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江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 1 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程 初步设计报告 （修订稿） 江西省 XX 市水利电力勘测设计院 二八年十一月 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 2 本设计报告编制单位的： 批准 核定 审查 项目负责 设计人员 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 3 目 录 1 综综合合说说明明.1 1.1 工程概述.1 1.2 水文 .2 1.3 工程地质 .3 1.4 工程除险加固的必要性 .6 1.5 建筑物除险加固设计 .7 1.6 金属结构及电气设计 .14 1.7 施工组织设计 .15 1.8 水土保持和环境评价 .15 1.9 工程管理 .16 1.10 设计概算 .16 1.11 经济评价 .17 1.12 结论和建议 .17 2 水水 文文.22 2.1 流域概况 .22 2.2 气象 .23 2.3 水文基本资料 .24 2.4 径流 .25 2.5 洪水 .30 2.6 水雨情自动观测设计 .40 3 工程地工程地质质 .42 3.1 工程地质勘察工作简介 .42 3.2 工程区地质概况 .42 3.3 坝址区工程地质条件及评价.43 3.4 大坝填筑土质量评价46 3.5 溢洪道工程地质条件及评价49 3.6 发电灌溉隧洞工程地质条件及评价.51 3.7 老输水涵管工程地质条件及评价.51 3.8 天然建筑材料.52 3.9 结论及建议.52 4 工程任工程任务务和和规规模模.54 4.1 工程任务 .54 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 4 4.2 工程建设沿革及现状 .54 4.3 工程除险加固的依据和必要性 .59 4.4 水库规模.63 5 建筑物除建筑物除险险加固加固设计设计.78 5.1 设计依据.78 5.2 大坝除险加固设计.80 5.3 溢洪道除险加固设计.140 5.4 输水隧洞除险加固设计.168 5.5 灌溉渠首加固设计.172 5.6 防汛公路设计.173 5.7 工程观测设计.173 5.8 白蚁防治.175 5.9 建筑物工程量汇总表.177 6 金属金属结结构及构及电电气气设计设计.186 6.1 金属结构概述.186 6.2 金属结构计算.186 6.3 金属结构防腐设计.189 6.4 金属结构工程量.189 6.5 电气设计.190 7 施工施工组织设计组织设计.192 7.1 施工条件.192 7.2 施工导流.194 7.3 料场的选择与开采.198 7.4 主体工程施工.198 7.5 交通运输.207 7.6 施工总布置.207 7.7 施工总进度.208 7.8 主要技术供应.218 7.9 工程招标.219 7.10 施工安全与卫生.220 8 环环境保境保护设计护设计.221 8.1 设计依据.221 8.2 环境简况.221 8.3 环境影响评价.222 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 5 8.4 环境保护设计.223 8.5 环境管理与监理.229 8.6 环境监测.230 8.7 环境投资概算.231 9 水土保持水土保持设计设计.233 9.1 设计依据.233 9.2 水土流失防治目标.233 9.3 水土流失防治责任范围.234 9.4 水土流失与水土保持现状.234 9.5 主体工程水土保持评价.234 9.6 工程新增水土保流失预测.235 9.7 水土保持措施.237 9.8 水土保持监测与监理.239 9.9 水土保持投资概算.240 10 工程管理工程管理.242 10.1 工程管理现状.242 10.2 管理机构的设置及人员的编制.242 10.3 工程管理范围和保护范围.244 10.4 工程主要管理设施完善.245 10.5 工程运行管理.249 10.6 监测系统管理与维护制度.250 10.7 水费征收制度.251 10.8 水库综合经营和渔业.251 11 工程概算工程概算.253 11.1 编制说明.253 11.2 投资主要指标.257 12 经济评经济评价价.259 12.1 概述.259 12.2 国民经济评价.259 12.3 财务收支分析.262 12.4 综合评价.263 13 附件附件.264 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 1 1 综合说明 1.1 工程概述 江西省XX水库位于XX市南部XX乡XX村境内，距XX市30km，坝址地理位置坐标 为东经XXXX，北纬XXXX，座落在信江支流XX河上，坝址以上控制流域面积 20.0km2，水库总库容1547104m3（本次复核） 。 XX水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水隧洞、原输水涵管等建筑物组成，是一座 以灌溉为主，兼顾防洪、养殖及发电等综合利用的中型水利枢纽工程。XX水库原设计 正常蓄水位100.47（黄海高程系统，黄海高程假设高程101.33m,下同） ；灌溉死水 位81.17m，相应库容29104m3；设计洪水标准为100年一遇，设计洪水位为102.25m， 相应库容1524104m3；校核洪水标准为1000年一遇，校核洪水位为102.72m，相应库容 1600104m3。本次设计按防洪标准 （GB50201-94）和水利水电工程等级划分及洪 水标准(SL252-2000)的有关规定对水库现状复核后调整为：水库按50年一遇洪水标准 设计，1000年一遇洪水标准校核。正常蓄水位100.47，死水位81.17m，相应库容 29104m3；设计洪水位为50年一遇，设计洪水位（P2）101.76m，相应库容 1445104m3；校核洪水标准为1000年一遇，校核洪水位（P0.1）102.42m，相应库 容1547104m3。按照防洪标准 （GB50201-94） 、 水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）的有关规定，经复核该水利工程仍为中型水库，工程级别为等，主 要建筑物级别为3级。 XX水库1958年10月动工兴建，由XX县XX水库工程指挥部负责施工，1960年7月基本 完成并投入运行，历经1963年、1976年及1987年等主要的除险加固与续建配套至现状 规模。水库投入运行以后为当地的工农业生产发挥过一定的社会和经济效益，但由于 XX水库工程边设计边施工，一方面受工程投资的限制，一方面由于采用群众运动方式 施工，致使工程质量较差，工程自投入运行以来，枢纽各建筑物先后不同程度暴露出 一些问题，时有险情发生，影响了工程效益的正常发挥。XX水库下游城镇、村庄密集， 水库一旦失事，直接危及下游的浙赣铁路、320国道、贵白公路，以及彭湾等乡镇的4 万人口，4万亩农田的安全，损失巨大。 为全面评价现状水库枢纽的安全状况，了解大坝运行性态，使水库工程早日安全 运行，XX 市水利局于 2007 年 1 月委托 XX 市水利电力勘测设计院对 XX 水库进行全面安 全论证。2007 年 5 月，由江西省水利厅组织召开由江西省大坝安全管理中心、江西省 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 2 XX 市水利电力勘测设计院、XX 市水电局等部分有关专家参加的大坝安全鉴定会议，通 过了 XX 水库大坝安全鉴定报告书。根据水库大坝安全评价导则（SL2582000）， XX 水库安全类别评定为三类坝，并对大坝的维修加固提出了意见和建议。 本次初步设计在上述资料基础上，对 XX 水库枢纽工程作进一步分析论证并进行除 险加固设计，提交除险加固设计报告。 1.2 水文 本工程所在区域属中亚热带湿润季风气候区，其主要特点是：四季分明，气候温 和，雨量充沛，日照充足，无霜期长，有利于多种农作物和林木的生长。根据 XX 市 气象站实测资料统计分析计算，其主要气象要素特征值为： 多年平均气温 18.2，极端最高气温 41.1（2003 年 8 月 11 日），极端最低气温 -9.3（1991 年 12 月 29 日）。 多年平均相对湿度为 76。 多年平均日照小时数为 1977.6h。 多年平均无霜期 283 天。 多年平均蒸发为 1572.0mm（20 蒸发皿）。 多年平均风速为 2.1m/s，多年平均最大风速 15.3m/s，风向多为 NW。 降水：XX水库所在的童家河流域无雨量站点，故本次设计坝址以上流域的降雨采 用XX气象站的资料，经对XX气象站19702002年实测资料统计分析，该区多年平均 面雨量为1888.20mm，实测最大年降雨量2761.2mm(1998年)，实测最小年降雨量 1056.7mm(1971年)，47月四个月的多年平均降雨量为1069mm，占全年的56.6%，而 其他八个月的降雨仅占全年的43.4%，可见降雨在年际间、年内分配都很不均匀。 XX水库所在的童家河流域内无径流测站，相邻流域有信江水系白塔河支流柏泉水 文站、圳上水文站、耙石水文站，信江水系葛溪水支流上的龙潭桥水文站，铅山河铁 路坪水文站、项源水文站和信江干流弋阳水文站。本次除险加固设计选用项源站水文 站为本工程坝址径流推求的设计参证站。 设计暴雨采用实测暴雨推算及江西省暴雨洪水查算手册中的等值线图查算两 种方法进行比较，从上述两种方法求得的最大24小时设计频率暴雨可以看出，XX站实 测降雨计算成果与手册相差在9%1%，考虑到实测系列没有特大暴雨资料，计算 出的CV值较小，而手册综合考虑了流域特征，成果较可靠，对无资料地区的设计 暴雨计算有较高的精度；另外XX气象站缺 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 3 少短历时暴雨资料，故本次洪水复核设计采用手册查算的成果作为设计暴雨成果。 根据手册使用方法和适用的范围，流域的设计洪水按可用瞬时单位线法和推求公 式法两种方法进行计算，两种计算方法洪水总量一致，设计及校核频率的洪峰流量瞬 时单位线法比推理公式法小11.8%15.3%。经洪水调节计算，校核洪水位 （P0.1%）时推理公式法成果比瞬时单位线法成果高0.17m，设计洪水位（P2%） 时推理公式法成果比瞬时单位线法成果高0.05m；从工程的安全角度考虑，推理公式法 的洪水对工程更为不利，故本次除险加固设计本流域坝址设计洪水位采用推理公式法 的洪水成果。 XX水库坝址控制集雨面积20.00km2。根据水文雨量站布设规范以及为了及时的初 步作业设计，在水库管理局建一座中心站。根据在万分之一航测图所进行的初步作业 设计，库区新建理源（海拔高程172.20m）控制性雨量遥测站，并在XX水库大坝上同时 新建成雨量遥测站、库水位人工观测改建成库水位自动测报。利用外网转发理源雨量 遥测站的雨情数据至XX水库管理局中心站（XX雨量遥测站的雨情数据直接进中心站） 或转发理源、XX二雨量遥测站的雨情数据至县防汛办，形成水文信息自动收集、处理 和预报的水文自动测报系统。水库管理局中心站利用计算机对遥测数据快速处理和加 工成各种数据报表及洪水预报，提早做准备，作出水库洪水优化调度运行的安排。 1.3 工程地质 1.3.1 区域地质概况 工程区属构造剥蚀丘陵地貌，植被发育，岸坡稳定。山脉走向基本为北东向，地 势西南高，东北低，山顶高程一般为150250m，相对高差一般50100m，山坡坡度 一般4535。 本区出露地层主要有加里东期花岗岩、晚元古界震旦系下统及第四系地层，该地 层分布广泛；第四系全新统冲洪积层主要分布于河谷及两岸阶地，一般具二元结构， 上部为粘土，下部为砂及砾（卵）石层，中更新统残坡积层亦有零星分布，一般分布 于低丘坡麓处，岩性为含砂低液限粘土、粘土质砂等。 工程区位于华南褶皱系、赣中南褶隆的北缘饶南拗陷内，区内岩浆岩活动以燕山 期中酸性岩浆喷发为其主要特征，形成火山熔岩、凝灰岩及火山碎屑沉积岩，南部 较北部发育，厚度较大。 据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）界定，工程场址地震动峰值加速 度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 4 0.35s。相应地震基本烈度低于度，区域稳定性较好。建筑可不进行地震安全复核。 本区属亚热带多雨气候，水量丰富，为地表水径流和地下水补给提供了良好的条 件。区内地下水主要类型为基岩裂隙水及孔隙潜水。 坝区不良物理地质现象一般不发育,近坝库岸山体植被发育，且地质构造不发育， 近坝库岸山体边坡基本稳定。 坝址以上流域范围内树林茂密，植被良好，洪水期有少量泥沙淤积库区，平水期 上游河水清澈，固体径流甚微。 水库区无重要矿藏、城镇及交通设施淹没和浸没问题。运行近五十年来，未发现 水库诱发地震。 1.3.2 大坝工程地质条件及评价 大坝坝基持力层主要为全风化基岩及第四系冲积含细粒土砂，下部为强风化花岗 岩，对低土石坝而言，其承载力及抗剪强度能满足要求，坝基稳定问题不大。 据野外钻孔压(注)水试验，左坝基全风化岩体透水率为 7.6810-5cm/s7.38lu，强 风化岩体透水率为 5.38Lu, 均在 10Lu 以下或 K 值小于 1.010-4cm/s，具弱透水性，故 左侧坝基不存在渗漏问题。坝右侧坝基 K 值为（5.06.24）10-4cm/s，具中等透水性， 故右侧坝基存在渗漏问题。 据钻孔注（压）水试验，大坝左坝肩 77m 高程以上岩体 K 值为（5.2411.00） 10-4cm/s（岩体透水率为 18.428.2Lu） ，K 值大于 1.010-4cm/s 或在 10Lu 以上，具 中等透水性，左坝肩存在绕坝渗漏问题。 坝右肩高程 87m 高程以上岩体 K 值为（2.375.81）10-4cm/s，具中等透水性， 故坝右肩也存在渗漏问题。 大坝原设计为粘土心墙土坝，安全鉴定阶段鉴定为均质土坝。大坝坝体填筑土总 体由粘土质砂组成，填土土质量较差，且粘土防渗心墙填筑混杂，现状坝体填筑土具 中等压缩性，土的平均干密度为 1.51g/cm3, 据野外注水试验和室内渗透试验成果综合 分析，坝体填筑土渗透系数大于 1.010-4cm/s，具中等透水性，坝体填筑土防渗性能 不满足规范要求，现大坝下游坝脚老河床处堆石排水体与填土接触部位出现集中渗漏， 主要与坝体渗漏有关。 1.3.3 溢洪道工程地质条件及评价 溢洪道区出露地层主要有加里东期花岗岩及第四系地层，现由老至新分述如下： （1）加里东期花岗岩：地表出露岩体为强弱风化岩体。 （2）第四系：主要为全新统 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 5 冲积层，主要分布于溢洪道出口下游河谷，一般具二元结构，上部为(含砂)低液限粘土， 下部为砂 及砾（卵）石层。溢洪道系开敞式无闸控制溢洪道，布置在大坝的左坝端， 系傍山开挖而成，由进口段、控制段、陡槽段、消力池段及泄洪渠段组成。进口段为 在左岸山坡上开挖而成，从现场地质条件看，该段为开挖山体而成，见有强风化岩石， 能满足其基底应力要求，墙基较稳定，建议砼/强风化岩体抗剪强度建议为 f=0.350.40,C=0.100.15Mpa。控制段为无闸控制实用堰，从现场地质条件看，该段 为开挖山体而成，见有强风化下部岩石，能满足其基底应力要求，堰基较稳定，建议 砼/强风化岩体抗剪强度建议为 f=0.450.40，C=0.200.25Mpa。由于溢流堰表面砼剥 落，卵石外露，建议进行加固处理。整个泄槽是在左岸山体上开挖而成，泄槽总长 103.6m，出露的为强风化下部的岩石，岩石较完整，裂隙不大发育，未发现不利的结 构面，且裂隙面倾向库里，岩体抗冲刷能力较强，现状山体边坡较稳定。溢洪道消能 采用底流消能方式，左侧为花岗岩体，且左右侧已砌挡墙，墙基为新鲜完整岩石，现 状墙体较稳定。消力池后接泄洪渠，泄洪渠段底板上部为粘土质砂及含细粒土砂,下部 为风化花岗岩,其透水性较强,抗冲刷能力较差 1.3.4 老输水涵管工程地质条件及评价 老输水涵管建于 1958 年，布置在大坝左坝端，为坝下浆砌条石无压拱涵,拱涵底 宽 0.9m，高 1.15m, 长 150m,进口底高程 81.17m，出口底高程 73.67m。1962 年汛期， 斜卧管管身突然断裂，大坝出险。经抢修，进行了衬砌，但因施工质量较差，仍漏水 严重。1963 年在坝左端新开圆形压力隧洞替代原有的输水涵管，同时对原有拱涵进行 封堵。封堵老涵管采用的方式为从涵管上游用水泥浆进行封堵,由于采用手工操作施工， 难度较大，堵死后仍漏水严重。1975 年再次对老涵管进行封堵,涵管前半段用粘土，后 面用砂石料导渗进行处理，涵管与坝体接触部位一直未进行处理，渗漏险情一直未彻 底处理。 老输水涵管管基为全风化岩石及残坡积土层,主要为含细粒土砂, 透水性较强,承载 力较高，工程地质条件较好, 老输水涵管不存在不均匀沉降问题。虽然进行了封堵,但 现状仍然存在漏水,建议重新进行封堵。 1.3.5 输水隧洞工程地质条件及评价 该隧洞通过地段山体较雄厚，自然山坡稳定。隧洞进口段岩石呈强风化，裂隙发 育，岩体较破碎，但现状边坡平缓,进口段洞脸山坡稳定性较好。出口段上覆有 23 米 的残积土层,其下为强风化岩石，裂隙发育，岩体较破碎，但现状边坡平缓,出口洞脸山 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 6 坡稳定性较好;隧洞埋深一般为 2030m，隧洞围岩为强弱风化岩体，岩体裂隙不大 发育，围岩稳定。 1.4 工程除险加固的必要性 一、大坝存在的主要问题 （一）大坝坝体填筑质量较差，坝体存在渗漏问题 大坝填筑土土料主要以粘土质砂为主，心墙部位填筑土料渗透系数算术平均数 7.8410-5cm/s，上游坝壳为 2.210-4cm/s，下游坝壳为 4.410-4cm/s，心墙部位填筑 土料渗透系数不满足规范强制性要求。 （二）坝基及两岸坝基存在渗漏问题 大坝坝基出露的岩石为加里东期花岗岩，右坝基岩体透水率为 5062.4Lu，大于 10 Lu，具中等透水性，存在渗漏问题；大坝左坝肩 77m 高程以上岩体透水率为 18.4Lu，大于 10Lu，具中等透水性，存在绕坝渗漏问题；右坝肩高程 87m 高程以上岩 体透水率为 23.758.1 Lu，具中等透水性，故右坝肩也存在渗漏问题。 （三）大坝排水体型式经认定为贴坡排水，排水体未按要求设置反滤层，仅有块 石和泥土充填，排水效果较差。 （四）大坝在高程 85.67m 以上有块石护坡，护坡局部凹凸不平，砌体松动，大部 分块石风化严重，块径偏小，局部被风浪淘刷破坏严重，护坡未设护脚。 （五）大坝坝坡面有白蚁，建议对其进行全面彻底诱杀和防治。 （六）大坝无坝面垂直位移和水平位移、坝基渗流观测，大坝原型观测项目不全， 不满足规范要求。 （七）进库防汛交通道路为泥质路面，路面狭窄，冲刷严重，凹凸不平，路基不 实，不能满足防汛抢险要求；上坝公路标准低，影响防汛抢险交通。 二、溢洪道存在的主要问题 进口段左岸引水导墙不完整、块石风化，岸坡有坍塌现象，砂浆剥蚀严重。进口 段底板没有衬砌；溢洪道堰体砼、泄槽砼底板及边墙砼老化，强度低，碳化深度深， 局部有裂缝、变形及空洞现象，水流冲刷破化严重；底板稳定性差；底流式消力池尺 寸不满足要求；陡槽段右边墙距溢流堰 30m 处有 3 处集中漏水点。底板不平整且有钙 化物析出；底板与边墙存在多处裂缝。泄洪渠边坡较陡，未有衬护，抗冲刷能力低， 不能安全泄洪；溢洪道上的交通桥次拱（靠近大坝方向）存在 2 条贯穿性裂缝，危及 工程安全。 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 7 三、输水隧洞存在的主要问题 隧洞围岩为强弱风化岩体，岩体裂隙不大发育，围岩稳定，隧洞进出口岩石呈 全强风化，岩石破碎，裂隙发育，进口洞脸山坡稳定性较差。隧洞竖井砼强度低，井 壁砼蜂窝麻面、露筋现象严重，并有析钙现象。竖井砼闸门破损严重，启闭螺杆锈蚀 变形，启闭机老化，闸门人工启闭操作困难，运行管理不便。 四、老输水涵管存在的主要问题 老输水涵管为浆砌石结构，施工质量差，废弃涵管封堵不彻底，现状输水涵管长 期存在渗漏，并且管身与大坝之间未作截渗处理，存在接触渗漏可能，对大坝安全不 利。 五、存在的其他问题 （一）输水隧洞竖井手动螺杆式启闭机螺杆变形，不能运行；表面防护涂层剥蚀 严重；工作桥护栏损坏严重，管理房陈旧；启闭闸门为钢板闸门，闸门垂直水流方向 偏离中心位置达 5-8cm，漏水严重，护轴套损坏严重。 （二）隧洞出口的分水闸、泄洪闸老化严重，均漏水，闸室破损严重、启闭设施 损坏严重。 （三）进库防汛交通道路为泥质路面，路面狭窄，冲刷严重，凹凸不平，路基不 实，不能满足防汛抢险要求。 （四）现有管理房陈旧、简陋、管理设施落后，不能满足管理要求。 1.5 建筑物除险加固设计 XX 水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖、发电等综合利用的中型水利工程。 本次设计按照防洪标准 （GB50201-94） 、 水利水电工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）的有关规定，经复核该水利工程仍为中型水库，工程级别为等，主 要建筑物级别为 3 级，次要建筑物级别为 4 级，临时建筑物为 5 级。 1.5.1 大坝现状渗流稳定复核 根据大坝现状渗流流网计算结果可知：由于土坝坝体和坝后填土碾压质量差，虽 然在正常蓄水位运行条件下，坝体渗流状态基本稳定，但大坝各典型计算断面下游坝 坡浸润线逸出点出口均在贴坡排水体内，但由于贴坡排水未设置反滤结构，排水较差， 故易产生渗透破坏。而且推算到未来校核洪水位作用下，0063.5 桩号浸润线出逸点 高程超出现状贴坡排水体顶高程，影响大坝的正常使用；0+063.5 桩号在设计、校核工 况下和 0+103.5 桩号校核工况下，下游坝坡逸出点最大渗透坡降和下游坡逸出段的最 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 8 大渗透坡降均已超过允许渗透坡降，高水位下极可能发生渗透破坏。 1.5.2 大坝现状坝坡稳定复核 从现状坝坡抗滑稳定计算结果来看，大坝 0103.5 断面在正常蓄水位运用条件下， 下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求，在设计洪水位、校核洪水位运用条件下， 下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求；大坝 0063.5 断面在正常蓄水位、设计 洪水位、校核洪水位运用条件下，下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求；在库 水位自校核洪水位快速降落至堰顶水位 100.47m 情况下，0103.5 断面、0063.5 断 面上游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求；在库水位自正常蓄水位 100.47m 降落 至隧洞底板高程 81.17m 情况下，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求；库 水位自正常蓄水位 100.47m 降至三分之一坝高水位 84.61m 情况下，形成稳定渗流情况 下，大坝上游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。 1.5.3 大坝除险加固设计 一、大坝除险加固设计内容 针对 XX 水库大坝现状存在的主要问题，确定大坝除险加固设计的主要内容如下： （1）大坝坝身防渗处理设计： （2）大坝坝基及坝肩绕坝渗漏处理设计; （3）大坝坝顶设计： （4）上游坝坡及护坡重建设计； （5）下游坝坡护坡及坝面排水设计； （6）下游贴坡排水重建设计； （7）大坝监测设计； （8）上坝公路设计。 二、大坝加固设计 （一）大坝坝体防渗体系利用冲击钻成槽，泥浆固壁，再在泥浆中下套管浇筑砼 防渗墙。 1、砼防渗墙布置 大坝砼防渗墙轴线布置在坝轴线上游 5.0m 处，防渗墙布置范围从桩号 0+008.80+164.6，顶高程 102.80m，有效墙厚 0.4m，底高程为深入坝基强风化岩石 0.5m，墙身最大高度为 31.7m。 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 9 砼防渗墙设计指标 （1）抗渗等级：W8. （2）允许抗渗比降：J80。 （3）墙体有效厚度：t=0.4m。 （4）抗压强度（R28d）：10Mpa。 （5）弹性模量（E28d）：25500Mpa。 （6）主要建材要求：水泥采用 32.5 强度等级的普通硅酸盐水泥，砼配合比应现场 试验确定。卵石粒径为 1020cm，砂料为中粗砂，造浆粘土要求塑性指数大于 20，粒 径小于 0.005mm 的粘粒含量在 50以上，含沙量小于 5，SO2和 AL2O3含量比为 34。 （7）固壁泥浆比重为 1.21.3，粘度为 2030 秒，槽孔内泥浆面应高于地下水位 1.8m 以上，并不得低于孔口高程 0.1m。 2、大坝坝基及坝肩帷幕灌浆布置 大坝两坝肩防渗采用帷幕灌浆，帷幕灌浆孔采用单排布孔，孔距 2.0m，底部深入 相对不透水岩层顶板线（q10Lu）以下 5.0m，帷幕灌浆与砼防渗心墙搭接，搭接长度 1m。帷幕孔线与坝体防渗墙中线重合，灌浆管距 2.0m，分 3 序孔施工，坝基帷幕伸入 砼防渗墙 1.0m。帷幕灌浆在右坝肩沿坝轴线向右岸延伸，左坝肩左至溢洪道左岸再向 左延伸，右坝肩帷幕向右岸延伸 11.0m，左坝肩帷幕向左至溢洪道左岸再向左岸延伸 10.0m，以满足两坝肩绕渗要求。帷幕灌浆处理范围分别为 00500+036 桩号和 01500188 桩号，总长 124m。 （二）坝顶设计 现状坝顶高程和宽度均满足设计要求，只是在运行过程中，大坝多年的固有沉降， 致使坝顶不平整。本次设计中现对坝顶进行整平，再浇筑路面，因为坝顶宽为 20.0m， 考虑到村村通公路，坝顶中部 6.0m 宽采用采用砼路面，在砼路面底部先铺设一层 20cm 厚的砂砾石垫层，然后在路面底部再铺设一层 20cm 厚的水泥稳定砂砾基层，最后在铺 一层 20cm 厚的砼面层做路面；坝顶其余 13m 宽设绿化带，采用铺草皮的形式。坝顶设 计高程为 104.40m，上下右侧设宽 0.5m，高 0.7m 的砼路缘石，每隔 50m 布置一盏防汛 照明灯。 （三）上游坝坡及护坡设计 上游坝坡整治首先将现状上游坡块石及垫层全部清理，对塌陷、洼凹处进行填补 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 10 修整。为节省外运的费用并平衡清理出来的碎石料，拟在上游坝脚利用上部整修的清 除料堆筑一顶宽 5.0m 的压脚平台，压脚平台顶高程略高于死水位（81.17m） ，定为 82.0m，压脚平台以下至死水位之间利用大坝上部清除的原护坡块碎石料砌筑，对于死 水位以下由于无法放空库水则采用拆除料抛填块石。上游坝坡基本按现状坝坡进行整 治，在 94.40m 高程新建一平台，平台宽 2m，设计坡比坝顶至一级平台（94.40m 高程） 为 13.0，一级平台至坝脚平台（82.0m）为 13.5，坝脚平台以下为 1：4.0。上游 坝坡坝顶至坝脚平台采用 0.15m 厚的 C15 砼预制块护坡，其下设 20cm 厚的砂砾石垫层。 砼预制块底部设 C15 砼固脚，左岸与溢洪道进口边墙相接，右岸与右坝肩坡相接，岸 边设 C15 砼固脚。 （四）下游反滤排水体设计 重建贴坡排水体长 92m，根据加固后渗流复核计算结果确定贴坡排水体顶高程 78.0m，坡度为 11.5。贴坡排水体反滤层由细砂料及砂砾料综合组成，根据反滤材料 比较结果，反滤层由上游至下游第一层铺设 20cm 厚的粗砂垫层，粗砂粒径13mm， 第二层为 20cm 厚中砾石垫层，粒径 13mmd40mm，第三层为 20cm 厚卵石垫层，粒 径 40mmd76mm，第四层为 40cm 厚干砌块石层，块径200mm。顶部设置断面 0.40.4（宽深）的排水沟，采用 M7.5 浆砌块石结构。 （五）下游坝坡护坡及坝面排水设计 现状大坝下游护坡草皮杂乱、坝面不平整，设计将原有草皮全部清除至坝体土并 对塌陷、洼凹处进行填补修整、夯实，坝坡基本维持原坡比，从上至下依次为： 13.5、12.75，在 94.40m 高程处分别保留平台，平台宽 15.0m。设计考虑在坝坡坡 面整平厚重新铺设新的网状草皮护坡，草皮护坡范围为反滤排水体顶高程以上的整个 下游坝面，护坡前将下游坝坡按设计坡比全面夯实。下游坝面设置纵、横向排水沟和 岸坡排水沟。纵向排水沟一般宜布置马道内侧，横向排水沟每隔 50cm 设置 1 道，共设 3 道。排水沟采用 M7.5 浆砌块石砌筑而成。横向排水沟断面尺寸为 0.4m0.4m；纵向 排水沟断面尺寸为 0.5m0.5m；岸坡排水沟尺寸为 0.5m0.5m。 （六）踏步设计 上游坡现状无踏步，本次设计新建踏步，位于 0065 桩号，踏步宽 6.0m，M7.5 浆砌石结构，表面 M10 水泥砂浆抹面。 下游坡拆除现有踏步并重建，设计上坝踏步宽 6.0m，位于 0065 桩号，上坝踏步 宽 6.0m，M7.5 浆砌石结构，表面 M10 水泥砂浆抹面。 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 11 （七）上坝公路 上坝公路长 0.5km，经 XX 水库管理委员会后到大坝右坝头的简易道路，该道路路 况很差，路窄、坡陡、湾急、坑洼不平，沿途上体风化破碎，不能满足防汛抢险及工 程管理要求，本次拟扩宽建砼路面，且对局部路面处山体采用 M7.5 浆砌块石护坡。上 坝公路设计砼路面净宽 4.5m，两侧各布置 0.5m 的土路肩，在路面底部铺设一层 20cm 厚的砂砾石垫层，然后在路面底部再铺设一层 20cm 厚的水泥稳定砂砾砂砾基层，最后 再铺设一层 20cm 厚砼面层作为路面。 （八）大坝加固后渗透稳定和坝坡抗滑稳定计算 XX 水库经过大坝坝体建造砼防渗墙，大坝坝基和绕坝作防渗墙加固处理后，大坝 渗流工况将发生改变，本次设计采用有限元方法对大坝加固处理后的渗流稳定计算分 析。经计算，大坝加固处理后坝体浸润线在下游坝坡出逸点及沿下游地基出逸坡降均 有大幅度降低，渗流稳定满足要求。 大坝除险加固后在正常运用和非常运用情况下，各典型计算断面的上游坝坡和下 游坝坡最小抗滑稳定安全系数均满足规范要求。 1.5.4 溢洪道除险加固设计 一、进口段除险加固设计 进口段现状为宽浅式，现有进口段底板未有衬护，进口段左侧为傍山公路，设有 浆砌石挡墙，右侧为坝体，设有浆砌块石护坡，现状护坡顶高程较低，水库泄洪时导 墙满顶，水流条件差。本次设计拟对左侧原重力式边墙采用 C20 砼结构进行加高至高 程 102.97m，高于校核水位（102.42m） ，长度取 15m，边墙迎水面采用 C20 砼进行衬 护，衬护厚度为 20cm。右侧新建 C20 砼重力式导墙，墙内采用埋石砼结构，墙顶高程 为 102.97m，顶宽 1m。进口段边墙以渐变形式与实用堰边墙衔接，使水流更流畅的通 过溢流堰。 进口段底板现状为倒坡，无衬砌，本次设计对原进口底板整平不衬砌，底板高程 为 97.97m。 二、控制段除险加固设计 现状控制段溢流堰长 3.4m，总宽 32m，过流净宽 30m。溢洪道控制段为砼实用堰， 堰上设有交通桥，交通桥为三跨组成的浆砌块石无铰拱桥。本次设计拟拆除现状砼堰 体和堰上交通桥，新建 C25 钢筋砼堰体和钢筋砼梁板交通桥，将现有的 WES 实用堰拆 除，新建 WES 实用堰堰顶高程为 100.47m，实用堰体内填埋石混凝土。溢流堰增设间 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 12 距 1.5m 呈梅花型布置的锚筋，锚筋直径为 22，深入基岩 3m，顶部与溢流堰面钢筋 焊接。 溢流堰加固后堰型为 WES 曲线实用堰，在现状溢洪道底板上，以 30cm 厚 C25 砼 浇筑溢流堰堰面，内部以 C15 砼埋块石填腹。WES 曲线堰面曲线方程为 y=0.360x1.85， 堰底宽 3.8m。堰顶高程 100.47m，下游与泄槽相接，接点高程 98.37m。堰底板上游沿 齿槽嵌入基岩 0.5m，底宽 0.5m。实用堰表面纵横向钢筋均为 12200。 溢流堰堰基及两侧绕渗采用帷幕灌浆处理，溢流堰基础防渗处理范围 00000050，全长 50.0m，左侧与大坝左坝肩帷幕相连接。帷幕灌浆采用单排布孔， 孔距 2.0m，帷幕底部伸至岩石相对不透水层（q10Lu）以下 5.0m。在溢流堰两侧设 5.0m 长 C20 砼刺墙，刺墙厚 0.3m，以满足绕渗要求。 三、泄槽段除险加固设计 泄槽加固主要是在原边墙、底板砼表面增设 0.3m 厚 C25 钢筋砼衬砌，对于边墙高 度不满足要求的泄槽段，采用 C25 砼加固至设计边墙顶高程，顶宽 1.0m。加固后泄槽 范围为 0003.80115.20 桩号，为三级泄槽，总长 111.4m，为矩形断面。 一级泄槽总长 65.9m，桩号范围 0003.80069.70 桩号，纵坡 i0.03，底宽由 32m7m，底板高程 983796.19m，边墙高 3.04.0m，一级泄槽在原边墙、底板表 面凿毛，加衬 0.3m 厚 C25 钢筋砼；二级泄槽总长 31m，桩号范围 0069.700100.7 桩号，纵坡 i0.364，底宽为 7.0m，底板高程 96.1985.11m， 边墙高 4.03.0m。二级泄槽在原边墙、底板表面凿毛，加衬 0.3m 厚 C25 钢筋砼；三 级泄槽总长 14.5m，桩号范围 0100.70115.2 桩号，纵坡 i0.667，底宽为 7.0m，底板高程 85.1175.44m，边墙高 4.03.0m。三级泄槽底板在现状基础上进行 开挖，并采用 0.3m 厚 C25 钢筋砼衬砌，对原边墙表面凿毛，加衬 0.3m 厚 C25 钢筋砼。 为使新衬砌砼与原边墙砼连接紧密，二级泄槽和三级泄槽边墙设间距 1.0m 梅花型布置 的锚筋，锚筋直径为 22，长 1.0m，并焊接在新衬砌的砼面板钢筋上；同时为增加底 板抗滑稳定安全，二级泄槽和三级泄槽底板增设锚筋，锚筋间距 1.5m，呈梅花型布置， 锚筋直径为 22，锚入基岩深度 3.0m。泄槽段边墙、底板每隔 10m 设伸缩缝，缝内设 15mm 厚 651 型塑料止水，并采用沥青衫板填缝。为完善底板排水系统，底板下设二 道纵向排水沟，每隔 10m 设一道横向排水沟，纵向排水沟断面尺寸 0.40.4m，横向排 水沟断面尺寸为 0.30.3m，排水沟中充填砂石料。各级泄槽间采用抛物线衔接。 四、消能防冲设计 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 13 原溢洪道消力池尺寸不满足要求，从现场情况看，消力池底板钙化现象严重。由 于长期冲刷，底板及边墙砼有不同程度的剥落。本次设计消能防冲设计仍采用底流消 能形式，对原消力池维修加固。加固后消力池长度 31.0m，净宽 7.0m，为矩形断面， 池深 3.65m，底板高程 75.44m。左、右边墙采用 30cm 厚 C25 钢筋砼衬砌，边墙高 6.5m，钢筋砼边墙设 22 间距 1.0m 呈梅花型布置锚筋；消力池底板表面采用 30cm 厚 C25 钢筋砼衬砌，下部为 10cm 厚 C10 砼垫层。消力池后接台阶式消能段 （0146.200154.20 桩号） ，底宽为 7.0m，边墙和底板均采用 30cm 厚 C25 钢筋砼 衬砌，台阶式消能底板内采用 C15 砼埋石结构。台阶式消能接 5.0m 钢筋砼护坦，护坦 与泄洪渠相接。 五、泄洪渠加固设计 泄洪渠长约 500m，泄洪渠设计标准按 10 年一遇洪水设计，相应洪水流量 Q50.63m3/s，平均坡降为 i0.001，糙率 n0.02，进口高程 74.10m，出水口底板高 程为 73.60。泄洪渠底宽为 7.0m。边坡 1：1.0，衬砌断面最大流速 3.17m3/s，按抗冲流 速标准选用渠道的护砌材料为 M7.5 浆砌块石，即边墙采用 0.3m 厚 M7.5 浆砌块石衬 护，下设 10cm 厚砂卵石垫层，泄洪渠顶超高取 0.57m，顶高程 74.1077.60m。底板 整平不衬护。 六、交通桥设计 本次设计拟在溢洪道控制段重建一座交通桥，交通桥为钢筋砼桥，桥面宽 6.0m， 三孔，每孔净宽 10m，中间设两个桥墩，桥墩长 7m，宽 1.0m，底部基础建在强风化 岩石上，C20 砼结构。桥面高程 105.60m，桥底高程 104.60m，大于溢洪道边墙高程， 以满足溢洪道泄流要求。 1.5.5 输水隧洞除险加固设计 一、输水隧洞除险加固设计 隧洞洞线穿过地带均为花岗岩，全强风化岩体裸露地表。隧洞埋深一般为强微 风化岩体，岩体裂隙不大发育，一般属类围岩。隧洞加固方案为拆除原进水口、竖 井，重建喇叭形进水口、闸门竖井和出水口等。 加固后的进水口长 10.50m，宽度由 5.0m 渐变至 2.4m，底板为 0.3m 厚 M7.5 浆砌 块石表面 0.1m 厚 C15 砼，重力式导墙高 2.03.30m，为 M7.5 浆砌块石结构，表面采 用 M10 水泥砂浆抹面，进水口为三面收缩的喇叭口，进口断面尺寸为 2.42.0m（宽 高） ，三面收缩至 1.21.2m（宽高） ，收缩段长 1.8m，进口底板高程 81.07m。 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 14 进水口段后接重建的闸门竖井，闸门孔口尺寸 1.41.6m（宽高） ，闸室布设拦 污栅、检修闸门、工作闸门及进气孔。竖井框架顶部设启闭机房，启闭机房设 2.0m 宽 工作桥与现乡村公路相接，工作桥桥面板高程与现状一致，为 104.70m。根据已建的一 些水电站进水口通气孔面积尺寸，在一般情况下，建议通气孔不易少于过水面积的 5，本工程选用通气孔横截面 0.50.4m，可满足通气要求。整个闸门竖井采用钢筋 砼结构；竖井后为一渐变段，由方变圆与洞身连接，渐变段长 5.0m，隧洞洞身维持现 状。 隧洞出口高程 80.77m，设镇墩长 4.0m，宽 3.0m，为 C20 砼结构，镇墩后接灌溉 管及发电管，管径均为 1.2m，灌溉管出口设闸阀控制。对出口现状两启闭房拆除重建。 隧洞出口跌水消能采用 0.3m 厚 C25 砼底板及 C25 砼重力式边墙进行加固处理，跌水 长度 6.70m，底板高程 80.50，进、出口洞脸山坡较陡，强风化岩石裸露，裂隙发育， 岩体较破碎，稳定性差，对进、出口洞脸山坡进行削坡并采用喷 15cm 厚砼处理。 二、原输水涵管封堵设计 设计拟对原输水涵管重新进行封堵。涵管进口段拆除长度 15m，采用回填粘土防 渗；原涵管与防渗墙轴线相交处对涵管前后采用人工挖孔桩回填砼封堵，桩孔径 1.2m；原涵管与砼防渗墙轴线重合部位采用冲击钻直接钻至涵管管身并至强风化基岩 层造 C20 砼防渗墙封堵，砼墙在涵管两侧与砼桩连接，并对封堵部位全线回填灌浆。 1.5.6 灌溉渠首加固设计 现状灌溉渠首总长约 500m，大部分渠道未衬砌，因年久失修，渠道渗漏。淤积严 重，影响灌溉效益，特别是靠近溢洪道出口和隧洞出口的渠道位于大坝坝脚附近，渠 道渗漏给大坝观测运行带来很大影响，渠道边坡失稳将影响大坝坝脚稳定，因此须对 灌溉渠首进行加固处理。考虑灌溉渠首渠道全部衬砌投资较大，本次加固渠首渠道长 度根据水库管理范围确定为 235m，渠道加固基本沿着现有渠道进行修整、加固。渠道 加固采用边墙 M7.5 浆砌石挡土墙护砌，M7.5 水泥砂浆抹面，底板采用 C20 砼加固。 1.5.7 工程观测设计 根据土石坝安全监测技术规范 （SL60-94）的要求，结合该坝目前安全监测的 实际情况，建立包括大坝坝面变形、坝体、坝基渗透压力观测、渗流量观测；溢洪道 边坡稳定观测、上下游水位观测、坝区降水量及气温观测在内的大坝实时安全监测体 系。 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 15 1.6 金属结构及电气设计 XX 水库除险加固设计金属结构主要为：输水隧洞进水口拦污栅、平面钢闸门、输 水隧洞发电钢管和闸阀等。输水隧洞拦污栅闸孔尺寸 5.03.0（高宽）m，钢质结构， 拦污栅重 1.4t，横梁及边梁采用型钢 L1409010，栅格采用16mm 钢筋，栅格间距 100mm。输水隧洞进水口工作闸门为平面钢闸门，闸孔 1.41.6m（宽高） ，检修闸门 尺寸为 1.40m1.6m（宽高） ，闸门重 3.0t，埋件重 3.0t，采用卷扬式启闭机启闭， 启闭力 40T。输水隧洞压力钢管主要是出口灌溉钢管、岔管及发电压力引水钢管、岔 管。隧洞出口岔管布置在 0175.3 桩号，为三梁岔管，一支接灌溉钢管，一支接发电 引水隧洞，一支接放空钢管。灌溉钢管长 10.0m，管径 1.2m，管壁厚度 12mm，出口 设直径 1.2m 闸阀控制。发电引水钢管长 115m，主管直径 1.2m，支管直径 1.0m，管壁 厚度分别为 12mm 和 10mm。主管和支管采用卜形岔管连接。放空钢管长 5.0m，管径 1.2m，管壁厚度 12mm，出口设直径 1.2m 闸阀控制。 XX 水库电气设计主要是指输水隧洞进口工作闸门启闭设备的电气设计。隧洞工作 闸门采用卷扬式启闭机进行启闭，启闭机房内用电设备有电动机、照明及检修用电。 启闭机电机容量均为 15kW，电压等级均为 380V，故在启闭机房内设一动力配电箱， 供启闭机房内各用电单元用电。附近管理房虽有低压三相电源，但距离较远，若直接 引进，电压降不符合要求，电动机难以启动。因此，在大坝坝中位置设一油浸式变压 器，型号为 S9-50Kva/10，变压器高压侧设一跌落式熔断器，作为变压器的短路和过负 荷载保护，型号为 PRGW4-10；并设一组 HY5WS-17/45 型氧化锌避雷器，以防雷电侵 袭；另设一组高压计量箱作为主变进线的电度计量用。10kV 电源由大坝坝脚厂房处引 来，导线型号为 LGL-35，线路长约为 1km。变压器低压侧与动力配电箱间均采用电缆 软连接，动力配电箱型号均为 XL-21。根据启闭机电机功率大小，隧洞工作闸门启闭 机房动力配电箱进线电缆型号选用 VV22-0.6/1-316+14 型聚氯乙烯电缆，电缆长度为 200m 左右，动力箱至各操作箱的电缆选用 VV22-0.6/1-36+14 型聚氯乙烯电缆，电动 机采用现地和远方两种控制方式。 1.7 施工组织设计 XX 水库工程为中型水库，工程等别为等，主要建筑物级别为 3 级，次要建筑物 级别为 4 级，施工导流建筑物级别为 5 级。本工程施工围堰采用土石围堰，相应导流 建筑物设计洪水标准为 510 年，本工程导流建筑物采用 5 年一遇设计洪水标准。根 江西省 XX 市 XX 水库除险加固工程初步设计报告 16 据现有工程条件，第一个施工年度采用枯水期输水隧洞导流方式，进行大坝上游水下 部位和老输水涵管进口段封堵施工；第二个枯水期输水隧洞进口段施工，利用围堰将 上游来水部分截留在水库，一部分利用围堰中埋钢管（内径 80cm，长度 25m，有闸 控制）将水排入隧洞洞身排走，以降低围堰的填筑高度。 整个工程施工期计划二个年度，根据总工期要求，第一年 78 月为工程筹集准 备期，主要完成工程筹建工作；第一年 9第三年 2 月为主体工程除险加固项目施工期， 完成大坝、溢洪道、输水隧洞、原输水涵管、灌溉渠首等工程除险加固项目的土建工 程及设备和金属结构安装工程。 1.