黑山水库除险加固水土保持工程设计与投资概算毕业论文.doc

沈阳农业大学学士论文黑山水库除险加固水土保持工程设计与投资概算毕业论文目录中文摘要（关键词）1英文摘要（关键词）21 黑山水库项目概况31.1 建设项目基本情况31.2工程组成及布置61.3 工程占地111.4 土石方量121.5 施工组织151.6粘土心墙料场231.7坝壳料场231.8 弃渣场241.9 移民（拆迁）安置241.10 工程投资241.11 工程进度安排242 项目区概况282.1 自然环境概况282.2 社会经济概况352.3 土地利用现状352.4 水土流失及水土保持现状353 主体工程水土保持分析与评价363.1 主体工程方案比选及制约性因素分析与评价363.2 主体工程占地情况分析与评价383.3 主体工程施工组织设计分析与评价383.4主体工程设计中具有水土保持功能工程的分析与评价403.5 综合分析与评价434 防治目标及防治措施布设454.1 水土流失防治目标454.2 水土流失防治措施布设474.3 水土流失防治分区措施设计514.4 水土保持工程量564.5 施工组织设计585 投资概算及效益分析625.1 水土保持投概算625.2 效益分析64参考文献71致谢7225摘要通过对黑山水库的了解，为了进一步解决问题，对水库大坝安全现状有一个准确的评价，对黑山水库进行除险加固初步设计。黑山水库是以灌溉为主，兼顾防洪、发电和养殖等的综合水利工程。虽然经过多次加固改造，水库基本能够维持运行，但该水库仍存在许多需要解决的问题，目前存在的主要问题是：拦河坝坝顶防浪墙利用1975年兴建的防浪墙基础，心墙顶高程101.4599.5m，与浆砌石防浪墙基础之间有0.752.7m透水层，严重威胁大坝安全。大坝坝顶宽度只有3.5m，不满足规范要求的最小宽度要求。大坝上游护坡面在冰线一带，97m99.5m间冬季由于冰压护坡面隆起。溢洪道左侧公路路面高程仅为102.61m，低于计算坝顶高程和现状坝顶高程，使水库不能形成封闭区，影响水库及下游防洪安全；收缩段及陡槽段底板和边墙不满足抗冲允许流速要求；溢洪道尾水直冲公路。防浪墙自建成就有裂缝，并产生新的裂缝。输水洞闸门的关闭不严，漏水严重，启闭塔基部横向断裂。黑山水库没有大坝的变形、浸润线和渗漏观测设施,无上坝公路。通过对工程建设及影响区域内的自然环境、社会环境现状的调查，结合主体工程设计，确定工程建设单位的水土流失防治责任范围，明确其承担的防治责任，并根据工程建设的特点和需要，采取有效的防治措施。我通过该工程的设计全面系统地总结学习成果，并在计算、制图、写作、查阅文献和计算机应用等基本技能方面得到了进一步训练，完成了论文要求的主要内容。关键词：除险加固初步设计；水土保持；防治目标；投资概算AbstractThrough the understanding of Montenegro, in order to further reservoir dam, solve the problem of security, to have an accurate evaluation of Montenegro reservoir danger-eliminating and reinforcing the preliminary design. Montenegro reservoir is mainly for irrigation, flood control, power generation and cultivation of comprehensive water conservancy project. Although after many reinforcement, basic reservoirs can maintain the reservoir operation, but there are still many problems need to be solved, The main problem that exists at present is: dam crest wave using1975 build wall foundation, core wall top elevation of 101.4599.5m, and masonry wall between0.752.7m permeable layer, seriously threaten the safety of the dam. Dam crest width of only3.5m, do not meet the requirements of the standard minimum width requirements. Dam upstream slope protection in ice along the line,97m - 99.5m in winter due to ice pressure slope surface uplift. Spillway left highway pavement elevation is only 102.61m, below the crest elevation of crest elevation calculation and current situation, so that the reservoir can not form a closed area, affect the reservoir and downstream flood control safety; contraction and chute soleplate and the side wall can not meet the requirements of the spillway of permissible velocity; tail water straight road.Since the achievement of wall cracks, and the generation of new crack. Water conveyance tunnel gate is not tightly closed, water leakage is serious, hoist tower of horizontal fracture. Reservoir Montenegro no dam deformation, infiltration and seepage observation facilities, supreme dam road. Based on the project construction and the regional natural environment, social environment present situation investigation, combined with the engineering design, engineering construction units of the soil erosion prevention and control responsibilities, clear its commitment to prevention liability, and according to the construction characteristics and needs, to take effective control measures.I through the engineering design systematically summarized in learning outcomes, and in computing, drawing, writing, literature and other computer applications basic skills were further training, completing a dissertation the main content of the requirement.Keywords: Base reinforcement design; Soil and water conservation; prevention; investment estimate1黑山水库项目概况1.1 建设项目基本情况1.1.1 项目名称、建设单位、地理位置项目名称：岫岩县黑山水库除险加固工程。建设单位：岫岩县水利局项目地理位置：黑山水库位于岫岩满族自治县苏子沟镇黑山村庙沟组的东洋河支流牤牛河上游，其发源于苏子沟镇石家沟，在红旗乡汇入大洋河，最终汇入黄海。黑山水库坝址位于东经12322，北纬4025，距鞍山市约130km，距岫岩县城23km。工程地理位置详见附图1。1.1.2建设目的与性质黑山水库工程于1957年11月正式开工建设，1958年9月竣工。水库当时设计标准为二十年一遇，一百年校核。黑山水库是以灌溉为主，兼顾防洪、发电和养殖等的综合水利工程。黑山水库是三边工程，施工质量差。虽然经过1964年、1965年、1972年、1975年、1980年及1989年和1990年多次加固改造，水库基本能够维持运行，但该水库仍存在许多需要解决的问题，目前存在的主要问题是：(1)拦河坝坝顶防浪墙利用1975年兴建的防浪墙基础，心墙顶高程101.4599.5m，与浆砌石防浪墙基础之间有0.752.7m透水层，严重威胁大坝安全。(2)大坝坝顶宽度只有3.5m，不满足规范要求的最小宽度要求。(3)大坝上游护坡面在冰线一带，97m99.5m间冬季由于冰压护坡面隆起。(4)溢洪道左侧公路路面高程仅为102.61m，低于计算坝顶高程和现状坝顶高程，使水库不能形成封闭区，影响水库及下游防洪安全；收缩段及陡槽段底板和边墙不满足抗冲允许流速要求；溢洪道尾水直冲公路。 (5) 防浪墙自建成就有裂缝，并产生新的裂缝。据统计，共有大小裂缝200多条，其中贯穿裂缝近30条。(6)输水洞闸门的关闭不严，漏水严重，启闭塔基部横向断裂。(7)黑山水库没有大坝的变形、浸润线和渗漏观测设施,无上坝公路。根据中国水利水电科学研究院的核查意见,该水库防洪安全、渗流安全、抗震安全、金属结构安全等为C级，大坝安全类别综合评定为三类，建议完善大坝安全监测及水雨情观测设施，改善交通条件。为了保证大坝的安全和下游的防洪安全，黑山水库除险加固是必要的。黑山水库除险加固是防洪的需要。水库下游苏子沟镇、红旗乡，共计15个行政村。2006年人口为3.01万人，耕地面积为4.7万亩，大牲畜1.16万头，小牲畜9.05万头。水库保护6个村，55个村民组， 居民3129户，人口11020人，房屋9151间；耕地20090亩及国家二级公路张庄公路。为了保证大坝的安全和下游的防洪安全，黑山水库除险加固是必要的。黑山水库除险加固是下游灌溉的需要。水库原设计是岫岩满族自治县苏子沟镇和红旗乡重要的灌溉水源工程，原设计灌溉面积15000亩。因水库存在粘土心墙高度不够，且与防浪墙不相接、大坝渗漏、溢洪道缺少消能工、输水洞漏水等严重安全隐患，水库一直低水位运行，没有能够正常发挥灌溉效益。水库下游地区水资源丰富但经济发展不平衡，耕地匮乏且粮食产量不高。该地区由于耕地紧张加上水利工程不配套，农业生产停步不前。为了促进本地的农业发展，按照地方灌区规划，2015年该水库下游设计灌溉面积15800亩，其中水田7500亩，经济作物8300亩，灌溉保证率为P=75%。计划引水量1165.4104m3。黑山水库只有除险加固后才能发挥水库的效益，满足下游地区灌溉的需要。黑山水库是岫岩满族自治县唯一的中型水库。因为存在安全隐患，每年汛期均是县里的防汛重点，需要投入大量的人力和物力做好防汛抢险的准备。而水库的灌溉和防洪效益没有发挥，因此黑山水库除险加固，可以有效地提高水库的综合效益，促进当地经济持续稳定地发展，不仅对本地区具有较大的经济效益，也将产生良好的综合影响。所以黑山水库的除险加固是十分必要的、迫切的工程属改扩建类建设项目。1.1.3 工程任务、等级、规模及其他黑山水库是以灌溉、防洪为主，兼顾发电和养殖等的综合水利工程。2015年设计灌溉面积15800亩，其中水田7500亩，经济作物8300亩。计划引水量1165.4104m3。电站总装机容量55KW，年发电量约17104KWh。水库总库容（校核水位下）为1211.71104m3，校核洪水位为103.30 m，设计洪水位为102.08m，正常蓄水位为99.3m。黑山水库工程为中型，工程等别为等。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL 252-2000）规定，本工程除险加固设计主要建筑物：拦河坝、溢洪道、输水洞、左岸交通门和防洪墙为三级，临时建筑物为五级。主要建筑物的防洪标准按50年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核；溢洪道下游消能工的防洪标准按30年一遇洪水设计；临时建筑物按5年一遇洪水设计。工程总工期共24个月，其中准备工程期1个月（直线工期），主体工程21.5个月，工程完建期1.5个月。总投资3781.72万元，其中土建投资2402.19万元。工程主要特性见表1-1。黑山水库工程特性表表1-1序号项目名称单位原设计数值本次设计数值差值一水文特性1坝址控制面积km249.249.202河道长度km12.412.403河道比降18.418.404多年平均降水量mm84885025多年平均径流量104m320912017-746多年平均悬移质输沙模数t/km2160160二水库特性1死水位m91.2892.581.3死库容104m3831.3323.332设计洪水标准2050设计洪峰流量m3/s564711.03147.033校核洪水标准%1001000校核洪峰流量m3/s8301152.59322.594正常高水位m99.399.3相应库容104m3548.75防洪限制水位m96.299.3相应库容104m3319.5548.76设计洪水位m102.05102.080.03相应库容104m3984.27最高洪水位m102.9103.300.4最大库容104m31211.718兴利库容104m3517.379坝顶高程m103.5103.520.0210防浪墙顶高程m104.6104.620.021.2工程组成及布置本次除险加固工程主要由土坝加固及基础处理、溢洪道工程、上坝公路建设、输水洞改造等部分组成。工程总体平面布置见附图2。1.2.1 拦河土坝加固拦河土坝全长705m，为粘土心墙坝，最大坝高19.89m，防浪墙顶高程104.60m，坝顶高程103.1103.5m，坝顶宽3.5m。迎水坡平均坡度为1：3.0，背水坡平均坡度为1：2.3。目前大坝存在的主要问题有：1)拦河坝坝顶防浪墙利用1975年兴建的防浪墙基础，经过我院现场勘察，心墙顶高程100.5699.5m，与浆砌石防浪墙基础之间有0.642.7m透水层，严重威胁大坝安全。2)大坝坝顶宽度只有3.5m，不满足规范要求的最小宽度要求。3)大坝上游护坡面在冰线一带，97m99.5m间冬季由于冰压护坡面隆起。4) 防浪墙自建成就有裂缝，并产生新的裂缝。据统计，共有大小裂缝200多条，其中贯穿裂缝近30条。5)坝基渗漏严重，坝体也存在渗漏问题，大坝右坝肩有绕坝渗漏，渗漏点渗漏量较大。溢洪道地基存在渗漏问题，输水洞左侧坝坡在高水位时有水溢出，地基可能存在渗漏。根据挡河坝存在的主要问题，对拦河坝做如下加固处理：大坝加高培厚，防浪墙拆除重建，粘土心墙加宽加高，坝基灌浆处理。根据碾压式土石坝设计规范，坝顶宽度，中、低坝可选用5-10m，所以本次除险加固设计将坝顶加宽到6m，坝顶设C20砼防浪墙，防浪墙基础座落在粘土心墙上，并深入心墙0.5m，基础底高程为102.02m，顶高程为104.62m，防浪墙顶宽0.45m，背水侧设置C15砼路边缘石，坝顶面向下游侧放坡，坡比为2%，坝顶采用沥青砼路面，具体做法，从上到下依次为:SBS细砾式沥青砼60mm-透水层5mm(阴离子乳化沥青透油层)-水泥稳定砂砾基层150mm-天然级配砂砾垫层300mm。大坝原有坝顶高程为103.1-103.5m，大坝加高0.02-0.42m，加高后坝顶高程为103.52m，最大坝高为19.91m。根据现场钻探和探槽揭露，粘土心墙顶偏离防浪墙，偏向迎水侧，心墙背水侧肩部与现有防浪墙的距离为1.5-2.4m，平均距离为1.9m，粘土心墙顶高程为99.5-100.56m，均低于水库最高净水位(校核水位:103.30m)， 心墙顶宽平均为1.5m，本次除险加固设计保持防浪墙轴线不变，将心墙斜着向后加高到102.52m，坡比采用1：11：2，上面接防浪墙。大坝迎水坡坡比为1:3，大坝上游护坡原设计为干砌石护坡，经过多年运行，加上冬季气温较低，经过反复冻融破坏，上游冰线一带（97m99.5m之间）大坝护坡面变形、松动移位，护坡面隆起。所以本次设计将上游护坡石拆除，利用拆除的砌石进行抛石护脚，护脚顶高程定于死水位为92.58m。护砌形式采用现浇砼板护坡，将92.58m高程以上原护坡拆除利用，平整原坝坡，在其上铺设400g/m2土工布，上填600mm厚的砂卵石垫层，垫层上部浇筑C20素混凝土板，厚度200mm。每块板的平面尺寸为1.51.5m，上下相邻两排板错缝排列，同时每隔20块板设置一道纵向伸缩缝，中间填充2cm沥青木板，并且板与板之间也填充2cm沥青木板。大坝背水坡坡比为1:2.5，采用碎石护坡， 碎石厚200mm。坝脚设置贴坡排水，贴坡排水顶高程为90.0m，顶宽为1.897m，贴坡排水从上到下依次为:干砌石厚300mm- 砂卵石厚300mm- 砂垫层厚200mm。粘土心墙的加宽加高和大坝加高培厚要求分层碾压，分层厚为0.30.4m， 粘土心墙压实度不小于96%，坝壳砂砾石加固层的相对密度不小于0.75。(1)基础处理根据黑山水库勘察报告及现场勘察分析，大坝坝基存在两处严重的渗漏带，分别位于桩号0+0000+307段和0+6300+705段，其它地段坝基也存在轻微渗流。这两段渗漏带的渗漏量较大，直接影响大坝及坝后电站厂房安全所以对这两段坝基进行帷幕灌浆，灌浆范围为0+0000+317和0+6200+705两段，布置1排灌浆孔，孔间距2米，孔径采用110mm，帷幕灌浆孔设在大坝粘土芯墙的中间。由于基岩的相对隔水层较深，帷幕深度按照1倍水头设计，采用10米深。右岸山体与坝体接触部位还存在渗漏问题，对该部位进行帷幕灌浆处理，沿大坝粘土芯墙中心线向右岸山体一侧，单排布设5孔，钻孔间距2m，孔径采用110mm，钻孔深度为24m。输水洞洞体和坝体接触的紧密性很差，洞体侧向和洞底存在渗流现象，为根除与大坝接触渗漏问题，沿大坝粘土芯墙中心线在输水洞两侧，单排布设7孔，钻孔间距2m，孔径采用110mm，钻孔深度为14m,对洞体侧向和洞体底部进行充填灌浆处理。1.2.2 溢洪道加固现状：溢洪道位于大坝左端，为无底坎开敞式宽顶堰；由上游进口段、控制段、收缩段、陡槽、消能工及尾水渠组成。进口、控制段及收缩段左侧基础坐落在碎石土层，右侧基础坐落在粉质粘土（含角砾）层；陡槽及消能工基础坐落在全风化变粒岩上。堰顶高程99.30m，堰净宽60.70m，堰顶厚度为20.70m。控制段边墙为浆砌石重力式挡土墙，墙高4.20m，墙底宽1.40m，基础深1.00m。收缩段长19.00m，由60.70m收缩至39.80m，边墙高3.203.55m，墙顶宽0.45m，底宽1.20m，基础深1.00m。陡槽长54.65m，底坡为i=0.059，边墙底宽1.02m，基础深1.00m，墙高1.651.57m。溢洪道消能工无消力池，消能工进口坎高1.41m，平底板长11.90m，下接2.90m陡坡，高2.30m，平底板及陡坡为钢筋混凝土结构；溢洪道海漫采用铁丝笼子干砌石，长20.00m。存在的主要问题：1）溢洪道地基具有渗漏问题；2）边墙、基底应力出现拉应力不满足规范要求；3）堰顶、收缩段及陡槽段护砌材料不满足抗冲允许流速要求；4）收缩段收缩角过大，收缩段产生涌水，陡槽出口消能工不满足要求；5）边墙、底板及消力坎普遍发生剥蚀，开裂。跌水以下侧墙底脚发生淘空、坍塌。铁丝石笼全部冲毁；6）宽顶堰段钢制人行交通桥表面各部位普遍发生锈蚀。溢洪道、消力池、尾水渠均为3级永久性建筑物。溢洪道设计洪水标准50年一遇，校核洪水标准1000年一遇。消力池设计洪水标准30年一遇。溢洪道下游尾水渠由于岸边即为张庄公路（国家二级）设计洪水标准50年一遇。改建后的溢洪道仍由上游进口段、控制段、收缩段、陡槽、消能工及尾水渠组成，工程布置如下：1、上游进口段进口左侧导流墙拆除重建，并作为左岸上游防洪墙向上游延伸，形成八字形翼墙与控制段边墙的夹角为13，为重力式C20素混凝土挡土墙结构，墙后回填开挖出来的碎石土。右侧导流墙与控制段边墙的夹角为45，并与坝体护坡坡面结合，为重力式C20素混凝土挡土墙结构，混凝土抗冻等级为F200。2、控制段重建后溢流堰底板为C25钢筋混凝土结构，混凝土抗冻等级为F200，保持原堰顶高程99.30m，堰顶厚度改为19.10m，溢流堰净宽仍为60.70m，堰前端齿墙设300mm厚钢筋混凝土防渗墙，伸入全风化变粒岩500mm；在溢流堰两侧增设钢筋混凝土刺墙，刺墙顶高程103.30m，顶宽0.20m，底高程98.10m，底宽1.00m，长6.00m。两侧边墙为衡重式C20素混凝土挡土墙结构，混凝土抗冻等级为F200，墙顶高程103.60m，顶宽600mm，迎水坡直立。边墙顶设1.20m宽人行交通桥，角钢、钢板焊制。溢流堰底部设横向、纵向排水沟，纵向排水沟与陡槽排水沟连接。3、收缩段重建收缩段进口宽60.7m，出口宽40.00m，长58.00m，比降i=0.07，底板为C25钢筋混凝土结构，混凝土抗冻等级为F200，厚0.5m，两侧边墙采用重力式C20素混凝土挡土墙，混凝土抗冻等级为F200。 底板下由上至下分别为平铺碾压碎石垫层200mm厚、平铺碾压中砂垫层，并在底板下设横、纵向排水。4、陡槽段重建陡槽段宽40.00m，长12.00m，比降i=0.07，底板及其以下同收缩段，两侧边墙采用重力式C20素混凝土挡土墙结构，混凝土抗冻等级为F200。5、连接段新建连接段连接陡槽段和消力池，由抛物线、斜坡及反弧组成。宽40.00m，底板均为C30钢筋混凝土，混凝土抗冻等级为F200，直接坐落在全风化变粒岩上。斜坡段坡比i=0.5，反弧段反弧半径7.00m。边墙结构形式同陡槽段。6、消力池、海漫、尾水渠段原消能工、尾水渠段拆除重建。重建消力池长30.00m，宽40.00m，深2.80m，池底高程86.40m。底板采用1.00m厚C25钢筋混凝土结构，其下为400mm厚砂卵石垫层。底板设100PVC排水管，曾梅花状布置，底部土工布包扎。消力池边墙为衡重式C20素混凝土挡土墙结构。海漫宽40.00m，长37.00m，采用500mm厚铁丝笼子干砌石护底，两侧为浆砌石重力式边墙。尾水渠护砌段长293.5m，比降i=0.0078，其中0+166.50+245两侧均采用浆砌石重力式直墙式护岸；0+2450+460左岸采用浆砌石重力式直墙式护岸，0+2450+400右岸为干砌石护坡，0+4000+460右岸不护砌。浆砌石直墙护岸，顶宽500mm，迎水坡直立，背水坡坡比1：0.4；干砌石护坡干砌石厚250mm，坡比1：2。1.2.3 输水洞加固原输水洞为两孔，一孔为0.71.2m（宽高）矩型无压涵洞，一孔为原矩型无压涵洞套D=614mm钢管，洞长63米。输水洞进口设有启闭塔，塔高12.45米，为排架式结构，塔与大坝间用角钢制桁架式交通桥连接。原黑山水库输水洞为下游农业灌溉供水，自1991年改为发电，其尾水灌溉。输水洞启闭塔基部横向断裂，闸门锈蚀严重，漏水，无法正常运用，启闭机螺杆弯曲损坏，拦污栅锈蚀严重，钢结构交通桥、启闭机和闸门均已超出使用年限。本次设计原输水洞由无压涵洞变为有压洞，在原矩型无压涵洞内套D=614mm钢管，钢管壁厚=12mm，总长73m。原起闭塔经多年运行，横向发生断裂，本次设计予以重建，重建启闭塔为钢筋混凝土结构，设置2孔，孔口尺寸均为0.7m0.65m（宽高），进口洞底高程91.65米，起闭塔顶高程与坝顶高程相同，为103.52米。原起闭塔未设检修闸门，本次加固增设检修闸门，闸门孔口尺寸为1.70.65m（宽高）。由于原有闸门关闭不严、漏水问题严重，设计中闸门、启闭机及拦污栅全部更新。另外，塔与大坝间的交通桥也予重建，重建交通桥仍为角钢制桁架式结构。输水洞末端新修一座消力池，钢筋混凝土结构，池深0.5m，宽2.4m，长19.6m。消力池后接灌溉渠道，对渠道断面进行重新休整，渠道总长280m，底宽4m，边坡坡比1：1.5。(1)上坝公路黑山水库无防汛上坝公路，本设计在左岸增加了上坝公路，在大坝右端设置回车场,路面宽6m，与坝顶路面材料相同。上坝公路长203.4m，在溢洪道尾水渠修建一座交通桥与张庄公路相接，上坝交通桥为钢筋混凝土结构，根据原有公路和桥两岸地势，桥面高程确定为93.60m。桥面宽度为8.5m，其中行车道宽6m，两侧人行道宽各1m，最外侧设置栏杆。桥面荷载设计等级为城市B级。全桥设计为3跨，中间跨15.00m，边跨15.40m，桥全长46.20m。桥面板采用C40预制钢筋混凝土空心板，路面采用沥青混凝土路面。桥面板承台下均设置2根直径800mm钢筋混凝土圆柱支撑，柱下再设置独立基础座于岩石层上，独立基础宽1.8m，长9m，高1m。1.2.4 防洪墙为了保护水库管理所的防洪安全及整个水库的汛期管理，特设置一段防洪墙。防洪墙位于溢洪道左侧，接溢洪道堰体边墙沿公路向上游布置，全长160m，其中0+0730+083.2为穿越公路段，设交通门一处。洪水上来时利用草袋装砂石料封堵交通门，达到防止水库管理所被淹等问题发生。防洪墙墙顶高程与坝顶高程齐平为104.62m，混凝土结构，顶宽0.50m，迎水坡竖直，背水坡1:0.4。1.3 工程占地工程总占地面积12.329hm2，其中永久占地7.483hm2，临时占地4.846hm2。需新征面积1.737hm2，工程占地面积及占地类型见表1-2。黑山水库除险加固工程占地面积表表1-2 hm2占地性质项目合计新征原有小计滩地旱田小计原址林地荒地永久占地拦河坝5.800 5.800 5.800 输水洞0.450 0.450 0.450 溢洪道0.830 0.830 0.830 上坝公路0.180 0.180 0.180 防洪墙0.037 0.037 0.037 管理区0.186 0.186 0.186 小计7.483 7.483 7.266 0.180 0.037 临时占地坝壳料场1.127 1.127 1.127 粘土心墙料场0.610 0.610 0.610 施工场地10.138 0.138 0.138 施工场地20.081 0.081 0.081 弃渣场1.630 1.630 1.630 施工道路1.260 1.260 1.260 小计4.846 1.737 1.127 0.610 3.109 1.711 1.398 合计12.329 1.737 1.127 0.610 10.592 7.266 1.891 1.435 1.4 土石方量根据施工组织设计及土石方平衡计算，工程土石方开挖及拆除总量148188.2m3，回填总量179545.6m3，在回填量中外借土石方51912.9m3，利用拆除土石方127632.7m3，废弃土石方总量20555.5m3。土石方平衡详见表1-3。土石方流向见图1-1。土石方平衡表表1-3 单位：m3土方1554.6 m3土方303.9 m3石方2854.4 m3土方13531.8 m3土方7058.8 m3土方8165.4 m3石方 1826.5 m3土方2559.9m3交通桥开挖土方2559.9 m3外借石方386.1 m3导流工程开挖土方18146.9 m3 回填土方22683.6 m3废弃土方9101 m3输水洞开挖土石方24963.1 m3回填土石方31619.8 m3外借土石方4519.1 m3废弃石方569.5 m3拦河坝工程开挖土石方31239.2 m3回填土石方91795.1 m3外借土石方42354.1 m3废弃石方1678.3 m3溢洪道工程开挖土石方70232 m3回填土石方23704.5 m3外借石方4053.6 m3废弃土石方9206.7 m3临时道路工程回填土方7058.8 m3防洪墙开挖土方878 m3回填土方574.1 m3上坝公路开挖土方169.1 m3回填土方1723.6 m3土方880.5 m3 图1-1 土石方流向图1.5 施工组织1.5.1 施工总布置由于黑山水库除险加固工程的地质及环境条件，需新建进厂路。本工程采用一侧上坝方案。即拦河坝左岸跨溢洪道修建一座交通桥，再沿溢洪道翼墙随地势修建交通道上坝。修建上坝公路填筑量均采用开挖量及大坝拆除量，采用12t的自卸汽车运至上坝公路卸车人工摊平，5.4kw平板振捣夯实器逐层夯实填筑。拦河坝坝左场地宽敞可布置溢洪道施工工厂。拦河坝左坝头后方地势宽敞可布置修筑一条0.1km临时路由溢洪道直通施工工厂，拦河坝施工用料可由此路进场；坝后修筑一条1.0km的临时路，供拦河坝加固工程施工交通所用。施工工厂内布置现场实验室、仓库、水泥库、搅拌场和办公室等。拦河坝、输水洞、溢洪道混凝土生产系统布置在拦河坝坝左。根据工程实际情况与特点，可在各单项工程附近设1台搅拌楼2*1.0M3做为砂浆的搅拌机械，混凝土水平运输采用载重汽车8t结合汽车起重机8t，垂直运输采用履带式起重机15t，联合砼吊罐3M3。常规混凝土小时生产能力为0.6m3，月最高生产能力为1568m3。水泥库总容量4860t ,砂石骨料储料仓总容量80m3，可以满足混凝土浇筑高峰3d的用量。1.5.2 天然建筑材料砼骨料场位于岫岩县东北部，北洋桥周边上下游2km东洋河河道内漫滩上，漫滩平均宽度80m。料场场地比较平缓，占地面积约16万m2，上面无覆盖层，平均开采厚度为5.18m；其中水上平均开采厚度为1.03m，水下平均开采厚度为4.15m。混凝土骨料在此购买，运距23km。岩石料场位于哈达碑镇郑家沟村，石料为微风化新鲜花岗岩。储量约20万m3，根据以往的地区经验，岩石的干密度为2.67t/m3，饱和抗压强度为55Mpa；软化系数为0.78，冻容损失率1。块石料在哈达碑镇郑家沟村的石料场购买，运距约38km。1.5.3 施工条件 （1）交通苏子沟镇通往大房深村的县级公路经由本工程，另有通往岫岩县的县级公路横穿水库下游，工程施工对外运输十分便利。土料具体运输线路：县福利砖瓦厂-苏子沟镇-水库，前5km沿着岫岩通往凤城的省级公路，后4km沿着苏子沟镇通往大房深村的县级公路,运距9km。砂砾料具体运输线路：康家堡子村-苏子沟镇-水库，前5km沿着岫岩通往凤城的省级公路，后4km沿着苏子沟镇通往大房深村的县级公路，运距9km。混凝土骨料具体运输线路：北洋桥-兴隆乡-沿着张庄线-苏子沟镇-水库，其中北洋桥-苏子沟镇为省级公路，运距为19km；苏子沟镇-水库为县级公路，运距为4km，总运距为23km。块石具体运输线路：哈达碑镇郑家沟村-王家店村-鸽子山村-树地村-坝墙村-兴隆乡-苏子沟镇-水库，沿着县级公路和省级公路运输，总运距为38km。 施工场内交通道路修建， 从第一年8月开始，9月中旬完成。即水库放空后进施工工厂修建0.65km临时路，坝后修建1.85km临时路，料场临时施工路1.5km，总计4.0km。（2） 供水、供电、通讯本工程施工用水，采用直接提取水库水。由于施工场地离居民区较近，生活用水，可直接从附近黑山村直接提取。施工用电，本着永临结合的原则由附近黑山村接10千伏，架设1.2km线路，即可送到工地。黑山村已架设通讯线路，工程开工时根据需要可随时申请安装有线电话，同时结合临时无线对讲通迅系统，或配备手机，对外通讯较方便。1.5.4 施工导流（1）导流标准黑山水库工程等别为三等，主要建筑物级别为级。根据水利水电施工组织设计规范SL303-2004的规定，确定本次导流建筑物级别为级，相应的施工期洪水重现期为10年5年。本工程导流建筑物洪水标准可以取下限值，因此确定本次施工洪水重现期为5年。（2）导流方式工程于第一年8月份初正式开工，溢洪道工程安排在第二年汛后9月份第一年11月结束，此期间通过输水洞进行施工导流，不需修建施工围堰，此时输水洞开始将水库放空，不再蓄水为输水洞及拦河坝上游坡施工做准备；拦河坝工程只有前坡的施工需降低水位施工，查水库库容曲线可知正常水位99.25m对应库容为542.23万m3，死水位为92.58m对应库容为31.34万m3，输水洞泄流能力为1.2m3/s,要放空正常水位至输水洞洞底高程之间的库容510.89万m3需50天，9月、10月、11月来水径流量分别为0.83 m3/s、0.26 m3/s、0.21m3/s均小于输水洞泄流能力故水库放空后，通过输水洞可将库水位维持在92.58m水位不变，故拦河坝前坡施工通过输水洞导流控制水位不超过92.58m进行施工；输水洞工程安排在第三年主汛前结束，此期间输水洞围堰挡天然来水量，溢洪道不参加泄流调节。（3）输水洞围堰堰顶高程确定输水洞工程施工在3月15日开始，库水位达到洞底高程91.65m，3月15日至5月30日水量需进行水库拦截，不能进行下泄，因此，需推求20%设计标准分期径流量，设计标准年径流量采用相邻流域罗圈背站19752000年分期径流系列进行频率分析，再利用面积比的一次方推求坝址分期径流量。库内天然来水量为254万m3，黑山水库91.28m对应库容为9.67万m3，则91.28m对应库容与天然来水量之和为263.67万m3，查水位库容关系，得相应水位为96.78m，经计算输水洞围堰顶高程定为97.49m。（4）围堰结构形式及工程量根据水库实测资料，结合工程实际情况，围堰位置选在输水洞启闭塔前20m处；围堰结构型式采用砂卵石围堰。输水洞围堰具体工程量如表1-4。围堰工程量表表1-4项目单位输水洞围堰合计砂卵石围堰填筑m317675.5717675.57护脚编织袋装砂卵石m3175.79175.79护坡编织袋装砂卵石m31429.721429.72土工膜m24089.974089.971.5.5 施工工艺（1）土坝加固施工本次除险加固设计土坝施工顺序：首先将坝顶开挖，找到粘土心墙，进行坝基底高喷灌浆；再将上游块石护坡拆除，拆除后进行上游护坡浇筑；然后依次进行下游坝坡清基、下游坝坡培厚、下游碎石护坡铺筑，最后进行坝顶探照灯及坝顶路面施工。土坝工程第一年8月正式开工，第三年6月土坝工程全部结束。高喷灌浆安排在第二年6月结束；土坝上游护坡工程安排在第二年11月完工；下游坝坡培厚、碎石护坡工程于第三年6月完工；坝顶路面等工程于第三年5月开工，同年6月末完工，至此土坝工程全部结束。土方开挖采用1m3挖掘机梯级开挖，全部采用12t自卸汽车运输，填筑拦河坝坝后坡。上游护坡工程需要降低库水位后进行施工，通过输水洞泄水调节，控制库水位不高于92.58m，为土坝上游护坡施工创造条件。上游护坡拆除：采用人工拆除上游护坡砌石，人工修整边坡。其中，上游边坡92.58m高程至坝顶范围内的干砌石需要拆除，92.58m以下护坡维持原状，拆除过程中，石方50%用于迎水坡抛石护脚，20%用于输水洞砌石，30%用于溢洪道砌石，10%用于拦河坝砌石。均采用12t自卸汽车运输。上游护坡浇筑：护坡混凝土块浇筑前采用人工对坝坡进行平整夯实，在其上铺设400g/m2土工布，上填0.30m厚的砂卵石垫层，上部采用混凝土块护坡，厚度0.20m。高程92.58m以下护坡维持原状。混凝土块浇筑自下而上进行，块与块之间采用沥青木板。下游坝坡清基：下游坝坡采用2m3液压挖掘机开挖与人工配合作业，将覆盖层进行梯级开挖，将覆盖层剥离，剥离厚度0.3m。采用88kw履带式推土机推运20m堆起以备填筑拦河坝。坝体培厚：粘土心墙采用57t羊角碾压实。粘土料使用2m3挖掘机装12t自卸汽车运输上坝。坝壳土方回填作业面较小地带，采用2.8kw蛙式打夯机振捣逐层夯实填筑；宽敞地带采用拖拉机碾压。坝壳填筑采用74kw推土机铺料、整平，74kw拖拉机碾压，局部机械碾压不到的部位，采用2.8kw蛙式夯实机结合人工进行夯实。单次粘土铺料厚度控制在20cm以内，宽度一次性铺足，避免纵向接缝。下游碎石护坡及贴坡排水：采用人工进行碎石护坡施工，要求铺设厚度0.20m。护坡碎石按设计厚度由下而上进行铺筑，人工带线修整，做到表面平整密实、薄厚均匀。坝顶路探照灯及基础：位于输水洞及溢洪道，探照灯基础底座采用钢筋混凝土结构，现场拌制混凝土，用胶轮小车入仓，人工振捣。模板、钢筋在加工厂制作好后运至现场安装，人工安装模板，探照灯等半成品运至现场后采用人工安装。坝顶路面:先用59kw推土机对坝顶清基0.5m，采用2m3挖掘机装，12t自卸汽车运输填筑拦河坝坝后坡。清基后采用机械辅以人工进行整平，内燃压路机1215t碾压，后布设路面边桩、轴线桩。然后在坝顶下游侧安装路缘石，再进行铺设砂料垫层和水泥砂浆稳定层，最后进行沥青混凝土路面施工。坝顶路面上游向下游侧按坡度2%放坡。大坝帷幕、固结灌浆施工：利用150型地质钻机钻灌浆孔，孔口设孔口管。用中压泥浆泵灌注水泥粘土浆或水泥浆。大坝灌浆施工平台为大坝顶面（高程105.07m）。平台上布置钻孔和灌浆设备、灰浆搅拌筒及输浆管、排污管、排污池等。粘土储料场、初次泥浆搅拌池和弃渣池布置在坝端山坡上。经过初次搅拌的水泥浆通过平台上的输浆管加入到泥浆搅拌筒内，在筒内与水泥充分混合搅拌达到设计配合比。水泥库布置在坝顶上，按比例直接加入到搅拌筒内。平台上每50m设置一个小型排污池。收集到的废浆液，通过排污管送到弃污区，沉淀固结。迎水坡严禁排污，以确保坝坡反滤层不被污染、淤塞。采用孔口封闭、不冲洗、不待凝、自上而下分段灌浆方法，逐段循环灌浆，使全孔各段自行复灌。帷幕灌浆分三序进行，多排孔采用梅花形布置，应先钻、灌下游排，再钻灌上游排。同一排孔按先导孔、序孔的顺序进行。采用机械配合人工进行作业，在灌浆过程中应设专人进行观测，如发现坝坡变形、混凝土盖板抬动冒浆等异常情况应立即降低灌浆压力或短时停灌。钻孔和灌浆设备、灰浆搅拌筒及输浆管、排污管、排污池等布置在坝顶。大坝高喷灌浆施工：a.高喷孔定位：在施工轴线上按设计要求进行放线定位，各孔采用统一编号，孔位桩打入地面下0.1m，妥善保护。b.造孔：高喷分两序施工，先钻一序孔，为确保钻孔垂直度，选用150型地质钻机钻孔。首先按设计要求布孔，然后按I序、II序钻孔，钻孔前应将钻机放置水平，钻进过程中应随时利用水平尺检查钻机水平状况，以保证垂直度，偏斜不大于孔深的1%。钻孔结束后用测斜仪测量孔斜率及孔斜方位，并做好记录，对施工中出现的异常现象及时报告，以便采取相应措施，确保质量。c.下喷射管：将台车移至孔位，将喷头各部位做检查后妥善保护（如个别部位无法确认，可孔口试喷），将喷管下至设计深度，同时将井口摆动装置调整好方向，并与其他工序互相配合，做好灌浆前的准备工作。d.灌浆：保证浆液各项指标符合设计要求，同时启动高压水泵、空压机、搅拌机、泥浆泵等配套设备，将各项工艺参加调整到设计要求，开始喷射，待孔口返浆后按设计要求速度开始提升，这样就自下而上形成了高压喷射灌浆防渗板墙。在灌浆过程中，随时检查浆液比重，随时注