新县胡山施工设计方案

1 河南省新河南省新县县胡山水胡山水库库 除除险险加固工程加固工程 施工设计方案施工设计方案 河南省水利勘测设计研究有限公司 二零零九年七月 批批 准 准 核核 定 定 审审 核 核 田林钢 校校 核 核 吴 迪 曹 震 编编 写 写 宋永嘉 焦艳菲 李 垠 李 洋 牛树英 赵巍栋 蒋 丽 袁 莹 赵继伟 杨士峰 曹 云 张献财 3 河南省新县胡山水库河南省新县胡山水库 除险加固工程施工设计方案除险加固工程施工设计方案 目 录 一 工程概述 1 1 工程概况 1 2 前期工作过程 二 工程存在的问题及初步设计方案 2 1 安全鉴定核查意见 2 2 初步设计方案及审查意见 三 优化及完善初步设计 四 基本资料 4 1 工程等级和建筑物级别 4 2 除险加固后的水库规划指标 4 3 地质 五 水工建筑物设计 5 1 设计依据和规范 5 2 水工设计 5 3 电气 金结及其它 5 4 消防 5 5 工程管理 六 施工 4 6 1 工程任务 6 2 施工条件 6 3 施工注意事项 6 4 其它 5 河南省新县胡山水库除险加固工程施工设计方案河南省新县胡山水库除险加固工程施工设计方案 一 一 工程概述工程概述 1 1 工程概况工程概况 胡山水库位于河南省信阳市新县沙窝镇杨畈村 在淮河流域白露河上 水库控 制流域面积 1 35km2 总库容 106 万 m3 是一座以防洪 灌溉为主 结合供水 水产 养殖等综合利用的小 1 型水库 水库建成于 1967 年 1968 年 12 月建成 大坝为粘 土心墙坝 最大坝高 32 4m 1 2 前期工作前期工作过过程程 2007 年 4 月 信阳市水利局组织专家对水库进行了安全鉴定 2008 年 6 月 河 南省水利厅以豫水管 2008 33 号文将大坝核定为三类坝 2008 年 9 月 河南省水利 厅以 关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计报告书的审批 豫水行许字 2008 294 号文 对胡山水库初步设计进行了批复 按照初设批复我院进行了该水库除险加 固工程施工图设计 本次除险加固工程施工图设计主要内容包括 大坝防渗工程 上 下游坝坡加 固工程及坝顶工程 白蚁治理工程 溢洪道加固工程 输水洞加固工程 电气及金属 结构更新改造 完善大坝观测设施及管理工程 二 工程存在的问题及初步设计方案二 工程存在的问题及初步设计方案 2 1 安全安全鉴鉴定核定核查查意意见见 2008 年 6 月 河南省水利厅以豫水管 2008 33 号文将大坝核定为三类坝 安 全鉴定成果核查意见提出水库存在的主要问题为 1 大坝坝坡稳定安全系数不满足规范要求 大坝上游干砌石护坡风化 空洞 损坏严重 2 溢洪道陡坡段混凝土冲刷严重 砌石边墙空洞 无消能设施 3 输水洞出口无消能设施 4 存在白蚁危害 5 大坝填筑质量差 渗透系数大 大坝桩号 0 025 0 045 段下游坡 211 00 212 50m 高程处渗水 下游坝坡出现大面积散浸 排水体失效 大坝清 基不彻底 坝基渗水 6 输水洞斜拉闸门锈蚀严重 不能正常使用 7 无监测设施 管理设施不完善 8 防汛道路标准低 桥涵不配套 2 2 初步初步设计设计方案方案及及审查审查意意见见 2 2 1 大坝加固工程 1 大坝防渗工程原设计方案按照初设批复 采用塑性混凝土防渗墙解决坝体 坝基渗漏问题 防渗墙中心线布置在原坝轴线上游 0 5m 处 防渗墙布置范围为全 坝段 墙厚 0 5m 墙底部深入到弱风化基岩 1m 由于水库所处位置偏僻 当地供电能力不足 原设计塑性混凝土防渗墙方案 施工用电负荷较大 因此 2009 年 10 月 20 日信阳市水利局组织有关专家在信阳 市对金兰西畈等 18 座水库的施工设计方案举行了变更论证会 最终专家同意对本 水库的设计方案进行变更 同意将大坝原设计方案变更为劈裂灌浆与帷幕灌浆相 结合 以解决坝肩 坝体 坝基渗漏问题 6 2 上 下游坝坡加固工程 大坝上 下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求 上游 干砌石护坡风化 空洞 损坏严重 下游排水设施不完善 设计上游坝坡从高程 193 00m 以 1 2 5 削坡至坝顶高程 209 80m 上游护坡采用 0 2m 厚现浇混凝土板 尺寸为 2 2m 下设 0 2m 厚砂砾石混合层 结合上游削坡 坝轴线后移 下游坝坡 培厚 回填含细粒土砂 高程 205 4m 以上坝体挖除 回填粘土 与防浪墙形成封闭 防渗体 下游坝坡按 1 2 0 放坡至高程 203 00m 在高程 203 00m 设 2 0m 宽戗台 从高程 203 00m 处向下按 1 2 25 放坡 在高程 192 00m 处设 2 0m 宽戗台 下游坝 坡铺设草皮护坡 增设排水沟 原堆石排水体外做一排排水砂带 排水砂带与堆石 体之间回填过度反滤层 排水砂带垂直于堆石体边坡厚 1m 垂直于底面厚 0 3m 3 坝顶工程 设计将坝顶整平后 铺设 0 2m 厚混凝土路面 坝顶宽 5 0m 路 面高程为 209 80m 上游侧设 C20 混凝土防浪墙 墙顶高程 211 00m 下游侧设混凝 土路沿石 4 白蚁治理工程 大坝存在白蚁危害 设计根据白蚁危害程度及分布情况采取综合治理方案 通过观察白蚁活动迹象或留下的痕迹查找蚁穴 用药物将白蚁消除后 将洞穴回填 夯实 在坝脚及两坝肩 30m 范围内 用预防药和灭治药分别拌土和喷雾施工 在大 坝重点部位 在主坝上打孔 孔深 2m 孔距 1 2m 选用乳剂灭蚁药配泥浆搅拌进行 低压灌浆 在大坝外围打孔距 1m 孔深 1m 的隔离带 孔内用药剂灌注 2 2 2 溢洪道加固工程 溢洪道陡坡段护砌冲刷淘蚀严重 下游无消能设施 设计将溢洪道桩号 0 006 0 016 5 段底板清基 0 3m 后 采用 0 3m 厚 C25 混凝土护砌 底板高程为 208 09m 底宽由 19 06m 缩窄至 10 50m 桩号 0 022 5 0 042 段为陡坡段 在原浆 砌石护底表面铺设 0 2m 厚 C25 混凝土 通过插筋与原浆砌石底连接 护底末端接 天然河槽洼地 且距大坝较远 不再设置消能设施 其它部位维持现状 2 2 3 输水洞加固工程 输水洞混凝土表面碳化 出口无消能设施 设计对输水洞进口拆除后新建 2 5m 长混凝土结构引渠 后接 2m 长混凝土箱涵同原洞身连接 结合下游坝坡培厚 出口采用直径 0 5m 混凝土圆管向下游延伸 9m 出口钢管分叉处设管理房 2 2 4 电气及金属结构 水库新增供电线路 0 3km 设置管理房照明设施 输水洞进口设斜拉工作闸门 1 扇 拉杆长 32m 配备手动螺杆启闭机 出口 3 根管分别设蝶阀 1 个 2 2 5初设审查意见 2008 年 9 月 河南省水利厅以 关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计 报告书的审批 豫水行许字 2008 294 号文 对胡山水库初步设计进行了批复 批复 基本同意以上各主体工程的初步设计方案 三 优化及完善初步设计三 优化及完善初步设计 本次施工图设计完全按照批复初步设计进行 四 基本资料四 基本资料 4 1 工程等工程等级级和建筑物和建筑物级别级别 胡山水库除险加固后 水库正常运用洪水标准为 50 年一遇 设计水位 209 33m 相应库容 102 万 m3 设计洪峰流量 38m3 s 溢洪道最大下泄流量 22m3 s 校核洪水标准为 500 年一遇 校核水位 209 75m 相应库容 106 万 m3 洪峰流量 7 55m3 s 溢洪道最大下泄流量 35m3 s 溢洪道消能防冲洪水标准为 20 年一遇 相应 最大泄量为 18 m3 s 按照 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 的 规定 工程等别为四等 主要建筑物如大坝 溢洪道级别为 级 次要建筑物等别 为 级 4 2 除除险险加固后的水加固后的水库规库规划指划指标标 本工程实施后 一方面提高了防洪标准 保障了下游南信叶公路及 1 2 万多人 的防洪安全 另一方面保证了农业灌溉用水及人畜饮水 为当地国民经济发展和人 民生活水平的提高创造了条件 灌溉渗水有利于补充地下水 水库水面的增加有利 于改善当地小气侯 增加空气湿度 净化环境 除险加固后水库规划指标见下表 胡山水库除险加固后水库规划指标表 名 称 单 位 除险加固 后 名 称 单 位 除险加固 后 校核洪水位 0 2 m209 75 兴利库容 万 m3 88 66 设计洪水位 2 m209 33 死库容 万 m3 3 44 正常蓄水位m208 09设计洪水位时最大泄量m3 s22 死水位m189 26校核洪水位时最大泄量m3 s35 总库容 万 m3 106 消能防冲洪水标准最大泄 量 m3 s18 4 3 地地质质 经过对坝区的地质勘查 形成以下主要结论 工程区地震动峰值加速度为 0 05g 相应地震基本烈度 度 坝基岩性为上元古界白云石英片岩 河槽段坝基岩石多为弱风化 局部强风 化 RQD 值 80 90 岩石透水率 1 1 3 2Lu 属弱透水性 但坝基施工清基不 彻底 主河槽段下游常年有水渗出 存在坝基结合带渗漏问题 两坝肩岩体上部为 强风化 RQD 值为 0 岩层透水率 38 60Lu 具中等透水性 下部弱风化具弱透水 性 坝肩存在渗漏问题 大坝为粘土心墙坝 心墙填土以重粉质壤土为主 夹有砾质中粉质壤土及细 粒土砂透镜体 干密度 1 57 1 80g cm3 平均 1 69g cm3 注水试验渗透系数 2 2 10 5 2 1 10 4cm s 平均 1 13 10 4cm s 具弱 中等透水性 不满足规范对心 墙防渗土料的要求 坝壳为全风化岩代替料 以细粒土质砂为主 夹砂壤土 含碎石 砾石等 渗透系数 2 2 10 5 5 2 10 3cm s 不满足土坝坝壳砂砾料含泥量 8 渗 透系数 1 10 3cm s 并大于防渗体 50 倍的要求 五 建筑物设计五 建筑物设计 5 1 设计设计依据和依据和规规范范 5 1 1 设计依据 1 河南省信阳市胡山水库大坝安全评价报告 河南省水利勘测设计研究有 限公司 2007 年 4 月 2 河南省水利厅豫水管 2008 33 号文批复胡山水库三类坝核查意见 3 信阳市新县胡山水库除险加固工程初步设计报告 河南省水利勘测设计 研究有限公司 2008 年 8 月 8 4 2008 年 9 月河南省水利厅 关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计 报告书的审批 豫水行许字 2008 294 号文 5 1 2 规范规程 碾压式土石坝设计规范 SL274 2001 溢洪道设计规范 SL253 2000 水利水电工程混凝土防渗墙施工规范 DL T5199 2004 水工混凝土结构设计规范 SL T191 96 水工建筑物荷载设计规范 DL5077 1997 5 2 水工水工设计设计 5 2 1 大坝加固工程 1 大坝渗漏处理工程 由于水库所处位置偏僻 当地供电能力不足 原设计塑性混凝土防渗墙方案 施工用电负荷较大 因此 将大坝防渗方案变更为两坝肩强风化层帷幕灌浆 坝体劈 裂灌浆处理方案 灌浆轴线顺原坝轴线布置 左坝肩桩号0 000 0 036段采用帷幕 灌浆 竖向范围为高程208 09 188 70m 靠近坝体填筑土处自强风化层层顶灌至以 下6m 右坝肩桩号0 082 106 25段采用帷幕灌浆 竖向范围为强风化层层顶至以下 6m 坝体桩号0 036 0 082段采用坝体劈裂灌浆与帷幕灌浆相结合 竖向范围为 205 4m高程至坝基石英片岩顶面 帷幕灌浆拟定孔距1 5m 分单排三序施工 采用 全孔一次灌浆 浆液浓度应由稀变浓 逐级变化 开灌水灰比可采用5 1 灌浆后 基岩透水率应不大于5Lu 施工应严格按照 水工建筑物水泥灌浆施 工技术规范 SL62 94 执行 坝体劈裂灌浆拟定孔距2 0m 两岸岸坡段可适当缩小 孔距 分三序施工 灌浆土料应满足规范要求 浆液容重控制在1 3 1 6t m3 灌浆 方法采用孔底注浆全孔灌注法 按照 少灌多复 的原则 灌浆过程中应注意观测 以 便及时发现和解决问题 灌浆后 要求心墙渗透系数不大于1 10 5cm s 施工应严格 按照 土坝坝体灌浆技术规范 SD266 88 执行 2 上下游坝坡加固工程 施工图设计同初设批复 设计上游坝坡从高程 193 00m 以 1 2 5 削坡至坝顶 高程 209 80m 上游护坡采用 0 2m 厚现浇混凝土板 尺寸为 2 2m 下设 0 2m 厚砂 砾石混合层 结合上游削坡 坝轴线后移 下游坝坡培厚 回填含细粒土砂 高程 205 4m 以上坝体挖除 回填粘土 与防浪墙形成封闭防渗体 下游坝坡按 1 2 0 放 坡至高程 203 00m 在高程 203 00m 设 2 0m 宽戗台 从高程 203 00m 处向下按 1 2 25 放坡 在高程 192 00m 处设 2 0m 宽戗台 下游坝坡铺设草皮护坡 增设排 水沟 原堆石排水体外做一排排水砂带 排水砂带与堆石体之间回填过度反滤层 排水砂带垂直于堆石体边坡厚 1m 垂直于底面厚 0 3m 坡面集水布置在下游左右 坝肩和下游坝坡各设一道纵向排水沟 使坝顶及坝坡排水集中通过排水沟汇入下 游河道 坝脚修建坝脚排水沟 3 坝顶工程 施工图设计将坝顶整平后 铺设 0 2m 厚混凝土路面 路面轴线高程为 209 80m 坝顶总宽 5 0m 路面净宽 4 45m 上游侧设 0 4m 厚 L 型 C20 混凝土防 浪墙 墙高 1 95m 墙顶高程 211 00m 下游侧设混凝土路沿石 宽 150 高 500mm 4 白蚁治理工程 施工图设计同初设批复 在主坝及重点部位现场探测 并编写探测报告 清挖 埋藏的白蚁窝巢并捕杀蚁王 将大坝及坝肩 坝脚范围内白蚁窝巢彻底清除 清除 干净后 再用药物在巢穴中进一步消灭 使蚁道上的工蚁或兵蚁无法存活 繁殖 9 随后回填夯实 平整施工场地 在大坝及坝脚 30m 内 两坝肩 30m 范围内 用预防 药和灭治药分别拌土或喷雾施工 主要是消灭散蚁和预防作用 所使用的药物应为 国家有关部门批准的高效低毒药剂 对人畜无害 对环境无污染 对大坝重点部位 药物灌浆 选用乳剂灭蚁药 配泥浆搅拌 在主坝打孔 孔深 2m 孔距 1 2m 低压 灌浆 设立防蚁隔离带 在大坝外围打孔距 1m 孔深 1m 的一条隔离带 孔内用乳 剂灌注或用粉剂拌土灌注 实施小面积隔离 5 2 2 溢洪道加固工程 施工图设计同初设批复 除险加固工程设计范围自桩号 0 006 开始 至桩号 0 042 结束 总长 36m 护底末端后接天然河槽洼地 主要内容为 溢 0 006 00 溢 0 016 50 之间 底板清基 0 3m 之后采用 C25 砼护砌 护砌厚度 0 3m 溢 0 022 50 溢 0 042 00 之间 在原有浆砌石护底表面抹一层 200mm 厚 C25 砼 面层配钢筋网 原有浆砌石护底内部打插筋 由于溢洪道出口泄水处利用天然地势 距大坝较远 故不再设置消能设置 其 它部位维持现状 5 2 3 输水洞加固工程 施工图设计同初设批复 设计对输水洞进口拆除后新建 2 5m 长浆砌石结构引渠 后接 2m 长混凝土箱涵同原洞身连接 结合下游坝坡培厚 出口采用直径 0 5m 混凝 土圆管向下游延伸 9m 出洞后分为三根岔管 其中一根作为退水管 顺左岸山坡布 置 后接退水渠 另外两根分别作为灌溉用水管和供水管 顺大坝下游一级马道布置 越过坝轴线后接大坝右侧下游渠道 三根管分别设置工作蝶阀 出口钢管分叉处设 管理房 5 3 电电气气 金金结结及及其其它它 5 3 1 电气及金结 按照批复初步设计 水库新增供电线路 0 3km 设置管理房照明设施 输水洞 进口设斜拉工作闸门 1 扇 拉杆长 32m 配备手动螺杆启闭机 出口 3 根管分别设蝶 阀 1 个 5 3 2 大坝观测设施 本次设计增设坝体测压管 1 排 3 根和坝基测压管 1 排 3 根 5 4 消防消防 为消防安全 在室内布置灭火器 根据 建筑灭火器配置设计规范 管理房布 置灭火器 2 个 型号为 MFZL5 型磷酸铵盐干粉灭火器 5 5 工程管理工程管理 按照有关规定 结合水管体制改革合理确定水库管理人员编制 新建管理房 位于 40m2 整修防汛道路 2 0km 六 施工六 施工 6 1 工程任工程任务务 胡山水库除险加固工程主要任务有 大坝防渗工程 上 下游坝坡加固工程及 坝顶工程 白蚁治理工程 溢洪道加固工程 输水洞加固工程 电气及金属结构更新 改造 完善大坝观测设施及管理工程 6 2 施工条件施工条件 6 2 1 施工道路 为便于工程施工期施工机械 人员 物料的进场 整修现有连接水库至省道 339 的简易道路 整修长度 2 0km 10 根据道路施工期高峰运输量 行车密度 路面采用混凝土路面 路面宽为 7m 最大