水资源工程项岗实习报告水库除险加固毕业设计毕业论文.doc

摘要松园水库位于洱源县炼铁乡炼铁村委会境内，属澜沧江流域黑惠江水系，坝址处地理坐标北纬255946，东经994818，距炼铁乡约1.3km，右坝肩上部有0.8km的土路与洱源县漾濞县平甸公路相连接，水库距洱源县约40km。水库引用山溪水作为水源，集水面积0.3km2，引水流域面积3.2km2。水库大坝为均质土坝，最大坝高11.15m，大坝坝顶长87.85m，坝项宽5.012.3m，大坝上游坝坡坡比1:1.6，下游坝坡坡比1:11:3。本次核定水库总库容为10.36万m3，其中兴利库容为7.8万m3，死库容为1.97万m3，灌溉面积0.08万亩，是一座以农业灌溉为主，兼顾供水的小（二）型水库。松园水库枢纽由大坝、放水涵洞和引水渠道组成。大坝为均质土坝，为50年代修建，由于受当时施工条件的影响，坝体质量较差，存在坝基渗漏问题，放水设施老化，无法满足灌溉供水要求。水库有1个输水洞，采用800800mm方涵输水，主要为下游地势较高耕地供水，泄水洞进口设锅盖闸，启闭形式为钢绳牵引手动式。大坝坝肩原设有一个溢洪道，无高程控制，现已废弃。现引水渠（引流域水）为自然山体开挖成的简易水沟，断面尺寸约为300300mm，引水流量约为0.1m3/s，上游无控制闸门。工程受益区为下游炼铁村委会4km2范围内的3个自然村共520人，800亩耕地的灌溉任务和生活用水。水库一旦溃坝，将对下游农田、村庄及公路的安全构成严重威胁。本次除险加固设计防洪标准复核根据防洪标准（GB50201-94）规定，松园水库属于小（二）型工程，最大坝高小于15m且上下游水位差小于10m，依据云南省小（二）型病险水库大坝安全评价及除险加固工程初步设计指导意见的规定，洪水标准按平原、滨海区确定，设计洪水标准取10年一遇（P10%），校核洪水标准取20年一遇（P5%）。关键词：松园水库；大坝、放水涵洞和引水渠道；除险加固。目录1、基本资料41.1工程概况41.2 除险加固的必要性51.3 流域概况51.4洪水51.5 工程地质61.6 工程任务及规模62、除险加固设计62.1设计依据62.2 工程总体布置72.3坝顶高程复核82.4 水库除险加固后工程总体布置92.5 大坝除险加固设计102.6溢洪道除险加固设计312.7输（放）水涵洞除险加固设计312.8 金属结构设计322.9其它设计322.10除险加固工程量323、施工组织设计333.1 施工条件333.2 施工导流及度汛333.3主体工程施工333.4 施工总布置353.5 施工进度计划363.6 施工安全374、实习总结383.1单位简介383.2实践岗位介绍393.3实习心得393.4致谢391、基本资料1.1工程概况松园水库位于洱源县炼铁乡炼铁村委会境内，属澜沧江流域黑惠江水系，坝址处地理坐标北纬255946，东经994818，距炼铁乡约1.3km，右坝肩上部有0.8km的土路与洱源县漾濞县平甸公路相连接，水库距洱源县约40km。水库引用山溪水作为水源，集水面积0.3km2，引水流域面积3.2km2。水库大坝为均质土坝，最大坝高11.15m，大坝坝顶长87.85m，坝项宽5.012.3m，大坝上游坝坡坡比1:1.6，下游坝坡坡比1:11:3。本次核定水库总库容为10.36万m3，其中兴利库容为7.8万m3，死库容为1.97万m3，灌溉面积0.08万亩，是一座以农业灌溉为主，兼顾供水的小（二）型水库。松园水库枢纽由大坝、放水涵洞和引水渠道组成。大坝为均质土坝，为50年代修建，由于受当时施工条件的影响，坝体质量较差，存在坝基渗漏问题，放水设施老化，无法满足灌溉供水要求。水库有1个输水洞，采用800800mm方涵输水，主要为下游地势较高耕地供水，泄水洞进口设锅盖闸，启闭形式为钢绳牵引手动式。大坝坝肩原设有一个溢洪道，无高程控制，现已废弃。现引水渠（引流域水）为自然山体开挖成的简易水沟，断面尺寸约为300300mm，引水流量约为0.1m3/s，上游无控制闸门。工程受益区为下游炼铁村委会4km2范围内的3个自然村共520人，800亩耕地的灌溉任务和生活用水。水库一旦溃坝，将对下游农田、村庄及公路的安全构成严重威胁。本次除险加固设计防洪标准复核根据防洪标准（GB50201-94）规定，松园水库属于小（二）型工程，最大坝高小于15m且上下游水位差小于10m，依据云南省小（二）型病险水库大坝安全评价及除险加固工程初步设计指导意见的规定，洪水标准按平原、滨海区确定，设计洪水标准取10年一遇（P10%），校核洪水标准取20年一遇（P5%）。1.2 除险加固的必要性松园水库是一座以蓄水灌溉为主的小（二）型水库，主要承担着炼铁村委会3个自然村520人生活用水和800亩农田的灌溉任务。由于工程建设以当地受益村民投工投劳施工，施工质量差，完工后水库长期处于带病状态运行，下游耕地灌溉保证率低，同时，水库对下游人民的生命财产安全构成很大威胁，因此需要对松园水库进行除险加固处理，消除工程存在的安全隐患，使水库安全运行，充分发挥应有的经济效益和社会效益。1.3 流域概况松园水库上游引流流域面积3.2km2，集水面积0.3km2。1.4洪水松园水库属于小（二）型工程，等别为等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级，除险加固后水库大坝高11.06m。设计洪水标准10年一遇，校核洪水标准20年一遇，设计洪峰与洪量值见表1-1。.表1-1 松园水库洪水设计洪峰、洪量成果表P5%P10%P20%洪峰流量Qm24小时洪量W24洪峰流量Qm24小时洪量W24洪峰流量Qm24小时洪量W24（m3/s）（万m3）（m3/s）（万m3）（m3/s）（万m3）3.322.032.471.541.561.061.5 工程地质根据库区地质调查，水库附近未发现断裂构造，其附近无低邻谷，水库无渗漏问题。水库局部存在浅表层小规模坍塌，库岸总体较稳定。库盆内地形平缓，库岸稳定性较好，不存在库岸再造等灾害问题。库区固体径流物来源少，对水库造成一定淤积，但淤积量少，淤积不严重，不影响水库正常蓄水。1.6 工程任务及规模松园水库位于洱源县炼铁乡境内，是一座具有灌溉、供水等综合效益的水库，水库以“农田灌溉”为主，灌溉面积800亩。本次除险工程的任务是对大坝进行除险加固，完善工程设施，消除水库安全隐患，保证水库安全运行，充分发挥水库效益，确保水库下游人民生命和财产的安全。松园水库除险加固后大坝高11.06m，长134.90m，库容10.36万m3，正常蓄水位1871.00m，兴利库容为7.80万m3，水库死水位1866.80m，死库容为1.97万m3。2、除险加固设计2.1设计依据2.1.1 工程等别及建筑物级别松园水库总库容10.36万m3，为小（二）型水库。松园水库最大坝高小于15m且上下游水位差小于10m，依据云南省小（二）型病险水库大坝安全评价及除险加固工程初步设计指导意见的规定，其洪水标准按平原、滨海区确定，依据国家水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定，该水库等级为等，主要建筑物为5级，次要建筑物5级。2.1.2 洪水设计标准根据松园水库的规模，依据大坝安全鉴定报告书，松园水库防洪标准如下：校核洪水标准为20年一遇（p5%）；设计洪水标准为10年一遇（p10%）。2.1.3 水库特征水位校核洪水位为1871.29m，相应库容：10.36万m3，校核洪峰流量3.32m3/s；设计洪水位为1871.18m，相应库容：10.14万m3；设计洪峰流量2.47m3/s；正常蓄水位为1871.00m，相应库容：9.77万m3；兴利库容：7.8万m3；死水位为1866.80m，相应死库容：1.97万m3。2.1.4 地震设防烈度本工程所在地区基本烈度为度，水库抗震设计烈度为度。2.1.5 采用的主要技术规范水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)水利水电工程初步设计报告编制规程(DL5021-93)水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）碾压土石坝设计规范(SL274-2005)小型水利水电工程碾压土石坝设计导则(SL189-96)水工建筑物抗震设计规范(SL203-97)水工钢筋混凝土设计规范(SL/T191-96)水工隧洞设计规范(DL/T5195-2004)溢洪道设计规范(SL253-2000)中国地震动参数区划图(GBl8306-2001)2.2 工程总体布置2.2.1 现状工程总体布置水库枢纽由大坝及输（泄）水设施组成。大坝为均质土坝，坝高11.15m，坝顶宽度不等，为5.012.3m，坝长87.85m，大坝上游坝坡平均坡比1:1.6，下游坝坡平均坡比1:11:3。溢洪道已废弃，无控制高程。输水洞型式为800800mm砌石方涵，涵洞长约43.92m，放水涵洞进口设锅盖闸，启闭形式为钢绳牵引手动式。2.2.2 现状病险情况（1）大坝坝体不规整且土粒松散，坝顶凹凸不平、宽窄不一，上下游坝坡被雨水及风浪冲刷侵蚀严重。由于建坝时受施工条件限制，筑坝土料就近取材，土料多样性且较杂；碾压设备差，施工中未进行碾压密实度、含水率等物理力学指标控制，上坝土料质量检测控制不严格，造成压实度差，力学指标偏低，渗透量大等问题。坝背坡杂草灌木丛生。坝体渗漏严重，下游有两处集中渗水点，坝体的抗渗、抗震性能差，现状质量不合格。水库运行中无大的滑坡、坍塌体，库岸基本稳定。大坝无观测、监测设施。（2）坝基根据地质勘察资料显示，坝肩坝体填筑料与坝基接触带渗透系数K=3.510-34.310-3cm/s，不满足规范要求、质量不合格。加之大坝坝基局部地段碾压密实度不够，孔隙比较大，按岩土渗透性分级，属中等透水层，需做防渗处理。（3）泄水建筑物溢洪道已废弃，无控制高程。（4）输水涵洞输水洞为800800mm方涵放水，长约43.92m，边墙缝隙渗水严重，石灰砂浆已形成空腔，涵洞自身稳定差，易引起大坝变形。（5）闸门及金属结构输水涵洞入口为锅盖闸，断面尺寸为800800mm，启闭形式为钢丝绳手动式，闸门出现锈蚀变形，关闭不严；钢丝绳已被拉断，无法正常运行。（6）引水渠道现引水渠（引流域水）为自然山体开挖成的简易水沟，断面尺寸约为300300mm，引水流量约为0.1m3/s，上游无控制闸门。2.3坝顶高程复核松园水库正常蓄水位1871.00m，设计洪水位1871.18m，校核洪水位1871.29m，流域多年平均最大风速为12.2m/s。根据下式计算坝顶超高：其中：R波浪在坝坡上的爬高 a安全加高e最大凤壅高度2h波浪高M上游坝坡坡率N坝坡粗糙系数（干砌石取0.025，混凝土取0.017）风向与坝轴线法线夹角H坝前水深V风速（正常运用条件下为多年平均风速的1.5倍，非正常运用条件下等于多年平均风速）D吹程（在地形图上量取为0.35km）坝顶高程的确定取以下四种运行情况的最大值。（1）设计洪水位加正常运用坝顶超高；（2）正常蓄水位加正常运用坝顶超高；（3）校核洪水位加非常运用坝顶超高；（4）正常蓄水位加加地震涌浪及沉陷高。松园水库坝顶超高值见表2-1：表2-1 松园水库坝顶超高值运用情况水位（m）波浪爬高（m）风壅水面高（m）安全加高（m）地震涌浪沉陷高（m）坝顶超高（m）计算坝顶高程（m）11871.180.14880.0010.50.651871.8321871.000.14880.0010.50.651871.6531871.290.24700.0020.30.551871.8441871.000.24700.0020.01.011.241872.24松园水库在设计洪水位加正常运用要求坝顶高程1871.83m、正常蓄水位加正常运用要求1871.65m、校核洪水位加非常运用要求1871.84m、正常蓄水位加非常运用要求1872.24m，要求坝顶高程最小为1872.24m，现状大坝坝顶高程为1871.951872.29m，拟对不满足坝高要求坝段进行加高，满足要求坝段进行坝顶平整，平整大坝坝顶超为1872.25m，超高满足防洪安全要求。2.4 水库除险加固后工程总体布置根据松园水库大坝安全评价报告及本次地质勘察结果，松园水库工程在运行中主要病害集中在水库枢纽的大坝、溢洪道、输水洞。因此本次除险加固主要对大坝进行加固，对输水洞进行改造，以及对坝肩进行防渗处理。（1）大坝除险加固设计方案如下：方案一：修整坡面，左右坝肩进行防渗帷幕处理，下游设排水（推荐方案）根据对原大坝稳定进行复核计算，大坝上游坝坡各种工况均能满足规范要求，但浸润线较高。加固时对大坝坝体上游采取清理、削平，整理坝坡至1：1.6；迎水面设置8cm厚混凝土预制面板防冲衬砌，下面铺设20cm混合砂垫层，以此作为大坝坝体防冲面。对左右坝肩强风化带进行帷幕灌浆处理，以截断强风化带为宜。下游坡0+087.800+134.90段进行削坡整理，坡比修整为1:3，坡面植草护坡，坡脚设贴坡排水，下设排水沟。其余坝段进行削坡，放缓至1:1.5，坡面植草护坡，坡脚设混合式排水，下设排水沟。坝顶新建弹石路面。除险加固后，大坝坝型为均质土坝，坝顶高程为1872.25m，最大坝高11.06m，坝顶宽度为5.0m，坝轴线总长134.90m。经渗流计算分析渗透比降满足规范要求，不会产生渗透破坏，经坝坡抗滑稳定分析，大坝上、下游坝坡在各种运行工况下其安全系数均满足规范要求。方案二：修整坡面，下设排水（比较方案）根据对原大坝稳定进行复核计算，大坝上游坝坡各种工况均能满足规范要求，但浸润线较高。加固时对大坝坝体上游采取清理、削平，整理坝坡至1：1.6；迎水面设置8cm厚混凝土预制面板防冲衬砌，下面铺设20cm混合砂垫层，依此作为大坝坝体防冲面。下游坡0+087.800+134.90段进行削坡整理，坡比修整为1:3，坡面植草护坡，坡脚设贴坡排水，下设排水沟。其余坝段进行削坡，放缓至1:1.5，坡面植草护坡，坡脚设混合式排水，下设排水沟。坝顶新建弹石路面。除险加固后，大坝坝型为均质土坝，坝顶高程为1872.25m，最大坝高11.06m，坝顶宽度为5.0m，坝轴线总长134.90m。经渗流计算渗透比降满足规范要求，不会产生渗透破坏，经坝坡抗滑稳定分析，大坝上、下游坝坡在各种运行工况下其安全系数均满足规范要求。经稳定分析和渗流计算表明，方案一和方案二均能满足大坝稳定要求，由于方案二没有进行防渗处理，可能会无法截断下游两处集中渗水点。方案一能够截断集中渗水点，故推荐采用方案一。（2）大坝左坝肩0+119.50桩号处对输水涵洞进行加固，进水口改造为直径为500mm的圆形进口，进口底部设置集水井，进水口以600600mm平板闸控制，输水涵洞洞身用DN500mm的钢管做内衬处理，新老管道间回填混凝土，最后做注浆封填处理。下游以800mm宽、1000mm深的混凝土渠道与原灌溉引水渠相连接，连接后砌石渠道向河道延伸，中间设置手动闸门，非常情况下作为泄水使用。根据调洪演算，输水隧洞可满足泄洪要求，因此不再布置溢洪道。（3）对原有引水渠道进行加固处理，长度为35m，断面修整为800800mm，渠道三个分叉处分别设置闸门控制，闸门下游段灌溉渠道进行重建，断面尺寸为500500mm，总长298m。该加固方案经渗流计算分析不会发生渗透破坏，经坝坡抗滑稳定分析，大坝上、下游坝坡在各种运行工况下其安全系数均满足规范要求。2.5 大坝除险加固设计2.5.1 现状坝体渗流及抗滑稳定复核2.5.1.1现状坝体渗流稳定复核根据松园水库地质勘察报告，各种材料的力学指标与参数见表2-2所示。表2-2 坝体坝基土体参数指标岩土体类别天然容重（kN/m3)饱和容重（kN/m3)黏聚力（c）内摩擦角（）渗透系数（k）坝体17.519.021.720.4坝基18.7619.920.220.25渗流分析采用北京理正公司理正岩土分析软件渗流有限元分析法进行计算。（1）计算工况及断面根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2005）规定，松园水库渗流分析须对以下水位组合的工况进行复核：上游校核洪水位与下游相应的水位稳定渗流期；上游设计洪水位与下游相应的水位稳定渗流期；上游正常蓄水位与下游相应的水位稳定渗流期；上游正常蓄水位降至死水位与下游相应的水位非稳定渗流期。综合松园水库地形、地质等因素，选取实测典型断面两个：断面1（桩号0+119.50）和断面2（桩号0+085.50）。（2）渗透变形计算根据坝体、坝基土体的级配状况，确定坝体、坝基可能的渗透变形类型；再根据坝体、坝基土料的物理性质指标确定其临界水力坡降(Jcr)；依据工程特点及重要性，确定相应的安全系数，求出允许水力坡降（J）；结合坝体的运行情况，求出下游坝坡出逸点的出逸水力坡降值（J），最后进行判别。判别土体变形类型：土体不均匀系数， 曲率系数 计算得=17.5586.25，=0.10.3，按不连续级配判断，细粒含量。=35.051.88%35%因此，土的渗透变形为流土型。流土型临界水力坡降公式，根据水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）规定，土的允许水力比降由临界水力比降除以安全系数2求得，即：建议取坝体，则计算，坝基，则计算，计算成果统计见表2-3至表2-6：1）坝体断面1（0+119.50）计算结果表2-3 各工况下坝体渗流计算结果工况特征水位（m）单宽渗流量（m3/d）校核水位1871.290.382设计水位1871.180.378正常蓄水位1871.00.353正常蓄水位降至死水位1871.291866.800.045表2-4 大坝渗透坡降表计 算工 况位置出逸点坡降临界坡降允许水力坡降校核洪水位坝体0.310.940.47坝基0.731.0310.516设计洪水位坝体0.300.940.47坝基0.721.0310.516正常蓄水位坝体0.490.940.47坝基0.511.0310.516死水位坝体0.200.940.47坝基0.301.0310.516从表5-2、表5-3中可以看出，校核、设计洪水位工况下大坝坝体出逸点坝基渗透比降均大于渗透变形允许的水力比降0.516，正常蓄水位工况下坝体渗透比降大于允许的水力比降0.47，因此，大坝原坝体渗流不稳定。2）坝体断面2（0+085.50）计算结果表2-5 各工况下坝体渗流计算结果工况特征水位（m）单宽渗流量（m3/d）校核水位1871.290.336设计水位1871.180.332正常蓄水位1871.00.330正常蓄水位降至死水位1871.291866.800.158表2-6 大坝渗透坡降表计 算工 况位置出逸点坡降临界坡降允许水力坡降校核洪水位坝体0.940.940.47坝基0.671.0310.516设计洪水位坝体0.930.940.47坝基0.661.0310.516正常蓄水位坝体2.870.940.47坝基2.01.0310.516死水位坝体1.310.940.47坝基2.521.0310.516从表5-4、表5-5中可以看出，校核、设计洪水位、正常蓄水位、死水位工况下大坝坝体出逸点坝体坝基渗透比降均大于渗透变形允许的水力比降。因此，大坝原坝体渗流不稳定。2.5.1.2现状坝体抗滑稳定复核大坝为5级建筑物，计算按有效应力计算。据碾压式土石坝设计规范（SL274-2005）的规定，相应的坝坡抗滑稳定最小允许安全系数正常运用条件为1.25，非常运用条件一为1.15，非常运用情况条件二为1.10。（1）原坝坡稳定分析计算工况根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2005）规定，松园水库抗滑稳定分析对以下水位组合的工况进行计算：正常工况： 正常蓄水位与下游相应的水位的上下游坝坡稳定分析； 不利水位与下游相应的水位的上下游坝坡稳定分析； 正常蓄水位降至死水位与下游相应的水位的上游坝坡稳定分析；非常工况：正常蓄水位与下游相应的水位（遇度地震）的上下游坝坡稳定分析； 不利水位与下游相应的水位（遇度地震）的上下游坝坡稳定分析； 正常蓄水位降至死水位与下游相应水位（遇度地震）的上游坝坡稳定分析。坝体稳定复核计算采用简化毕肖普圆弧法，按有效应力计算。地震作用力按水工建筑物抗震设计规范(SL203-97)中的有关规定进行计算。计算软件采用北京理正公司理正岩土分析软件。按照小型水利水电工程碾压土石坝设计导则(SL189-96)的要求，对大坝最大断面进行不稳定渗流期的下游坡和库水位降落期的上游坝坡进行全面的抗滑稳定复核计算。稳定复核计算成果如下表2-7和2-8。表2-7 坝体（0+119.50）稳定复核计算成果荷载组合抗滑稳定安全系数规范规定安全系数安全性分级上游坡正常正常蓄水位、不遇地震1.9781.25A不利水位、不遇地震1.4601.25A正常蓄水位降至死水位、不遇地震1.3901.25A非常正常蓄水位降至死水位、遇度地震1.2231.10A正常蓄水位、遇度地震1.6811.10A不利水位、遇度地震1.2831.10A下游坡正常正常蓄水位、不遇地震1.6581.25A不利水位、不遇地震1.6641.25A非常正常蓄水位、遇度地震1.3751.10A不利水位、遇度地震1.4051.10A表2-8 坝体（0+085.50）稳定复核计算成果荷载组合抗滑稳定安全系数规范规定安全系数安全性分级上游坡正常正常蓄水位、不遇地震2.1631.25A不利水位、不遇地震1.8531.25A正常蓄水位降至死水位、不遇地震1.8071.25A非常正常蓄水位降至死水位、遇度地震1.5651.10A正常蓄水位、遇度地震1.8141.10A不利水位、遇度地震1.6151.10A下游坡正常正常蓄水位、不遇地震1.0411.25C不利水位、不遇地震1.1121.25C非常正常蓄水位、遇度地震0.9181.10C不利水位、遇度地震0.9971.10C2.5.1.3 现状坝坡抗滑稳定分析评价由计算成果可见，上游坝坡在设计工况下抗滑稳定安全系数基本都大于规范值；但坝体0+085.50断面的正常蓄水位及不利水位时下游坝坡安全系数小于规范值。因此下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求，抗滑稳定不安全。2.5.2 除险加固坝体结构设计 （1）坝顶结构设计大坝坝顶高程为1872.25m，坝轴线长134.90m，坝顶宽度为5.0m，坝顶设计0.20m厚弹石路面，弹石路面下铺设0.20m厚的混合砂垫层，坝顶路面以1的斜坡向下游排水。（2）坝坡设计根据大坝坝坡稳定复核计算结果和结构要求，对上游坝坡清除原表层破碎砌石、杂物与腐殖土体，依据设计坡比进行修整。上游坝坡按照坡比1：1.6进行削坡修整，表面采用8cm厚的C15砼预制防冲面板，面板下设20cm反滤层。下游坡0+087.800+134.90段进行削坡整理，坡比为1:3，坡面植草护坡，坡脚设贴坡排水，采用20cm混合砂层与30cm干砌石做反滤层，贴坡顶高程1864.41m，下设排水沟，内部尺寸500500mm；在0+50.000+087.80坝段进行培厚，放缓至1:1.5，坡面植草护坡，坡脚设混合式排水，下设排水沟。新建坝顶弹石路面。除险加固后，大坝坝型为均质土坝，坝顶高程为1872.25m，最大坝高11.06m，坝顶宽度为5.0m，坝轴线总长134.90m。（3）防渗结构设计沿坝轴线对左右坝肩做帷幕灌浆，以此作为坝肩的防渗体系。帷幕灌浆深入相对隔水的透水率q10Lu的弱透水层为35m。两岸端点应与最高库水位等高的地下水位相衔接。孔径110mm，双排布置，两排灌浆孔间距1.5m，孔距3m。（4）贴坡排水设计按照渗流计算结果，需在0+087.800+134.90坝段下游坡脚处设置贴坡排水，根据规范要求贴坡排水体高程比逸出点至少要高1.5m，总高3.00m，顶部宽1.4m，顶部高程1864.41m，外坡坡比1:3，外缘为干砌块石护面，内做混合砂反滤层。（5）混合式排水设计按照渗流计算结果，需在0+50.000+087.80坝段下游坡脚处设置混合式排水，贴坡排水总高2.21m，顶部高程1864.41m，外坡坡比1:1.5，外缘为干砌块石护面，内做混合砂反滤层；棱体排水总高2.00m，顶部高程1862.20m，下游侧外坡坡比1:1.5，上游侧外坡坡比1:0.5，材料为粗砂、碎石和块石。2.5.3 坝坡渗流及抗滑稳定计算分析2.5.3.1 渗流计算分析根据松园水库地质勘探报告的分析，各种材料的力学指标与参数见表2-9所示。表2-9 坝体坝基土体参数指标岩土体类别天然容重（KN/m3）饱和容重（KN/m3）凝聚力（KPa）内摩擦角（）渗透系数（cm/s）坝体土17.519.021.720.4710-5坝基土18.7619.920.220.25110-4坝基透水层19.220.0218.720.0410-3贴坡排水16.51918231.010-5棱体排水18200312.3110-3渗流分析采用北京理正公司理正岩土分析软件渗流公式法进行计算。（1）计算工况及断面根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2005）规定，松园水库渗流分析对以下水位组合的工况进行计算： 上游校核洪水位与下游相应的水位稳定渗流期； 上游设计洪水位与下游相应的水位稳定渗流期； 上游正常蓄水位与下游相应的水位稳定渗流期； 上游校核洪水位降至死水位与下游相应的水位非稳定渗流期。综合松园水库地形、地质等因素，选取实测典型断面两个：断面1（桩号0+119.50）、断面2（桩号0+078.0）。（2）渗透变形计算方法根据坝体、坝基土体的级配状况，确定坝体、坝基可能的渗透变形类型；再根据坝体、坝基土料的物理性质指标确定其临界水力坡降(Jcr)；依据工程特点及重要性，确定相应的安全系数，求出允许水力坡降（J）；结合坝体的运行情况，求出下游坝坡出逸点的出逸水力坡降值（J），最后采用水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）附录M中的判别方法进行判别。1）判别土体变形类型土体不均匀系数，曲率系数 计算得=17.5586.25，=0.10.3，按不连续级配判断，细粒含量=35.051.88%35%因此，土的渗透变形为流土型。2）计算允许水力坡降流土型临界水力坡降公式，根据水利水电工程地质勘察规范（GB50287-99）规定，土的允许水力比降由临界水力比降除以安全系数2求得，即：建议取坝体，则计算，坝基，则计算，（3）渗透变形计算结果1）坝体断面1（0+119.50）计算结果见表2-10、2-11。表2-10 各工况下坝体渗流计算结果工况特征水位（m）单宽渗流量（m3/d）校核水位1871.290.140设计水位1871.180.137正常蓄水位1871.00.132校核水位降至死水位1871.291866.800.052表2-11大坝渗透坡降表计 算工 况位置出逸点坡降临界坡降允许水力坡降校核洪水位坝体0.250.940.47坝基0.481.0310.516设计洪水位坝体0.200.940.47坝基0.481.0310.516正常蓄水位坝体0.190.940.47坝基0.471.0310.516死水位坝体0.120.940.47坝基0.361.0310.5161）校核水位渗流线图图2-1 校核洪水位渗流浸润线图2）设计水位渗流浸润线图图2-2 设计洪水位渗流浸润线3）正常蓄水位渗流浸润线图图2-3 正常蓄水位渗流浸润线图4）校核水位降至死水位渗流浸润线图图2-4 校核水位降至死水位渗流浸润线图由表2-10、表2-11、图2-1图2-4可知大坝浸润线逸出点都在下游排水体内，渗透坡降值小于允许值，因此大坝渗流稳定满足要求。2）坝坡断面2（0+078.0）计算结果表2-12、2-13表2-12 各工况下坝体渗流计算结果工况特征水位（m）单宽渗流量（m3/d）校核水位1871.290.219设计水位1871.180.215正常蓄水位1871.00.208校核水位降至死水位1871.291866.800.083表2-13 大坝渗透坡降表计 算工 况位置出逸点坡降临界坡降允许水力坡降校核洪水位坝体0.350.940.47坝基0.301.0310.516设计洪水位坝体0.350.940.47坝基0.301.0310.516正常蓄水位坝体0.340.940.47坝基0.291.0310.516死水位坝体0.190.940.47坝基0.171.0310.5161）校核水位渗流浸润线图图2-5 校核洪水位渗流浸润线图2）设计水位渗流浸润线图图2-6 设计洪水位渗流浸润线图3）正常蓄水位渗流浸润线图图2-7 正常蓄水位渗流浸润线图4）校核水位降至死水位渗流浸润线图图2-8 校核水位降至死水位渗流浸润线图由表2-12、表2-13、图2-5图2-8可知大坝浸润线逸出点都在下游排水体内，渗透坡降值小于允许值，因此大坝渗流稳定满足要求。2.5.3.2 坝坡抗滑稳定计算分析大坝为5级建筑物，计算采用北京理正软件，按有效应力计算。据碾压式土石坝设计规范（SL274-2005）的规定，相应的坝坡抗滑稳定最小允许安全系数正常运用条件为1.25，非常运用条件一为1.15，非常运用情况条件二为1.10。根据碾压式土石坝设计规范(SL274-2005)的规定，松园水库稳定分析计算工况分为以下几种：正常工况： 设计洪水位稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 正常水位稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 死水位稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 校核水位降至死水位不稳定渗流时上游坝坡稳定分析。非常工况： 校核洪水位稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析。 设计洪水位遇度地震稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 正常蓄水位遇度地震稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 死水位遇度地震稳定渗流时上、下游坝坡稳定分析； 校核水位降至死水位、遇度地震不稳定渗流时上游坝坡稳定分析；（1）坝体断面1（0+119.50）抗滑稳定计算成果1）上游坡正常情况松园水库在非常工况下，上游坝坡稳定计算成果见图2-9图2-12。 设计洪水位，不遇地震（K=2.209）图2-9 正常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，不遇地震（K=2.187）图2-10 正常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，不遇地震（K=1.595） 图2-11 正常工况死水位稳定计算图 校核水位降至死水位，不遇地震（K=1.420） 图2-12 正常工况水位降落时稳定计算图2）上游坝坡非常情况松园水库在非常工况下，上游坝坡稳定计算成果见图2-13图2-17。 校核洪水位，不遇地震（K=2.223）图2-13 非常工况校核洪水位稳定计算图 设计洪水位，遇度地震（K=1.830）图2-14 非常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，遇度地震（K=1.815）图2-15 非常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，遇度地震（K=1.377）图2-16 非常工况死水位稳定计算图 校核水位降至死水位，遇度地震（K=1.257）图2-17 非常工况水位降落时稳定计算图3）下游坝坡正常情况松园水库在正常工况下，下游坝坡稳定计算成果见图2-18图2-20。 设计洪水位，不遇地震（K=1.777）图2-18 正常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，不遇地震（K=1.786）图2-19 正常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，不遇地震（K=1.959）图2-20 正常工况死水位稳定计算图 4）下游坝坡非常情况松园水库在非常工况下，下游坝坡稳定计算成果见图2-21图2-24。 校核洪水位，不遇地震（K=1.772）图2-21 非常工况校核洪水位稳定计算图 设计洪水位，遇度地震（K=1.460）图2-22 非常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，遇度地震（K=1.467）图2-23非常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，遇度地震（K=1.606）图2-24 非常工况死水位稳定计算图 大坝坝坡稳定分析结果见表2-14所示。表2-14 坝坡抗滑稳定安全系数表荷载组合抗滑稳定安全系数规范规定安全系数上游坡正常设计洪水位，不遇地震2.2091.25正常蓄水位，不遇地震2.1871.25死水位，不遇地震1.5951.25校核水位降至死水位，不遇地震1.4201.25非常校核洪水位，不遇地震2.2231.15设计洪水位，遇度地震1.8301.10正常蓄水位，遇度地震1.8151.10死水位，遇度地震1.3771.10校核水位降至死水位，遇度地震1.2571.10下游坡正常设计洪水位，不遇地震1.7771.25正常蓄水位，不遇地震1.7861.25死水位，不遇地震1.9591.25非常校核洪水位，不遇地震1.7721.15设计洪水位，遇度地震1.4601.10正常蓄水位，遇度地震1.4671.10死水位，遇度地震1.6061.10由表5-12可知：各工况的抗滑稳定最小安全系数均满足规范要求。大坝上下游坝坡在各计算工况下均不存在坝坡不稳定的安全隐患。（2）坝体断面2（0+078.0）抗滑稳定计算成果1）上游坡正常情况松园水库在非常工况下，上游坝坡稳定计算成果见图2-25图2-28。 设计洪水位，不遇地震（K=2.737）图2-25 设计工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，不遇地震（K=2.673）图2-26正常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，不遇地震（K=1.814）图2-27 正常工况死水位稳定计算图 校核水位降至死水位，不遇地震（K=1.950） 图5-2-28 正常工况水位降落时稳定计算图2）上游坝坡非常情况松园水库在非常工况下，上游坝坡稳定计算成果见图2-29图2-33。 校核洪水位，不遇地震（K=2.776）图2-29 非常工况校核洪水位稳定计算图 设计洪水位，遇度地震（K=2.256）图2-30 非常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，遇度地震（K=2.215）图2-31 非常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，遇度地震（K=1.601）图2-32 非常工况死水位稳定计算图 校核水位降至死水位，遇度地震（K=1.717）图2-33非常工况水位降落时稳定计算图3）下游坝坡正常情况松园水库在正常工况下，下游坝坡稳定计算成果见图2-34图2-36。 设计洪水位，不遇地震（K=1.273）图2-34 正常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，不遇地震（K=1.277）图2-35 正常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，不遇地震（K=1.343）图2-36 正常工况死水位稳定计算图 4）下游坝坡非常情况松园水库在非常工况下，下游坝坡稳定计算成果见图2-37图2-40。 校核洪水位，不遇地震（K=1.271）图2-37非常工况校核洪水位稳定计算图 设计洪水位，遇度地震（K=1.100）图2-38 非常工况设计洪水位稳定计算图 正常蓄水位，遇度地震（K=1.108）图2-39 非常工况正常蓄水位稳定计算图 死水位，遇度地震（K=1.173）图2-40 非常工况死水位稳定计算图 大坝坝坡稳定分析结果见表2-15所示。表2-15 坝坡抗滑稳定安全系数表荷载组合抗滑稳定安全系数规范规定安全系数上游坡正常设计洪水位，不遇地震2.7371.25正常蓄水位，不遇地震2.6731.25死水位，不遇地震1.8141.25校核水位降至死水位，不遇地震1.9501.25非常校核洪水位，不遇地震2.7761.15设计洪水位，遇度地震2.2561.10正常蓄水位，遇度地震2.2151.10死水位，遇度地震1.6011.10校核水位降至死水位，遇度地震1.7171.10下游坡正常设计洪水位，不遇地震1.2731.25正常蓄水位，不遇地震1.2771.25死水位，不遇地震1.3431.25非常校核洪水位，不遇地震1.2711.15设计洪水位，遇度地震1.1001.10正常蓄水位，遇度地震1.1081.10死水位，遇度地震1.1731.10由表5-13可知：各工况的抗滑稳定最小安全系数均满足规范要求。大坝上下游坝坡在各计算工况下均不存在坝坡不稳定的安全隐患。2.6溢洪道除险加固设计松园水库原溢洪道已被填埋，现已废弃，无控制高程。由于松园水库集水面积只有0.3km2，经水文复核，可以将溢洪道与输水洞合二为一，在汛期，输水洞兼作泄水建筑物。2.7输（放）水涵洞除险加固设计大坝原输水涵洞为一800800mm的砌石方涵，根据本次地勘报告，输水涵洞洞身浆砌石已损坏严重。输水涵洞进口布置锅盖闸，启闭形式为钢丝绳手动式，闸门出现锈蚀变形，关闭不严；钢丝绳已拉断，无法正常运行。需对洞身及进口进行加固改造处理。 综合考虑，设计改造方案为：拆除原进口控制锅盖闸，将原泄水洞进口改造为平板闸（600600mm）控制，进口为500500mm方形，下设进口集水井，平均深度2.0m，平板闸设分级支撑拉杆，坝顶设闸房。涵洞洞身改用DN500mm的内衬钢管，新老涵管间回填混凝土，最后用注浆法封堵。下游以800mm宽1000mm深的混凝土渠道与泄水洞出口相连接，连接后混凝土渠道向河道延伸，中间设置控制闸门，非常情况下作为泄水建筑物使用。2.8 金属结构设计现状输水涵洞进口布置锅盖闸，启闭形式为钢丝绳手动式，闸门出现锈蚀变形，关闭不严；钢丝绳已拉断，无法正常运行。需对进口控制闸阀进行改造，本次加固设计将进口的锅盖闸改造为平板闸（600600mm），控制孔口为500500mm，斜拉闸、螺杆及启闭机均可选用10t的手自一体的定型产品进行套装。输水涵洞下游混凝土渠道与原灌溉引水渠交叉处设置2t手动闸门及启闭机一台，采用定型产品，现场安装。引水渠道与原灌溉渠道交叉处设置3个简易控制闸门，现场制作安装。2.9其它设计松园水库属小（二）型水库工程，目前水库管理所没有成套仪器设备，工程竣工后，配备必要的管理房、大坝监测、水位观测与雨量观测等设备。2.10除险加固工程量松园水库除险加固设计工程量见表2-16。表2-16 松园水库除险加固工程量表项目大坝河道合计土石方明挖（m）3478.25 135.00 3613.25 土石方回填（m）1664.25 0 1664.25 钢筋（t）1.01 5.97 6.98砼（m）528.35 49.56 577.91 浆砌石（m）22.32 264.60286.92草皮护坡：1773.75 m23、施工组织设计3.1 施工条件3.1.1 地