广西某水库除险加固工程初步设计报告.doc

广西XX县 XX水库除险加固工程 初步设计报告 XX市水利电力勘察设计研究院 1 综合说明.1 1.1 工程基本情况1 1.2 水文5 1.3 工程地质6 1.4 工程任务和规模10 1.5 工程加固设计内容12 1.6 金属结构设计16 1.7 工程施工17 1.8 环境保护设计和水土保持方案17 1.9 工程管理18 1.10 工程概算19 2 水文.20 2.1 基本资料的收集和整理20 2.2 本次洪水设计24 2.3 水文水情监测39 3 工程地质.40 3.1 绪言40 3.2 区域地质概况42 3.3 库区地质概况42 3.4 工程区地质概况43 3.5 大坝坝体填筑质量与评价45 3.6 大坝坝基和坝肩工程地质条件与评价47 3.7 溢洪道工程地质条件与评价49 3.8 放水涵管工程地质条件与评价49 3.9 拟建输水涵洞工程地质条件与评价49 3.10 结论与建议50 4 工程任务及规模.52 4.1 社会经济发展概况52 4.2 工程任务52 4.3 工程建设的必要性53 4.4 工程规模54 5 水库除险加固设计.58 5.1 设计标准及依据58 5.2 工程基本情况58 5.3 现状建筑物安全复核62 5.4 大坝加固设计71 5.5 溢洪道加固83 5.6 输水设施加固设计88 5.7 水工、水文观测设施设计91 5.8 安全观测设施设计91 5.9 防汛抢险道路设计91 6 电气和金属结构.93 7 工程施工组织设计.94 7.1 施工条件94 7.2 施工导流和灌溉用水94 7.3 工程施工方法95 7.4 工程施工总体布置99 7.5 施工总进度99 8.1 环境保护设计101 8.2 水土保持106 8.3 环境保护设计和水土保持投资概算107 9 工程占地及工程管理.109 9.1 工程占地109 9.2 工程管理112 10 工程概算及效益.114 10.1 编制说明114 10.2 设计概算表117 序号名称1991年水文复核安全鉴定本次加固设计 一地理特征 1 所在地点XX县大坡镇直道村XX县大坡镇直道利XX县大坡镇直道村 2 所在河流北流河泗罗江支流北流河泗罗江支流北流河泗罗江支流 3 基本地震烈度 VI 4 设计地震烈度 VIVIVI 5 高程基准面黄海高程相对高程黄海高程 二水文特征 l 坝址以上流域面积 0.279k20.28k20.279k2 2 多年平均降雨量 1588.61588.6 3 多年平均径流量239.2万239.2万 重现期20年20年20年 雨量(24h) 188198.9206 洪峰流量 7.83/s6.30/s7.21/s 4 设 计 洪水总量2.69万4.40万4.27万 重现期200年200年200年 雨量(24h) 279301.1305 洪峰流量 10.65/s8.8/s10.43/s 5 校 核 洪水总量4.54万7.1万6.87万 三水库特征 1 调节性能年调节年调节年调节 2 校核洪水位瞬时:95.39 推理:95.42 94.0895.35 3 设计洪水位瞬时:95.1l 推理:95.15 93.8095.08 4 正常高水位 94.6093.2694.60 5 死水位 88.1088.1089.OO 6 总库容25.22万25.30万25.20万 (1) 调洪库容4.56万4.64万4.54万 (2) 兴利库容26.31万20.54万19.72万 工程特性表 序号名称原注册登记表安全鉴定本次加固设计 (3) 死库容0.12万m0.12万m0.94万m 四大坝特征 1 坝型均质土坝均质土坝均质土坝 2 坝顶高程 96.20m96.05m96.20m 3 防浪墙顶高程无无 96.80m 4 最大坝高 11.8m11.8m11.8m 5 坝顶长度 74m74m79m 6 坝顶宽度 3.Om 4.58.Om 3.8m 7 大坝防渗型式无无 上游坡面二布一 膜土工膜防渗 五溢洪道特征 1 型式宽顶堰宽顶堰宽顶堰 2 堰顶高程 94.fiOm93.2tim94.60m 3 堰顶净宽 1.7m2.Om2.5m 4 最大泄量 2.06m/s2.66m/s 5 消能方式无无无 六放水设施特征 一)输水涵洞 1 型式圆形木管圆形木管无压箱涵 2 断面尺寸 0.3m0.3m0.8m1.5m 3 进口底高程 88.10m88.10m89.OOm 4 闸门型式梯级道梯级道梯级道 5 设计泄量 0.06m/s0.06m/s0.06m/s 6 启闭设备 七管理房泥砖瓦房砖混结构楼房 工程特性表 序号名称单位原注册登记表安全鉴定本次加固设 计 八主要材料 l 水泥 t361.7 2 钢材 t15.95 3 块石 m380.1 4 砂 m536.7 5 碎石 m852.4 九主要工程量及工日 1 挖土方 m8625 2 挖石方 m143 3 填土 m5413 4 混凝土 m694 5 浆砌石 m16l 6 砂石料 m152 7 干砌石 m191 8 钢筋制安 t15.1 9 充填灌浆 m941 i0 防渗土工膜 m1638 11 钢模板 1229 12 劳动工时工时 47384 十工程概算总投资万元 189.70 1 建筑工程万元 125.O2 2 机电设备及安装工程万元 1.62 3 剑影球兹备煲避扛程万元 0.92 4 临时工程万元 8.54 5 独立费用万元 40.23 6 基本预备费万元 8.82 7 移民与环境万元 4.54 十一下游影响 1 保护灌溉面积万亩 0.040.040.04 2 保护下游人口万人 0.0350.0420.043 十二工程效益 l 设计灌溉面积万亩 0.O90.O90.09 2 恢复灌溉面积万亩 0.02 3 改善灌溉面积万亩 0.07 1 1 综合说明 1.1 工程基本情况 1.1.1 工程概况 XX 水库是一座以灌溉为主的小(2)型水库，位于 XX 市 XX 县大坡镇直 道村，坝址位于浔江水系北流河流域泗罗江支流大坡河的小支流上，集雨 面积 0.28k。水库距 XX 县约 50km，地理位置为:东经 ll032 53， 北纬 2313 23。 XX 水库地处低纬区，北回归线附近，属亚热带季风气候，夏无酷暑， 冬无严寒，雨量充沛，四季气候温和。据 XX 县气象站观测，多年平均降 雨量 1558.6mm；多年平均气温 21.221.6。水库集雨面积 0.279k， 河流长度 O.85km，河道干流坡降 130.70。区域植被一般，为山丘区地 形。 工程于 1963 年 11 月开工兴建，l965 年 12 月建成并投入使用。水库 工程设计灌溉面积 900 亩，现状有效灌溉面积 700 亩，近年来实灌面 400 亩。 1991 年原玉林地区水文复核组水文复核的成果为(黄海高程系统，采 用注册登记的正常蓄水位 94.60m 进行调洪):20 年一遇洪水设计、200 年 一遇洪水校核，相应水位分别为 95.1lm、95.39m，正常蓄水位为 94.60m，死水位为 88.10m，水库总库容 25.22 万 m，调洪库容 4.56 万 m，兴利库容 20.54 万 m，死库容 0.12 万 m。 安全鉴定水文复核成果为(黄海高程系统，采用 1979 年溢洪道被挖低 1.2m 后的溢洪道控制段底高程进行调洪):20 年一遇洪水设计、200 年一遇 2 洪水校核，相应水位分别为 93.90m、94.08m，正常蓄水位为 93.26m，死 水位为 88.10m，水库总库容 25.30 万 m，调洪库容 4.64 万 m，兴利库容 20.54 万 m，死库容 0.12 万 m。 本次除险加固设计水文复核的成果为(黄海高程系统，采用注册登记 的正常蓄水位 94.60m 进行调洪):防洪标准采用 20 年一遇洪水设计、200 年一遇洪水校核，相应水位分别为 95.08m、95.35m，正常蓄水位为 94.60m，死水位为 89.OOm(原注册登记死水位为 88.10m，因为现状下游渠 道底部高程为 88.9m，高于注册登记的死水位，而目前使用的涵管进口高 程为 89.O5m，己能满足灌溉用水要求，因此本次水文复核将死水位抬高至 89.O0m)。水库总库容 25.2 万 m，其中调洪库容 4.54 万 m，兴利库容 19.72 万 m，死库容 0.94 万 m。 本次除险加固完成后 XX 水库枢纽建筑物主要有:大坝 1 座，溢洪道 1 座，放水设施 l 座。 大坝:大坝为均质土坝，现状最大坝高 11.8m，坝顶长 80m，坝顶宽 4.3m，坝顶高程为 96.20m。大坝最大断面处，上游坡比自上而下依次为 l:2.0、1:2.8，下游坡坡比为 1:20.0。大坝坝顶为级配碎石路面，上游侧 为 C20 砼防浪墙，下游侧为 M7.5 浆砌石路肩；上游坡从 88.5m 至 96.2 m 为 C20 砼预制块护坡和防渗土工膜，下游为草皮护坡，坝脚设有贴坡式干 砌石排水体。 溢洪道:位于大坝右侧，为折线形实用堰，堰顶为矩形断面，高程为 94.60m，宽 2.5m，溢流堰为 C20 砼结构，两侧边墙为 Cl5 砼。陡槽段边墙、 底板均为浆砌石。 3 放水设施:为梯级放水道放水，放水平管为 C25 钢筋砼箱涵，断面尺 寸为 bh=0.8ml.5m，进口底高程为 89.OOm， XX 水库全垮坝时，受影响的主要有直道村等村屯，影响人口 350 人， 耕地 400 亩。 XX 水库历次加固情况:XX 水库自建成至今没有进行过除险加固建设。 1.1.2 水库大坝安全鉴定结论 2010 年 09 月，XX 市 XX 县水利局委托广西梧州水利电力设计院对 XX 水库大坝进行安全鉴定工作。2010 年 10 月经 XX 市水利局鉴定专家组审定 XX 水库大坝安全评价报告 ，提出了大坝安全鉴定成果核查意见表，评 定 XX 水库大坝安全类别为三类坝。 大坝安全鉴定成果书面核查意见如下: 1、大坝坝顶高程满足规范。坝体填土压实度、坝体填土渗透系数、 下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求。大坝形体不规则，坝顶路面 凹凸不平、宽度不一，大坝内坡无防护，外皮草皮护坡破坏。无排水沟， 坝趾无排水棱体，坝脚有漏水现象，无上坝步级，有白蚁。 2、溢洪道进口底板及两侧均无衬砌，控制段、泄槽段底板及边墙衬 砌完好；出口无消能设施，溢洪道出口为农田，排洪时冲毁农田。溢洪道 不满足安全下泄要求。 3、输水涵管为圆形木管，由于管壁与周围的土层接触不紧密，存在 空隙，致使管壁形成渗漏通道。加之放水涵管运行多年，管身破损严重， 局部有漏水现象。进水口梯级道开启不便，止水失效，漏水严重。 4 4、进库路为简易道路，长约 l.29km，宽 3.Om，路面坑坑洼洼，雨天 无法通车。 5、未设水工水文观测设施。 大坝安全鉴定成果现场核查意见如下: 1、大坝内坡无护坡，波浪侵蚀严重，坝坡变形；大坝外坡杂草丛生， 鼠害严重， 坝坡变形严重，左坝段坝坡堆积有群众大量弃土，有滑坡现象。坝脚无排 水棱体，渗漏严重，坝脚以外大范围土体呈沼泽状，存在坝基或接触面渗 漏。大坝内、外坡及坝肩均无排水沟和上坝台阶。有蚁害。 2、溢洪道进口底板及两侧均无衬砌，控制段 j 泄槽段底板及边墙衬 砌较为完好； 出口无消能设施，溢洪道出口为农田。跨溢洪道桥为危桥，现用木顶筒在 支撑。溢洪道右侧山体有滑坡。 3、原输水涵管为圆形木管，进水口梯级道开启不便，止水失效，漏 水严重。管身破损严重，漏水严重，现己封堵，但不彻底，漏水仍然严重。 现放水涵管为虹吸式放水涵，放水操作困难，不利于管理，并且虹吸管从 溢洪道底部穿过，严重影响行洪安全及涵管有效放水。 4、大坝无水位、渗流观测设施，无通讯、交通设备，有新建防汛值 班房。 5、进库路差，为简易道路，路面坑坑洼洼，雨天无法通车。 1.1.3 本阶段设计工作内容 XX 水库已运行四十多年，目前大坝内坡填土波浪侵蚀严重，坝坡变形； 5 外坡杂草丛生，鼠害严重，左坝段坝坡堆积有群众大量弃土，有滑坡现象； 坝脚无排水棱体，渗漏严重，坝脚以外大范围土体呈沼泽状，存在坝基或 接触面渗漏；原输水涵管封堵不彻底，漏水仍然严重；现放水涵管为虹吸 式放水涵，放水操作困难，虹吸管从溢洪道底部穿过，严重影响行洪安全 及涵管有效放水；溢洪道建设不完善，不能满足安全泄洪要求；大坝没 有安全检测设施，通讯设施落后；工程现状存在的各种问题对大坝安全运 行不利。为使水库尽快脱险，我院受业主委托，根据XX 水库大坝安全鉴 定报告书和经水利局审查同意的鉴定结论，对 XX 水库进行除险加固工 程初步设计。 1.2 水文 1.2.1 水文特征 XX 水库位于大坡镇，座落在浔江水系北流河流域泗罗江支流大坡河的 小支流 上，地理位置为东经 10925， ，北纬 2311。XX 水库坝址控制集雨面 积 0.279k，多年平均降雨量 l558.6mm，河流长度 0.85km，河道干流坡 降 130.70。 水库地处低纬度地区，受南太平洋亚热带季风气候影响明显，高温多 雨，雨水充足。流域内多年平均气温为 21.4，最高气温 39.5，最低气 温-3.3；多年平均 降雨量 1558.6mm，降雨年内分配不均匀，多集中在 49 月，约占多年降 雨量的 80。 1.2.2 洪水计算 6 XX 水库没有雨量观测点，本次设计水文复核实测系列法采用六陈水 库雨量站的降雨资料作为计算的依据，采用 H24=125mm，CY=0.5，CS=3.5 CY，进行适线，得到设计暴雨成果见表 l.3-1；同时采用等值线图法，查阅 广西暴雨统计参数等值线图(2010 版)，得到本水库年最大 lh、6h、24h 暴雨均值、Cv 值分别为: H24=125mm，Cv=0.60，CS/Cv 采用 3.5，得到设计暴雨成果见表 1.3-1。 XX 水库各频率最大 24 小时暴雨成果表 表 l.3-1 P 项目时段均值CvCs/Cv 0.512510 lh530.353.512l11l1028878 6h830.393.5205187169145126 实测系列法 (19622007年) 24h102.20.43.5258235211180156 lh530.423.51341221109481 6h830.443.5226204182153131 等值线图法 (2010版，采用) 24h1lO0.453.5305275245206175 本次水文复核采用查等值线图法的设计暴雨成果，经推理公式法及瞬 时单位线法计算分别计算洪水过程，得结果见表 1.3-2。 洪水复核计算成果表 表 l.3-2 洪水计算训算方法洪水频率() H24P(mm) 洪峰流量 (m/s) 洪水总量 (万m) 52067.223.97 推理公式法 0.530510.236.49 101756.153.40 52067.214.27 术 次 设 计 瞬时单位线法 (采刚) 0.530510.436.87 1.3 工程地质 7 1.3.1 库区地质概况 库区位于大坡镇直道村小河上，两岸山顶高程 100.0200.Om 之间， 树枝状水系较发育。库区两岸为大部分为土质山坡，山坡坡度较平缓，一 般 2030。 。表层为粘性土覆盖层，坡面植被茂盛。局部山坡为岩质山坡， 坡度略陡，一般 3040。 构成库盆的河段基岩为白垩系下统大坡组粉砂岩(K。8)，上部为第四 系残坡积粉质粘土，地层较简单。残坡积层厚度约 2.O6.Om 左右，弱透 水性，隔水性好。库区内无区域性大断裂及活动性断裂通过，岩石完整性 较好，是良好的库盆。库区地下水分水岭高于水库正常蓄水位，两岸没有 低于正常蓄水位的鞍部，地形封闭条件好。库区未发现向邻谷渗漏现象。 经地质勘察调查，库岸大部分地段为土质岸坡，山坡表层为粘性土覆 盖层，有植被覆盖，对岸坡稳定有利。库区未发现有滑坡、塌岸、泥石流 等较大的不良地质现象，不存在威胁大坝安全的隐患，库岸稳定性好。 1.3.2 工程区地质概况 1.3.2.1 地形地貌 坝址区地貌上属低山丘陵、河谷侵蚀地貌。坝址区位于直道村小河上， 基本上呈对称的“U， ，型谷，原河床较开阔。河道两侧为低山丘陵，大坝 两坝肩山体雄厚，山体高程约 l50250.Om，坡度约 2030。两岸山体 坡面上部表层为第四系残坡积土层，有植被覆盖。大坝下游河段较平直， 为大片开阔的农田。 1.3.2.2 地层岩性 坝址区出露地层主要为:第四系坝体填筑土(Q4s)及残坡积粉质粘土(QJ)， 8 下伏基岩为白垩系下统大坡组粉砂岩(K1d)，现将岩性从上到下分述如下: 1)坝体填筑土(Q4S):棕红色、褐红色，主要由残坡积粉质粘土组成， 土质较纯，以粘粒、粉粒为主，局部含约 510砂岩碎屑。湿，可塑状， 中等偏高压缩性，遇水易软化，具一定的湿陷性。 2)残坡积粉质粘土(Q4edl):棕红色、褐红色，兴狄黄色，土质较纯， 局部含约 515砂岩碎屑。土体结构呈致密状。湿稍湿，土体呈硬塑 状，中等压缩性。主要分布于大坝坝体之下及两坝肩上部，一般厚度约 2.06.Om 左右。 3)白垩系下统大坡组粉砂岩(Kld):紫红色、暗紫色，中厚层状，粉 砂质结构，岩石成份主要为长石、石英。上部强风化岩体节理裂隙较发育， 岩石完整性差，厚度 2.05.Om:下部弱风化，岩石节理裂不发育，岩石完 整性较好，岩质较坚硬，强度较高，厚度大于 5.Om。白垩系下统大坡组粉 砂岩下伏于整个坝基。 1.3.2.3 地质构造与地震 根据区测地质资料，区内未发现有近期的地质构造运动，未发现具有 破坏性的地震现象。按中国地震动参数区划图GBl8306-2001 的划分， 场区抗震设防烈度为六度，设计基本地震加速度值为 O.05g，设计地震分 组为第一组；设计特征周期为 0.35s。 1.3.2.4 岩体风化特征 坝址区岩体为白垩系下统大坡组砂岩(K。6)，按风化程度划分为强风 化带、弱风化带。强风化带:紫红色，中厚层状，粉砂质结构，节理裂隙 较发育，中等透水性，岩石完整性差，厚度 2.05.0m；下部弱风化，岩 9 石节理裂不发育，岩石完整性较好，属弱透水层，岩质较坚硬，强度较高， 厚度大于 5.Om。 1.3.2.5 近坝库岸稳定性 近坝库岸山体大部分地段为土质岸坡，坡度较缓，坡度约 1525。 ， 覆盖层为第四系残坡积粉质粘土，土体结构致密，坡植被较茂盛，对岸坡 稳定有利，未发现有滑坡现象。 岸坡局部地段为岩质岸坡，表层岩石完整性较差，岩石较破碎，对库 岸稳定性有不利的影响。下部岩石完整性较好，岩质岸坡无崩塌现象、 综合认为，近坝库岸大部分地段为土质岸坡，局部地段岩质岸坡，水 库经多年运行，岸坡未见大范围的滑坡、崩塌等不良地质现象，近坝库岸 稳定性较好。 1.3.3 结论和建议 1、本测区位于广西东南部，区内主要地层主要为:奥陶系、朱罗系、 白垩系及第四系。区内无新的活动性断层经过，区域稳定性较好。 2、库区内无区域性大断裂及活动性断裂通过，库区未发现向邻谷渗 漏现象，库岸稳定性好。 3、根据中国地震动参数区划图(GBl83062001)，本区地震动峰 值加速度为 0.059，地震动反应谱特征性周期 0.35s，地震基本烈度为 度。 4、坝区地下水类型主要为孔隙水和基岩裂隙水，地下水对砼无侵蚀 性，对钢结构有弱侵蚀性。 5、近坝库岸大部分地段为土质岸坡，局部地段岩质岸坡，岸坡未见 10 大范围的滑坡、崩塌等不良地质现象，近坝库岸稳定性较好。 6、坝体土具中等偏高压缩性，压实度 89.2，达不到规范设计要求。 坝体土局部地段碎石含量较多，结构松散，中等透水性，达不到规范要求。 建议对大坝进行培厚压实和防渗处理，提高坝体土的压实度及防渗性能。 7、大坝内坡无干砌石或砼护坡，坡面破损。坝顶不平整，宽度不达 规范设计要求。下游坝坡局部坡面破损，坡面无排水沟，坡脚无排水棱体。 建议对大坝坝坡及坝顶破损部位进行整修，内坡用干砌石或砼护坡，外坡 种植草皮，并修建外坡面排水沟及坡脚的干砌石排水体。 8、坝基存在渗漏现象，两坝肩存在渗漏现象。建议对坝体与坝基接 触带进行防渗灌浆处理，灌浆深度应达到岩土分界线。 9、溢洪道右侧山体出现滑坡，建议对右侧山体进行重新放坡及坡面 防护；溢洪道进口底板及两侧均无衬砌，建议溢洪道进口段加砌底板，两 侧加砌边墙防护；出口处新建消能设施和排水渠道，保护农田。 10、原放水涵管运行多年，放水木管破损严重，整体强度较低，局部 有漏水现象，危及大坝安全，必须对放水涵管进行进行防渗及加固处理或 重新修建放水涵管。 1.4 工程任务和规模 1.4.1 地区社会经济概况 大坡镇位于 XX 市 XX 县的北面，是 XX 县的“北大门” ，与来宾、武宣 交界，交通便利，209 国道贯穿境内，商贸繁荣，是邻近几个乡镇的商贸 交易中心，有着较好的区位优势。 1.4.2 工程任务 11 XX 水库是一座以灌溉为主兼顾防洪、养殖的小(2)型水库工程，水库 总库容 25.22 万 m，其中调洪库容 25.25 万 m，兴利库容 25.82 万 m， 死库容 0.1 万 m。灌区目前实际灌溉面积为 500 亩，保护下游直道村等乡 村人口 6000 人，公路 2.5km，耕地 3000 亩。 1.4.3 工程现状和除险加固的必要性 XX 水库工程由大坝、溢洪道、放水涵管等设施组成。水库经四十多年 的运行，枢纽工程和建筑物存在诸多的问题，如大坝内坡干砌石干砌石护 坡散乱、缺失，大部份已损坏；坝脚干砌石贴坡排水己被泥土填满失效， 坝脚有湿润且坝脚下游水田有沼泽化的现象，岸坡、坝脚没有排水沟；溢 洪道为山体开挖而成，控制段、部分陡槽段底板无衬砌，砌石衬砌的砌筑 砂浆均已风化、脱落，陡槽段底板局部己完全毁坏，控制段右侧边坡无衬 砌，左侧、陡槽段浆砌石护坡老化、脱落；浆砌石穿坝放水涵管侧壁砌筑 砂浆多处老化剥落有漏水现象；没有必要的安全观测设施等。 XX 水库现状工程建筑物己严重影响水库的安全运行，水库长期处于带 病运行状态，使水库不能发挥应有的综合利用效益。根据水库大坝安全 评价导则XX 水库大坝己鉴定为三类坝。为了确保水库安全运行和灌区农 业发展提供保障，尽早对 XX 水库进行除险加固非常必要和十分紧迫。 1.4.4 工程规模 1.4.4.1 设计标准 XX 水库注册登记总库容 25.22 万 m，最大坝高 11.8m，根据水利水 电工程等级划分及洪水标准(8L2522000)和国家防洪标准 (GB5020194)规定:属小(2)型水库、V 等工程，5 级建筑物，设计标准为 12 2030 年一遇洪水设计，200300 年一遇洪水校核。本次初步设计水文 复核采用与 1991 年水文复核相同的标准，即 l0 年一遇消能洪水，20 年一 遇设计洪水，200 年一遇校核洪水。 1.4.4.2 水库特征水位 XX 水库正常蓄水位为 94.60m，死水位 88.10m，设计、校核水位经调 洪计算确定，成果见表 l.4-1。 表 1.4-1 调洪计算成果表 洪水计算 计算 方法 洪水频 率() H24P(mm) 洪峰流量 (m/s) 水位 (m) 库谷 (万m) 下泄流量 (m/s) 52067.2295.10 推理公式法 0.530510.2395.38 101756.1595.O31.36 52067.2195.O81.55 本次设计 瞬时单位线 法(采用) 0.530510.4395.3525.22.66 1.5 工程加固设计内容 1.5.1 水库大坝加固 1.5.1.1 大坝加固 对坝顶加固设计:坝顶新建级配碎石路面 200mm 厚，路面总宽度为 3.8m，净宽 3.0m，在路面上游侧新建顶高程为 96.80m 的 C20 防浪墙，在 下游侧新建 0.4m0.5m 的 M7.5 浆砌石路肩石，路肩石上设厚度为 100mm 的 C20 砼压顶。路面倾向上游，坡度 3。 大坝防渗设计:防渗方案为大坝上游面设二布一膜土工膜+坝体局部充 填灌浆防渗。 防渗膜从 85.55m 高程开始，一直铺到坝顶并埋入 C20 砼防浪墙中， 大坝右侧土工膜铺至原大坝右侧放水涵管开挖回填土范围以外，截渗墙要 13 求落在原生土体上，并与溢流堰、溢洪道边墙形成封闭的防渗体系。按设 计坡比修整原大坝内坡后，用 200mm 厚粘土找平坝坡，然后铺二布一膜土 工膜。为了保护土工膜，在土工膜上层依次铺一层土工布和厚 30mm 水泥 砂浆保护层，最后铺设厚 lOOmm C20 砼预制块护坡。防渗土工膜须与坝底 砼底座、坝肩砼或齿墙紧密相接，构成完全封闭的体系。充填灌浆孔沿设 计坝轴线单排布置，灌浆起止桩号为 B0+049B0+088，充填灌浆上限为 95.35m，灌浆下限为岩土分界线，充填灌浆孔数共 25 个，灌浆钻孔总进 尺 350m，灌浆总深度 330m。充填灌浆材料采用水泥粘土浆，水泥(标号为 42.5#普通硅酸盐水泥)含量为 15。 对上游坝坡加固设计:对有群众弃土的坝坡按设计坡比进行弃土清理、 无弃土的坝坡表面按设计坡比进行表土清理，坝坡的设计坡比从上到下依 次为:l:2.0、1:2.8；完成后用 200mm 厚粘土层找平；人工开挖岸坡、坝 坡、坝脚齿墙基坑，铺设防渗土工膜并在土工膜上铺一层土工布进行保护 后，修建坝肩、坝坡砼齿墙和坝脚砼底座，然后铺设 30mm 厚 M7.5 水泥砂 浆保护层，最后用 C20 砼预制六角块衬砌。预制块护坡从高程 88.55m 护 到坝顶防浪墙边。砼六角块边长 300mm，必须采用固定模板机械化制作， 排水孔按梅花型布置，间距为 l.8m2.08m。 对外坡加固设计:外坡按台阶进行开挖、进行蚁害治理后，按 1:2.0 坡度进行培厚，并种植草皮护坡；在坝坡两侧新建岸坡排水沟；在坝脚新 建排水反滤体。反滤体顶高程为 91.30m，顶宽 1.0m，棱体内坡比为 1:1， 外坡比 l:2.0，干砌石与坝体问做反滤层，反滤层分三层，分别为厚 15cm 的细砂、粗砂和碎石层，用厚 lOOmm 厚的 C20 砼对反滤体进行压顶。 14 1.5.1.2 旧放水涵管的防渗设计 本次设计对两座涵管均进行封堵处理，封堵办法如下: 两座涵管拆除原进口浆砌石体后，用 C20 砼对涵管进行封堵，在进口 处新建 C20 砼管塞，在出口处设置砂碎石反滤，并对涵管进行局部充填灌 浆处理。 两座充填灌浆轴线均为涵管中心线，灌浆孔采用三排布置，排距为 1.5m，孔距为 1m，充填灌浆材料均采用水泥粘土浆，水泥(标号为 42.5# 普通硅酸盐水泥)含量为 15。 大坝左侧涵管充填灌浆长度为设计坝轴线往上游 lOm，灌浆上限为涵 管顶线以上 2.5m，下限为涵管底线以下 2.5m，每排造孔 11 个，总造孔 33 个，灌浆总进尺为 342m，灌浆总深度为 216m。大坝右侧涵管充填灌浆长 度为大坝充填灌浆轴线往上游 13m，灌浆上限为高程 93.O0m，下限为岩土 分界线，每排造孔 l3 个，总造孔 39 个，灌浆总进尺为 336m，灌浆总深度 为 309m。 1.5.2 溢洪道加固设计 本次设计溢洪道加固内容为进口段、控制段和跨溢洪道交通桥。 1、进口反坡段 本次设计对进口段进行清理杂草并整平后，在左侧桩号 Y0- 003.7YO+000、右侧桩号 Y0-O03YO+000 新建 Cl5 砼边墙，起到挡水、 导流的作用，左侧边墙顶与大坝坝坡相平，右侧边墙墙高随地形定。底板 整平后用 200ram 厚现浇 C20 砼衬砌。 2、控制段宽顶堰 15 本次设计校核洪水位为 95.35m，按规范要求宽顶堰两侧边墙顶应该高 于 95.65ma 原溢洪道已衬砌，控制段底板高程为 93.35m，低于注册登记正常蓄水位， 因此本次在控制段新建溢流堰恢复原注册登记正常蓄水位。溢流堰为 C20 砼结构，溢流堰两侧新建 Cl5 砼边墙 3、泄槽段 泄槽段底扳及边墙浆砌石衬砌较为完好，因此泄槽段保留原状。 4、消能设施 溢洪道出口为农田，无消能设施。溢洪道消能按 10 年一遇洪水设计， 设计下泄流量为 l.36m/s，流量不大，且出口后水流即刻扩散，因此不增 设消能设施。 5、交通桥 本次设计在溢洪道泄槽段桩号 YO+017.3 处新建交通桥，交通桥为斜 交，按 10 级设计，桥面高程为 96.OOm，采用板桥结构。桥面斜净宽 4.0m，斜总宽 4.4m，桥面板、墩帽、栏杆采用 C25 钢筋砼，桥面铺装为 C25 砼，桥墩为 Cl5 砼结构。 6、溢洪道右侧滑坡体处理 溢洪道边墙右侧山体由于建设大坝右侧放水涵管开挖时未进行合理放 坡和适当防护，局部边坡已出现滑坡现象，滑坡体范围约 l60。因滑坡 范围不大，弃土处理方便，因此本次设计对滑坡体以及周围山体进行局部 挖除处理，开挖边坡为 l:1.5，完成后种植草皮护坡，并在坡底设置 0.3m0.3m 的 M7.5 浆砌石排水沟，在坡顶开挖线以外 2m 处设置 C20 砼截 16 水沟。 1.5.3 输水设施加固设计 1、箱涵设计 箱涵采用矩形断面，底宽 0.8m，净高 1.5m。箱涵全线长 67m，其中 FO+O00FO+060 为箱涵段、FO+060FO+067 为出口明渠段。箱涵起始高 程为 89.OOm，终点高程为 88.96m，坡降为 1/2000。箱涵采用 C25 钢筋砼 衬砌，衬砌厚度为 0.3m，出口明渠段为 M7.5 浆砌石，浆砌石见光面用 l:3 水泥砂浆抹面 30mm 厚。 2、梯级放水道设计 拟建梯级放水道位于大坝左岸山坡上，采用 C25 钢筋砼结构，梯级断 面为 120cm50 锄共 8 级，每级布置一个进水井，进水井直径为 20cm，内 衬厚 6 册钢管，最低一级进水口高程为死水位 88.20m，最高一级进水口高 程为 94.80m。梯级放水斜管的放水孔直径为 40cm，内衬厚 6mm 钢管，放 水斜管底部与放水隧洞进口连接。 1.5.4 水工、水文观测设施 本次设计主要为新建水位尺 l 套、量水堰 1 个。 1.5.5 防汛抢险道路设计 水库现有进库公路为泥质简易道路，长 l.29km，路面宽窄不一，坑洼 不平，本次除险加固设计拟对进库道路进行维修加固处理。 进库道路设计以通农用车为标准，基本按照原人行便道路线为主，设 计路面宽度为 3.0m，采用级配碎石路面结构，道路最大纵坡不大于 12，平面曲线最小半径 9m。 17 1.6 金属结构设计 本次设计，新建放水箱涵采用梯级放水道放水，无金属结构设备。 1.7 工程施工 1、施工条件: XX 水库位于 XX 市 XX 县大坡镇直道村，距 XX 约 50 公里距大坡镇约 3km，现有农用路通往坝顶，长约 1.29km，但路面凹凸不平，局部路段太 窄。 水库水质满足施工要求，施工用水可直接从水库中提取解决。XX 水库 已经安装有生活用电，施工用电可通过附近的变压器拉线架设。 本次除险加固工程设计所需的土料较少，利用开挖料已完全满足，不 能使用和使用不完的土料运至弃土场放置，运输距离约 500m。 主要建筑材料水泥、钢筋需从 XX 县购买，运输距离约 55kin，砂可从 武林砂料场购买，运输距离 30km，碎石、块石可从丹竹石料场购买，运输 距离约 36km。 2、施工导流 根据 XX 水库水文特征，地质地形条件，结合本工程性质和施工条件、 进度，不需要设专门的导流建筑物即可满足施工要求。 3、施工进度 考虑到灌溉用水及汛期，本工程计划总施工期为 12 个月，主体项目 施工安排在当年 10 月至次年 9 月。施工分大坝加固、溢洪道加固及附属 工程设施配套三个部分进行。 1.8 环境保护设计和水土保持方案 18 1.8.1 环境保护设计 XX 水库除险加固工程实施的社会效益、环境效益是显著的，其改善环 境的作用大于对环境的不利影响。环境上不存在制约前期准备工程建设的 重大因素，因此从环境角度来说，XX 水库除险加固工程的建设是可行的。 建议施工期做好环境保护工作，工程完工后因地制宜的做好植被恢复、 绿化工作，恢复和创造良好的自然植被和生态景观。 施工区环境保护设计主要包括水质保护、大气质量保护、噪声防治、 弃渣及生活垃圾处理和人群健康保护等内容。环境监测设计主要包括水质、 人群健康、大气和噪声监测。 1.8.2 水土保持 本工程施工开挖的水土流失为方案水土流失重点防治对象之一，水土 保持措施主要是开挖渣土堆放好以及加快回填，及时进行表面整治，利用 砌挡土墙等工程措施和表面种草皮等植物措施措施预防水土流失，并做好 排水工程等措施。 施工临时用地首先进行土地平整压实，地面硬化处理，用地旁边设排 水沟。施工结束后，对污染物进行清理，尽可能覆盖土复垦。 1.8.3 环境保护与水土保持投资 本工程环境影响补偿费 l.5 万元，水土保持总投资为 1.5 万元。 1.9 工程管理 水库管理机构为大坡镇直道村委会，主管部门为 XX 县水利局。 2010 年已新建值班房，本次除险加固设计配套和完善大坝安全监测设 施、通讯和交通设施。 19 1.10 工程概算 本工程概算投资建筑工程部分主要为:1、大坝加固；2、溢洪道加固； 3、旧涵管封堵；4、新建放水设施；5、增设水工水文观测设施等五部分 构成。概算编制原则和编制依据按广西水利厅颁布的有关定额标准及费用 构成执行。 本工程概算总投资和劳动工时如下: 工程投资 万元 189.70 工程建筑 万元 125.O2 机电设备及安装工程 万元 1.62 余属结构设备及安装工程 万元 0.92 临时工程 万元 8.54 独立费用 万元 40.23 基本预备费 万元 8.82 移民与环境 万元 4.54 劳动工时 工时 47384 主要工程量: 土方 开挖 (m) 石方 开挖 (m) 土石方 填筑 (m) 混凝土 (m) 浆砌石 (m) 砂石料 (m) 干砌石 (m) 钢筋(t) 充填 灌浆 (m) 防渗 土工膜 () 钢模板 () 8625143541369416115219115.194116381229 主要材料用量: 水泥(t)钢材(t)块石(m)砂(m)碎石(m)钢模板() 361.715.95380.1536.7852.41126 20 2 水文 2.1 基本资料的收集和整理 2.1.1 流域概况 XX 水库位于 XX 县大坡镇直道村，坝址地理位置为:经 ll0 3253，北纬 231323。 XX 水库坝址位于浔江水系北流河流域泗罗江支流大坡河的小支流上。 泗罗江发源于大容山脉南麓，向北流经容县石头、XX 平山、藤县岭景，后 于北流河汇合，再经藤县注入浔江，泗罗江流域面积 833.8 k，河长 98.5 km，河流平均坡降 2.18。大坡河发源于寺面镇大务岭东南面，向 东流经白木根、双鱼咀至大坡与由猪母岭流来的支流汇合，再经平合村、 大坡中学旁边流入藤县境内与泗罗江汇合。大坡河流域面积 75.0K，河 长 17.3 km，河流平均坡降 0.96。其中，XX 县境内流域面积 55.8 k， 河道长 8km，多年平均径流量 3348 万 m，多年平均流量 1.06m/s。 XX 水库流域地处低纬区，北回归线附近，属亚热带季风气候，夏无酷 暑，冬无严寒，雨量充沛，四季气候温和。据 XX 县气象站观测，多年平 均降雨量 l558.6mm；多年平均气温 21.221.6，极端最高气温 39.5(1971 年 7 月 22 日)，极端最低气温-l.8(1963 年 1 月 15 日)； 平均相对湿度为 80；多年平均最大风速为 12m/s，多年平均风速 1.5m/s，曾于 1980 年 11 月 26 日 20 时 40 分，在丹竹镇石灰塘向南一带， 最大瞬时最大风速 52.9m/s，风力超过 l2 级。 2.1.22.1.2 流域工程水文特征值流域工程水文特征值 本次初步设计复核从 I:1 万地图上求得 XX 水库集雨面积及流域特征值， 21 结果与 1991 年复核结果相差不大，因此本次设计流域特征参数采用值见 表 2.1-l。 表 2.1-1 XX 水库流域特征参数 设计阶段1991年水文复核本次除险加固本次采用值 设计单位 原玉林地区水文复核 组 XX市水利电力勘测设计研究院 XX市水利电力勘测设计研究 院 集雨面积F(k) 0.2790.280.279 河流长度L(km) 0.850.8410.85 河床比降J() 130.70116.8130.7 22 2.1.3洪水基本资料 XX 水库管理所没有雨量观测点，考虑到 XX 水库最近的雨量站为六陈 水库(大型水库)雨量站，与 XX 水库直线距离约 11 公里，地理、气候等条 件大致相同，可直接采用六陈水库 47 年的降雨资料(19612007 年)作为 本次洪水复核计算的依据。 六陈水库观测站位于 XX 县南部距六陈镇 l.5km 的四鸦山峡谷的六陈 水库坝首，地理位置东经 11022，北纬 2313。六陈水库于 1959 年 12 月开工，l969 年 7 月建成，水库集雨面积 448k，总库容 3.32 亿 m，有效库容 I.71 亿 m。六陈水库主要观测项目为水位、降雨量、沉降 位移等，现有的观测资料系列较长并且连续。由于六陈水库观测站观测资 料系列较长且完整，整编比较规范，距离 XX 水库较近，且与 XX 水库属于 同一个气候区，降雨特性比较相近，因此可以作为本次设计的暴雨资料。 2.1.4 年降雨量与年径流量 根据六陈水库雨量站雨量资料分析，多年平均降雨量为 l558.6mm。由 广西水文图集查“广西多年平均年径流系数等值图” ，得 XX 水库坝址 以上流域多年平均年径流系数 为 0.55。 W=HF Q=W/T R=1OOOH/F 一多年平均径流系数； H-多年平均降雨量，mm； F-集雨面积 k，F=0.279k: w-多年平均径流量，万 m； R-多年平均径流深，mm: 23 Q-多年平均流量，m/s。 由以上公式推算出 XX 水库多年平均流量 0.1m/s，多年平均径流量 239.2 万 m。 2.1.5 水库基本资料 1、水库水位面积库容关系 本次设计采用的高程系统为黄海高程，与注册登记高程系统一致，水 位面积库容关系曲线直接采用注册登记的值，见表 2.1-2 和图 2-1。 水位面积库容关系图 表 2.1-2 水位(m) 8788库容(万m) O0.120.942.735.328.7512.88 水位(m) 94.6959697989994.6 库容(万m) 20.6622.8528.6434.4741.7948.9720.66 2.1.6安全评价的成果 广西梧州水利电力设计院于 2009 年 10 月对 XX 水库大坝进行安全评 价，XX 水库的设计暴雨资料，采用六陈水库 47 年实测年最大日降雨量资 料，分析得水库年最大 24 小时降雨量均值为 l02.2mm，CV=0.48。设计暴 24 雨采用实测系列法的成果，适线选采用 H24=102.2mm，CV =0.48，CS=3.5 CV， ，设计暴雨成果如下表 2.1-3。 年最大各时段降雨频率计算成果表 表 2.1-3 P 1时段均值 CvCs/Cv 0.10.20.512510 1 24h102.20.483.5371341301270240199167 以水库的正常蓄水位 94.60m 作为起调水位，采用宽顶堰堰流公式进 行下泄流量计算，经调洪演算成果如下表 2.1-4。 水库洪水调洪计算成果表 表 2.1-4 设计标准 日最大雨量 (mm) 洪峰流量 (m/s) 洪量 (万m) 最高水位 (m) 排洪流量 (m/s) 相应库容 (万m) 5 1996.34.493.80 0.5 3018.87.194.082.0625.3 2.2 本次洪水设计 2.2.1 工程设计标准复核 XX 水库原注册登记库容 25.2 万 m，坝高 11.8m，根据水利水电工 程等级划分及洪水标准(SL2522000)和国家防洪标准(GB50201 94)规定，属小(2)型水库，V 等工程，5 级建筑物，大坝的设计标准为 2030 年一遇洪水设计，200300 年一遇洪水校核。经综合分析水库注 册登记和 1991 年水文复核的成果，本次除险加固设计水文复核标准采用 1991 年水文复核的标准，即 20 年一遇洪水设计、200 年一遇洪水 2.2.2 设计暴雨的计算 设计暴雨分别采用实测系列法和查算图表法计算，经综合分析后采用。 1、实测系列计算设计暴雨 XX 水库没有雨量观测点，流域附近六陈水库雨量站有 47 年的降雨资 25 料(19612007 年)，本次设计实测系列洪水计算采用六陈水库雨量站的降 雨资料作为计算的依据。根据六陈水库雨量站 47 年实测年最大日降雨量 资料，以该年最大日降雨量乘以 l.1 作为最大 24 小时降雨量，进行频率 计算，得到设计暴雨量均值、变差系数 Cv 和偏态系数 Cs 如下。最大 24 小时降雨量统计参数及经验频率计算表 2.2-1. 由表 2.2-1 统计得 n=47，H24=4803.9mm (Ki-l)2=7.433，计算均值 H24= =102.2mm 离差系数 Cv= =0.4 经 P-型理论曲线适线，最后采用 H24=102.2mm，Cv=0.4，Cs=3.5Cv 进 行适线，频率曲线见图 2.1，其设计暴雨成果见下表 2.2-2。 序号年份 H24 (mm)Ki Ki一1(Ki一1)2P=m/(n+1)*100 11982235.82.3071.3071.7082.08 21981216.72.1201.1201.2554.17 31995186.21.8220.8220.6756.25 41998160.41.5690.5690.3248.33 序号年份 H24 (mm)Ki Ki一1(Ki一1)2P=m/(n+1)*100 51985152.71.4940.4940.24410.42 61966149.71.4650.4650.21612.50 71986138.71.3570.3570.12714.58 81971131.61.2880.2880.08316.67 91973128.21.2540.2540.06518.75 101988127.11.2440.2440.05920.83 1l2004126.11.2340.2340.05522.92 121993121.91.1930.1930.03725.OO 132001120.61.1800.1800.03227.O8 141967119.91.1730.1730.030