来杭坑水库除险加固工程设计报告.doc

某某县 来杭坑水库除险加固工程 初步设计报告 （报批稿） 某某县水利水电勘察设计室 赣设证丙级 146018-sb 二 o0 九年四月 1 某某县 来杭坑水库除险加固工程 初步设计报告 （报批稿） 批 准： 核 定： 项目负责： 编写人员： 某某县水利水电勘察设计室 江设证丙级 146018-sb 2 二 o0 九年四月 目目 录录 1 1 综合说明综合说明 1 1 1.1 绪言 1 1.1.1 工程概况1 1.1.2 安全鉴定结论1 1.2 水文气象 3 1.2.1 流域概况与气象3 1.2.2 水文资料情况3 1.2.3 设计洪水采用成果3 1.2.4 来杭坑水库水雨情测站规划4 1.3 工程地质 4 1.4 工程任务和规模 5 1.4.1 工程现状5 1.4.2 工程管理状况6 1.4.3 工程存在的主要问题6 1.4.4 工程除险加固的必要性7 1.4.5 工程除险加固的任务8 1.4.6 洪水调节8 1.5 建筑物除险加固设计 9 1.5.1 大坝加固设计9 1.5.2 溢洪道加固设计.10 1.5.3 坝下涵管除险加固.10 1.5.5 修建上坝公路.10 1.6 金属结构及启闭设备 .11 1.7 施工组织设计 .11 1.7.1 交通及施工条件.11 1.7.2 施工导流和渡汛11 1.7.3 施工总布置.12 1.7.4 施工总进度.13 1.8 工程永久占地 .13 1.9 环境保护设计 .13 1.9.1 设计的目的和依据.13 1.9.2 环境保护设计.14 1.9.3 水土保持设计.14 1.9.4 环境管理与监测.14 1.9.5 环保投资概算.14 1.10 工程管理 14 1.10.1 管理机构14 1.10.2 管理范围与保护范围14 1.10.3 管理设施15 1.10.4 施工期工程管理15 1.11 工程设计概算 16 3 1.11.1 投资主要指标16 1.11.2 编制依据16 1.11.3 人工预算价格计算依据16 1.11.4 主要材料单价计算依据16 1.11.5 费用计算标准及依据16 1.12 经济评价 17 1.12.1 国民经济评价17 1.12.2 结论18 2 2 水文水文 2121 2.1 流域概况及气象特征21 2.2 水文资料情况21 2.3 降雨量的统计与分析22 2.4 设计洪水22 2.4.1 流域参数复核 .23 2.4.2 设计暴雨采用成果的分析选定 .23 2.4.2 设计洪水线的推求 .24 2.4.3 计算成果合理性分析 .27 2.5 施工期洪水坝址设计洪水28 2.5.1 施工期最高库水位.28 2.5.2 施工期径流及洪水 .28 2.5.3 施工期最高库水位 .29 2.6 水文测验站及水情测报系统 .29 3 3 工程地质与工程质量工程地质与工程质量 3131 3.1 工程地质 .31 3.1.1 库区地质概况.31 3.1.2 坝区工程地质32 3.1.3 溢洪道工程地质33 3.1.4 新建输水涵管方案工程地质34 3.1.5 上坝公路工程地质条件及评价.34 3.1.6 天然建筑材料34 3.2 工程质量 .35 3.2.1 大坝.35 3.2.2 溢洪道.36 3.2.3 坝下输水涵管.36 4 4 工程任务及规模工程任务及规模 3838 4.1 工程除险加固的必要性 .38 4.2 洪水标准39 4.2.1 原设计洪水标准.39 4.2.2 现行洪水标准 .39 4.3 洪水调节40 4.3.1 基本资料 .40 4.3.2 洪水调度方式 .41 4.3.3 洪水调节成果.41 4 4.4 施工期设计最高库水位42 4.4.1 起蓄或起调水位的分析确定 .42 4.4.2 输水建筑物施工期设计最高库水位 .42 4.5 工程规模43 4.5.1 工程等别和洪水标准 .43 5 5 建筑物除险加固设计建筑物除险加固设计 4646 5.1 设计依据 46 5.1.1 工程等别、建筑物级别与洪水标准46 5.1.2 采用的技术规程和规范46 5.1.3 主要参考文件、专题报告46 5.1.4 设计基本资料47 5.2 工程总体布置 50 5.3 大坝除险加固设计 51 5.3.1 大坝现状存在的主要问题51 5.3.2 大坝现状安全复核51 5.3.3 大坝防渗设计53 5.3.4 大坝加固设计56 5.3.5 左岸新筑坝体 .58 5.3.6 大坝渗流分析与计算 .59 5.3.7 大坝稳定计算61 5.5 溢洪道加固设计 71 5.5.1 溢洪道概况71 5.5.2 进水渠加固设计71 5.5.3 宽顶堰加固设计72 5.5.4 泄槽加固设计74 5.5.5 消能防冲设计77 5.5.6 出水渠加固设计79 5.6 输水涵管加固设计 79 5.6.1 基本概况79 5.6.2 存在的问题地质条件79 5.6.3 地质条件 .79 5.6.4 原输水涵管的过流能力复核79 5.6.5 原结构安全复核计算 .80 5.6.6 加固设计方案确定及布置83 5.6.7 平涵管段设计84 5.6.8 出口段设计.89 5.7 防汛公路完善设计 89 5.8 安全监测设计 89 5.8.1 安全监测设施现状89 5.8.2 监测目的及设计原则89 5.8.3 大坝监测设施布置90 5.8.4 巡视检查90 5.8.5 安全监测工程量91 5.9 除险加固工程量 .91 5 6 6 金属结构及启闭设备金属结构及启闭设备 9494 6.1 输水涵管闸门及启闭设备 94 6.2 金属结构防腐设计 95 7 7 施工组织设计施工组织设计 9797 7.1 施工条件 97 7.1.1 工程概况及工程量 .97 7.1.2 水文、气象.98 7.1.3 对外交通及场内施工运输条件.98 7.1.4 水、电及通讯条件.98 7.2 施工导流和渡汛 98 7.2.1 导流标准 .98 7.2.2 导流及渡汛方案.98 7.2.3 围堰设计.99 7.2.4 导流围堰施工99 7.3 料场选择 .99 7.4 主体工程施工 .100 7.4.1 土石方开挖 100 7.4.2 土石方填筑101 7.4.3 混凝土工程施工101 7.4.4 砌体工程施工102 7.4.5 混凝土裂缝及缺陷处理102 7.4.6 金属结构安装 102 7.4.7 坝下涵管封堵102 7.4.8 新建输水涵管103 7.5 施工总布置及施工交通运输 103 7.5.1 布置原则103 7.5.2 施工总平面布置103 7.6 施工总进度 104 7.6.1 设计依据及原则104 7.6.2 施工总工期及控制性总进度104 7.7 施工技术供应 104 8 8 环境保护与水土保持环境保护与水土保持 106106 8.1 设计的目的和依据 .106 8.2 环境保护目的和标准 .106 8.3 环境现状 .107 8.3.1 自然环境.107 8.3.2 社会环境.107 8.4 环境保护设计 .108 8.4.1 水质保护.108 8.4.2 空气质量保护 109 8.4.3 噪声防治110 8.4.4 施工期人群健康保护110 8.5 水土保持设计 .112 6 8.5.1 工程责任范围.112 8.5.2 水土流失分区防治.112 8.5.3 水土保持措施总体布局.112 8.5.4 分区防治工程措施布局.112 8.5.5 枢纽工程（大坝、溢洪道）区.112 8.5.6 取土场防治区.113 8.5.7 临时建筑及施工场地防治区.113 8.5.8 弃土（石）场防治区.113 8.6 环境监测 .114 8.6.1 监测目的与监测机构.114 8.6.2 监测计划.114 8.7 环保与水保投资概算 .115 8.7.1 环保投资.115 8.7.2 水土保持投资.115 9 9 工程管理工程管理 118118 9.1 管理机构 .118 9.2 管理范围与保护 .118 9.3 管理设施 .119 9.3.1 管理设施现状119 9.3.2 管理设施的完善与改建119 9.4 施工期工程管理 .119 9.5 工程建设招投标 .120 9.5.1 工程建设招标方案120 9.5.2 招标初步方案基本内容及要求.121 1010 工程设计概算工程设计概算 123123 10.1 编制说明 .123 10.1.1 工程概况.123 10.1.2 投资主要指标.123 10.1.3 编制原则和依据.124 10.2 工程概算表 .126 1111 经济评价经济评价 140140 11.1 概述 .140 11.1.1 工程概况 .140 11.1.2 项基本原则经济评价依据 .140 11.2 国民经济评价 .140 11.2.1 主要参数.140 11.2.2 增量投资费用计算.140 11.2.3 效益计算141 11.2.4 国民经济评价142 11.2.5 敏感性分析142 11.3 财务分析 143 11.3.1 财务收入143 11.3.2 财务支出.143 7 11.4 结论 143 附件：1、某某县来杭坑水库大坝安全鉴定报告书 .145 2、某某县来杭坑水库除险加固工程初设图集 .145 1 1 1 综合说明综合说明 1.1 绪言 1.1.1 工程概况 来杭坑水库位于某某县坑田镇塘下村委会大睦江村自然村北 1.5km，距某某县城约 6km，该工程坐落于赣江水系乌江支流睦江水上游，地埋位置为东径 1152453，北 纬 272154，控制流域面积 2.28km2，水库总库容 145.8 万 m3(本次复核，下同)，是 一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库。水库正常蓄水位 87.37m(黄海高下同)，设计洪水位 88.07m，校核洪水位 88.37m。 该水库始建于 1963 年 12 月，1964 年 3 月建成受益，后经 1987 年维修加固达现有规 模。工程主要建筑物有大坝、溢洪道、启闭坚井及平涵等。设计灌溉面积 2000 亩，有效 灌溉面积 1800 亩。 水库地理位置重要，下游有坑田镇塘下和恩江镇花园村委会人口 0.60 万人，耕地 0.50 万亩，以及永丰至八都公路，水库一旦失事，将给下游人民生命财产和国家基础设 施造成灾害性损失。 1.1.2 安全鉴定结论 二 0 一 0 年本设计室对来杭坑水库枢纽工程进行了安全评价。作安全评价时，对枢 纽工程进行了工程质量检测，查清了建筑物的病险隐患。二 0 一 0 年七月，市水务局主 持了来杭坑水库安全鉴定会，并提出了大坝安全鉴定报告书，主要结论如下。 1、水库按 20 年一遇洪水设计，100 年一遇洪水校核，经复核，现状坝顶高程满足规 范要求。但大坝左坝肩岸坡低矮，地面高程最低处仅 87.43m，低于 20 年一遇设计洪水位 88.07m,存有防洪缺口，泄洪水通过坝肩岸坡防洪缺口漫流冲刷坝坡，不满足规范防洪要 求；现状溢洪道泄洪时，泄流水严重冲淘坝体、坝坡脚和下游农田，危害大坝安全，溢 洪道泄洪性态不安全。 2、据中国地震动参数区划图（gb18306-2001）的界定，坝址区地震动峰值加速 度小于 0.05g，工属地震基本烈度小于 6 度区，可不进行抗震安全复核。 3、坝址区未见较大的不良物理地质现象，近坝库岸基本稳定。 2 4、大坝坝顶凹凸不平、上游坡高程 86.50m 以下采用乱石护坡，无垫层，存在塌陷、 翻动、缺失、架空现象，块石风化、块径较小，正常蓄水位经上杂草灌木丛生；下游坝 坡未护坡，坡面不平整，存在梯状跌坎；无坝面排水系统，干雨淋冲沟发育。大坝蚁害 严重。 5、大坝清基不彻底，坝基残积坡层与下伏强风化花岗岩，均具中等透水性，河床段 坝基存在渗漏问题，两坝肩岸坡存在渗漏问题；大坝填土为含砾、含低液限粘土，填筑 质量差，碾压不密实。试验成果表明，渗透系数为 7.9810-4cm/s，不满足规范对均质土 坝防渗性能的要求。 6、渗流计算表明，各计算工况下，浸润线均在贴坡式排水体顶以上出逸，出逸坡降 大于坝坡允许出逸坡降，且渗流出口无保护，大坝渗流性态不安全。 7、坝基承载力满足上部荷载要求，经复核，上游坝坡在各计算工况下抗滑稳定最小 安全系数均满足规范要求；下游坝坡各计算工况下抗滑稳定最小安全系数不满足规范要 求。 8、2010 年 1 月，因维修坝下涵管闸门降低库水位，将溢洪道控制段实用堰和泄槽段 挖深 5m。事故处理后，控制段部位设计有混凝土截渗墙，墙底厚约 2.0m，墙顶厚约 0.5m，墙高约 3.5m，截渗墙上部采用袋装土堆筑至高程 85.87m；泄槽段回填并采用袋装 土护底，两侧边墙均破损坍塌，无消能防冲设施，无出水渠，泄洪水冲淘坝体、坝坡脚 和下游农田，危害大坝安全。 9、输水涵管为水泥砂浆胶结预制钢筋混凝土圆涵，管节间胶结水泥砂浆老化脱落、 形成渗漏通道，管身混凝土老化剥蚀，多处露筋、孔洞，涵管漏水严重，涵管与坝体间 存在接触冲刷问题，曾导致背水坡跌窝。竖井混凝土老化剥蚀，井壁见有数条环形裂缝， 未设置检修闸门。 10、启闭机锈蚀、启闭螺杆弯曲变形，操作不灵便。木闸门腐烂，止水橡皮老化脱 落，漏水严重；启闭机房年久失修，墙体开裂。 11、水质分析成果表明，库水、地下水均对砼无腐蚀。 12、进库道路路况差，无上坝公路，无安全监测和水、雨情观测设施，无通讯管理 设施等，不满足水库日常管理与防汛抢险要求。 3 综上所述，根据“水库大坝安全鉴定办法”第六条大坝安全状况分类标准，来杭坑 水库大坝属三类坝。 1.2 水文气象 1.2.1 流域概况与气象 来杭坑水库坝址坐落在赣江水系乌江支流睦江水上游，是一座以灌溉为主、兼有防 洪、养鱼等综合效益的小(1)型水库。坝址以上控制流域面积 2.0km2，河长 2.616km，河 道加权平均坡降 26.7。本流域属低山丘陵区，水库坝址上游植被良好，属山区性河流， 河道坡降较大，坝址以下河流属低丘、平原性河流，河道坡降平稳。 流域属亚热带湿润季风气候区，气候温和，无霜期较长，多年平均气温 16.5，雨 水充沛，多年平均降雨量为 1630mm，多年平均蒸发量为 1050mm，多年平均径流深 950mm。降雨年内分配不均，46 月降雨量占年降雨的 49%，10次年 2 月降水量约占全 年的 17%左右，洪水主要由暴雨形成。多年平均气温 18，极端最高气温 40.1，最低 气温零下 4.7，发生在 1 月。多年平均相对湿度 82%，多年平均最大风速 15.8m/s，多 年平均风速 3.1m/s，年平均水温 20.0。 1.2.2 水文资料情况 本流域内没有水文站和雨量站，水库水位、雨量也没有进行观测。乌江干流上游在 50 年代后期设有寨头水文站，流域附近设立了恩江雨量站。本次初设分析了恩江雨量站 雨量资料，并与暴雨洪水查算手册计算值进行对比分析，从水库安全考虑，最终采 用手册查算暴雨成果。分期洪水采用邻近流域寨头水文站资料进行分析计算。 1.2.3 设计洪水采用成果 由于水库控制的流域面积较小，故采用手册推荐的推理公式法推求的设计洪水， 表 1-1 为本次设计采用的成果。 表表 1-11-1 设计洪水洪峰流量成果表设计洪水洪峰流量成果表 频率 p=0.2%p=0.33%p=2%p=1%p=5% 洪峰(m/s) 48.445.132.137.025.6 4 分期洪水采用邻近的寨头水文站（f=230km2）实测资料进行水文分析计算。分期洪水 成果见表 1-2。 表表 1-21-2 分期洪水成果表分期洪水成果表 时段 1234567891011 流量(m/s) 0.35 0.410.640.881.161.501.842.051.821.691.59 时段 12131415161718192021 流量(m/s) 1.431.301.070.880.790.610.530.460.340.25 1.2.4 来杭坑水库水雨情测站规划 水库流域布设水位雨量站 1 个，位于大坝左端，控制面积 2.0km2，配设雨量观测设 施 1 套，水位仪 1 台。 1.3 工程地质 (1) 库区工程地质 库周山体较雄厚，地下分水岭高于水库正常蓄水位，库区未见大的构造破碎带通向 库外，库水无向邻谷产生渗漏之通道。 库周（岸）无深厚及松散易冲岩（土）层存在，水库固体迳流来源少，淤积现象不 严重。 库岸边坡大多较平缓，库区未发现大的崩塌、滑坡和库岸再造等剧烈物理地质现象， 水库库岸基本稳定。 (2)坝址区工程地质 坝址区出露地层简单，下第三系新余群上组（exn2）地层，第四系全新统松散堆积 层（q4）。依地层时代由老至新分述如下： 下第三系新余群上组（exn2）地层，出露为紫红色中薄层砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩。 岩体变形较小，节理裂隙不发育，多呈强风化出露，广布于库坝区两岸及河床基底。 第四系残坡积层（el-dlq4）：岩性主要为灰黄、褐黄、棕红色粉土质砂（砾）、含 砂（砾）低液限粘土（粉土）组成，厚约 0.52.0m，另星分布于两岸坡脚及沟谷一带。 5 第四系冲积层（alq4）：大体呈二元结构，总厚约 0.54.0m。岩性上部为土灰、灰 黄、淡黄色含砂（砾）低液限粘土（粉土），下部为粉土质砂（砾）及含细粒土砾（砂 卵（砾）石），卵（砾）石含量达 60%以上、呈次圆状，砾径一般 28cm（大者达 1520cm），砂含量 35%左右。分布于坝基上部及坝址上、下游河床上部。 溢洪道工程地质 溢洪道位于距大坝右坝肩，坝肩出露第四系亚砂土及含砾、砂粘土，遇水局部跨塌， 边坡稳定性较差。溢洪道底板及边墙岩土体抗冲能力差。 溢洪道位于距大坝右坝端，坝肩出露第四系亚砂土及含砾、砂粘土，遇水局部跨塌， 边坡稳定性较差。溢洪道底板座落在下覆基上，呈强弱风化下第三系新余群上组 （exn2）地层，为紫红色中薄层砂岩、粉砂岩夹紫红色泥岩。岩层产状为 n350e/se10200。岩体节理裂隙发育，完整性较差。边坡无衬护，边坡耐冲刷能力差， 塌方严重，经常堵塞泄洪，应进行衬护。 输水涵管工程地质 输水涵管座落在下第三系新余组红砂岩、紫红色泥岩上，岩体呈全强风化。基础允 许承载力r=0.200.25mpa，能满足涵管承载力要求。该输水涵管管节间胶结水泥砂浆 老化脱落，形成渗漏通道，管身混凝土老化剥蚀，多处露筋，涵管漏水严重，曾导致背 水坡跌窝；竖井混凝土老化剥蚀，井壁见有数条环形裂缝，未设置检修闸门；启闭机锈 蚀、启闭螺杆弯曲变形，操作不灵便。木闸门腐烂，止水橡皮老化脱落，漏水严重；启 闭机房年久失修，墙体开裂。建议对坝下输水涵管进行拆除重建。 1.4 工程任务和规模 1.4.1 工程现状 (1)大坝 大坝为均质土坝，坝顶高程 89.0889.61m（本次实测），坝顶长 334m，坝顶宽 3.14.5m，最大坝高 13.74m，上游坡在 86.50m 高程以下为乱石护坡，坡比 1:2.061:2.9；下游坡未护坡，在高程 85.5 m 处设有一宽 1.42.1 m 的马道，马道以 上坡度为 1:1.93，马道以下坡度为 1:2.12，中间坝段设有 95m 长贴坡式排水体，排水体 6 顶宽 1.01.5 m，顶高程 82.00m，底高程约 78.50m，排水体后为水库灌溉渠道。 (2)溢洪道 开敞式溢洪道位于距大坝右坝端，由进口段、控制段和泄槽段组成，全长约 27m。控 制段原为开敞式实用堰，堰顶高程 87.37m。2010 年 1 月因维修输水涵管闸门需降低库水 位，将其实用堰、泄槽挖除，地基开挖深度约 5m。事故处理后，控制段部位设置有混凝 土截渗墙墙底厚约 2.0m,墙顶厚约 0.5m，墙高约 3.5m，截渗墙上部采用袋装土堆筑至高 程 85.87m； 泄槽段回填并采用袋装土护底，两侧边墙均已破损坍塌，无消能防冲设施和 出水渠。 (3)输水涵管 输水涵管位于大坝左坝段,为预制钢筋砼圆形涵管，内径 0.6m，管壁厚为 0.08m，总 长为 66m，进口底高程为 78.37m，出口高程为 77.82m,由竖井控制放水。 1.4.2 工程管理状况 来杭坑水库建成后，于 1964 年成立了“某某县坑田公社水库管理所”，隶属县坑田 公社管理，1980 年撤销坑田公社水库管理所，原管理人员按社办企业待遇退职回家，水 库至今无专人管理。县水务局为加强水库管理制定了“水库大坝巡视检查制度”和“水 库大坝养护维修制度”下发各地执行。汛期，严格按某某县防汛抗旱指挥部的指令进行 渡汛。 水库运行四十多年来，根据有记载的库水位资料（1982 年2009 年），坝前水位超 过正常高的年份有 5 年，最高库水位出现在 1992 年 7 月 1 日和 1998 年 6 月 19 日均为 87.87m。 1.4.3 工程存在的主要问题 来杭坑水库进行安全鉴定时，对枢纽建筑物进行了质量检测，本次水库除险加固设 计时，又对大坝等建筑物做了补充质量检测工作。通过质量检测，发现枢纽建筑物存在 下列问题： 1、坝基清基不彻底，未开挖截水槽, 老河床段及临近两侧坝基仍残留有第四系全新 统冲积覆盖层。坝基、坝肩上部岩（土）体具中等透水性，坝基与坝肩岸坡存在渗漏问 题，出现了大坝下游大面积的涸湿区域。坝体填土主要为含砾、含砂低液限粘土，夹杂 7 有大量的库区冲积耕作土、残坡积土及风化料土，填筑质量较差。坝体土碾压不密实、 干密度偏小，具中高压缩性，压实度 88%-92%，具中等透水性，压实度与渗透系数均不 满足规范要求。坝顶宽窄不一，凹凸不平；上游坝坡不平整，上游坡高程 86.50m 以下为 乱石护坡，无垫层，存在塌陷、翻动、缺失、架空现象，块石风化、块径较小；左右坝 段未设置坝体排水设备，中间坝段贴坡排水体块石松动、架空，反滤料无级配，大部分 已淤堵，缝隙内长满杂柴草。当库水位达 85.37m 以上时，大坝左坝段下游坡脚高程约 81.00m 及右坝坡近溢洪道边墙高程约 84.00m 处和老河床段下游坝脚高程约 78.40m 处有 多处集中漏水点，渗漏量随库水位升高而增大。 2、溢洪道进口控制段原为开敞式实用堰， 2010 年 1 月因维修输水涵管闸门需降低 库水位，将其挖除，无衬砌，进水不畅,无消能防冲设施。下游无泄洪渠，泄洪时，洪水 冲毁下游农田。 3、输水涵管管节间胶结水泥砂浆老化脱落，形成渗漏通道，管身混凝土老化剥蚀， 多处露筋，涵管漏水严重，曾导致背水坡跌窝。在闸门全闭时仍见水渗出。 4、水库无水、雨情观测设施，无大坝安全监测设施，无通讯、管理设施；进库公路 从溢洪道内通过，无上坝公路。 根据水库大坝安全鉴定评价结论，来杭坑水库属三类坝，为病险水库，不能满足水 库工程安全运行。依据碾压土石坝设计规范 （sl274-2001）及水利部和省水利厅关于 病险水库除险加固实施方案等规定，鉴于来杭坑水库存在诸多严重的问题，并且经鉴定 为病险水库，必须进行除险加固处理。 1.4.4 工程除险加固的必要性 (1)水库兴建至今，多次发生重大险情，水库主要建筑物大坝、灌溉涵管、溢洪道及 泄水渠等目前存在较多较严重的安全隐患，且水库在安全运行和管理方面亦存在不少问 题，已危及到水库的安全运行。 水库下游有坑田镇芦下村委会 0.20 万人，耕地 0.40 万亩，永丰至李山公路，水库 一旦失事，将给下游人民生命财产和国家基础设施造成灾害性损失。因此对水库进行除 险加固是确保水库安全运行和社会发展的需要。 (2)来杭坑水库是一座以灌溉为主，结合防洪与养殖等综合效益的小（1）型水库。 8 大坝于 1963 年 12 月开始清基， 1964 年 3 月蓄水，工程投入运行 47 年，为当地农业生 产的发展发挥了巨大作用。但由于水库运行机制不健全，管理混乱，水库兴建时的有关 设计，施工及竣工资料严重缺失，通过寻找有关设计，施工人员回忆：当时为了抢时间、 赶工期，工程未按有关技术规程规范要求进行施工，对坝基的处理非常简单，只对坝基 和岸坡的柴草，树木清除后，便进行坝体填筑，筑坝土料质量差，夹带较多碎石，且土 方填筑压实不够，存在比较严重的施工质量问题。为了确保大坝安全，多次对工程进行 除险加固，对大坝进行了加高和坝坡修整；对溢洪道两侧边墙进行了加固处理。工程虽 经多次除险加固，但由于资金有限，处理措施不到位，坝体仍然比较单薄，大坝渗流远 超过规范要求，大坝仍存在许多安全隐患，溢洪道也未进行衬砌加固，致使水库长期带 病运行。因此，为了发挥水库的效益，除险加固是必要的。 1.4.5 工程除险加固的任务 根据水库大坝安全鉴定意见和工程存在的实际问题以及有关水库大坝除险加固设计 规范规定，本次除险加固的主要任务如下： (1)对大坝加固培土达标，对大坝渗漏进行加固处理，对大坝迎水面进行护坡衬砌， 增设坝后反滤、变形观测、浸润线及渗流观测设施。 (2) 对现有溢洪道进行加固处理，完善消能设施，开挖尾水渠并衬护。 (3)对输水涵管进行拆除重建。 (4)在库区设立一套水文自动测报系统，以便随时掌握库区的水文情况；修建防汛公 路，完善水情、雨情观测设施，配置必要的通讯、管理设施等。 1.4.6 洪水调节 来杭坑水库大坝为土坝，水库总库容为 145.8 万 m3，属小(1)型水库，枢纽工程等别 为等，永久性主要建筑物为 4 级，永久性次要建筑物为 5 级。设计洪水标准为 20 年一 遇，校核洪水标准为 100 年一遇。水库开敞式溢洪道位于大坝右坝端，控制段底板高程 87.37m，溢流净宽 7.0m，由进水段、控制段、陡槽组成，经消能后过泄洪渠进入河道。 溢洪道洪水调度原则为：起调水位为正常蓄水位 87.37m，在洪水入库时，当库水位 上涨至 87.37m ，溢洪道即开始按泄流能力泄洪，入库流量大于下泄流量，水库水位上涨， 当入库流量流量等于下泄流量时，库水位达最高，之后入库流量小于泄流量，水库水位 9 下降，直至库水位降到正常水位 87.37m 为止。 除险加固后水库特征水位和库容参数如下： 正常蓄水位：87.37m，相应库容 114.10 万 m3； 设计洪水位：88.07m，相应库容 136.0 万 m3； 校核洪水位：88.37m，相应库容 145.80 万 m3； 死水位：78.37m，相应库容 2.7 万 m3。 1.5 建筑物除险加固设计 1.5.1 大坝加固设计 来杭坑水库大坝结构安全不满足要求，安全鉴定为三类坝，需进行加固处理。 1.5.1.1 坝顶高程复核与坝顶改造 经复核，设计洪水位时，所需坝顶高程 89.13m，校核洪水位时，所需坝顶高程为 89.13m，大坝现状坝顶高程为 89.0889.61m，基本满足设计规范要求。但大坝左坝肩山 体有一长约 57.5m 左右的低洼地面，最低地面高程 87.34m，低于设计和校核洪水位，为 此，本次设计将该低洼地面按设计坝顶高程填筑土坝，和原有大坝形成完整的防洪体系。 完善坝顶路面，在加固大坝达标后，铺设一层厚 20cm 的 c25 砼路面。在坝顶增设排 水、照明等设施。 1.5.1.2 坝体防渗加固 来杭坑水库大坝为均质土坝，渗漏严重，主要存在如下问题： (1)坝体填筑土料主要为库区冲积耕作土、残坡积土及风化料土，且杂含有机质和草 根、石块，渗透系数 7.9810-4，大于规范要求值。 (2) 大坝左、右坝段下游坝脚未设置排水体，中间坝段贴坡排水体大部分已淤堵失 效，渗流出口无保护。 (3) 坝坡较陡、坝体浸润线较高，对坝坡稳定不利。 针对以上问题，提出下列两加固方案进行综合分析比较： (1)方案 1：修筑大坝上游粘土防渗斜墙方案。 10 (2)方案 2： 套井回填粘土防渗心墙方案。 (3)方案 3：射水法造砼心墙。 综合技术经济比较，方案 1 防渗效果可靠，施工简单，工程投资较少。大坝防渗加 固设计推荐采用方案 1。 1.5.1.3 大坝坝坡加固 经计算确定大坝坝顶高程为 89.13m，坝顶宽 5.0m，上游坝坡平整至 1:2.75，在设计 洪水位以上采用草皮护坡，以下坡面采用砼预制块护坡；下游坝坡进行填土培厚，坡度 为 1：2.5，采用草皮护坡。坝体采用粘土斜墙防渗。 大坝左坝肩山体低洼地面新筑一坝体，设计坝顶高程 89.13m、坝顶宽 5.0m 填筑坝体， 边坡 1：2，上下游坝坡采用草皮护坡，于坝基上游侧开挖并填筑深约 2.0m 的粘土截水墙。 大坝加固后，下游坝坡面设置纵、横排水沟。排水沟均采用矩形断面，尺寸为 250250mm（宽高） ，c15 混凝土砼浇筑。上、下游坝面各设置上坝人行踏步 1 处，其 中下游坝面踏步两侧结合横向排水沟同时设置。 1.5.2 溢洪道加固设计 根据坝址区地形和工程地质情况，现状无溢洪道易址重建的条件，故溢洪道仍在原 址拆除重建。溢洪道加固设计项目有进口段、控制段、泄槽段、消能防冲、泄洪渠等。 溢洪道控制段为开敞式宽顶堰，堰顶高程 87.37m，堰长 4.5m，堰宽 7m，c20砼浇筑； 泄槽段长 10.50m，底宽 7.0m，底坡 1：3，c20砼底板厚 0.3m；消力池池长 6.0m，宽 7m， 池深 0.55m。 1.5.3 坝下涵管除险加固 本次加固设计拟封堵原坝下涵管，在涵管址左侧重建坝下输水涵管。坝下涵管结构 为 c20钢筋砼矩形涵，断面尺寸（净高净宽）为 1.21.0m，管壁厚 0.25m，全长 52.5m，其中竖井长度 7.5m，纵坡为 1/200，进口高程为 78.37mm，出口底高程 77.82m。 竖井式闸门井为矩形结构框架结构，长度 7.5m，宽度 2.6m，井壁厚 0.5m；闸门井设置工 作闸门和检修闸门。 11 1.5.5 修建上坝公路 根据水库工程管理设计规范（sl106-96）规定，本次除险加固，防汛道路按四 级公路标准设计：路面宽 6.0m，其中行车道宽 4.5m，路肩宽 0.75m，路基以半挖半填为 主，尽量挖填平衡，填方路堤边坡 1:1.5，挖方路基边坡 1:1，地面横坡较陡的路段，设 置浆砌块石挡土墙。 上坝公路跨溢洪道设置 t 型梁交通桥，桥面净宽 4.0m，净跨 7.0m。 1.6 金属结构及启闭设备 重建输水涵管采用竖井式进水口，设工作闸门，孔口尺寸均为 1.2*1.2m；工作闸门 采用平面滑动钢闸门，滑块采用低摩擦系数的高分子复合材料加工，设下游面止水，闸 门动水启闭，可局部开启；工作闸门启闭设备采用手电两用螺杆式启闭机，型号为 lq- 150。进口处设置拦污栅，拦污栅倾斜放置，倾角 75，采用扁钢栅片式拦污栅，拦污栅 孔口尺寸为 1.5m*1.8m（宽*高）。 1.7 施工组织设计 本加固工程施工特性为：(1)工程项目多，单个项目工程量相对较小，可采用中小型 机械施工；(2)加固部位相对较分散，可多处同时施工，但需分区进行施工布置；(3)工 期紧、项目多，各工序间须协调衔接，对施工组织要求较高；(4)新建输水涵管施工时需 放水使水库水位至死水位，利用枯水期施工，其余各项目均可灵活施工；(5)施工应与水 库调度相协调。 1.7.1 交通及施工条件 来杭坑水库位于某某县坑田镇塘下村大睦江自然村北 1.5km，距某某县城约 6km，从 坑田镇至大坝 4km 为简易路。工程施工前期应先对进库 4km 防汛公路进行改造，以满足 施工需要。 水、电通讯可充分利用现有设施，施工和生活用水可设置自来水管网接至施工和生 活用水或直接取水库水。施工通讯利用当地有线电话网和移动通讯网结合使用。 本工程施工用电负荷不大，不考虑设专门施工电源，施工用电就近从当地供电线路 12 搭接支线作为供电电源，另配备柴油发电机作为备用电源。 1.7.2 施工导流和渡汛 1.7.2.1 导流标准及导流渡汛方案 本工程永久性主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级，临时建筑物级别采用 5 级。 导流围堰属临时性 5 级建筑物，洪水标准采用 5 年一遇。 来杭坑水库除险加固工程包括：大坝加固处理，溢洪道加固处理，拆除重建输水涵 管，坝下涵管封堵，进行上坝公路改造，增设水库大坝安全监测、水情、雨情观测设施， 金属结构及安装等。整个施工工期 12 个月。受枯水期洪水影响较大的加固项目有：上游 坝坡加固、新建输水涵管。本工程施工时段选择主要由以上两项目决定。工程区主汛期 为 47 月，由于除险加固施工时基本维持了工程原有的运行功能，因此除险加固时的渡 汛标准和加固前一致。 1.7.2.2 导流围堰设计及施工 本工程施工采用二期围堰。 一期围堰位于新建涵管进口，利用现有输水涵管导流，施工期安排第一个枯水期 10 月2 月。经调洪演算，10 月2 月最高库水位 79.99m，输水涵管进口底高程 78.37m， 围堰顶高程按施工期 10 月2 月的最高库水位 79.99m，加上波浪高度和安全超高，围堰 顶高程 80.5m,围堰高 3-4.7m,堰顶宽取 2m，采用粘土围堰，土料场取土，围堰上、下游 坡比均取 1：1，设计围堰长约 35m，围堰土方填筑 600m3。同时围堰底埋设一直径为 40cm 的钢管，用于大坝施工时导流。 二期围堰位于大坝上游坝脚，利用新建涵管导流，施工期安排在第一个枯水期 11 月2 月。经调洪演算，11 月2 月最高库水位 79.88m，涵管进口底高程 78.37m，围堰 顶高程按施工期 11 月2 月的最高库水位 79.88 m，加上波浪高度和安全超高，围堰顶 高程 80.39m,围堰高 3.2m,堰顶宽取 2m，采用粘土围堰，土料场取土，围堰上、下游坡比 均取 1：1，设计围堰长约 180m，围堰土方填筑 3000m3。同时配备抽排水设施，保证施工 场地符合施工要求。大坝施工结束后，围堰就地平整保留在坝前。 1.7.3 施工总布置 施工现场主要布置施工人员办公设施、机械维修及停放场、水泥仓库、钢筋及木材 13 加工厂，砂石备料场、弃渣场及施工道路等。各项工程施工采用小型机械进行。 为减小临时设施和规模，现场施工人员住房需修建临时工棚。另需设置必要的机械 设备修配厂、建材加工厂等，在施工项目附近设置临时堆料仓库。由于工程加固项目较 分散，石料场分别布置于左、右岸坝肩，防汛公路砂石料及水泥堆料可沿线就近布置， 弃渣场布置于大坝右端溢洪道消力池上游山坳处。 1.7.4 施工总进度 来杭坑水库除险加固工程自第一年 10 月开始施工准备，10 月主体工程开始施工，至 第二年 8 月底全部工程完成，总工期 12 个月，具体安排如下： (1)第一年 10 月施工准备； (2)第一年 10 月下旬，整修对外交通道路及场内施工道路，以满足主体工程施工需 要。大坝坝面表土清理，下游坡加固，白蚁灭杀。 (3)第一年 10 月第二年 3 月，大坝防渗斜墙，上、下游坡加固，白蚁灭杀，涵管 加固，新建输水涵管及检修闸门安装等工程，进行坝下涵管封堵。工期 7 个月。 (3)第二年 4 月8 月，对外防汛道路及自动化监测设施完建等，工程施工扫尾。 局部工程施工在时间进程上可以有适当的交叉，以平衡基建投资及施工劳力。 1.8 工程永久占地 来杭坑水库除险加固工程永久占地主要有大坝加高培厚、改建防汛公路和扩建溢洪 道占地。 (1)大坝加高培厚占地约 20.0 亩； (2)改建防汛公路长约 4.0km，平均拓宽路基 3.0m，约需占地 18.0 亩； (3)溢洪道扩建，约需占地 3.0 亩； (4)其它建设估计需占地 2.0 亩。 以上四项共需永久占用地约为 43.0 亩。 14 1.9 环境保护设计 1.9.1 设计的目的和依据 来杭坑水库是已建工程，本次除险加固处理是对水库工程各建筑物存在影响工程安 全问题进行加固处理和完建、改建，环境保护设计的目的主要针对各加固和完建、改建 项目在施工时对自然环境和社会环境的影响，从环境保护的角度论证和分析其可行性， 估算工程的环保投资，为工程施工环境保护提供科学依据。 1.9.2 环境保护设计 依据国家、行业规程、规范，对工程施工产生的不利影响提出有效的对策和缓减措 施。对废水进行收集、处理，保护当地水质不受到施工污染；对进入施工区的施工人员 进行检疫，为防止各种传染病在施工人员中爆发流行，按施工人数的 20比例预留一定 数量的免疫接种费，并根据检疫情况确定使用范围；施工区卫生设施、生态等作出相应 的环保设计。 1.9.3 水土保持设计 水土保持责任范围主要包括土料场、石料场、堆料场、施工道路、弃渣场、附属企 业、施工营地和防汛公路等。 1.9.4 环境管理与监测 为保护施工区的环境不致在施工期间和施工后带来不利影响，建设单位应配置环境 管理专业人员，负责施工中的环境管理和监督工作，施工承包单位亦配置环境管理专业 人员。环境监测项目主要有：水质监测、水土流失监测、空气监测等。 1.9.5 环保投资概算 环保费用包括施工期环保费用和水土保持费用及监理费用，总投资为 5.22 万元。 施工期环保费用为 1.74 万元，包括人群健康、公共卫生和环境监测等项目。 工程水土保持费用为 3.48 万元，包括土料场、石料场、施工道路、弃渣场、防汛公 路、临时占地等的截、排水沟、场地平整、挡护及绿化等项目。 15 1.10 工程管理 1.10.1 管理机构 成立“某某县来杭坑水库管理所”隶属坑田镇人民政府。其职责负责水库枢纽工程 管理，制定度汛方案和水库调度计划，负责大坝、水文观测以及基建工程计划和施工等。 根据省、市水管体制改革文件精神，水库除险加固后，结合目前水库管理现状，水 库管理人员 3 人。 1.10.2 管理范围与保护范围 工程管理范围为：水库上游校核洪水位以上不少于 100m，下游坝脚线向下不少于 150m；溢洪道右导墙向右不少于 80m，左导墙向左不少于 80m，涵管左侧轮廓线向外不少 于 80m，出口至分水闸端部以外 50m；其它建筑物从工程外轮廓向外不少于 2050m。 工程保护范围如下：大坝、溢洪道、涵管等主要建筑物保护范围在工程管理范围边 界线外延不少于 200m，次要建筑物在工程管理范围边界线外延不少于 50m。库区保护范 围为两岸土地征用线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地。 为规范水库工程运行管理，水库管理范围和保护范围应尽快按国家有关法规完成确 权划界。 1.10.3 管理设施 来杭坑水库现有管理设施简陋，已不适应工程管理运行的要求，设计对水库现有管 理设施进行完善与改建。 (1)设计建立水库水、雨情预测、调度自动化系统，确保水库的安全运行。 (2)除险加固设计新增大坝变形观测、渗压观测及渗流量观测设施，并设计了相应的 安全监测自动化系统。 (3)在水库管理所建立运行调度中心和计算机局域网，对各水雨情遥测站采集的实时 数据进行处理后，通过局域网发送到各职能科室及运行调度中心，对水库及各建筑物及 时进行运行调度，以便上级部门及时进行防洪决策与调度。 (4)管理单位办公生活设施 目前水库有 1 间旧管理房，需在大坝处修建一栋管理用房、防汛仓库等，建筑面积 16 约 100m2，以满足工程运行管理及防汛要求；本次加固灌溉涵管进口需新建启闭机房，建 筑面积 15.0m2。 (5)交通设施 按水库工程管理设计规范 （sl106-96）规定，配备工程抢险车一辆和机动船一艘。 1.10.4 施工期工程管理 施工期间，管理所及上级部门派人进行现场管理，并参与工程质量检查、监督、参 加工程验收，协助协调各方关系。为更好地对除险加固工程施工进行控制，实行项目法 人与工程监理制。 1.11 工程设计概算 1.11.1 投资主要指标 本工程总投资 446.93 万元，工程静态投资 441.71 万元，其中建筑工程 346.42 万元， 占工程静态投资的 78.47%，机电设备及安装工程 7.5 万元，占工程静态投资的 1.7%，金 属结构及安装工程 12.88 万元，占工程静态投资的 2.92%，临时工程 21.57 万元，占工程 静态投资的 4.88%，独立费用 48.77 万元，占工程静态投资的 11.04%，基本预备费 4.37 万元，占工程静态投资的 0.99%。 1.11.2 编制依据 根据赣水建管字2006242 号文关于发布及 相应水利水电工程系列定额的通知 ，编制年按 2010 年度第四季度的价格水平予以编制， 主要材料价格依据赣水定字(2010)5 号文进行调差。 1.11.3 人工预算价格计算依据 人工工时按赣水建管字2006242 号文水利水电工程设计概(估)算编制规定计算， 工长 4.37 元/工时，高级工 3.93 元/工时，中级工 3.51 元/工时，初级工 2.91 元/工时。 1.11.4 主要材料单价计算依据 主要材料预算价格按工程所在地 2010 年度第四季度的价格予以编制，主要材料价格 17 按赣水定字(2010)5 号文规定进入基价，并进行调差。 施工用电、水、风价根据赣水建管字2006242 号文水利水电工程设计概(估)算编 制规定计算，经计算施工用电 0.9 元/度，施工用水 0.78 元/m3，风价为 0.18 元/m3。 1.11.5 费用计算标准及依据 根据赣水建管字2006242 号文水利水电工程设计概(估)算编制规定 ，本工程 取费标准按类工程取费。 其它临时工程按建安工作量的 0.5%计列，工程建设监理费按建安工作量的 3%计取， 工程勘测设计费按建安工作量的 5%计取。基本预备费按工程一至五部分投资合计的 1.0% 计取，价差预备按国家计委 1340 号文，年物价指数为零，故不考虑 1.12 经济评价 本次根据水利建设项目经济评价规范 （sl7294）,国家计委和建设部(1993)530 号文关于建设项经济评价方法与参数 ，并结合某某县经济发展水平与实际情况进行评 价。 1.12.1 国民经济评价 (1)固定资产投资 现行价格由市场调节，本工程概算投资基本能反映国民经济对该工程的全部投入， 故工程的固定资产投资为工程的静态总投资，投资额为 441.71 万元，分两年投入。 (2)运行费 该工程年运行费包括工程维护费、材料费、燃料、动力等。按有关规定和工程实际 情况，并参考有关工程采用成果，工程年运行费按静态总投资的 1%，为 4.4 万元。 (3)流动资金 由于除险加固是对原工程出现病险的情况进行处理，可继续使用原运行时的流动资 金，不再新增流动资金。 (4)效益计算 来杭坑水库工程除险加固后，消除了各水工建筑物的安全隐患和水库渗漏的现象， 水库由不安全运行转为安全运行，并可提高水库的灌溉、养殖和滞洪减灾效益。 18 增加灌溉效益：本工程经除险加固后可为灌区的 0.2 万亩设计灌溉面积提供可靠的 灌溉水源，本经济评价按增加 0.02 万亩和改善 0.06 万亩的灌溉面积计算灌溉效益。通 过分析计算，来杭坑水库灌区的多年平均增加灌溉效益为 27.0 万元。 增加养殖效益：除险加固后，本水库每年可增加养殖效益为 3.38 万元。 滞洪减灾效益：来杭坑水库库容系数为 0.74，为年调节性能，在水库实际运用过程 中，其滞洪削峰效果显著。经调查并通过分析计