河水库除险加固工程初步设计报告.doc

莒南县文疃镇莒南县文疃镇 滕滕家家河河水水库库除除险险加加固固工工程程 初步设计报告初步设计报告 附概算 临沂华禹勘测设计有限公司临沂华禹勘测设计有限公司 20172017 年年 2 2 月月 莒南县文疃镇莒南县文疃镇 滕滕家家河河水水库库除除险险加加固固工工程程 初步设计报告初步设计报告 附概算 工程规模 小 工程规模 小 2 型 型 建设性质 除险加固建设性质 除险加固 批批 准 马义秀准 马义秀 审审 定 魏宏飞定 魏宏飞 审审 核 胡明礼核 胡明礼 编制人员 王编制人员 王 颖颖 王军霞王军霞 徐佳秀徐佳秀 临沂华禹勘测设计有限公司临沂华禹勘测设计有限公司 20172017 年年 2 2 月月 I 目目 录录 第一章第一章 综合说明综合说明 1 1 1 1 工程概况工程概况 1 1 2 依据的主要依据的主要规规范 范 规规程及相关文件程及相关文件 2 1 3 工程工程规规模等模等级级 2 1 4 设计设计洪水与洪水与调调洪成果洪成果 2 1 5 险险情情隐隐患及加固患及加固处处理措施理措施 3 1 6 工程管理工程管理 4 1 7 施工施工组织设计组织设计 4 1 8 设计设计概算概算 4 附表 附表 4 第二章第二章 水文水文 6 6 2 1 基本概况基本概况 6 2 2 计计算方法算方法 6 2 3 设计设计洪水分析洪水分析计计算算 6 2 4 施工期洪水施工期洪水计计算算 8 3 1 勘察工作概述勘察工作概述 9 3 2 区域构造区域构造稳稳定性及地震定性及地震动动参数参数 9 3 3 库库区工程地区工程地质问题质问题 9 3 4 大大坝坝 10 3 5 溢洪道溢洪道 13 3 6 放水洞放水洞 14 3 7 天然建筑材料天然建筑材料 14 3 8 结论结论与建与建议议 16 第四章第四章 工程概况与加固规模工程概况与加固规模 1818 4 1 概况概况 18 4 2 工程存在的主要工程存在的主要问题问题 19 4 3 除除险险加固必要性和建加固必要性和建设设内容内容 19 4 4 工程工程规规模与特性指模与特性指标标 20 II 第五章第五章 水库洪水调节计算水库洪水调节计算 2121 5 1 调节计调节计算的算的边边界条件界条件 21 5 2 洪水洪水调节计调节计算算 21 5 3 洪水洪水调节计调节计算成果算成果 22 第六章第六章 大坝除险加固设计大坝除险加固设计 2525 6 1 大大坝坝顶坝坝顶高程复核高程复核 25 6 2 大大坝坝加固加固设计设计 27 6 3 渗流渗流计计算及渗流算及渗流稳稳定分析定分析 31 6 4 坝坝坡抗滑坡抗滑稳稳定定计计算及算及稳稳定分析定分析 32 6 5 超超标标准洪水准洪水处处理措施理措施 34 第七章第七章 溢洪道工程加固设计溢洪道工程加固设计 3535 7 1 工程工程总总体布置体布置 35 7 2 水力水力设计设计 35 7 3 溢流堰溢流堰稳稳定定计计算算 38 7 4 边墙稳边墙稳定定计计算算 40 第八章第八章 放水洞工程加固设计放水洞工程加固设计 4242 8 1 放水洞存在放水洞存在问题问题及加固的必要性及加固的必要性 42 8 2 放水洞加固方案放水洞加固方案 42 8 3 放水洞放水洞总总体布置体布置设计设计 42 8 4 放水洞水力放水洞水力设计设计 43 第九章第九章 工程观测设计工程观测设计 4545 9 1 工程工程观测现观测现状状 45 9 2 大大坝观测设计坝观测设计 45 第十章第十章 电气设计电气设计 4646 第十一章第十一章 金属结构设计金属结构设计 4747 第十二章第十二章 工程管理工程管理 4848 12 1 管理机构管理机构 48 12 2 管理范管理范围围和保和保护护范范围围 48 12 3 管理管理设设施施 48 12 4 管理管理经费经费 48 第十三章第十三章 施工组织设计施工组织设计 4949 III 13 1 工程条件工程条件 49 13 2 施工施工导导流流 51 13 2 3 导导流建筑物流建筑物设计设计与施工与施工 51 13 3 主体工程施工主体工程施工 51 13 3 1 土石方工程土石方工程 51 13 3 2 混凝土混凝土浇浇筑工程筑工程 53 13 3 3 砌石工程施工砌石工程施工 54 13 3 4 金属金属结结构制作和安装构制作和安装 54 13 3 5 施工交通运施工交通运输输 55 13 4 施工布置施工布置 55 13 5 施工施工进进度安排度安排 55 第十四章第十四章 设计概算设计概算 5656 14 1 工程概算指工程概算指标标 56 14 2 编编制依据制依据 56 14 3 基基础单础单价及价及费费率率标标准准 57 14 4 临时临时工程工程 58 14 5 其它其它费费用用 58 14 5 1 建建设设管理管理费费 58 14 5 2 生生产产及管理及管理单单位准位准备费备费 58 14 5 3 科研勘科研勘测设计测设计咨咨询费询费 59 14 5 4 其它其它费费用用 59 14 5 5 预备费预备费 59 14 6 工程概算表工程概算表 59 14 7 资资金筹措金筹措 59 第十五章第十五章 经济评价经济评价 6060 附件附件 6161 附表附表 61 附附图图 61 1 第一章第一章 综合说明综合说明 1 11 1 工程概况工程概况 滕家河水库位于浔河支流文疃河上游 座落在莒南县文疃镇滕家河村西南 400m 处 控制流域面积 0 637km2 干流坡度为 0 0672m m 滕家河水库于 1966 年 10 月开工 1967 年 4 月建成 是一座具有防洪 灌溉 水产养殖等综合功 能为一体的小 二 型水库 水库主要由大坝 放水洞 溢洪道三部分组成 总库容 54 702 万 m3 兴 利库容 29 307 万 m3 死库容 1 54 万 m3 滕家河水库保护下游 3 个村 3500 口人 5000 亩耕地的防洪安全 受当时 条件的限制 加之建设仓促 标准低 工程遗留问题多 且经过多年的运行 工程老化 损坏严重 出现了许多问题 致使工程目前不能正常运行 并严重 影响工程安全和效益的发挥 对滕家河水库进行除险加固是非常有必要的 图 1 滕家河水库位置图 2 1 1 2 2 依据的主要规范 规程及相关文件依据的主要规范 规程及相关文件 1 水利水电工程初步设计报告编制规程 SL619 2013 2 防洪标准 GB50201 2014 3 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 4 水利水电工程设计洪水计算规范 SL44 2006 5 碾压式土石坝设计规范 SL274 2007 6 溢洪道设计规范 DLT5166 2002 7 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 SL189 2013 8 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1997 9 水工建筑物抗震设计规范 NB 35047 2015 10 水利水电工程钢闸门设计规范 SL74 2013 11 水利水电工程启闭机设计规范 SL41 2011 12 中国地震动参数区划图 GB18306 2015 13 水库工程管理设计规范 SL106 96 14 水利水电工程施工组织设计规范 SL303 2004 15 水工建筑物抗冰冻设计规范 SL211 2006 16 水利水电工程地质勘察规范 GB50487 2008 17 中小型水利水电工程地质勘察规范 SL55 2005 18 水总 2008 428 号 19 办规计 2011 206 号 1 1 3 3 工程规模等级工程规模等级 1 工程等级 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SD252 2000 滕家河水库工 程等别为 V 等 建筑物级别为 5 级 2 抗震基本烈度 依据 中国地震动参数区划图 GB18306 2015 地震基本烈度为 度 地震动反应谱特征周期为 0 40s 地震动峰值加速度为 0 20g 1 41 4 设计洪水与调洪成果设计洪水与调洪成果 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 工程设计洪水 3 标准 20 年一遇 校核洪水标准 200 年一遇 本次洪水核算按照山东省水利厅 关于印发 山东省小型水库洪水核算办 法 试行 的通知 的规定进行 溢洪道形式为开敞式实用堰 净宽为 4m 起调水位采用堰顶高程 203 3m 兴利水位 设计洪水调算成果见表 1 1 表 1 1 洪水调节计算成果表 名 称单 位数 量备 注 死水位m198 3 正常蓄水位m203 3 20 年一遇设计洪水位m204 22p 5 相应最大泄量m3 s5 461 相应防洪库容万 m337 314 200 年一遇校核洪水位m204 78p 0 5 相应最大泄量m3 s10 922 相应防洪库容万 m342 488 总库容万 m354 702 兴利库容万 m329 307 死库容万 m31 540 1 51 5 险情隐患及加固处理措施险情隐患及加固处理措施 1 5 11 5 1 险情隐患主要包括 险情隐患主要包括 1 原溢洪道封堵 采用左坝端低洼地段自然泄洪 大坝桩号 0 000 0 030 迎水坡未护砌 大坝防洪能力不满足 20 年一遇设计洪水标准 2 坝体心墙质量差 桩号 0 000 0 200 段高程 201 04m 201 17m 以上 坝体为砾质壤土 渗透系数为 4 7E 02cm s 上下游未贯通 坝顶路面部分毁坏 坝脚无排水沟 3 放水洞启闭机房 工作桥损坏严重 4 无坝顶照明设施 无水位观测设施 管理房不完善 4 1 5 21 5 2 除险加固措施主要包括 除险加固措施主要包括 1 大坝 大坝桩号 0 000 0 030 上游干砌方块石护坡 坝顶硬化 新建防护墙 下 游补坡培厚 新建草皮护坡 排水沟 2 溢洪道 进口段新建导流墙 控制段新建宽顶堰 交通桥 泄槽段开挖护砌 硬化 上坝路 3 放水洞 拆除重建放水洞启闭机房 工作桥 4 其他 设置大坝照明设施 大理石水尺 上下游台阶 新建管理房院墙 1 61 6 工程管理工程管理 该水库由文疃镇滕家河村村委负责日常管理 日常管理人员 2 名 1 71 7 施工组织设计施工组织设计 水库除险加固工程施工自 2017 年 4 月 2017 年 6 月 施工期为 3 个月 1 81 8 设计概算设计概算 1 主要材料 水泥 222 08t 汽柴油 4 267t 碎石 650 36m3 石料 1726 985m3 钢筋 2 588t 2 工日 总工日 4394 94 工日 3 工程投资 工程概算总投资 196 50 万元 其中建筑工程投资 160 41 万元 临时工程 5 59 万 其他费用 30 50 万元 附表 附表 附表 技术特性指标 表 1 2 5 表 1 2 滕家河水库主要技术特性指标表 项目特性指标单位加固前加固后 控制流域面积km20 6370 637 设计 年2020 防洪标准 校核年200200 死水位m198 3198 3 兴利水位m203 3203 3 设计水位m 204 22 校核水位m 204 78 水位 起调水位m203 3203 3 死库容万 m3 1 540 兴利库容万 m3 36 568 调洪库容万 m3 37 314 库容 总库容万 m3 54 702 水库 灌溉面积万亩 0 5 地震基本烈度度 坝型粘土心墙砂壳坝粘土心墙砂壳坝 坝长 m206206 最大坝高m1313 坝顶宽 m77 坝顶高程m205 85 206 13206 防护墙顶高程m无206 90 防渗体顶高程m 上游坡1 1 74 1 2 591 2 5 边坡坡比 下游坡1 2 04 1 2 941 2 25 排水体型式无无 大坝 排水体长m 型式开敞式开敞式 堰 闸 顶高程m203 3203 3 控制断面净宽m104 溢洪道总长m8080 泄槽长m 泄槽宽m 槽底比降 设计洪水时最大泄量m3 s 5 461 校核洪水时最大泄量m3 s 10 922 溢洪道 消能型式无 结构型式预制砼压力管道预制砼压力管道 断面尺寸m 0 5 0 5 洞身长m6060 进口底高程m198 3198 3 设计流量m3 s0 30 3 闸门型式0 5 0 6 铸铁闸门0 5 0 6 铸铁闸门 启闭机型式 型号竖井式竖井式 放水洞 位置 大坝桩号 0 080 6 第二章第二章 水文水文 2 12 1 基本概况基本概况 滕家河水库位于文疃镇滕家河村西南 400m 处 属浔河支流文疃河上游 控 制流域面积 0 637km2 干流平均坡度 0 0672m m 滕家河水库于 1966 年 10 月 开工 1967 年 4 月建成 是一座兼顾防洪 灌溉 养殖等综合性效益于一体的 小 2 型水库 2 22 2 计算方法计算方法 滕家河水库无实测流量资料 且工程为小型水库 故本次洪水核算按照山 东省水利厅 关于印发 山东省小型水库洪水核算办法 试行 的通知 的规 定进行 2 32 3 设计洪水分析计算设计洪水分析计算 设计洪水按照鲁水管 2008 2 号文 山东省小型水库洪水核算办法 试行 进行计算 已知 流域面积 F 0 637m2 干流坡降按加权平均法计算 J 67 2m KM 干 流长度 L 1 60 KM 一 洪峰流量 Qm 经查有关图表计算 1 流域综合特征参数 K K 1 6 0 6721 3 0 6370 4 3 12 2 流域中心多年平均 24 小时降雨量 24H 118mm 24H 3 变差系数 Cv 0 58 4 查皮尔逊 型曲线的模比系数 Kp 表 当 Cs 3 5Cv Cv 0 6 时 Kp5 2 16 Kp0 5 3 51 5 二十年一遇及二百年一遇二十四小时降水量 H24 p 5 H24 118 2 16 254 88mm p 0 5 H24 118 3 51 414 18mm 6 洪峰流量模数 qm 7 查太沂山南山区 qm H K 曲线 当 K 3 12 时 H 254 88mm qm 33 62m3 s km2 H 414 18mm qm 54 87m3 s km2 7 洪峰流量 Qm p 5 Qm 1 1 qm F 1 1 33 62 0 637 23 55m3 s p 0 5 Qm 1 1 qm F 1 1 54 87 0 637 38 45m3 s 二 洪水总量推求 1 净雨量 hR 计算 p 5 H 254 88mm P Pa 254 88 0 75 40 231 16 毫米 p 0 5 H 414 18mm P Pa 414 18 0 75 40 350 64 毫米 查降雨径流关系查算图 P 5 时 hR 148 98mm P 0 5 时 hR 262 72mm 2 洪水总量 W P 5 W FhR 0 11 0 637 148 98 10 44 万 m3 P 0 5 W FhR 0 11 0 637 262 72 18 41 万 m3 三 洪水历时 T 1 洪水过程按三角形计算 三角形底宽 T 即为洪水历时 最大洪峰历时出现在 三分之一底宽 T 处 P 5 T W 1800Q 104400 1800 23 55 2 46 小时 P 0 5 T W 1800Q 184100 1800 38 45 2 66 小时 2 涨洪历时 T 涨 p 5 T 涨 T 3 0 82 小时 p 0 5 T 涨 T 3 0 89 小时 洪水计算成果见表 2 1 8 表 2 1 洪水计算成果表洪水计算成果表 频 率 项 目代号 P 5 P 0 5 流域综合特征参数 K3 123 12 流域多年平均最大 24 小时降雨量 H24118118 变差系数 Cv0 580 58 皮尔逊 型曲线模比系数 Kp2 163 51 24 小时降雨量 H24254 88414 18 洪峰流量模数 qm33 6254 87 洪峰流量 Qm23 5538 45 净雨深 hR148 98262 72 洪水总量 W10 4418 41 洪水历时 T2 462 66 涨洪历时T涨 0 820 89 2 42 4 施工期洪水计算施工期洪水计算 施工期洪水计算的目的主要是确定施工期施工围堰的规模 由于滕家河水 库工程量较少 流域面积不大 可不进行施工导流计算 只需在施工中予以适 当考虑即可 9 3 3 工程工程地质地质 3 13 1 勘察工作概述勘察工作概述 滕家河水库建库以来从未进行过地质勘探 为查明大坝防渗体顶部接高质量 渗透性 本次勘察于坝顶进行了钻探 钻孔于坝顶靠上游布置 布置钻孔 4 个 孔距 30 7 46 7m 孔深为 5 8 6 8m 另外 K3 孔增加 2 个钻孔 总进尺 37 8m 钻孔内进行注水试验 3 23 2 区域区域构造稳定性及地震动参数构造稳定性及地震动参数 据 中国地震动参数区划图 工程区的地震动峰值加速度为 0 20g 相应地 震基本烈度为 度 工程区的地震动峰值加速度为 0 20g 工程区地震基本烈度为 度 工程场 区 5 0km 范围内无活动断裂 近场区 20 40km 范围内历史上发生 1 次 M 7 级的 强地震 场地区域性重磁异常不明显 综合评价工程区属于区域构造稳定性较差 区域 3 33 3 库区工程地质问题库区工程地质问题 3 3 13 3 1 库区渗漏库区渗漏 库底第四系覆盖层下伏石英二长岩 裂隙发育 多充填方解石 具微 弱透 水 一般不会发生垂向渗漏 左 右岸为丘陵 分水岭宽度一般大 300 米 分水 岭高程一般为 230 260 米 高出正常库水位 30 60 米 分水岭岩性为石英二长 岩 风化带厚度不大 一般不超过 10 米 冲沟发育 但延伸小 下切浅 一般 不会发生侧向渗漏 库区无大的区域性导水断裂通过 库区与诸河流间 以及与 流域面积以外的邻谷 一般不会发生大的渗漏 3 3 23 3 2 水库浸没水库浸没 库区地处丘陵区 周边地形相对较高 库区为一相对汇水洼地 地表水排泄 畅通 库岸主要由石英二长岩组成 库区周围地面高程一般高出水库最高蓄水位 库区在现状兴利水位一般不会产生库区山间洼地的浸没问题 只在诸支沟入库口 处 地形开阔低缓 平洼 局部可能造成地下水雍高 向河流上游及周边产生浸 10 没问题 但由于河沟地面坡度陡 因此浸没范围很小 3 3 33 3 3 库岸稳定库岸稳定 库区两岸地面相对库底高度约为 40 70 米 地面坡度约为 5 15 库岸 多岩石裸露 局部近坝库岸为第四系冲积物所覆盖 按 中小型水利水电工程地 质勘察规范 附录 B 分类 库岸多属岩质中缓斜边坡 局部为土质低缓边坡 水 库已运行几十年 目前库岸基本稳定 不会产生较大规模的库岸再造 3 3 43 3 4 固体径流淤积固体径流淤积 库区入库河流流经丘陵地区山体多由石英二长岩组成 山坡植被较少 基岩 多裸露 表层风化层剥落后形成粗砂 砾砂 呈砂土状 极易被雨水冲蚀 入库 河流河道比降大 汛期入库洪水携带大量泥砂 因此库区固体径流来源较丰富 易产生库区淤积问题 应做好库区水土保持 植树造林 整治冲沟 以减少固体 径流来源 消减水库淤积量 3 3 53 3 5 诱发地震诱发地震 库区岩性单一 库区历史上无 5 级以上地震活动 库区无活动性断裂穿过 库底无强透水层 库水没有进行深部循环的条件 水库蓄水后地下应力场没有大 的改变 现状水库所处地块已经基本稳定 水库规模较小 产生诱发地震的可能 性较小 3 3 4 4 大坝大坝 3 4 13 4 1 坝体质量坝体质量 现状大坝坝型为心墙砂壳坝 大坝顶高程为 205 82 206 12 米 坝顶宽 7 0m 无防浪墙 大坝分区简述如下 1 接高坝体 后期加高培厚覆土岩性为砾质壤土 来源于附近风化砂 灰黄色 不均匀 夹有风化岩块 细粒土含量为 16 29 分布于顶部 揭露厚度 3 40 5 10m 层 底高程 201 43 201 85m 漏水严重 注水试验渗透系数为 2 4E 02 4 7E 02cm s 具强透水性 砾质壤土各项指标不符合规范防渗体土料要求 不能作为 防渗土料 11 2 心墙 心墙料场来源主要为第四系冲洪积物及少量残积物 岩性主要为壤土 局部 夹砾质壤土 土质均匀 黄褐色 硬可塑 注水试验渗透系数 4 1E 05cm s 具 弱透水性 渗透系数稍偏大 其余各项指标基本符合规范防渗体土料要求 压实 度为 0 85 0 93 不符合规范粘性土填筑标准要求 心墙土填筑质量较差 3 齿槽 根据调查访问 大坝施工时 对主河槽段进行了清基处理 设截水齿槽 第 四系覆盖物已清除干净 并对风化松动岩石采用搞刨 进行回填粘性土夯实 主 河槽两岸山坡未清基 4 坝前区 坝前左坝头约 30m 无护坡 其余表层为石护坡 护坡石岩性上部为砂岩条石 中部为花岗岩块石 下为乱石 条石 块石大小 厚度基本符合规范技术要求 乱石大小 厚度不符合规范技术要求 护坡石平整度 砌缝宽度不合格 护坡石 砌筑质量一般 护坡碎石下有一层碎石垫层 厚度不均匀 局部无垫层 碎石垫层粒径大小 不一 不符合规范反滤层料质量指标要求 碎石垫层下为砂壳 砂壳主要来源于风化山皮土及全强风化岩石 局部夹有 风化块石 岩性为砾质壤土 灰黄色 分选性较差 磨圆度差 呈松散 稍密状 态 除含泥量稍大 其余各项指标基本符合规范砂砾填筑料质量指标要求 相对 密度不符合规范砂砾料的填筑标准要求 砂壳填筑质量较差 5 坝后区 坝后坡表层为自然草皮护坡 杂草灌木丛生 坡面高低不平 局部缺土 设 有砂岩条石砌筑排水沟 连接处砂浆老化 剥落 局部排水沟有断折现象 草皮 护坡下为砂壳 与坝前砂壳基本一致 砂壳主要来源于风化山皮土 岩性为砾质 壤土 夹有块石 灰色 分选性较差 磨圆度差 呈松散 稍密状态 除含泥量 稍大 各项指标基本符合规范砂砾料填筑质量指标要求 相对密度不符合规范砂 砾料的填筑标准要求 砂壳填筑质量较差 坝后坡脚无反滤排水体 12 滕家河水库坝体土物理力学指标建议值表 固快 R 总应力 CU 有效应力 CU 湿密度 含水率比重 压缩 模量 C Ccu cuC 渗透 系数 位 置 岩土 类别 g cm3 MPakPa度kPa度kPa度Cm s 砾质壤土1 787 22 656 500304 7E 02 心墙 壤土1 9223 62 724 502014 51914 01617 04 1E 05 砂壳 砾质壤土1 746 52 656 000305 5E 03 3 4 23 4 2 坝体工程地质坝体工程地质评价评价 1 大坝接高坝体高程 201 43 201 85m 以上为砾质壤土填筑 具强透水性 砾质壤土不能作为防渗体土料 存在渗漏 渗透变形问题 建议采取防渗处理 2 大坝心墙填土受当时施工碾压技术限制 施工压实标准低 存在压实度偏 低 渗透系数偏大问题 设计应进行渗流稳定 抗滑稳定计算 必要时采取工程 措施 今后应加强对大坝观测 3 大坝迎水坡护坡石护坡石平整度 砌缝宽度不合格 砌筑质量一般 局部 无护坡 护坡石与砂壳之间无反滤设计 波浪淘刷 坝体土易被带出 建议重做 护坡 4 大坝背水坡局部缺土 排水沟老化 毁坏 坡脚无排水体 建议重做排水 设施 3 3 4 34 3 坝基工程地质条件坝基工程地质条件 坝基地层自上而下简述如下 1 层砾质粗砂 Q4al pl 黄褐色 稍密 湿 饱和 石英 长石质 分选 性差 级配差 分布于原主河床 石英二长岩 灰褐色 灰白色 块状构造 粗粒结构 强风化 裂隙发育 裂面见有灰褐色渲染 破碎 为软岩 滕家河水库坝基土土物理力学指标建议值表 层岩土湿密度 含水率比重压缩直快 Q 总应力 CU 有效应力 CU 渗透 13 模量 C Ccu cuC 系数号类别 g cm3 MPakPa度kPa度kPa度cm s 1 砾质粗砂1 9623 2 2 656 50 030 6 1E 02 3 4 43 4 4 坝基工程地质评价坝基工程地质评价 1 液化评价 坝基 1 层砾质粗砂相对密度 0 41 0 55 小于 0 70 判为液化土 建议 坝前脚设置压重平台处理 2 渗漏评价 坝基主河槽段第四系覆盖层施工时已设截水齿槽 1 层砾质粗砂清除较彻 底 库水一般不会通过该层渗漏 下伏石英二长岩局部裂隙发育带具中等透水性 形成了渗漏的通道 根据现场调查及查勘 未发现明显渗漏出水点 渗漏轻微 建议加强观测 必要时采取适当工程措施 3 渗透变形评价 坝基 1 层砾质粗砂为连续级配土 渗透变形类别判为流土 过渡型 渗流 垂直向上出口段 无保护 允许比降建议采用 0 25 3 53 5 溢洪道溢洪道 3 3 5 15 1 工程地质条件工程地质条件 溢洪道出露地层自上而下简述如下 石英二长岩 灰褐色 灰白色 块状构造 粗粒结构 强风化 裂隙发育 多闭合状 裂面见有铁锰质渲染 破碎 为软岩 3 5 23 5 2 工程地质评价工程地质评价 溢洪道控制段底出露强风化石英二长岩 岩性较为单一 工程地质条件较好 强风化石英二长岩允许承载力建议采用 500kPa 混凝土与强风化石英二长岩摩擦 系数建议采用 0 40 强风化石英二长岩具中等透水性 抗渗稳定性一般 其余段表层裸露强风化石英二长岩裂隙发育 岩体破碎 抗冲能力低 局部 形成冲坑 建议采取适当护砌措施 强风化石英二长岩允许抗冲流速建议采用 2 0m s 溢洪道左岸边坡高度为 2 0 3 0 米 边坡岩性为强风化石英二长岩 按 14 中小型水利水电工程地质勘察规范 附录 B 分类 属碎裂结构岩质低斜边坡 右岸为风化砂填筑人工边坡 建议合理选择边坡 必要时 采取适当护砌措施 强风化石英二长岩允许坡比建议采用 1 0 75 人工填筑风化砂允许坡比建议采 用 1 1 50 强风化石英二长岩岩石开挖级别为 级 溢洪道下游已经堵塞 洪水无出口 建议进行开挖整治 3 63 6 放水洞放水洞 3 6 13 6 1 工程地质条件工程地质条件 放水洞地自上而下简述如下 A 层填土 Qr 由壤土组成 分布于洞身两侧及上部 石英二长岩 灰白色 灰褐色 块状构造 粗粒结构 强风化 裂隙发育 多闭合状 裂面见有铁锰质渲染 破碎 为软岩 3 6 23 6 2 工程地质评价工程地质评价 根据调查访问及钻探结果 放水洞洞基座落于强风化石英二长岩上 岩性较 为单一 一般不会产生较大的沉降变形 强风化石英二长岩允许承载力建议采用 500kPa 放水基础底面与强风化石英二长岩之间的摩擦系数建议采用 0 45 强风 化石英二长岩具弱 中等透水性 抗渗稳定性一般 放水洞为预制砼压力管道 结构形式不符合抗震要求 建议对放水洞采取加 固措施 必要时进行改建 3 73 7 天然建筑材料天然建筑材料 3 7 13 7 1 土料土料 库区土料比较匮乏 所需土料需外购 根据调查 可采用下游滕家河村土料 运距不 2km 主要可用土料为 2 层壤土 黄褐色 硬可塑 含少量砂砾及铁锰 结核 切面稍滑 干强度及韧性中等 2 层壤土作为筑坝防渗体土料各项指标 基本符合规范土料质量指标要求 储量能满足本工程要求 2 层壤土设计压实 度下的干密度可采用 1 74 g cm3 含水量可采用 15 3 19 1 土料天然含水量 偏高 施工时 应采取适当晾晒 并应做必要的击实或碾压试验 15 3 7 23 7 2 混凝土细骨料混凝土细骨料 本次调查了文疃河砂场 距离工程区约为 10km 砂料场呈带状广泛分布在文 疃河河床和漫滩 岩性为河床新近冲积堆积的砾质粗砂 浅褐黄色 较纯净 有 用层厚度比较稳定 一般超过 5 0m 厚度大者超过 10 0m 储量十分丰富 根据 场地地形 地貌及地质条件分类 前洪瑞砂料场属 类料场 开采条件良好 适 合水上机械开采 日产量达数百立方 根据试验资料 砂场细骨料碱活性检测结 果表明 均属非活性骨料 主要质量指标基本满足规范对混凝土细骨料的质量指 标 混凝土细骨料质量评价一览表 质量指标评价 质量指标试验数值 规定指标值符合情况 表观密度g cm32 60 2 61 2 55符合 堆积密度g cm31 52 1 53 1 50符合 含 泥 量 0 9 1 0 3符合 云母含量 0 3 0 4 2符合 细度模数 3 0 3 52 5 3 5为宜符合 3 7 33 7 3 混凝土粗骨料混凝土粗骨料 本次调查了茱芦旋子石子场 距离工程区 20km 石子场料源来于附近山体块 石 石子岩性石英二长岩 岩石力学强度高 抗风化能力强 化学成分稳定 水 稳性好 过筛后 清除杂质 粉尘颗粒 质量能满足工程需要 有石子场数家 日产量达数百立方 混凝土粗骨料质量评价一览表 质量指标评价 料场 名称 质量指标试验数值 规定指标值符合情况 表观密度g cm32 70 2 6符 合 堆积密度g cm31 62 1 6 符 合 针片状颗粒含量 2 6 15符 合 含 泥 量 0 5 1符 合 粒度模数 7 80 宜采用 6 25 8 30 符 合 茱芦旋子石 子场 压碎指标 6 5 14 符 合 3 7 43 7 4 块石料块石料 本次调查了茱芦旋子石料 石料厂距离水库约 20km 石料场场地较开阔 岩 16 石裸露 岩性单一 岩相较稳定 抗风化能力相对较强 风化轻微 有些风化夹 层 开采时需要剔除 岩性为石英二长岩 单轴饱和抗压强度一般大于 60MPa 属硬质岩石 作为块石料质量 储量能满足设计需要 该料场属于 类料场 适 宜机械或人工开采 有沥青公路直达水库 运输较为方便 3 83 8 结论与建议结论与建议 1 工程区属于区域构造稳定性差区域 2 工程区的地震动峰值加速度为 0 20g 相应地震基本烈度为 度 3 工程区环境水一般对混凝土无腐蚀性 对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀 性 对钢结构具弱腐蚀性 4 工程区场地的标准冻结深度为 0 50m 5 水库已运行几十年 库区一般不会出现渗漏 浸没 库岸稳定及诱发地震 工程地质问题 存在淤积问题 6 大坝 大坝接高坝体高程 201 43 201 85m 以上为砾质壤土填筑 具强透水性 砾 质壤土不能作为防渗体土料 存在渗漏 渗透变形问题 建议采取防渗处理 坝体填土受当时施工碾压技术限制 施工压实标准低 存在压实度偏低 渗 透系数偏大问题 设计应进行渗流稳定 抗滑稳定计算 必要时采取工程措施 且今后应加强对大坝观测 大坝迎水坡护坡石护坡石平整度 砌缝宽度不合格 砌筑质量一般 护坡石 与砂壳之间无反滤设计 波浪淘刷 坝体土易被带出 建议重做护坡 大坝背水坡局部偏陡 排水沟老化 毁坏 坡脚无排水体 建议重做坝后排 水设施 坝基 1 层砾质粗砂为液化土 建议坝前脚设置压重平台处理 坝基下伏石英二长岩局部裂隙发育带具中等偏低透水性 形成了渗漏的通道 根据现场调查及查勘 未发现明显渗漏出水点 渗漏轻微 建议加强观测 必要 时采取适当工程措施 7 溢洪道 溢洪道控制段底出露强风化石英二长岩 岩性较为单一 工程地质条件较好 17 强风化石英二长岩具中等透水性 抗渗稳定性一般 其余段表层裸露强风化石英二长岩裂隙发育 岩体破碎 抗冲能力低 局部 形成冲坑 建议采取适当护砌措施 溢洪道左岸边坡属碎裂结构岩质低斜边坡 右岸为风化砂填筑人工边坡 建 议合理选择边坡 必要时 采取适当护砌措施 溢洪道下游已经堵塞 洪水无出口 建议进行开挖整治 8 放水洞 放水洞洞基座落于强风化石英二长岩上 岩性较为单一 一般不会产生较大 的沉降变形 强风化石英二长岩具弱 中等透水性 抗渗稳定性一般 放水洞为预制砼压力管道 结构形式不符合抗震要求 建议对放水洞采取加 固措施 必要时进行改建 9 天然建筑材料 工程区附近的土料 砂石料储量及质量能满足工程要求 综上所述 依据 中小型水利水电工程地质勘察规范 附录 E 水库病险类型 划分 滕家河水库主要病险类型见下表 滕家河水库病险类型划分汇总表 类 型亚 类主 要 特 征 及 成 因 渗漏问题坝体渗漏 大坝接高坝体高程 201 43 201 85 以上为砾质 壤土填筑 注水试验渗透系数为 2 4E 02 4 7E 02cm s 具强透水性 边坡稳定溢洪道右岸为人工填筑边坡 抗冲能力低 稳定问题 渗透稳定 高水位时 坝体渗漏大的部位 易发生渗透破 坏 护坡损坏 迎水坡护坡石与砂壳之间无反滤设计 波浪淘 刷 坝体土被带出 局部无护坡 背水坡排水系统 失效 局部冲刷较为严重 坝体变形问题 坝体沉陷 坝体后期覆土填筑质量差 坝坡高低不平 多 处出现沉陷 抗震稳定问题饱和砂土液化坝基齿槽前 1 层砾质粗砂存在液化可能 18 第四章第四章 工程概况与加固规模工程概况与加固规模 4 14 1 概况概况 4 1 14 1 1 工程现状工程现状 滕家河水库位于浔河支流文疃河上游 座落在莒南县文疃镇滕家河村西南 400m 处 控制流域面积 0 637km2 干流坡度为 0 0672m m 滕家河水库工程于 1966 年 10 月开工 1967 年月 4 月竣工 是一座兼顾防洪 灌溉 养殖等综合性效益于一体的小 2 型水库 水库枢纽主要包括大坝 溢洪道和放水洞三部分 1 大坝 现状大坝坝型为心墙砂壳坝 大坝顶高程为 205 86 206 12 米 最大坝高 13 0m 坝顶宽 6 5 7 3m 无防浪墙 迎水坡为块石护坡 坡比为 1 1 74 1 2 59 背水坡为草皮护坡 坡比为 1 2 04 1 2 94 大坝下游无 排水设施 2 溢洪道 原溢洪道封堵 采用左坝端低洼地段自然泄洪 3 放水洞 放水洞设在坝 0 080 处 洞身为预制砼压力管道 尺寸 0 5m 洞身长 60m 进口为闸门控制 竖井式启闭 4 1 24 1 2 工程建设及运行情况工程建设及运行情况 1 工程建设情况 滕家河水库工程于 1966 年 10 月开工 1967 年月 4 月竣工 水库属于 三边 工程 边勘察 边设计 边施工 因无设计单位及留存图纸 经调查了解当时 施工人员 得知该水库施工人员由文疃镇各村抽调的民工组成 水库大坝采用人 工推土夯实而成 标准低 质量差 2 工程运行情况 1 大坝蓄水运行情况 滕家河水库自 1967 年开始蓄水 历史上最高洪水位发生在 2008 年 8 月 15 19 日 水位为 202 23 m 泄洪流量为 12 3m3 s 由于受当时条件的制约 工程建设 标准低 质量差 历史上曾发生过几次事故与险情 1 大坝建成后 坝前坡一直有坍塌现象 汛期尤为严重 主要原因是坝体 砂壳压实度达不到规范要求 2 原溢洪道封堵 采用左坝端低洼地段自然泄洪 洪水不能安全下泄 溢 洪时洪水冲刷坝体 阻断交通 影响防汛抢险并危及大坝安全 4 24 2 工程存在的主要问题工程存在的主要问题 1 原溢洪道封堵 采用左坝端低洼地段自然泄洪 大坝桩号 0 000 0 030 迎水坡未护砌 大坝防洪能力不满足 20 年一遇设计洪水标准 2 坝体心墙质量差 桩号 0 000 0 200 段高程 201 04m 201 17m 以上坝 体为砾质壤土 渗透系数为 4 7E 02cm s 上下游未贯通 坝顶路面部分毁坏 坝 脚无排水沟 3 放水洞启闭机房 工作桥损坏严重 4 无坝顶照明设施 无水位观测设施 管理房不完善 4 34 3 除险加固必要性和建设内容除险加固必要性和建设内容 4 3 14 3 1 除险加固必要性除险加固必要性 该水库设计灌溉面积 5000 亩 有效灌溉面积 3000 亩 保护下游 3500 人 地理位置较为重要 2016 年 6 月通过了 临沂市莒南县滕家河水库安全鉴定评价 报告 确定为三类坝 鉴于大坝 溢洪道 放水洞存在的问题 为保证防洪安 全 促进当地经济和社会发展 对滕家河水库进行除险加固是非常必要的 4 3 24 3 2 建设内容建设内容 1 大坝 大坝桩号 0 000 0 030 上游干砌方块石护坡 坝顶硬化 新建防护墙 下 游补坡培厚 新建草皮护坡 排水沟 2 溢洪道 进口段新建导流墙 控制段新建宽顶堰 交通桥 泄槽段开挖护砌 硬化上 坝路 20 3 放水洞 拆除重建放水洞启闭机房 工作桥 4 其他 设置大坝照明设施 大理石水尺 上下游台阶 新建管理房院墙 4 44 4 工程规模与特性指标工程规模与特性指标 4 4 14 4 1 工程规模工程规模 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 滕家河水库工程 规模为小 2 型 根据 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 工程设计洪水标准 20 年一遇 校核洪水标准 200 年一遇 4 4 24 4 2 特性指标特性指标 水库正常蓄水位 203 3m 相应库容 29 307m3 设计洪水位 204 22m 校核洪 水位 204 78m 总库容为 54 702 万 m3 死水位 198 3m 死库容为 1 540 万 m3 21 第五章第五章 水库洪水调节计算水库洪水调节计算 5 15 1 调节计算的边界条件调节计算的边界条件 5 1 15 1 1 起调水位的确定起调水位的确定 溢洪道位于大坝左端 为开敞式溢洪道 全长 80m 底宽 4m 控制断面底高 程 203 3m 5 25 2 洪水调节计算洪水调节计算 5 2 15 2 1 溢洪道泄量计算溢洪道泄量计算 泄流能力按下列公式计算 23 2 os HgBcmQ 式中 Q 流量 m3 s B 溢流堰总净宽 m H o 计入行近流速水头的堰上总水头 m Ho H g 重力加速度 m s2 m 流量系数 c 上游堰坡影响系数 上游堰面为铅直时 c 1 0 侧收缩系数 s 淹没系数 根据水库的不同水位算出溢洪道的相应泄量见表 5 1 然后将水库水位 库 容和泄量对应列成表格 或绘成曲线 供调洪时使用 表 5 1 水库水位 库容 溢洪道泄量 水库水位 m 水库库容 万 m3 B 6m 溢洪道泄量 m3 s 203 329 307 0 000 203 531 005 0 537 20435 250 3 514 204 539 887 7 887 20544 524 13 299 22 205 549 613 19 579 20654 702 26 619 5 2 25 2 2 洪水调算方法洪水调算方法 调洪演算采用图表法 本工程为小 2 型水库 且溢洪道为无闸控制开敞式 溢洪道 用三角形调洪法进行 5 35 3 洪水调节计算成果洪水调节计算成果 依据 山东省小型水库洪水核算办法 试行 中 三角形调洪法 进行计 算 调算过程见图 5 1 5 3 各种频率下的洪水调算成果见表 5 2 表 5 2 洪水调节计算成果表 名 称单 位数 量备 注 死水位m198 3 正常蓄水位m203 3 20 年一遇设计洪水位m204 22p 5 相应最大泄量m3 s5 461 相应防洪库容万 m337 314 20 年一遇校核洪水位m204 78p 0 5 相应最大泄量m3 s10 922 相应防洪库容万 m342 488 总库容万 m354 702 兴利库容万 m329 307 死库容万 m31 540 23 图 5 1 二十年一遇调算图 图 5 2 二百年一遇调算图 24 图 5 3 水位 泄量关系曲线 25 第六章第六章 大坝除险加固设计大坝除险加固设计 针对大坝现状存在的问题 本次除险加固上游护坡局部整修 新建坝顶防护 墙 路沿石 新建下游草皮护坡 增设排水沟 6 16 1 大坝坝顶高程复核大坝坝顶高程复核 6 1 16 1 1 坝顶超高计算坝顶超高计算 1 基本资料 风速 根据气象局提供的资料 确定水库水域上空 10m 处多年平均最大风速 为 16m s 风区长度 根据水库水域情况 在库区 1 10000 地形图上量得 设计洪水位 204 22m 风区长度为 270m 校核洪水位 204 78m 风区长度为 300m 水深 取水域平均深度 设计情况 Hm 3 66m 校核情况 Hm 3 89m 2 波浪爬高计算 1 风浪要素 按 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 SL189 2013 莆 田试验站公式进行计算 0 45 20 7 22 0 7 2 2 0 0018 0 130 7 0 130 7 4 438 2 mm m mm mm gD W ghgH thth WW thgHW Th LgT 式中 g 重力加速度 取 9 8m s2 m h 平均波高 m m T 平均周期 s m L 平均波长 m W 风速 m s 设计洪水位取满库期多年平均最大风速的 1 5 倍 校核洪水 位取多年平均最大风速 Hm 水域平均水深 m 26 D 风区长度 m 2 波浪爬高计算 按照莆田试验站公式计算 式中 Rm 波浪在斜坡上的平均爬高 m K 斜坡的糙率渗透性系数 KW 经验系数 由风速 W 坡前水深 H 重力加速度 g 所组成的无维量 W gH 查附表得设计洪水情况时 KW 见表 6 1 m 大坝坝坡率 表 6 1 不同洪水标准 KW 值 频率 P 名称 50 5 W K1 0101 014 波浪爬高 RP KP Rm 式中 Kp 为不同累积频率下的波高与平均波高比值 由 m h Hm 查 小型水 利水电工程碾压式土石坝设计导则 附表得累积概率 P 5 时的 Kp 1 84 3 坝顶超高计算 根据 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则 SL189 2013 坝顶超高按 下式确定 Y RP A 式中 Y 坝顶超高 m Rp 在坝坡上波浪最大爬高 m A 安全加高 m 设计 A 0 5m 校核 A 0 3m 水库坝顶超高计算成果见表 6 2 mm W m Lh m KK R 2 1 27 表 6 2 大坝顶超高计算成果 频率 P 项 目 50 5 波 高 m 0 4960 335 波 长 m 6 2994 261 波浪爬高 m 0 3200 237 安全加高 m 0 5000 300 坝顶超高 m 1 1970 816 6 1 26 1 2 坝顶高程防洪安全复核坝顶高程防洪安全复核 水库坝顶高程 206 00m 防护墙顶高程 206 90m 本次水库防洪核算成果见表 6 3 表 6 3 大坝防洪核算成果表 频率 P 项目 50 5 最高洪水位 m 204 22204 78 坝顶超高 m 1 1970 816 核算坝顶高程 m 205 417205 596 坝顶高程 m 206 00206 00 防护墙顶高程 m 206 90206 90 非常运用工况水位与坝 顶高程之差 m 1 781 22 防护墙顶高程与核算坝 顶高程之差 m 1 4831 304 由表 6 3 水库坝顶高程 满足设计 校核洪水要求 因此 水库大坝防洪 满足要求 6 26 2 大坝加固设计大坝加固设计 6 2 16 2 1 上游护坡设计上游护坡设计 1 方案拟定 上游护坡局部整修拟定干砌方块石护坡 预制砼块护坡 现浇混凝土板护坡 三种方案进行比选 28 方案 干砌方块石护坡 1 块石换算球形直径 D 计算 护坡石粒径及厚度 根据 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 计算 块石在最大局部波压力作用下所需的换算球形直径 D 为 p 2 wk w t50 h 2mm 1m 1 018K0 85DD 式中 D 石块的换算球型直径 m D50 块石平均粒径 m Kt 随坡率变化的系数 查附表 1 12 K 1 3 k 石块的容重 取 2 5t m3 w 水的容重 t m3 m 上游坡坡度系数 若坡角为 则 m cot 2 5 hp 累积