伯公岭设计综合报告书(6.30).doc

设计证书号：A144019651设计证书等级：乙级浈江区伯公岭水库除险加固工程设计报告书韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司二O一四年六月审 核：校 核：设 计：目 录第一章 综合说明第一节 工程概况第二节 工程存在的主要问题第三节 工程等级和洪水标准第四节 工程除险加固项目及措施第五节 加固后工程规模第六节 工程投资预算第七节 工程效益第二章 水文水利计算第一节 工程等级和洪水标准第二节 工程水文计算第三节 水库调洪演算第三章 工程地质第一节 概述第二节 区域地质概况第三节 水库区工程地质条件及评价第四节 坝址区工程地质条件第五节 坝基主要工程地质问题及评价第六节 大坝质量评价第七节 大坝岩土体主要地质参数建议值第八节 溢洪道工程地质条件及评价第九节 输水涵管工程地质条件及评价第十节 筑坝土料第十一节 结论第四章 工程加固设计第一节 工程总体布置第二节 大坝工程加固设计第三节 溢洪道工程加固设计第四节 输水涵加固设计第五节 棱体排水加固设计第五章 其他项目设计第六章 工程管理第七章 施工组织设计第八章 投资预算附 件： 1、工程量计算书2、伯公岭水库除险加固工程初步设计报告专家审查意见51第一章 综合说明第一节 工程概况一、基本情况伯公岭水库位于浈江区北部花坪镇石屋村村委，距韶关市区约32km，河流属珠江流域北江支流武江河支流。水库于1979年竣工蓄水，设计灌溉面积500亩，水库建成后担负着下游石屋村村委500亩农田的用水任务，对当地农作物的抗旱保收起到了保证作用，对解决当地农民的温饱和促进农业生产的发展起到了积极的作用。二、水文气象及地质情况本流域所在位置属亚热带季风气候区，受季风和地形影响较大，具有高温多雨、湿度大等特点。气候较温和，夏季炎热，秋季凉爽，多年平均气温20.1。最高气温39.5，（1969年7月27日），最低气温-5.3，（1963年1月15日）；多年平均降雨量1428.6mm，雨量充沛，降水年内分配极不均匀，多集中在4-6月，占全年降雨量的50；多年平均风速8m/s，最大风速15 m/s，一般雨季来得早，春季阴雨绵绵，夏季高温湿热，秋季少雨，冬季有短期霜冻。伯公岭水库位于珠江流域北江支流武江河一级支流，水库大坝现状坝顶长42m，坝顶高程196.5m，坝顶宽4m，最大坝高5.1m，上游坝坡坡比为1：0.6，下游坝坡坡比为1：1.5。加固后水库坝址以上集雨面积0.64km2，相应总库容15万m3，坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m。上游坝坡坡比为1:2.0，下游坝坡坡比为1:2.5，土坝坝顶高程196.5m。溢洪道位于大坝左岸，宽2.5m，堰顶高程为194.0m，为开敞式宽顶堰溢洪道，溢洪道底板为C20砼。输水底涵为800mm有压砼预制管圆涵；放水斜涵为400mm的PVC管，放水孔直径为15cm。详见“水库工程特性表”三、工程地质水库区属构造剥蚀丘陵地貌，山顶高程一般为200300m，山头分布零乱，多为缓坡园顶状，冲沟发育，山坡较平缓，植被较好；水库区未见有滑坡、泥石流等不良物理地质现象，自然山坡较稳定。库区出露的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。第四系全新统松散堆积物分布在库区平缓山坡及沟谷部位。水库区在正常蓄水位范围内，组成库盘及库岸的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。上部岩体较风化破碎，下部岩石较完整，透水性较弱。库岸山体较雄厚，因地下分水岭较高，库内未见有导水断裂破碎带连通库外，水库自运行以来未发现库周渗漏现象；坝下游可见渗水点，水库存在永久性渗漏问题。放水底涵布置在大坝右侧；放水斜涵布置在大坝右侧的山坡上；溢洪道位于大坝左侧坝肩与山坡接合处，详见工程枢纽平面布置图。 四、工程任务、规模和效益伯公岭水库工程的任务就是确保其所担负灌溉用水的500亩农田旱涝保收；水库除险加固工程完成后可以保证自身担负的500亩农田的灌溉用水外，同时要在遭受200年一遇的洪水侵袭时保证下游900亩农田和村庄等人民的生命和财产的安全。详见水库特性表。伯公岭水库工程特性表序 号 及 名 称单位数量或名称备 注加固前加固后一、水文1、水库集雨面积km20.640.642、设计洪水标准P（%）553、设计洪峰流量m3/s8.554、校核洪水标准P（%）0.50.55、校核洪峰流量m3/s13.126、施工导流P（%）7、施工导流流量m3/s二、水库1、校核洪水位m195.162、设计洪水位m194.883、正常蓄水位m194.00194.004、死水位m190.10190.105、校核洪水位相应库容104m3156、设计洪水位相应库容104m3147、正常蓄水位相应库容104m311.58、死水位相应库容104m30.2三、下泄流量1、校核洪水位下泄流量m3/s6.22、设计洪水位下泄流量m3/s4.1四、工程效益1、捍卫人口人7007002、捍卫耕地亩9009003、灌溉面积亩5005004、供水m3/d5、发电装机KW伯公岭水库工程特性表续表序 号 及 名 称单位数量或名称备 注加固前加固后五、主要建筑物（一）挡水建筑物A、主坝1、型式均质土坝2、顶部高程m196.5196.53、最大坝高m5.15.14、坝顶宽度m4.05.05、坝顶长度m4243（二）输水建筑物1、型式斜涵2、断面尺寸mm3008003、长度m31.944、闸门型式m梯级放水涵（三）泄水建筑物1、型式开敞式溢洪道2、堰顶高程m194.0194.03、过水净宽m1212.54、消能方式无消能设施底流消能5、闸门型式无闸门无闸门第二节 工程存在的主要问题伯公岭水库兴建时，受社会条件所限，工程无专业设计，且施工条件较差，既无专业施工队伍，又无机械设备，都是由群众肩挑或用手推车运送土方，人工夯实来完成。因而施工质量得不到保证，土坝密实性差，透水性大，水库坝体渗漏严重。水库运行了几十年，期间曾对水库进行了局部的维修，但由于受当时的条件和资金的约束。对水库的维修和除险加固都是头痛医头，脚痛医脚，未能从根本上解决问题。工程存在的主要问题是：大坝前后坝坡坡比及坝顶宽未达能到规范要求，上游坝坡无护坡，坡后坡无排水及反滤设施，坝体渗漏严重；溢洪道过流断面无法满足泄洪要求且两侧无挡墙，两侧边坡崩塌；放水涵管为斜涵，管身存在内崩塌、渗漏等隐患，且管径不足、尾段无消能设计等。这些都严重威胁着水库的防洪安全。此外，还有其他配套设施如防汛公路、管养房、通讯设施、观测设施等均不完善；防汛沙石备料也未达到要求。经2008年8月10日对水库进行安全鉴定，本水库被评为三类坝。伯公岭水库的各种安全隐患，严重地影响当地的农业生产，因此应及时对其进行除险加固处理，让水库重新发挥其应有的效益，继续为当地农业生产起到保证作用。第三节 工程等级和洪水标准现状伯公岭水库最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01108m3，根据国家防洪标准（GB50201-94）及水利部水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定：本工程属等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。因此确定水库防洪标准：设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。第四节 工程除险加固项目及加固措施伯公岭水库虽然经过了几次维修加固，也解决了一些工程隐患。但是由于受原工程施工条件所限，工程在运行中又出现了许多新隐患，必须及时进行维修加固，以免造成更大的工程隐患。根据现场检查情况，本次除险加固的项目有：1、大坝：土坝加高及修坡培厚加固。根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定，坝顶宽度最小要达到5.0m。加固后水库土坝坝高5.1m，坝顶宽为5.0m，土坝前按1:2.0削坡、后坝坡按1:2.5的坡比进行培厚加固。坝前坡设砼护坡，后坡铺设植播种草护坡并设排水沟及贴坡排水反滤棱体。同时做好土坝防治白蚁的措施。2、重建放水涵管：由于坝内放水涵管存在多处隐患，且管径不足，因此需破坝重建放水涵，管径为800。3、重建溢洪道。由于目前溢洪道过于简陋且断面过流能力不满足泄洪要求，发挥不到其应有的泄洪作用，因此需重建。重建按碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）及溢洪道设计规范（SL253-2000）要求进行。详见工程设计图纸。4、兴建管理房，修建入库公路：根据省厅要求，为了更好地管理好伯公岭水库，在水库边兴建一座80m2的管养房，并维修防汛公路0.8km，防汛公路路面为泥结碎石。5、完善水库动态监管系统：随着社会科技的不断进步，为了更好地对伯公岭水库进行动态监控管理，使水库更好地发挥其应有的效益，完善水库动态监管系统是非常有必要的。水库动态监管系统包括：智能主控机、水位计、雨量计、摄像头及动态监管系统软件等设备各一个（套）。6、对因施工破坏的场地进行水土保持处理。综上所述，伯公岭水库由于受当时施工条件的限制，造成施工质量差，建筑设施不够完善，水库长期处于不安全的状态下运行，造成水库未能发挥其应有的效应，特别是近一两年更是连续不断地出现险情，对下游人民的生命和财产安全构成严重的威胁，为保障下游人民的生命和财产安全，同时也为了让水库尽早正常蓄水灌溉农田。必须立即对该水库进行除险加固，解除工程隐患，使工程安全达标发挥其应有的作用。第五节 加固后工程规模一、水库库容工程加固后水库校核洪水位195.16m，相应库容15万m3；设计洪水位194.88m，相应库容14万m3；正常蓄水位194.00m，相应库容11.5万m3；死水位194.1 m，相应库容0.2万m3。坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m。二、挡水建筑物加固后土坝为均质土坝，坝顶长43m，坝顶宽5.0m，最大坝高5.1m，上游坝坡坡为1:2.0；下游坝坡坡比为1：2.5，土坝坝顶高程196.5m。反滤排水型式为贴坡排水。三、泄水建筑物加固后溢洪道仍为宽顶堰开敞式溢洪道，溢洪道底板为C20砼，溢洪道堰顶净宽2.5m，堰顶高程194.0m，控制段侧墙高2.5m。设计洪水位时相应最大流量4.1m3/s，校核洪水位时相应最大流量6.2m3/s。四、输水建筑物输水底涵改为800 mm有压钢筋混凝土预制管，全长31.94m；进水口高程191.50m，出水口高程191.40m，设计输水流量0.06m3/s，放水涵管进水口尺寸为2.3m（长）1.8m（宽）2.1m（深）；出水口尺寸为1.5m（长）2.0m（宽）1.6m（深）。详见工程设计图纸。第六节 工程投资预算本工程预算编制依据为广东省水利厅经济定额站2006年编制的广东省水利基建工程设计概（估）算费用构成或及编制方法，定额依据为广东省水利建筑工程预算定额及补充进行。伯公岭水库安全加固工程按设计图纸计算工程量。工程主要建筑工程量为：土方明挖2956.29m3，石方明挖95.9 m3，土石方填筑4981.64m3，混凝土337.68m3 ，模板318.57m2。劳动总工日1558.20工日。主要材料消耗量为：钢筋1.183t，水泥149.26t，块石327.35m3 ，碎石524.6 m3 ，砂389.142m3 ，柴油7.926t。工程项目总投资预算为92.64万元。其中建安工程费74.86万元，独立费17.78万元。详见工程量计算书及工程投资预算书。第七节 工程效益伯公岭水库位于浈江区花坪镇石屋村村委，担负着石屋村村委500亩农田灌溉用水任务，前几年由于伯公岭水库带病运行，未能发挥其应有的效应，许多农田的用水得不到保证，严重地阻碍了当地农民的生产发展，因各种原因水库险情未能及时解决，使得当地村民产生许多怨情。伯公岭水库除险加固工程完成后，水库的防洪标准达到了200年一遇，水库担负的500亩农田在遭遇旱情后仍可以得到丰收，这对保证当地村民的温饱打下了坚实的基础；为当地村民铺出了一条奔康大道。第二章 水文水利计算第一节 工程等级及洪水标准现状伯公岭水库坝最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01108m3，根据国家防洪标准（GB50201-94）及水利部水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定：本工程属等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。因此确定水库防洪标准：设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。第二节 工程水文计算一、流域水文、气象情况本流域所在位置属亚热带季风气候区，受季风和地形影响较大，具有高温多雨、湿度大等特点。气候较温和，夏季炎热，秋季凉爽，多年平均气温20.1。最高气温39.5，（1969年7月27日），最低气温-5.3，（1963年1月15日）；多年平均降雨量1428.6mm，雨量充沛，降水年内分配极不均匀，多集中在4-6月，占全年降雨量的50；多年平均风速8m/s，最大风速15 m/s，一般雨季来得早，春季阴雨绵绵，夏季高温湿热，秋季少雨，冬季有短期霜冻。二、水量平衡计算1、水库来水量计算水库集雨面积0.64km2，查广东省韶关市江河流域综合规划专题报告之灌区水量平衡计算得浈江区新韶地区P=90%水库年来水量W=75.2万m3/ km2，则伯公岭水库年来水量48.13万m3。2、灌溉需水量计算水库灌溉面积500亩，同样查广东省韶关市江河流域综合规划专题报告之灌区水量平衡计算得新韶地区P=90%农田灌溉定额为830 m3/亩，则500亩农田年需水量为41.5万m3。3、供需水量平衡计算水库年来水量48.13万m3，灌溉年需水量41.5万m3，小于水库来水量，因此水库可满足灌区农田灌溉用水。三、水库洪水复核计算因伯公岭水库流域内无实测洪水资料，本次除险加固的洪水复核采用设计暴雨推求法。考虑到广东省暴雨参数等值线图（2003年版）是收集最新的暴雨资料编制而成的，因此利用该等值线图直接查取暴雨参数推算设计洪水。本工程属小（2）型工程，依据广东省暴雨径流查算图表使用手册的规定，一般可仅用推理公式法（1988年修订）计算设计洪水。因此采用推理公式法计算水库洪水，并作为本次的设计洪水依据。1、复核洪水标准现状伯公岭水库大坝最大坝高5.1m，水库总库容小于0.01108m3，根据国家防洪标准（GB50201-94）及水利部水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）规定：本工程属等工程，土坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物为5级建筑物。因此确定水库防洪标准：设计洪水为20年一遇（P=5%），校核洪水为200年一遇（P=0.5%）。2、洪水计算的有关参数（1）、流域参数坝址以上集雨面积：F=0.64km2；坝址以上河流长度：L=1.4km；坝址以上河床平均比降：J=0.0086；集水区域特征参数：=L/J1/3=6.83（2）、洪水计算参数本工程集水区域位于广东省暴雨径流查算图表分区图的北江上游分区，区内部分属低丘，土壤以壤土为主，透水性及植被情况属中等，所以应采用：北江上游设计雨型，暴雨低区的ttF关系图，内陆产流参数，大陆地区推理公式（1988年修订）汇流参数m关系。根据广东省暴雨参数等值线图（2003年版）及广东省暴雨径流查算图表使用手册（1991年版）查取该工程有关暴雨参数。具体暴雨参数值见表1-1。2、洪水计算洪水计算按广东省水文总局2003年编制的广东省暴雨径流查算图表中提供的推理公式法和综合单位线法，依据上述参数，利用“广东水文水利设计计算软件平台”中的“暴雨洪水设计计算”软件，采用推理公式法进行计算，计算成果见表1-2；计算过程见后。表1-1 暴雨统计参数表项 目t(h)1/6162472Ht(mm)194570105145Cv0.30.350.450.440.42表1-2 洪水计算成果位置计算频率P（%）相应洪峰流量Qmax(m3/s)坝址0.513.125.08.55第三节 水库调洪演算一、调洪原则1、水库起调水位：194m；2、自由出流，无限泄要求；3、调洪时段t=1200s。二、确定泄流参数1、现状水库调洪演算（1）、现状水库水位库容关系复核溢洪道堰顶高程为194m，本次除险加固，重新对水库库区进行了测量，结合1:10000地形图。对水库水位库容关系曲线进行复核，计算成果见表1-4。表1-4 伯公岭水库水位库容关系曲线水位（m）相应库容（104m3）水位（m）相应库容（104m3）1939.519619.519411.5196.522.519514.519725.5（2）、溢洪道水位泄流曲线复核伯公岭水库溢洪道为开敞式溢洪道，堰型为宽顶堰，因此计算流量过流能力时应采用宽顶堰自由出流公式：q=mB 式中：B泄洪宽度， H0堰顶水头，取H0=H+v02/2g， m流量系数，当上游水头为设计水头时，m 0.385； 淹没系数，=1；溢洪道进口高程为194.0m，溢洪道净宽2.5m。经计算不同水深的过流量Q值见表1-5。表1-5 现状溢洪道水位泄流曲线库水位H（m）过流量Q（m3/s）库水位H（m）过流量Q（m3/s）1940.00 196.518.391954.9219723.9819613.31（3）、现状水库调洪演算本次调洪演算采用广东省水利厅推荐“调洪演算公式(TH-3)”进行调洪演算，并以此作为本次鉴定采用成果。经计算，伯公岭水库调洪演算成果见表1-6:表1-6 现状水库调洪演算成果表P（%）设计洪水（P=5%）校核洪水（P=0.5%）水库水位及库容最高水位（m）相应库容（万m3）最高水位（m）相应库容（万m3）194.8814195.1615最下泄流量（m3/s）4.16.2伯公岭水库大坝坝顶高程为196.5m, 而校核洪水位为195.16m, 根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）的规定，大坝抗洪能力满足要求，大坝防洪满足规范要求。详细计算见附件二。 第三章 工程地质第一节 概 述浈江区伯公岭水库位于武江河支流，属花坪镇石屋村管辖，坝址距韶关市城区约32km。坝址以上控制集雨面积0.64km2，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合效益的小（2）型水库。灌溉面积500亩。伯公岭水库于1979年建成并发挥效益，现状水库按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。本次评价根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000，以及国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布的防洪标准GB5020194的有关规定，该工程规模为小（2）型水库，工程等别为等，水库枢纽工程大坝、溢洪道、灌溉涵管等永久性主要建筑物级别为5级。现状大坝为均质坝，坝顶高程196.5mm，现坝顶宽4.0m，现坝顶长42m，最大坝高为5.1m，坝顶为泥质路面。上游坝坡坡比为1：0.6，下游坝坡坡比为1：1.5，上、下游坡均为杂草。但由于坝体渗漏变形，已产生较多裂缝。开敞式溢洪道位于大坝左岸，进口底高程191.50m，宽2.5m，溢洪道是开挖山体而成的明槽，目前溢洪道过于简陋且断面过流能力不满足泄洪要求。灌溉涵管位于大坝右坝肩的坝体内。枢纽工程目前存在的主要问题有：大坝坝顶高低不平，大坝清基不彻底，坝脚有渗漏水现象；溢洪道底板及两侧边坡岩石风化严重，未做任何衬护，泄槽断面极不规则，冲坑很多，冲刷非常严重。大坝灌溉斜涵砼老化断裂，有多处裂缝，衬砌质量较差，存在漏水现象；水库无水雨情观测设施和大坝安全监测设施；水库管理、通讯及交通设施简陋。无上坝公路。该工程兴建时未做过任何的地质勘探工作，为了解大坝填筑质量，本次对大坝进行了地质调查工作。经踏勘，采用坑探（探坑与探槽）、原位土工试验、原位测流量试验等多种勘测手段。具体工作方法：在坝体上下游坝坡各布置1个探坑，采取原状土样。在库尾测入库流量3组，在坝脚、坝肩各测渗漏流量3组。加强库区、坝区的全面地面查勘、地质测绘及室内土工试验工作。土工试验由韶关市水利水电工程质量检测站完成，主要工作量见表 1表 1主要工作量项目名称单位完成工作量1/2000地形测量km20.03541/2000地质填图km20.0354土工试样个3第二节 区域地质概况一、地形地貌及物理地质现象本工程区为构造剥蚀低山地貌，山顶高程一般为200300m，山头分布零乱，多为缓坡园顶状，冲沟发育，山坡较陡，植被较好。本区域未见有规模较大的滑坡、崩塌、泥石流等不良物理地质现象，自然山坡稳定。二、地层岩性本区出露的地层主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩及第四系全新统等。现将各地层岩性由老至新分述如下：1、（QJ1）长石石英砂岩岩性主要为灰绿色中厚层状，细粗粒长石石英砂岩夹薄层粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。具波状层理，收敛斜理。广泛出露于坝址区。2、第四系全新统（Q4）岩性主要为残坡积及冲积粉质壤（粘）土、砾质壤土、砂和砂卵砾石等，主要分布于流域下游和平缓低洼山坡及丘陵沟谷一带。三、地质构造与地震根据中华人民共和国区域地质调查报告（韶关幅），伯公岭水库位于库区位于东西向九峰构造带与北东向英德仁化断裂构造带交汇处。按广东省区域地质志（1988）划分，本区属华南褶皱系，横跨诸广山隆起区和粤北拗陷之翁源凹褶断束两个构造单元。区内地质构造复杂，主要有褶皱、脆性断层及构造盆地。这些构造形迹在区内十分发育，纵横交错，以北东向和北西向构造为主，交织成复杂的构造格局。根据中国地震动参数区划图GB18306-2001及中国地震动峰值加速度区划图广东省区划一览表，工程区抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度为0.15g，根据中国地震动反应谱特征周期区划图，工程区地震动反应谱特征周期为0.35s。四、水文地质本区水文地质条件较为简单，地下水类型主要为第四系全新统孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋藏于第四系全新统松散堆积物，水量较丰富，由大气降水及地表水补给，排泄于河流或沟谷。基岩裂隙水赋藏于岩石裂隙之中，水量贫乏，裂隙水主要受大气降水补给，在沟谷或低洼处以泉水排出地表。第三节 水库区工程地质条件及评价一、工程地质条件水库区属构造剥蚀丘陵地貌，山顶高程一般为200300m，山头分布零乱，多为缓坡园顶状，冲沟发育，山坡较平缓，植被较好；水库区未见有滑坡、泥石流等不良物理地质现象，自然山坡较稳定。库区出露的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。第四系全新统松散堆积物分布在库区平缓山坡及沟谷部位。根据区域地质资料推测侏罗系下统桥源组岩层与石炭系上中统船山组灰岩在坝址附近呈构造接触，构造性质为压扭性。规模延伸出整个库区，裂隙以北西向裂隙为主，北东向裂隙次之。库区地下水类型主要为第四系全新统孔隙潜水，基岩裂隙水贫乏，地下水与河水及库水互为补给。 二、工程地质评价水库区在正常蓄水位范围内，组成库盘及库岸的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩。上部岩体较风化破碎，下部岩石较完整，透水性较弱。库岸山体较雄厚，因地下分水岭较高，库内未见有导水断裂破碎带连通库外，水库自运行以来未发现库周渗漏现象；坝下游可见渗水点，水库存在永久性渗漏问题。在水库迴水范围内，无村庄、农田、重要交通及厂矿等，水库不存在淹没和浸没等问题。水库区属低山地貌，山头较低矮，山坡较平缓，自然边坡较稳定。水库自运行以来未发生过库岸滑坡、泥石流等现象，水库库岸及近坝库岸均较稳定，不存在库岸再造问题。水库区植被较好，固体径流较微弱，水库淤积问题不严重。第四节 坝址区工程地质条件一、地形地貌及物理地质现象坝址区属低山地貌，山体较低矮、雄厚，植被较好，基岩裸露。河谷较狭窄，河底宽810m，两岸地形基本对称，山坡较平缓，山坡角约2035。坝址区未发现有滑坡、崩塌等不良物理地质现象，自然边坡稳定。二、地层岩性坝址区出露的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩和第四系全新统松散堆积物等。现将它们分述如下： 1、侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩岩性主要为灰绿色中厚层状，细粗粒长石石英砂岩夹薄层粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。具波状层理，收敛斜理。右坝肩地层产状3555，右坝肩地层产状6555。广泛出露于坝址区。2、第四系全新统（Q4），按其成因类型可分为：（1） 残坡积层（Q4edl）：分布于低丘及坡麓一带，红色、紫褐色，粉质壤（粘）土，砂砾质壤土、壤土夹碎石，可塑状，碎石成份以砂岩为主，少量石英。（2） 冲积层（Q4al）：主要分布于流域下游和丘陵沟谷及冲积漫滩平地一带，河流下游两侧地形开阔平坦，现已开僻为耕地，岩性主要为粉土、粘土、壤土夹碎石及砾砂等。呈可塑状，结构较疏松，层位不稳定，厚度0.52.0m。坝基岩性为含砂低液限粉土，粉粒含量43，塑性指数20，可塑状，中等压缩性，结构较疏松，渗透系数较大，K1.210-4cm/s，渗漏性较强。三、地质构造根据区域地质资料推测侏罗系下统桥源组岩层与石炭系上中统船山组灰岩在坝址附近呈构造接触，构造性质为压扭性。规模延伸出整个库区。四、岩石风化坝址区岩石风化特征主要表现为沿地表的均匀风化。根据野外勘察和本次钻探成果，岩石表部一般为强弱风化，强风化带岩石厚度一般为35m，弱风化带岩石厚度一般为3100m，以下为微新岩石。五、水文地质1、地下水类型坝址区水文地质条件较为简单，地下水类型主要为第四系全新统孔隙潜水和基岩裂隙水，其中孔隙潜水主要赋存于第四系全新统松散堆积物中，水量较丰富。基岩裂隙水主要赋存于岩石裂隙之中，水量贫乏。地下水受大气降水和库水的补给，排泄于沟谷及河流，地下水动态类型属降雨径流型。2、岩土体透水性工程兴建过程中，未进行过专门工程地质勘察，大坝施工时仅对坝基第四系覆盖层进行了清挖，工程施工没有严格按施工规范进行。坝基表层为未开挖完全残留的含砂低液限粉土，下伏全强风化岩体，节理裂隙较发育，呈碎裂状，裂隙表面多呈微张或闭合状状，透水性较弱，相对不透水层（q10Lu）埋藏较浅。参考岩土工程勘察设计手册，坝基岩体相对不透水层（q10Lu）埋藏深度一般在基岩面以下5m10m左右，上部透水岩体的透水率一般为q=1525Lu，属中等透水岩层。第五节 坝基主要工程地质问题及评价一、大坝清基评价据调查，大坝施工时，坝基挖深没有清到基岩，保留了一层第四系冲积含砂低液限粉土，层厚不均匀，下伏岩体为长石石英砂岩，表部全强风化，厚一般为3m5m，裂隙较发育，裂隙表面多呈微张或闭合状状，无或较少泥质充填，透水性中等，大坝清基质量较差。二、坝基及坝肩渗漏问题分析1、坝基渗透性评价组成坝基的覆盖层主要以冲积层为主，其岩性主要为含砂低液限粉土，厚度2m左右，土体渗透系数K1.210-4cm/s，中等透水，下伏岩体相对不透水层（q10Lu）埋藏深度一般在基岩面以下5m10m左右，上部透水岩体的透水率一般为q=1525Lu，属中等透水岩层。库下游表层土体主要为壤土夹碎石及砾砂，库水位在一定水位时，地下水易通过砾砂及表层基岩等透水层，在坝下游天然铺盖薄弱处或低洼处，产生渗流破坏。大坝在运行期间，在坝下游坝脚有多处渗漏，下游田地因库区渗漏成为冷水田，故坝基存在渗漏及渗透稳定问题。2、绕坝渗漏评价坝址左右两坝肩均为坡残积粉质壤（粘）土，具弱透水性，防渗性较好。左右两坝肩不存在坝肩渗漏问题。综上所述，伯公岭水库大坝清基质量较差，坝基岩土体属中等透水岩层，存在渗漏与稳定问题；左右两坝肩存在坝肩渗漏问题。第六节 大坝质量评价一、大坝坝体质量评价1、填筑土颗分统计分析评价 根据本次坑探成果，大坝填筑土料主要为粘土质砂，岩心多呈可塑状，部分为硬可塑状。填筑土的性质分别评价如下：粘土质砂：黄褐色，根据室内土工试验颗分成果统计，坝坡1砾石含量为1.9%；砂粒含量为4.6%；粉粒含量为5%；粘粒含量为58.5%；塑性指数为13.9。坝坡2砾石含量为2.5%；砂粒含量为22.5%；粉粒含量为36.3%；粘粒含量为38.7%；塑性指数为27.1。从统计结果来看，粘土质砂，塑性指数、粘粒含量满足规范要求，综合评价大坝土料质量较好。2、填筑土物理力学性质分析评价根据室内土工试验成果统计，大坝填筑土主要成分为粘土质砂。粘土质砂：坝坡1湿密度为1.86g/cm3，干密度一般为1.51g/cm3，孔隙比一般为0.819，凝聚力为33.9KPa，内摩擦角一般为18.1，压缩系数一般为0.54MPa-1。坝坡2湿密度为1.80g/cm3，干密度一般为1.54g/cm3，孔隙比一般为0.781，凝聚力为27.1KPa，内摩擦角一般为20.8，压缩系数一般为0.57 MPa-1。从以上数据来看，粘土质砂的各项物理力学指标较好，属中等压缩性土，大坝填筑不够密实，填筑质量较差。3、填筑土渗透性分析评价粘土质砂：据室内渗透试验成果统计，坝坡渗透系数为K=2.0510-4cm/s及1.6710-4cm/s，属中等透水层，不满足规范要求，存在坝身渗漏问题。从上述分析结果来看，坝坡土料的渗透系数大于110-4cm/s的强制性规范要求，且为筑坝的主要成分，故存在坝身渗漏问题。 坝基全风化长石石英砂岩渗透性为微弱透水性，综合判定为弱透水性，渗透系数建议值K=2.510-5cm/s。坝基强风化岩渗透系数K= 2.6010-5cm/s，透水率q=15.5Lu，属中透水性。（参考岩土工程勘察设计手册）判断坝基存在渗漏问题。二、大坝排水棱体质量评价大坝无排水棱体。三、大坝下游坝脚漏水点形成原因分析根据现场调查，大坝下游坝脚有明显的漏水点，究其原因，大坝填筑质量较差，大坝清基也较差，初步分析认为主要是坝体和坝基渗漏造成的。第七节 大坝岩土体主要地质参数建议值大坝岩土体主要地质参数建议值取值原则：根据土工试验成果，物理指标采用算术平均值，压缩系数采用大值平均值，抗剪指标采用小值平均值，渗透系数采用大值平均值，基岩采用工程类比取值。各岩土体建议值详见表31。表31 坝址岩土体主要物理力学参数建议值一览表部位deC1-2渗透系数J允许g/Cm3g/Cm3-KPaMPa-1cm/s-坝身1.861.510.81933.918.10.542.0510-40.401.801.540.78127.120.80.571.6710-40.40第八节 溢洪道工程地质条件及评价开敞式溢洪道位于大坝左岸，由进口段、控制段、泄槽段和出水渠组成，淤积堵塞严重。进口底高程191.50m，宽2.5m，溢洪道是开挖山体而成的明槽，底板和两边墙未衬砌，下游未设消能设施。出水渠断面很不规则，两岸边坡冲刷、毁坏严重。溢洪道通过地段未见有滑坡、崩塌等不良物理地质现象，自然边坡稳定。综上所述，溢洪道不稳定。建议在坝左岸重新开挖修建溢洪道。第九节 输水涵管工程地质条件及评价大坝涵管位于大坝右坝肩的坝体内，斜涵砼老化，有多处裂缝，该涵管在左岸坝体内，涵管壁存在接触渗漏问题；涵管建于全弱风化基岩上，由于下伏基岩力学性质的不均匀性，特别是基础坐落于全风化带粘土地段，水的长期浸泡易于产生软化出现不均匀沉降，而导致涵管出现多处裂缝，加重了砼老化剥蚀破裂，形成恶性循环。工程地质条件较差。建议输水涵管重新修建。第十节 筑坝土料工程区附近分布较为丰富的坡积粘性土，该区坡积粘性土工程性能较好。经调查土料可在工程区附近料场进行开采，料场位于水库左侧山坡，坡积粘性土层厚度大于3m，可塑为主，含砂量少，土料的开采和运输均较为便捷。本次调查在水库左侧山坡的料场采取了一个原状土样进行分析，根据室内土工试验成果，该料场土料主要成分为含砂低液限粘土。含砂高液限粘土：湿密度为1.86g/cm3，干密度为1.53g/cm3，孔隙比为0.781，凝聚力为44KPa，内摩擦角为16.6，压缩系数为0.51 MPa-1,塑性指数27.3，垂直渗逶系数8.8810-6cm/s。满足合水利水电工程天然建筑材料勘察规程（SL251-2000） 对均质坝土料的要求。第十一节 结 论一、区内挽近时期以来构造运动趋于稳定，地震动峰值加速度小于0.05g，对应地震烈度小于度，区域稳定性好，建筑物可不进行地震安全复核。二、水库区属构造剥蚀低山地貌，山坡较平缓，植被较发育，自然边坡稳定，在正常蓄水位范围内，地形封闭，分水岭较雄厚。组成库盘及库岸的地层岩性主要为长石石英砂岩，表面一般呈全强风化。水库周边无村庄、农田、厂矿、交通等重要设施。水库存在永久性渗漏问题，不存在浸没、库岸再造及固体径流等问题。三、坝址区属丘陵地貌，出露的地层岩性主要为侏罗系下统桥源组（QJ1）长石石英砂岩，表面一般呈全强风化。仅对第四系覆盖层进行了清挖且未清挖完全，大坝清基质量较差。四、大坝填筑土主要为粘土质砂，一般属中等压缩性土，可塑状，部分为硬可塑状。塑性指数较大，填筑土粘粒含量满足规范要求，存在坝身渗漏问题。大坝无排水棱体。建议对大坝坡面进行整修，对上游坝坡表面进行防护处理。五、溢洪道是半开挖山体半砌筑于坝体而成的明槽；建议在坝左岸重新开挖修建溢洪道。对溢洪道边墙及底板进行彻底浆砌整治。六、输水涵管涵管基础坐落于风化基岩上。力学强度不均匀，工程地质条件较差。建议重修。七、筑坝土料，运输方便，储量、质量均能满足工程需要。第四章 工程加固设计第一节 工程总体布置伯公岭水库大坝为均质土坝，为V级建筑物。坝址位于两山狭窄处，左右两岸山坡相对较缓，基本上呈散开的“U”字形，加固后坝顶高程为196.5 m，最大坝高5.1m，坝顶宽度为5.0m，坝顶长43m。放水斜管布置在的坝右侧；总长31.94m，管内径800mm，进水口高程191.50m，出水口高程191.40m；溢洪道位于土坝左坝肩与山体结合处，为宽顶堰开敞式溢洪道，溢洪道底板为C20砼，溢洪道堰顶净宽2.5m，总长32m，堰顶高程为194.00m，控制段侧墙高2.5m。设计洪水位时相应最大流量4.1m3/s，校核洪水位时相应最大流量6.2m3/s；消能方式为底流消能。详见工程枢纽平面布置图。第二节 大坝工程加固设计一、存在问题及加固措施伯公岭水库现状土坝坝坡及坝顶宽度均未达到设计要求，根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）要求，伯公岭水库土坝为均质土坝，为V级建筑物。坝顶高程196.5 m，最大坝高5.1m，则设计坝顶宽度不小于5.0m，设计取5.0m。以20cm厚泥结石压顶，并用M7.5浆砌石修边；土坝前按1:2.0的坡比削坡、后坝坡按1:2.5的坡比进行培厚加固，坝前坡采用厚120mm的C20砼护坡，底部铺设100mm的砂石垫层，后坡播种草皮护坡。坝后按要设置集水沟和排水沟。详见工程设计图纸。二、大坝高度复核经水文水利复核计算，加固后伯公岭水库设计洪水位为194.88m，校核洪水位为195.16m，正常蓄水位为194.00m，溢洪道进口底板高程为194.00m。1、复核基本资料及数据水库加固后坝顶高程196.5m。水库建筑物按5级设计。最大风速15m3/s。吹程：200m。坝底高程：191.4m。正常运用设计洪水位（P=5%）加固后：194.88m。非常运用校核洪水位（P=0.5%）加固后：195.16m。2、复核成果复核计算公式：Y=R+e+A式中：R最大波浪在坝坡上爬高Re最大风壅水面高A安全加高A计算方法：参照碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）附录A。经计算，水库大坝高度复核成果见下表，复核计算过程见附件二：水库大坝高度复核成果表项目计算要求坝高(m)设计坝高(m)复核结果校核情况195.93196.5满足要求设计情况195.73196.5满足要求3、结论加固后水库正常运用时要求坝顶高程195.73m；非常运用时要求坝顶高程195.93m，均低于加固后坝顶高程196.50m，满足要求。另外，本地区地震烈度小于6度，土坝高度可以不考虑地震的影响。因此，加固后坝顶高程满足抗洪要求。三、大坝浸润线的计算土坝浸润线方程的计算是根据水工设计手册第三卷第十五章第四节当中的土坝和岸堤中的渗流计算的内容进行计算的。计算结果如下，计算过程见附件二：1、正常水位土坝浸润线方程： 正常水位浸润线坐标值x（m）0510152025y（m）0.851.952.633.163.624.022、设计洪水位降至正常水位时的土坝浸润线：设计水位降至正常水位浸润线坐标值x（m）10.7212.234.05y（m）4.294.431.383、1/3坝高水位土坝浸润线方程： 1/3坝高水位浸润线坐标值x（m）05.010.015.020.025.0y（m）0.220.88 1.23 1.51.731.93四、渗流稳定计算渗透坡降计算浸润线渗出点处：坝址处：土体发生流土和失稳时的临界水力坡降根据水工设计手册反坡土体发生流土失稳时的临界水力坡降公式计算：式中：Gs土粒比重：Gs=2.75 e孔隙比：e=0.8 n 孔隙率：n=e/(1+e)=0.444则： 容许坡降因此坝后土体不会发生流土失稳和破坏。五、土坝坝坡稳定分析（一）计算参数的选择伯公岭水库经过近30年的运行，在对土坝进行培厚加固后，要重新对土坝进行稳定计算，并将两者计算结果进行比较，以确保土坝能够安全运行。有关土料参数根据土工试验结果得：坝体土湿容重P=1.83T/m3，土干容重P=1.53T/m3，磨擦角=19.45，土凝聚力C=3.05T/m3，渗透系数K=1.8610-4cm/s。反滤体磨擦角=35度，反滤体凝聚力：C=0。（二）土坝坝坡稳定分析坝坡稳定计算分析采用省厅编制的土坝坝坡稳定分析程序（TB-6），计算土条数为20，前后坝坡为1:2.0及1:2.5。计算结果见下表，计算过程见附件二土坝渗流稳定分析计算。土坝稳定分析计算成果表计算工况前 坝 坡后 坝 坡计算值允许值计算值允许值正常水位后坝坡/2.4081.25设计水位骤降至正常水位前坝坡3.021.25/1/3坝高水位前坝坡2.6021.15/从以上电算成果分析可知：设计各计算工况下，土坝是稳定的。第三节 溢洪道加固设计一、溢洪道存在问题及加固措施（一）现状溢洪道存在问题伯公岭水库现状溢洪道主要存在问题是设施不完善，如未铺底板，无消能防冲设施，侧墙不够高，且大部分设施已损毁严重，根本起不到防护作用，溢洪时随时都可能发生冲蚀坡脚造成侧墙塌落的事故，这严重威胁着水库泄洪安全，应拆除重建。（二）加固措施1、设计标准伯公岭水库为小（2）型水库，设计洪水标准为P=5%，校核洪水标准为P=0.5%。其主要建筑物等级为V等，按照水利水电工程等级及洪水标准（SL2522000）及溢洪道设计规范（SL25