状，分析病险原因，在大坝安全鉴定的基础上，完成洪水复核，并对大坝渗流及稳定分析计算。针对该枢纽工程大坝安全鉴定中存在的主要问题，提出相应的除险加固方案，于XX年05月编制完成了《XX县XX水库除险加固工程初步设计报告》。水库除险加固工程主要设计内容及方案为：⑴加高坝顶路面与增设坝顶防浪墙；⑵大坝上、下游坝坡稳定整治，下游进行护坡，增设排水棱体；坝体白蚁治理；⑶扩宽溢洪道进口，改建泄流明渠段及陡槽段，增设消力池；⑷新建进库防洪抢险公路0.8km，完善大坝观测设施。根据整治内容和整治方案，水库除险加固工程总投资XX万元，本整治工程总工期为3个月。1基本情况1.1水库概况XX水库位于XX县小坝乡小坝河上游，属于小坝河流域；水库坝址地理坐标为东经102°22′18″，北纬26°33′24″之间，是一座小⑵型蓄水工程，总库容21.8万m3，水库上游集雨面积0.97km2，主河槽长1.42km，平均坡降268‰。是集农灌、防洪为一体的小⑵型水利工程水库。灌区内地势较平坦，土地肥沃，主产水稻、玉米、小麦、烤烟、蚕桑、甘蔗等，是XX县粮食经济作物的主产区之一。库区上游植被良好，年均降雨量1000mm，年均径流深600mm。枢纽由大坝、溢洪道、放水涵卧管组成。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000），XX水库枢纽工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为Ⅴ级，设计洪水标准按20年一遇，校核洪水标准按200年一遇，溢洪道消能防冲建筑物设计洪水标准按20年一遇。1.2工程现状该工程经XX地区水电局承担设计，XX年，经XX专区水利委员会审批通过，同意工程动工修建。工程由当地政府组织群众施工，于XX年9月1日动工，1971年1月1日竣工，完成坝高13.58m与放水设施工程，1972年10月修建完成溢洪道。现运行管理单位为XX县水务局，下设小坝乡水利站。1.2.1大坝工程水库大坝为均质土坝，于XX年9月动工，1971年1月建成。大坝最大坝高13.58m，坝顶高程1826.40m，防浪墙高程1826.70m，坝顶总长94.5m，坝顶宽3m，上游坝坡坡比为1：1.70，下游坝坡坡比（自上而下）为1:1.38、1：3.38、1：0.98、1：1.37、1：19.22。正常蓄水位1825.15m，设计洪水位1826.52m，校核洪水位1827.05m，死水位1816.40m。大坝经多年运行，整个坝身有集中渗漏和散浸，且日趋严重，经XX年对大坝上游进行土工膜防渗与现浇预制板护坡处理，现大坝无明显渗漏。大坝下游坝坡坡度较陡，且坝面风化严重；下游未设置排水棱体、排水沟，且坝体与农田直接相连；坝顶与下游坝面不规整，杂草丛生。1.2.2溢洪道工程水库溢洪道位于大坝右侧坝肩，全长57.19m，由进口连接段、控制段、泄流明渠段组成。溢洪道进水连接段为八字型，流水顺畅；控制段堰型为无闸控制开敞式宽顶堰，堰顶高程1825.15m，长3.0m、净宽2.4m、高1.25m；泄流明渠段长38.26m，净宽2.4m，渠底平均坡降为i=0.032。溢洪道设计最大放水流量5.82m3/s，边墙和底板为C15砼浇筑。根据当地实际条件及本地村民的用水便利，溢洪道尾部未设消力设施，导致溢洪道尾部冲刷严重。1.2.3放水设施现灌溉放水设施采用卧管和浆砌石无压放水涵卧管放水，位于大坝右侧坝肩，卧管尺寸：净宽0.6m，净高0.5m，管长21.20m，管顶高程1827.42m，管底高程1826.92m，卧管坡比i=0.608，孔径为单排φ20cm，垂距0.3m，条石衬砌且砼包裹，厚0.3m，设计放水流量0.15m3/s。涵管管长40.55m，坡比i=0.022，进口高程为1816.40m，出口高程1815.49m，断面尺寸0.6m×0.5m，为浆砌条石衬砌。经XX年改造，现放水设施运行良好。1.3大坝安全鉴定结论1.3.1大坝安全评价分析本次安全鉴定是依据水利部颁《水库大坝安全鉴定办法》文件精神，按《水库大坝安全评价导则》（SL258—2000）的要求，结合XX水库工程实际进行的，主要资料来自于XX县水务局提供的资料、现场检查及地质勘察等成果资料。1.3.2工程存在的主要问题1.3.2.1大坝存在的问题⑴大坝防洪能力不满足20年一遇设计、200年一遇校核洪水要求；⑵经XX年改造，前坝增设土工膜防渗，渗漏得到有效控制；现大坝坝后未设置排水设施；⑶大坝上、下游坡较陡，且下游坝坡杂草丛生。⑷大坝未设置观测设施，不能满足运行管理需要，长期以来大坝带病运行，亟待整治。1.3.2.2溢洪道存在的问题溢洪道位于大坝右侧坝肩，进口为开敞式宽顶堰，其后接泄流明渠，溢洪道两侧边墙与底板采用C15砼浇筑。溢洪道泄洪能力不足且末端未设置消力设施，尾部冲刷会导致垮塌危险，威胁溢洪道与周边农田安全。1.3.2.3放水设施存在的问题现灌溉放水设施采用卧管和浆砌石无压放水涵卧管放水，卧管管长21.20m，采用厚0.3m条石衬砌且砼包裹，涵管管长40.55m，为浆砌条石衬砌，放水洞断面为0.5m×0.6m。经XX年改造后，运行正常。1.3.2.4观测、管理存在的问题大坝未设置观测设施，不能满足运行管理需要，长期以来大坝带病运行，亟待整治。1.4工程特征表XX水库枢纽工程特性表见表1－1。表1-1XX水库工程特性表序号指标名称单位数量备注现状加固设计一河流特性1坝址以上集雨面积km20.970.972主河槽长km1.421.423主河槽平均坡降‰2682684多年平均径流深mm600600二水文气象特征1多年平均降雨量mm100010002年最高气温℃35.635.63年最低气温℃004多年风向WSWS5多年平均蒸发量mm210021006设计洪峰流量m3/s10.8810.88p＝5.0％7设计洪量万m312.0812.08p＝5.0％8校核洪峰流量m3/s17.0117.01p＝0.5％9校核洪量万m318.0218.02p＝0.5％三灌区特性1设计灌面亩5205202有效灌面亩430430现实际3灌溉时期月3—73—74灌溉保证率%7575四特征水位及库容1校核水位m1827.051826.44p＝0.5％2设计洪水位m1826.521826.09p＝5.0％3正常水位m1825.151825.154死水位m1816.401816.405总库容万m321.819.56正常库容万m319.719.77有效库容万m319.119.18死库容万m30.60.6五大坝工程1坝型均质土坝均值土坝2坝顶总长m94.594.53最大坝高m13.5814.84坝顶宽度m335坝顶高程m1826.401826.806防浪墙高程m1826.701828.007坝基高程m1812.001812.00六溢洪道1进口形式开敞式开敞式2堰顶高程m1825.151825.153堰宽m2.45开敞式宽顶堰4校核泄放量m3/s9.4411.08校核洪水5明渠段长m57.1961.1七放水设施1放水形式涵卧管涵卧管浆砌条石无压方涵2放水涵管尺寸m0.5×0.60.5×0.6宽×高3最大放水量m3/s0.150.152水文及洪水复核2.1流域概况2.1.1自然地理概况XX水库位于小坝乡小坝河上游，属于小坝河流域，水库坝址地理坐标为东经102°22′18″，北纬26°33′24″之间。总库容21.8万m3，水库上游集雨面积0.97km2，主河槽长1.42km，平均坡降268‰。是集农灌、防洪为一体的小⑵型水利工程水库。灌区内地势较平坦，土地肥沃，主产水稻、玉米、小麦、烤烟、蚕桑、甘蔗等，是XX县粮食经济作物的主产区之一。2.1.2气象特征流域内有XX气象站，该站有1959年至今共52年气象观测资料，项目齐全，资料经整理并刊印，其观测场海拔1700m。流域属于中亚热带西部湿润季风气候区。其气候特点是：干湿季分明，年降雨量主要集中于夏、秋两季，蒸发旺盛，气温年较差小，日较差大，冬暖无严寒，夏短无酷暑，气候垂直变化大。气温及降水等气象要素，随着高程的变化而变化。由于降雨量主要集中在5至10月，并占全年降雨量的92%，因此造成河流汛期与旱季分明。该地区枯水期达6个月，即从12月至翌年5月。大桥河流域，多年平均降雨量1000mm左右，多年平均径流深600mm，多年平均蒸发量2100mm（d=20cm）左右。多年平均气温16.1℃，多年平均日照数2322.8小时，最多年为2605.6小时，最少年为2019.6小时，多年平均最大风速为17m/s。2.2基本资料的收集、复核2.2.1流域特征根据1/10000的地形图量算的流域面积（F）、主河道长(L)、主河道平均比降(J)见表2-1。表2-1水库流域特性表流域面积F（km2）主河道长L(km)平均比降J(‰)0.971.422682.2.2雨量资料复核该水库大坝库区无实测暴雨和洪水资料，故本次洪水计算只能依据库区地形、地貌、气象等特征，本次设计暴雨按《XX省中小流域暴雨洪水计算手册》（新版）中规定值及计算方法确定。2.3设计洪水XX水库属无资料地区，设计洪水由暴雨推求，采用《XX省中小流域暴雨洪水计算手册》（新版，以下简称《手册》）推荐的推理公式法进行。2.3.1设计标准XX水库总库容21.8万m3，兴利库容21.2万m3，最大坝高达到13.58m，属小⑵型水利工程。根据水利部SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，XX水库属V等枢纽工程，主要建筑为5级，次要建筑物为5级，水库洪水标准与原“三查三定”一致，采用20年一遇设计，200年一遇校核。2.3.2设计暴雨洪水由暴雨形成，河流为山区河流，洪水调蓄能力小、汇聚快，峰顶持续时间短，过程多为单峰，洪水历时十多小时，最大洪量主要集中在6h以内。水库控制流域内无实测暴雨资料，设计暴雨按《XX省中小流域暴雨洪水计算手册》（新版）中规定值及计算方法确定，根据工程所在流域中心位置，查得相应数据，由P—Ⅲ型理论频率曲线，利用公式计算得到相应最大1h、6h、24h年最大暴雨量，详见表2—2。表2—2设计暴雨成果表时段均值(mm)CVCS/CV各频率设计值（mm）P=0.5%P=5%P=10%1/6h12.00.353.5027.4620.0417.631h30.00.403.5075.9453.2646.046h60.00.413.50154.88107.7992.8624h84.00.353.50192.25140.26123.40XX水库集雨面积仅0.97km2，流域内暴雨时空变化相对较小，故以设计点暴雨量代替设计面暴雨量。2.3.3设计洪峰流量采用《手册》推荐的推理公式：推求设计洪峰流量，洪水总量下式：Wp=0.1α·HTpF推求。推理公式中有关参数确定如下。⑴流域特征参数：经本次复核，原设计成果流域参数正确，即F=0.97km2，L=1.42km，J=268‰。⑵产流参数μ值：本流域地处川西南山地，相对高差大，地势较陡、切割较深，植被较好。参照手册确定μ=3.6F-0.19，CV=0.23，CS/CV=3.5。⑶汇流参数m值：本流域地处川西南山地，暴雨历时较短，行程洪峰上部尖瘦，下部肥胖，基流较高。参照《手册》确定汇流参数m=0.221·θ0.204。设计暴雨成果见表2—2，有关参数在《手册》中分析选取。经分析计算，各频率设计洪峰流量成果见表2—3。表2—3水库设计洪峰流量成果表项目P=0.5%P=1.0%P=3.3%P=5.0%P=10.0%洪峰流量（m3/s）17.0115.1611.9610.889.02将水库设计洪峰流量成果，在本地区的小流域内进行比较，如对P=1%及P=3.3%的设计洪峰流量摸数相比较，也可见其洪峰流量模数无异常情况，与暴雨分布、流域面积大小等因素相一致。比较情况见表2-4。可见，河道比降增大，河流长度减小，洪峰流量模数增大。水库的设计洪峰流量在地区上进行比较，是合理的。表2-4本地区小流域设计洪峰流量的比较单位：m3/s/km2河名站名集雨面积F（km2）河长L（km）河道比降I（‰）洪峰流量摸数qmP=1%P=3.3%鲹鱼河竹寿水库6915.438.05.394.52鲹鱼河新华水库5310.830.44.913.96冷水河穿岩水电站厂房84.812.13104.14.783.82六华河老鹰岩电站27627.4932.82.081.77小坝河XX水库0.971.4226815.212.32.3.4设计洪水总量及设计洪水过程线设计洪水总量由设计暴雨量按综合分区的暴雨径流关系计算。根据本流域面积较小、河床坡降较大、洪水陡涨陡落等特点，洪水过程按单峰考虑，计算式为：Wp=0.1α·HTpF。其中：①α值由《XX省水文手册》表5—7中查得；②HTP为历时T的设计暴雨量，公式：HTP=H24P·Tmp；③T为设计暴雨历时T=12.8F1/4。由计算所得T=18.32h<24h；④mp为短历时设计暴雨公式指数公式：mp=a+bLgp。各频率设计洪水总量见表2—5。设计洪水过程线采用典型洪水放大推求，其中典型洪水选用我省川西南地区洪水过程线模型。经计算基流Q0=0.117F0.836=0.114m3/s，得到特征设计洪水过程线成果见表2—6及图2—2。由Tp=2.78×Wp/Qp计算得到：T0.5%=2.95小时、T5.0%=3.09小时、T10.0%=3.16小时。表2—5水库设计洪水量成果表项目P=0.5%P=5.0%P=10%洪水总量（万m3）18.0212.0810.27表2—6水库设计洪水过程线表P=0.5%P=5.0%P=10.0%历时T(h)流量Q(m3/s)历时T(h)流量Q(m3/s)历时T(h)流量Q(m3/s)0.000.110.000.110.000.110.290.960.310.660.320.570.381.810.401.200.411.020.533.520.562.290.571.920.686.920.714.460.733.720.8210.320.866.640.895.530.9713.721.028.821.047.331.0616.271.1110.451.148.691.1817.121.2310.991.279.141.4416.271.5110.451.558.691.7713.721.858.821.907.332.3010.322.416.642.475.533.156.923.304.463.383.725.303.525.562.295.691.927.661.818.031.208.221.029.430.969.880.6610.120.5711.490.1112.040.1112.340.112.4水库洪水调节计算2.4.1防洪标准如前述，按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）标准，本水库设计洪水标准采用20年一遇（P=5.0%），校核洪水标准采用200年一遇（P=0.5%），消能防冲建筑物洪水标准采用10年一遇（P=10.0%）。2.4.2基础资料⑴水库设计洪水过程线见表2—6。⑵水库库容曲线为原设计量算成果见表2—7及图2—3。表2—7水位库容关系表水位（m）1814.001816.001818.001820.001824.001826.001828.00库容（万m3）0.000.421.864.3012.0617.6826.00⑶大坝参数：大坝坝顶高程1826.80m。⑷溢洪道参数：溢洪道堰顶高程1825.15m，溢流堰净宽5m，出流公式按自由出流公式计算(查《水力学计算手册》，因进口边缘为弧形，且P/H>3.0，取m＝0.34)。溢洪道泄流曲线见表2—8及图2—4、2—5。表2—8溢流堰泄流曲线表现状水位（m）1825.151825.61826.051826.51826.951827.41827.85泄量（m3/s）0.001.093.095.678.7312.2016.04加固设计水位（m）1825.151825.61826.051826.51826.951827.41827.85泄量（m3/s）0.002.276.4311.8118.1825.4133.412.4.3调节方式调节计算中不考虑洪水预报，洪水来临时，水库水位为堰顶高程1825.15m，自由泄流以及不考虑放水设施参与调洪。2.4.4调洪计算根据上述基本资料和调照水量平衡方程，采用试算法逐时段计算泄流堰下泄流量过程，并据以确定最大下泄流量和最高库水位。调洪计算成果见表2—9。本工程项目加固设计扩宽溢洪道进水堰，故现状与加固设计调洪计算成果不一致。表2—9水库调洪计算成果表阶段频率（%）堰顶净宽起调水位最高库水位相应库容单位mmm3/sm万m3现状P=0.5%2.41825.159.441827.0521.8P=5.0%2.41825.155.821826.5219.7加固设计P=0.5%5.01825.1511.081826.4419.5P=5.0%5.01825.156.891826.0918.92.5水库调度根据水库工程建设规模及任务，水库管理实行分级领导联系制度，制订水库调度运行管理实施细则，建立水库供水调度制度，配备供水计量设施，落实洪期水库运行措施，确保水库安全运行。⑴各乡成立灌区管理委员会。其职责是负责水费征收、工程维修整治、防洪抢险即包工程运行，包灌溉用水管理，包水费征收，包工程岁修整治。加强灌区的领导，灌区管理委员会每年定期组织召开灌区工作会议，总结灌溉用水、水费征收和防汛抢险工作，表彰先进单位及个人，安排布署当年灌区工作，以此推动各项工作的顺利开展。⑵水库调度基本制度建立。小⑵型水库管理以乡镇为单位，紧密结合当年水文、气象预报，分年度制定蓄水与防洪预案。初步拟定每年10月下旬开始蓄水，至次年4月下旬，蓄水至正常水位（严禁超高蓄水）；次年4月下旬至6月上旬为灌溉时段，根据当年的灌溉需要放水；除险加固后，水库可不设置防洪限制水位，汛期蓄水可用于当年灌溉调节。⑶加强汛期防汛工作检查。防洪抢险期间，管理所和灌区受益乡镇应全力以赴，按分级管理，分工负责的原则，做好水库运行管理记录，做好报灾、立项、修复、补救、安置等工作。图2-1XX县水系图图2-2图2-3图2-4（现状）图2-5（加固）3工程地质3.1勘察工作情况1、勘察目的本次勘察的重点是查明水库大坝的岩土层分布组合情况、地层起伏变化与界限、大坝与坝基渗漏情况、地质构造、水文地质条件及水库存在的其他有关病害问题等。本次地质勘察的主要工作内容为：⑴查明坝体筑填土的物质成份、分布、厚度及层次，提出其物理力学性质参数及渗透系数；⑵查明坝址区的水文地质条件，地下水埋藏深度，判定坝基、坝肩岩体渗透性，并对岩体渗透性进行分级，提出防渗处理的建议；⑶查明坝基、坝肩岩体的类型、分布、深度，提出各类岩体的物⑷查明坝址区的不良地质作用，并对其对坝址区影响性进行评价；⑸为大坝安全鉴定及设计提供所需的基础地质资料。2、勘察依据的规范、规程本次勘察依据以下规范、规程开展的地质勘察工作：⑴《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）；⑵《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）；⑶《水利水电工程地质钻探规程》（DL/T5013-92）；⑷《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL31-2003）；⑸《注水试验规程》（YSJ214-89）；⑹《水利水电工程制图标准》（SL73-95）；⑺《岩土工程勘察规范》（GB50021——2001）；⑻《建筑地基基础设计规范》（GB5007——2002）；⑼《建筑抗震设计规范》（GB50011——2001）；⑽《水工建筑抗震设计规范》（DL5073——2000）；⑾《中国地震动参数区划图》（GB18306——2001）等。3.2区域地质概况3.2.1地形地貌工程区地处青藏高原东缘，大凉山系南部鲁南山区，是横断山脉高山峡谷的一部分，工程区地处剥蚀构造的中低山地形。总的地势特点是西高东低，地形地貌受构造、岩性控制，主要山脉走向与河流走向基本一致。工程区位于小坝河上游，地形坡度15~30度左右。3.2.2地层岩性工程区出露于工程有关的地层主要为：第四系人工堆积层（Q4ml）素填土；第四系残坡残积层（Q4dl+el）岩性为粉质粘土层；侏罗系小坝组下段（K1x）泥岩，粉砂岩夹泥岩。现将与工程相关的地层岩分述如下：⑴侏罗系小坝组下段（K1x）紫红色泥岩、粉砂岩夹泥岩：紫红色、红褐色及灰黄色，层状结构，层理、块状构造。节理裂隙较发育，地表常风化成粘性土。基岩强风化厚度一般2.0～3.00米，中风化厚度3米左右。两岸局部出露，不整合接触于覆盖层以下。倾向ES，倾角5～8°左右，韵律沉积，单层厚0.2～1.5米。⑵第四系（Q）：全新统坡残积层（Q4dl+el）：紫红色、棕红色，干～稍湿，可塑～硬塑状态，由粉质粘土、粉土夹砂泥岩碎块、碎屑组成，结构稍密，分布于平缓山坡、山顶及山脚，由砂、泥岩全风化作用形成。人工堆积层（Q4ml）：素填土，为大坝人工填筑土黄褐色、棕红色，稍湿～湿，稍密～中等密实状态，切面光滑。为大坝人工填筑土，主要由粉质粘土含少量砾石构成。3.2.3地质构造及地震工程区在大地构造单元划分上位于扬子准地台（Ⅰ1）—康滇地轴（Ⅱ1）—江舟-米市断陷（Ⅲ3）南端。康滇地轴（Ⅱ1）：为工程区西侧二级构造单元。西以金河—箐河断裂、东以小江断裂为界；由早元古代的康定杂岩、河口群、大红山群及中、上元古界昆阳群、会理群等基底岩系组成，元古代—中三迭世长期隆起。印支运动以后，由隆起带转化为断陷盆地，喜马拉雅运动再次褶皱隆起。工程区内无区域性断裂通过，区内地质构造较简单。历史地震记载本区无中强地震发生，主要受外围强震波及影响。查《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，工程区地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速为0.15g(其对应的地震基本裂度为Ⅶ度)。根据《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》（DL/T5335—2006），区域构造稳定性较差。设计分组第三组。3.2.4不良物理地质现象地表分布第四系全新统坡残积土，无构造通过；在局部陡崖段存在崩塌与撒落现象，区内无其它不良地质现象未发现大的滑坡等地质现象。3.2.5水文地质条件工程区区内地下水按埋藏条件主要为上层滞水及基岩裂隙水类型。前者主要赋存于第四系松散堆积层粘土、蹦坡积堆积的块碎石夹粘土层中。含水较小，均受大气降水补给，排泄于沟谷或河流。基岩裂隙水主要赋存于风化带和砂岩裂隙中。本区内岩层平缓，主要为砂质泥岩分布，地表水入渗条件差，故基岩中除受常年冲沟流水补给地段含水较丰外，一般较贫乏。根据类似工程地质资料及区域水文地质资料，区内地表水、地下水为重碳酸钙镁水，PH值为7.4～8.3，侵蚀性CO2含量小于5mg/L，据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287－1999）判定，工程区地表水、地下水对水泥及其拌制品微腐蚀性。水库周边无固体废料、污染水源等污染源存在，环境土对混凝土微腐蚀性。3.3枢纽工程地质条件3.3.1库区工程地质条件及评价XX水库位于小坝河上游，库区及上游冲沟发育呈树枝状、放射状。水库岸坡均为松散堆积层覆盖，堆积层库岸稳定性较差，存在小规模的堆积层岸坡再造问题；库区覆盖层为含碎石壤土层，下伏基岩为侏罗系官沟组泥岩夹砂岩、砂质泥岩，堆积层和基岩透水性较弱，不存在水库渗漏、浸没等问题。水库运行以来未诱发地震，故而不存在水库诱发地震问题。3.3.2坝区工程地质条件及评价大坝左肩、右肩由较平缓的单面斜坡构成，坡度15～30°，基岩裸露，为褐色砂质泥岩，倾向ES，倾角5～8°左右，表层强风化剥落。坝肩山体较厚，坡体植被较发育。坝址区无断裂构造通过。两坝肩斜坡无滑坡、崩塌等不良物理地质现象，坝肩稳定性较好。坝体填土主要为黄褐色、紫红色粉质粘土，稍湿，可塑状，含15--25%泥岩、泥质砂岩碎块。坝体填筑土稍密--中密，该层厚0.00~13.60m。本次水库坝体土与相邻水库相似，类比后建议设计根据坝体土建议指标(见表3-1)，对大坝稳定性进行验算，并对其采取相应的工程措施。表3-1坝体材料主要物理、力学计算指标建议值指标名称坝体土比重Gs-2.65含水率w%19.5天然密度ρdg/cm31.85饱和度Sr%85孔隙比e-0.5非饱和固结快剪凝聚力ckPa22.5摩擦角φ度19.5饱和固结快剪凝聚力ckPa20.5摩擦角φ度18.5压缩系数α(0.1~0.2)MPaMPa-1压缩模量E(0.1~0.2)MPaMPa5.5渗透系数Kcm/s1.5×10-4允许水力坡降【J】-0.453.3.3大坝工程地质条件及评价1、坝基稳定性分析坝基、坝肩岩体为侏罗系小坝组下段（K1x）泥岩，粉砂岩夹泥岩，层状结构，层理、块状构造。节理裂隙较发育，地表常风化成粘性土。基岩强风化厚度一般2.00～3.00米，局部5～8米；中风化厚度3.0米左右。不整合接触于覆盖层以下。倾向ES，倾角5～8°左右，韵律沉积，单层厚0.50～1.50米。坝基有截水槽，放置在人工填土中，根据多年运行资料，坝基风化砂质泥岩、砂岩承载力及渗透性满足水库均质土坝要求。坝基稳定。2、坝肩稳定性评价水库坝址处为山顶斜坡地段，左坝肩地形较平缓，右坝肩地形为斜坡地段。大坝左肩、右肩由较平缓的单面斜坡构成，坡度15（左）～30°（右），基岩裸露，为褐色砂质泥岩，倾向ES，倾角5～8°左右，表层强风化剥落。坝肩山体较厚，坡体植被发育。坝址区无断裂构造通过。两坝肩斜坡无滑坡、崩塌等不良物理地质现象，坝肩稳定性较好。3、渗透性分析与评价⑴坝基、坝肩渗透性分析根据大坝现场勘察资料，结合地表地质调查，大坝左肩、右肩由较平缓的单面斜坡构成，坡度15～30°，基岩裸露，为褐色砂质泥岩，倾向ES，倾角5～8°左右，表层强风化剥落。坝肩山体较厚，岩层强风化厚度2.00~3.00m，现场调查库水经坝基和坝肩岩层产生大量渗漏可能性较小。⑵坝体渗透性分析据现场及历史调查，大坝下游坝坡高程1821--1825米范围有渗漏现象，局部坝身有集中渗漏和散浸，经XX年防渗加固后，现状渗漏得到有效控制。3.3.4溢洪道工程地质条件水库溢洪道位于大坝右侧坝肩，全长57.19m，由进口连接段、控制段、泄流明渠段组成。溢洪道进水连接段为八字型，流水顺畅；控制段堰型为无闸控制开敞式宽顶堰，堰顶高程1825.15m，长3.0m、净宽2.4m、高1.25m；泄流明渠段长38.26m，净宽2.4m，渠底平均坡降为i=0.032。溢洪道设计最大放水流量5.82m3/s，边墙和底板为C15砼浇筑。出露及下伏基岩为侏罗系小坝组下段（K1x）泥岩，粉砂岩夹泥岩。根据当地实际条件及本地村民的用水便利，溢洪道尾部未设消力池及边墙衬砌，总体溢洪道及下游尾渠冲刷较为严重，建议本阶段对溢洪道尾端进行改造。建议溢洪道整治持力层选择侏罗系小坝组下段（K1x）泥岩，粉砂岩夹泥岩，有关参数见表3-2。表3-2溢洪道岩土物理力学参数建议值表岩土名称重度压缩模量承载力特征值基底摩擦系数边坡坡比γEsfakfMPaKPa岩土/岩土砼/岩土临时永久强风化泥质砂岩23.23500.350.401:0.31:0.5中风化泥质砂岩24.36000.450.501:0.21:0.33.3.5放水设施工程地质条件现灌溉放水设施采用卧管和浆砌石无压放水涵卧管放水，卧管尺寸：净宽0.6m，净高0.5m，管长21.20m，管顶高程1827.42m，管底高程1826.92m，卧管坡比i=0.608，孔径为单排φ20cm，垂距0.3m，条石衬砌且砼包裹，厚0.3m，设计放水流量0.15m3/s。涵管管长40.55m，坡比i=0.022，进口高程为1816.40m，出口高程1815.49m，断面尺寸0.6m×0.5m，为浆砌条石衬砌。经XX年改造，现放水设施运行良好。3.4.天然建筑材料3.4.1砂石材料工程区附近无砂卵石分布，建议工程所需混凝土骨料可到会理羊母人工砂石料场购买，运距约20km，质量、储量能满足本工程的需求，可作为工程使用。另外在鲹鱼河河滩上还有丰富的砂砾石料，储量和质量能满足工程建设需要，但运距较远。3.4.2碎石土料对于大坝整治用土料可采取水库左坝肩附近山脊、斜坡上的碎石土料，库区周围大量分布于地表，该料在原大坝填筑过程中也曾大量使用，其有关指标可用原来的填筑料指标。平均运距0.5km。3.4.3堆、块石料左坝肩库区上游分布紫红色～黄褐色泥质砂岩，天然抗压强度30MPa左右，可供开采，质量、储量满足设计要求，运距0.3～2.0km。3.5结论及建议1、XX水库位于XX小坝河上游。工程区在大地构造单元划分上位于扬子准地台（Ⅰ1）—康滇地轴（Ⅱ1）—江舟-米市断陷（Ⅲ1）南端，工程区地震动峰值加速度为0.15ｇ，动反应谱特征周期为0.45s，相应的地震基本烈度为Ⅶ度，设计第三组，本工程区域构造稳定性差。2、库区不存在向邻谷渗漏问题。不存在水库诱发地震问题。水库两岸覆盖层由于受坡面洪水冲刷，库区有一定淤积。3、坝基稳定。坝体、坝基未见开裂、滑动等不利于水库安全运行的迹象；两坝肩未见不良地质现象，坝肩稳定。4、经XX年对大坝上游进行过土工膜防渗与预制板护坡处理后，现大坝不存在明显渗漏现象。5、大坝经多年运行，坝顶与下游坝面不规整，坝坡偏陡，杂草丛生，建议进行整治；溢洪道尾部未设消力池，建议改造。6、整治工程所需的天然建筑材料除砂石料需外购外运距20km，其余天然建筑材料在工程区附近就有分布，可就近开采，运距0.3～2.0Km。天然建筑材料质量、储量满足设计要求。4工程任务与规模4.1工程区概况XX水库位于小坝乡小坝河上游，属于小坝河流域；水库坝址地理坐标为东经102°22′18″，北纬26°33′24″之间，总库容21.8万m3，水库上游集雨面积0.97km2，主河槽长1.42km，平均坡降268‰。是集农灌、防洪为一体的小⑵型水利工程水库。灌区内地势较平坦，土地肥沃，主产水稻、玉米、小麦、烤烟、蚕桑、甘蔗等，是XX县粮食经济作物的主产区之一。库区上游植被良好，年均降雨量1000mm，年均径流深600mm。枢纽由大坝、溢洪道、放水涵卧管组成。根据XX县气象站提供资料，水库工程所在地的自然气候属亚热带季风气候区，干湿季节分明。XX县内各地气候随山地海拔高度不同而变化，具有明显的立体气候特征和显著的光热资源优势。是甘蔗、蚕桑、烤烟、亚热带水果和特色蔬菜等农经作物的适宜生态区，主要农产品为粮食、甘蔗、蚕茧、烤烟、生猪。随着社会经济的发展，农业作为当地的经济根本，必然向高产、高附加值农业发展，对水源的需要将越来越大，该水库在当地经济发展中必将具有越来越重要的地位。4.2水库枢纽曾进行的整治项目该工程经XX地区水电局承担设计，XX年，经XX专区水利委员会审批通过，同意工程动工修建。工程由当地政府组织群众施工，于XX年9月1日动工，1971年1月1日竣工，完成坝高13.58m与放水设施工程，1972年10月修建完成溢洪道。现运行管理单位为XX县水务局，下设小坝乡水利站。由于工程建设周期长，建设期资料收集工作未较好完成，基础资料缺乏，建设期内机械化程度底，施工技术落后，加之建成后运行时间较长，运行维护不够充分，造成工程病害较多。XX年，县水务局完成水库安全鉴定，揭示XX水库大坝病害情况如下：⑴水库渗漏严重；⑵防洪标准不满足要求；⑶存在白蚁建巢危害。采取上游土工膜防渗与坝面砼现浇护坡，同时增设坝顶防浪墙，改造溢洪道与放水卧管等。XX年02月，XX县水务局组织有关设计、地勘、试验单位专业人员组成现场检查组到XX水库进行现场检查，对大坝、溢洪道、放水设施等工程中存在的问题进行了认真分析和广泛深入的讨论。4.3坝顶高程复核4.3.1基本参数⑴洪水位：根据调洪计算成果，水库的设计洪水位为1827.05m，校核洪水位为1826.52m。⑵吹程：水面吹程在万分之一航测图上量测测得D′=0.266km。⑶最大风速：根据县气象局观测资料，多年平均最大风速Vmax=17m/s。⑷安全超高：本工程为Ⅴ等工程，大坝主要建筑物为5级。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001），正常运用安全加高0.50m，非常运用Ⅰ安全加高0.30m，非常运用Ⅱ安全加高1.0m。4.3.2计算公式坝顶或防浪墙高程=洪水位（Z）＋坝顶超高（y），坝顶超高：y=e+hB+A。因水库所属地为XX山区水库，其波浪的波高与波长采用官厅公式计算：e=Rm=式中：Z——设计、校核洪水位（m）；e——风壅高度（m）；Rm——最大风浪在坝坡上的爬高（m）；A——安全超高（m）；m——边坡系数，护坡糙率取0.9；H——坝前水深（m）；ω——计算风速（m/s），正常运用取V=1.5倍多年平均年最大风速，非常运行取多年平均年最大风速；H5%——累计频率为5％的波高（m）；Lm——平均波长（m）D——水库有效吹程（km）。4.3.3计算结果根据上述公式和有关参数，按正常运用条件（设计）、非常运用条件Ⅰ（校核）和非常运用条件Ⅱ（正常+地震）分别对坝顶高程进行复核计算，成果见表4—1。表4—1坝顶高程复核计算成果表名称单位设计工况校核工况地震工况静水位H（m）1826.521826.091827.051826.441825.151825.15计算风速W（m/s）25.5025.5017.0017.0017.0017.00吹程D（m）266266266266266266风雍高度e（m）0.0020.0020.0010.0010.0010.001安全加高A（m）0.500.500.300.300.300.30地震加高（m）1.001.005％波高h（m）1.131.130.610.610.610.61R5%（m）1.411.410.890.890.880.88坝顶超高y（m）1.911.911.191.192.182.18复核坝顶高程（m）1828.431828.001828.241827.631827.331827.33坝顶高程(防浪墙）（m）1826.701828.001826.701828.001826.701828.00已超（m）-1.730.00-1.540.37-0.630.67经以上调洪计算，200年一遇校核洪水位为1827.05m，溢洪道最大下泄流量9.44m3/s。泄流明渠段泄流按明渠均匀流计算，在校核泄流量条件下，泄流明渠泄流水深为1.3m，不满足下泄要求。该溢洪道尾部未设置消力设施，因此需对其进行整治加固。加固设计上游坝坡高程1819.93m以下增设堆石压脚，坝顶高程1826.80m，增设防浪墙1.2m。溢洪道进水堰扩宽至5m。经水力计算，复核坝顶（防浪墙）高程1828.00m，满足防洪能力要求。4.4坝顶宽度复核根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）要求，XX水库坝顶宽度为3.0m，满足设计要求值。根据安全宽度以及农用通车要求，加固设计坝顶宽度仍为3.0m。4.5水库枢纽存在的主要问题XX年01月，XX县水务局组织有关设计、地勘、试验单位再次组织人员进行复查，并在审定《XX水库安全评价报告》的基础上，完成《XX水库大坝安全鉴定报告》。鉴定结论为：根该水库大坝安全类别为三类坝，枢纽工程存在的主要问题分析如下。4.5.1现有大坝渗透计算1、计算的目的⑴确定坝体浸润线在各种工况下的位置和逸出点的高度，为复核坝坡稳定计算提供必需的资料。⑵计算坝体的渗流量。⑶计算坝体防渗粘土渗透坡降J，确定渗流稳定性态。2、渗透系数根据坝体原状土取样试验报告，取样布置XX水库枢纽平面布置图，按照《碾压式土石坝设计规范》规定要求进行计算，计算渗流量时采用土层渗透系数的大值平均值，计算水位降落时浸润线，渗透系数采用小值平均值。坝体土渗透系数见表4—2。表4—2坝体土渗透系数统计表项目单位取值备注坝体土cm/s1.5×10-4地勘报告基础Lu10地勘报告3、计算的工况根据XX水库的特征值和运行情况，当库水位从正常蓄水位1825.15m下降至死水位1816.40m，需16.4天，其库水位的平均降落速度V＝0.53m/d，以及试验报告提供的渗透系数值，按《水力计算手册》推荐的判别式k/（μV）（式中μ为土的排水系数）。经k/（μV）计算＝2.7，大于库水位骤降判别值0.1，因此库水位在降落时按缓降考虑。故本次复核计算工况如下：工况a：上游正常高水位与下游相应的水位；工况b：上游校核洪水位与下游相应的最高水位。4、计算断面、计算方法取大坝的最大剖面，根据《水力计算手册》按有限透水地基无棱体排水，进行渗流稳定分析。5、计算结果据土工试验提供的渗透系数建议值，采用二维渗流有限元法，对各种计算工况进行渗流计算，计算成果如下：⑴渗透坡降计算：大坝的允许渗透比降根据同区域，同种土质的水库允许渗透比降确定J允＝0.45。XX大坝在最高水位1827.05m时，渗流比降是J均＝0.26﹤J允＝0.45，故不会形成渗流破坏。⑵渗流量计算：坝体单宽流量在工况a和工况/d·m0.35m/d·m，最大年渗漏量为1.21万m3，占总库容21.8万的5.5%，不满足设计要求。6、坝体、坝基及坝肩渗漏分析⑴坝身渗漏经地表地质调查发现大坝经多年运行，大坝下游坝坡高程1821--1825米范围有渗漏现象，局部坝身有集中渗漏和散浸。经XX年对大坝上游进行过土工膜防渗与预制板护坡处理后，现大坝不存在明显渗漏现象。⑵坝基与坝肩渗漏根据大坝现场勘察资料，结合地表地质调查，大坝左肩、右肩由较平缓的单面斜坡构成，坡度15～30°，基岩裸露，为褐色砂质泥岩，倾向ES，倾角5～8°左右，表层强风化剥落。坝肩山体较厚，岩层强风化厚度2.00~3.00m，现场调查库水经坝基和坝肩岩层产生大量渗漏可能性较小。4.5.2现有大坝稳定分析计算1、计算分析资料⑴XX水库大坝横剖面图；⑵坝体材料物理力学指标见表3—2；2、安全系数大坝为Ⅴ级建筑物，据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求，采用计及条块间作用力的简化毕肖普法，相应的坝坡抗滑稳定最小安全系数为：正常运用条件：[K]=1.25；非常运用条件I：[K]=1.15；非常运用条件Ⅱ：[K]=1.10。3、坝体物理力学指标根据类似工程经验，XX水库大坝筑坝材料的主要物理力学指标见表3—2。4、计算工况根据规范要求和本工程的实际情况，大坝稳定复核计算选择工况如下：⑴上游坝坡工况1、正常蓄水位1825.15m形成的稳定渗流期；工况2、设计洪水位1826.52m形成的渗流期；工况3、校核洪水位1827.05m骤降至溢洪道堰顶高程再降至死水位1816.40m。⑵下游坝坡工况1、正常蓄水位1825.15m形成的稳定渗流期；工况2、设计洪水位1826.52m形成的渗流期；工况3、校核洪水位1827.05m形成的渗流期。4.5.3计算方法及成果本工程坝坡稳定计算采用XX大学工程力学研究所《土石坝边坡稳定分析系统(HH-SlopeR1.0)》中计及条块间作用力毕肖普法进行计算。计算成果见表表4—3坝坡稳定计算成果表坝坡工况Kmin［K］备注上游工况11.211.25正常运用工况21.171.25正常运用工况31.091.15非常运用=1\*ROMANI下游工况11.181.25正常运用工况21.151.25正常运用工况31.111.15非常运用=1\*ROMANI由上表可知，计算结论如下：大坝上、下游各种工况的坝坡抗滑稳定安全系数均不满足规范要求。图4-1大坝稳定计算简图4.5.3现有大坝抗震稳定复核1、地震基本烈度：根据《中国地震动参数区划图》（GB18360-2001）查得，工程区内地震动峰值加速度为0.15g，相应的地震动基本烈度为Ⅶ度，故需对大坝进行抗震复核。2、地震荷载：根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）和《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000），需对水库大坝进行抗震复核。。计算考虑水平向地震作用、竖向地震作用，并按最不利坝坡稳定的情况计算。3、计算工况：根据规范要求和本工程的实际情况，抗震稳定复核计算选择的控制性计算工况如下：⑴上游坝坡工况4、正常蓄水位1825.15m+地震；工况5、由正常蓄水位1825.15m降至死水位1816.40+地震。⑵下游坝坡工况4、正常水位1825.15m稳定渗流期+地震。4、计算结果大坝稳定计算成果见表4－6。表4—6大坝稳定计算成果表坝坡工况Kmin[K]备注上游工况41.071.1非常运用Ⅱ工况51.021.1非常运用Ⅱ下游工况41.021.1非常运用Ⅱ综合上述计算成果，在基本地震烈度为Ⅶ度的情况下，上、下游坝坡各工况的安全系数均不满足规范要求值。4.5.4大坝仍存在的病害与成因分析XX水库大坝坝基岩体较完整，现在大坝不存在危及安全的变形，原地表的覆盖层已基本清除，承载力能满足土坝地基的要求，具备较好的建土坝条件。但坝体填筑不均匀、夯填不密实导致均质土坝的抗渗性差，但经XX年土工膜防渗后，渗漏得到改善。大坝在运行过程中多次出现病害，存在以下一些主要问题：⑴大坝防洪能力不满足20年一遇设计、200年一遇校核洪水要求；⑵现大坝坝后未设置排水设施，经XX年改造，前坝增设土工膜防渗，渗漏得到有效控制；⑶大坝上、下游坡较陡，且下游坝坡杂草丛生。4.5.5溢洪道存在的病害溢洪道位于大坝右侧坝肩，进口为开敞式宽顶堰，其后接泄流明渠，溢洪道两侧边墙与底板采用C15砼浇筑。溢洪道泄洪能力不足且末端未设置消力设施，尾部冲刷会导致垮塌危险，威胁溢洪道与周边农田安全。4.5.6放水设施存在病害现灌溉放水设施采用卧管和浆砌石无压放水涵卧管放水，卧管管长21.20m，采用厚0.3m条石衬砌且砼包裹，涵管管长40.55m，为浆砌条石衬砌，放水洞断面为0.5m×0.6m。经XX年改造后，运行正常。4.6工程除险加固的必要性XX县是以农业生产为主的农业县，而XX水库是一座小⑵型水库，水库位置重要，水库一旦失事后将危及下游小坝乡1600亩耕地、1500余人的生命、财产安全。水库灌区农作物以甘蔗、蚕桑、烤烟、亚热带水果和特色蔬菜等为主，该水库在当地经济发展中必将具有越来越重要的地位。水库为发展农业生产及亚热带水果园灌水提供了水源，使农业生产和亚热带水果高产能旱涝保丰收，为灌区人民的发展提供了有利条件，使灌区人民安定团结。因此，灌区人民迫切希望尽快对水库病害进行整治，使水库能安全正常蓄水运行。综上所述，为了确保水库安全运行，保证库区下游乡镇村的防洪安全，实现水库管理单位自身经济良性循环，预防新的病害问题出现，避免造成经济上的重大损失，尽快全面开展水库枢纽除险加固整治工作是非常必要的，而且也是非常迫切的。4.7工程任务及规模本次加固工程的主要任务：消除大坝的病害，完善水库各种管理设施，使水库充分发挥效益，保障下游人民的生命财产安全。针对上述水库枢纽工程已存在的病险问题，本次除险加固工程主要完成以下工程项目：⑴加高坝顶路面与增设坝顶防浪墙；⑵大坝上、下游坝坡稳定整治，下游进行护坡，增设排水棱体；坝体白蚁治理；⑶扩宽溢洪道进口，改建泄流明渠及陡槽段，增设消力池；⑷新建进库防洪抢险公路0.8km，完善大坝观测设施。5枢纽除险加固设计5.1等级划分与洪水标准XX水库加固后总库容19.5万m3，最大坝高达到13.98m，属小㈡型水利工程。根据水利部SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，XX水库属Ⅴ等枢纽工程，主要建筑为5级，次要建筑物为5级，水库洪水标准采用20年一遇设计，200年一遇校核。大坝顶部高程应按工程设计情况和校核情况时的静水位加相应的波浪爬高、风壅增高和安全加高确定。其安全加高应不小于设计情况0.5m，校核情况0.3m。5.2防洪达标方案经调洪计算，200年一遇校核洪水位为1827.05m，溢洪道最大下泄流量9.44m3/s。又据坝顶高程复核计算成果（见表4—1），可知（设计）情况计算坝高为控制工况，计算坝顶与防浪墙高程高于现状坝顶高程1.73m，现坝体高程不满足防洪要求，需要除险加固。加固设计采取加宽溢洪道过流宽、加高坝顶路面与防浪墙的处理方案提高防洪标准。本次设计坝顶高程取为1826.80m，新增防浪墙高程1828.00m（防浪墙高度1.2m），上游上部坡度不变，仍为1：1.7，大坝右侧溢洪道进口堰型为宽顶正堰，堰顶高程保持不变，宽度增至5m。通过以上设计，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，坝顶高应等于水库静水位与超高之和，计算结果见表4-1。加固设计后，设计工况要求坝顶高程为1828.00m，低于设计防浪墙高程0.0m，校核工况要求坝顶高程1827.63m，低于设计防浪墙高程0.37m，均满足防洪要求。5.3挡水建筑物除险加固方案5.3.1坝体防渗设计经XX年对大坝上游进行土工膜防渗与现浇砼护坡处理过后，大坝现无明显渗漏现象，因此本次不对大坝进行防渗加固设计。为增强下游排水性，坝后增设排水棱体，现状理论计算浸润线高2.7m，考虑排水棱体上部灌溉渠道过水，棱体设计高4.56m，在高程1816.56m处增设堆石排水棱体，排水棱体设计为梯形断面，顶部宽为2m。棱体采用堆石填筑，棱体外侧按1:1.80的坡度放坡，内侧坡度为1:1.00，并在棱体内侧与底部设置20cm粗砂及碎石反滤层。5.3.2大坝坝坡及稳定加固设计水库坝型设计为均质土坝，XX年09月01日工程由当地政府组织群众施工，工程于1971年01月01日完工，完成大坝长94.5m。经计算，大坝上、下游各种工况的坝坡抗滑稳定安全系数均不满足规范要求，需进行规整。为保证大坝稳定的前提下，坚持“少挖少填”的原则，加固方案如下：上游坝坡：高程1819.93m以上坝坡保持原状坝坡1:1.70不变，此高程位置增设堆石压脚，顶部宽度为2m，其外侧坡比为1:2.40。下游坝坡：大坝下游坝坡从坝顶按1:2.0的坡度放坡至高程1816.56m，局部不足部分采用碎石土碾压填筑，在高程1816.56m处增设堆石排水棱体，排水棱体设计为梯形断面，顶部宽为2m，并在顶部外侧增设灌溉渠道，断面尺寸为30×30cm，灌溉渠道采用C15修建，棱体按1:1.80的坡度放坡。本工程坝坡稳定计算采用XX大学工程力学研究所《土石坝边坡稳定分析系统(HH-SlopeR1.0)》中计及条块间作用力毕肖普法进行计算。计算成果见表表4—7坝坡稳定计算成果表（加固）坝坡工况Kmin［K］备注上游工况11.261.25正常运用工况21.251.25正常运用工况31.161.15非常运用=1\*ROMANI下游工况11.281.25正常运用工况21.261.25正常运用工况31.171.15非常运用=1\*ROMANI由上表可知，计算结论如下：大坝上、下游各种工况的坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。图4-4大坝稳定计算简图（加固）5.3.3护坡及坝顶结构加固本次设计坝轴线位置不变，上游坝坡高程1819.93m以上保持原状坝坡1:1.70不变。高程1819.93m采用堆石压脚夯实填筑，使其外侧坝坡达到1:2.40，坝面硬化处理。下游排水棱体平台以上至坝顶采用C15砼棱形框格内种植草皮护坡，框格间距5.0m，尺寸0.2×0.3m。从坝顶至排水棱体顶部设置上坝梯步，梯步宽度为2.0m，梯高15cm，采用30cm厚C15砼浇筑。为防止山洪冲刷下游坝坡，本次设计沿下游坝坡与岸坡交界线设岸坡排水沟各1条。排水沟断面为矩形，净断面尺寸为30×30cm，排水沟采用C15砼修建。本次设计在坝顶上游侧拆除原防浪墙，新建C20砼“L”型防浪墙高1.2m，并加高坝顶至高程1826.80m，重设防浪墙高程1828.00m，坝顶宽度保持3m不变。坝顶下游侧设C15砼路缘石，顶宽0.20m，高0.4m。路面采用20cm厚泥结碎石路面，其下为坝体土，坝顶向下游设2％横坡以利排水。5.3.4大坝监测设施为了监测大坝的水平位移和垂直位移，在坝顶及下游坝坡上共布置9个水平、垂直位移共用标点，在大坝右岸边坡上布置2个工作基点和1校核基点，在左岸边坡对应位置布置2个校核基点和1个工作基点。大坝的水平位移和垂直位移采用视准线法观测。表5-1观测工程量及监测设备统计表名称单位数量备注水平、垂直位移共用标点个9工作基点、校核基点个6水位标尺根1位于放水卧管旁5.3.5白蚁防治大坝从未进行过药物治理，白蚁建巢危害十分严重，危及大坝安全，但从未进行过药物治理，急需对大坝进行整治。白蚁防治方案为：①开沟截路，取巢填穴，设置毒土隔墙；②坝表喷洒施药，预防产生群体白蚁；③坝周山坡，投放毒饵诱杀剂，减少虫蚁来源。5.3.6完善管理设施原水库有管理房一座，能满足当前阶段的运行管理，但进库防洪抢险公路通行条件差，给水库的运行管理带来诸多不便。本次新建防洪抢险公路0.8km，路宽3.5m，泥结碎石路面厚20cm，内侧设置宽30cm深40cmM7.5浆砌石排水沟。详细设计见防洪抢险道路断面图。 5.4溢洪道整治工程设计XX水库溢洪道位于大坝右侧坝肩，本次设计拟在原位置改建溢洪道。溢洪道由进口段、控制段、收缩段、明渠段、陡槽段、消力池组成，总长（水平距离）50.94m。进口段（桩号0-008.70m～0+000.00m）：布置呈喇叭口，进口前端净宽11.0m，末端净宽5.0m。进口前端底板高程1824.65m，墙顶高程1825.25m，进口末端底板高程1825.15m，墙顶高程1827.15m，边墙顶宽0.2m，为C20砼直墙式挡墙。控制段（桩号0+000.00m～0+003.00m）：控制段净宽5.0m，堰顶高程1825.15m。墙顶高程1827.15m，边墙顶宽0.2m，为C20砼直墙式挡墙。收缩段（桩号0+003.00m～0+008.00m）：收缩段前净宽5.0m，末端净宽2.1m,边墙顶宽0.2m，底板坡比按i=0.15放至明渠段尾部，边墙高2m，边墙为C20钢筋砼直墙式挡墙。明渠段（桩号0+008.00m～0+018.24m）：明渠段前净宽1.6m，底板坡比i=0.15；明渠段末端底板高程为1822.86m，边墙顶宽0.45m，墙身采取分段施工方法砌筑边墙，墙身高根据底板与原溢洪道边墙底部的间距而定（H：0~1842m），边墙为C20钢筋砼直墙式挡墙；原边墙若未损坏，可不进行拆除；陡槽段（桩号0+018.24m～0+037.24m）：陡槽段净宽1.5m，底板坡比i=0.448；陡槽段前端底板高程接明渠段尾部，末端底板高程为1814.34m，墙身高2.5m，边墙顶宽0.45m，边墙顶部山体按1：0.75放至墙顶；边墙采用C20钢筋砼直墙式挡墙；有原边墙的，若未损坏，可不进行拆除；消力池（桩号0+37.24m～0+042.24m）：消力池净宽2.0m，底板高程1814.34m，边墙顶部宽0.5m，边墙高2.5m；超出部分按1:0.5放坡至渠顶；边墙为均采用C20钢筋砼直墙式挡墙。溢洪道尾水通过消力池出水坎侧向出水，消力池出水坎高1m，净宽2.0m，墙顶宽0.5m；出水坎位于消力池右侧，出水坎接原下游河道底部高程，尾水通过消力池出水坎排至原下游泄洪河道。经现场检查，该水库原泄洪河道已被当地村民的农田占用，至使该水库溢流洪水不能正常运行。本次设计将恢复原泄洪河道，其净空尺寸为2.5m×1m（宽×高）。该溢洪道除消力池外，其余段底板厚均为0.3m，消力池底板厚0.5m，溢洪道底板均采用C20砼浇筑。人行桥：该工程管理房设施在溢洪道外侧（右坝肩），由于溢洪道进口控制段被扩宽，原人行桥被拆除，为此需在溢洪道控制段重建人行桥一座，人行桥外侧（右坝肩）接原管理房梯步，人行桥内侧放至溢洪道控制段左边墙顶部；人行桥采用C20钢筋砼浇筑，厚20cm，为保证通行安全，在上下游均设置高1.2m的栏杆（栏杆型式推荐钢制）。5.5施工设计5.5.1施工条件⑴交通条件XX水库位于小坝乡小坝河上游，水库坝址地理坐标为东经102°22′18″，北纬26°33′24″之间，水库距县城20km。库区内有村道公路连通，整治后能够满足水库防洪抢险和对外运输要求。⑵施工供应条件施工供电、供水及通讯联系条件，由于整治加固工程是在已成水库枢纽的基础上进行，且工程量小、工点分散、各部分施工期短等特点，施工用电、用水及通讯设施均可与水库原有设施结合使用，并增添不足部分。本工程只需有相应资质的建筑队伍即可施工。工程区附近无砂卵石分布，建议工程所需混凝土骨料可到会理羊母人工砂石料场购买，运距约20km，质量、储量能满足本工程的需求，可作为工程使用。对于大坝整治用土料可采取水库左坝肩附近山脊、斜坡上的碎石土料，库区周围大量分布于地表，该料在原大坝填筑过程中也曾大量使用，其有关指标可用原来的填筑料指标。平均运距0.5km。左坝肩库区上游分布紫红色～黄褐色泥质砂岩，天然抗压强度30MPa左右，可供开采，质量、储量满足设计要求，运距0.3～2.0km。⑶施工工期要求根据XX水库运行情况，该工程水库整治加固工程，要求与水库放、蓄水计划及水库溢洪时间紧密配合，XX水库枢纽整治以大坝加固整治为主，计划从XX年10月开始施工准备工作，XX年12月全部竣工，总工期为3个月。5.5.2施工导流与度汛该工程大坝工程不涉及上游开挖，因此不需要施工导流；该工程施工时间不在汛期内，且该水库基本为空库度汛，所以不影响水库度汛。5.5.3施工方法与设备⑴坝体防浪墙与框格增加坝顶防浪墙与前后坝框格，砼施工采用0.4m3搅拌机拌料，人工胶轮车进料，人工推运砼至仓面卸料，人工平仓，用2.2kw插入式振捣器振捣，有表面要求的再用平板振捣器振一遍，板砼用平板振捣器振捣。结构模板采用双面复合模板，支撑用国标钢排架管，仓面平台板用木模板，或竹跳板。⑵大坝下游坝坡整形施工准备充分后，按原材料分区回填坝体。填筑作业内容包括：上料、洒水、平仓、碾压以及质量检查，用进占法铺筑。碎石土与堆石料采用20t震动碾碾压8~12次，达到碎石土干密度1.85g/cm3，铺料厚度初定为15～30cm，分层碾压施工，同时注意新旧坝体结合部位的处理。边角部分或局部回填均辅以0.8t震动碾或蛙夯压实。⑶溢洪道整治工程溢洪道岩石开挖采用机械开挖，再用人工修凿到位，弃碴采用人力抬运至下游碴场。按设计尺寸人工开挖土石方到位，放线后进行C20砼浇筑施工，旱季施工需保湿养护。模板管架刚度需满足施工要求。需认真控制好进口高程与砼浇筑施工质量。溢洪道砼施工采用0.4m3搅拌机拌料，人工胶轮车进料，人工推运砼至仓面卸料，人工平仓，用2.2kw插入式振捣器振捣，有表面要求的再用平板振捣器振一遍，板砼用平板振捣器振捣。表5-3主要施工机械设备用量表序号设备名称规格型号单位数量备注1自卸汽车5t辆42单斗挖掘机液压1m³台13推土机59kw台14蛙式夯实机2.8kw台4520T震动碾台16砼拌合机0.4m3台47砂浆拌合机0.325m3台28振捣器插入式2.2kw台49振捣器平板式2.2kw台410胶轮车0.2m3个611供水泵IS80-65-160台112空压机9m3/min台15.5.4施工布置与占地1、布置原则施工总体布置遵循因地制宜，有利于生产、生活、易于管理，少占耕地，经济合理的原则，充分利用各水工建筑物之间的空闲地段以及库坡为施工总布置场地。2、施工场内交通运输施工期间对外运输以公路运输为主，对外交通较为方便。但水库为满足本次施工需要，需对原有防洪抢险公路进行整治（场内外均保证3m宽以上公路），将料场、施工工场、生活区、水工建筑物连通，以利施工和防洪抢险。在靠近外来公路地段面置临时砼拌和站，堆料场，木材加工场，钢筋加工场，水泥库房等。3、生产、生活用房布置⑴材料堆放场：材料购买后按设计指定的地方进行堆放。⑵弃碴场布置：大坝和溢洪道整治施工中将会产生少量弃渣，同时还有少量料场上层覆盖土及石料开采施工弃碴。为节省投资，减少占地及减少水土流失，将工程施工弃渣分别在大坝附近的平缓地上堆放，同时作好水土流失防治措施，以利于回填复耕。⑶混凝土生产系统：砼工程量小，场地分散，为了保证砼拌和质量和管理方便，采限集中拌制方案，即在大坝布置临时砼拌和站和混凝土砂石骨料场，人力推胶轮斗车运送砼，用串桶和滑槽分料入仓，人工平仓，插入式振动器震捣。⑷机械修配及综合加工系统：根据现场施工条件及要求，材料库房、机械停放场、机械修配及综合加工系统主要设在水库村道附近。⑸生活用房：施工临时房屋采用租用当地民房与修建临时工棚相结合。需在施工当地租用办公及生活用房100m2，修建临时仓库100m2。5.5.5工期安排工程工期可分为四个阶段，即工程筹建期、施工准备期、主体工程施工期和工程竣工期。工程筹建期安排在XX年09月，施工筹建准备期内建设单位需完成以下工作：=1\*GB2⑴.工程规划范围内的征地；=2\*GB2⑵.进场道路的修建与整修；=3\*GB2⑶.临时工棚的修建和租用民房的落实，筹建期不计入总工期。工程准备期安排在XX年10月，在此期间完成施工所需的水、电压气和通信系统，工厂设施和以及修筑临时公路等，主体工程施工期XX年11