水库除险加固工程设计投标文件

1项目名称湖南省邵阳县张家冲水库除险加固工程勘察与设计项目招标编号技术标书投标时间2014年2月11日21对本工程认识11工程概况张家冲水库位于东经10430、北纬2559、水库大坝座落在郦家坪镇栗树庙村，系资水二级支流槎江水系，距县城塘渡口56KM，距邵阳县62KM，有简易公路可达。水库控制集雨面积2378K，外引1748K，坝址以上干流长35KM，平均坡降35。水库正常蓄水位4252M，设计洪水位42621M,校核洪水位42657M，死水位39763M，相应库容分别为1010万M、1168万M、1196万M、死库容3万M。是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖、旅游等综合效益的中型水利工程。枢纽工程由主坝、溢洪道、输水低涵、副坝、副坝输水高涵、引水渠及引水隧洞组成。主坝设计为粘土斜心墙坝，大坝坝顶高程42699M，最大坝高33507M，坝顶轴线长1215M，坝顶宽60M，坝顶设08M高防浪墙。坝内坡坡比自上而下分别为120、125、129、133，在42198M、41548M、40848M均设有15M宽的平台，外坡坡比自上而下分别为120、125、129、133、1175（棱体），在42198M、41548M、40848M均设有宽15M的平台、40148M平台宽20M。溢洪道位于主坝左侧垭口，坐落于强风化岩石上，为宽浅式，溢流堰堰顶高程为4252M,由进口段、控制段、一级陡坡段、二级陡坡段、消力池、泄洪渠组成，其中进口段长150M，控制段长355M，坡降2，一级陡坡段长4802M（宽高5M18M），坡降373，二级陡坡长6928M，坡降292，消力池长14M，宽5M，下接泄洪渠，未衬砌。灌溉输水低涵位于主坝中部，为圬工拱涵。进口底板高程39763M、断面尺寸为0912M、输水能力为21M/S，卧管取水，闸门型式为悬臂铸铁闸门，启闭设备为3T手摇绞车。刘家院副坝为均质坝，坝顶高程42699M，最大坝高1245M，坝顶轴线长172M，坝顶宽40M，坝顶高防浪墙未建成。灌溉输水高涵位于刘家院副坝中部，已损毁，具体情况不明，取水设施未建成。王家皂副坝设计为均质坝，未建成。引水渠共5条，总长为198KM，分别是地田冲、蔡家田、城天堂、付家坪、刘家院引水渠。外引集雨面积为1748K。引水隧洞共2条，总长996M，分别是喷水岩及东3塘岭引水隧洞。该工程于1964年动工兴建为小（）型水库，坝高206M，蓄水量5560万M。1978年冬，将小（）型水库扩建改造，主坝设计坝高3446M，设计坝顶高程427943M，由于沉陷，实际坝顶高程42680M，坝高3332M。水库扩建后，由于水源问题，一直未正式批文升级。1986年3月，打通了栗树庙岩溶水入库，年增水量27648万M。1995年10月，打通了东塘岭岩溶水，通过引水隧道引入已建的城天堂引水渠入库，年引水量达43062万M。湖南省水利厅于1998年6月23日正式批复，同意张家冲水库从小型水库级为中型。12工程任务121初设报告任务篇章（1）综合说明（2）水文（3）工程地质（4）除险加固设计（5）工程管理（6）水土保持和环境保护（7）机电及金属结构（8）施工组织设计（9）投资概算（10）经济评价（11）综合评价和结论122招标及施工图勘测设计工作任务发包及施工图勘测设计阶段按工程计划、工程实际进展状况和业主要求，积极配合进行工程招标和施工详图设计工作，编制相关工程招标文件，提供施工技术文件及设计图纸，作好现场设代服务等。1招标设计1）根据项目前期工程实际进展状况，积极配合进行前期工程、工程招标和施工详图设计工作。42）依据可研报告的审定意见，完成施工规划报告，确定分标方案，编制监理、招标文件；3）开展施工控制网的设计和建立。4）按照批准审定的可研报告及相关规程规范要求，开展招标设计工作,完成招标设计文件及图纸（分标段）5）工程永久占地（不含水库）和施工期征地范围图6）围绕工程建设项目招标的需要，复核初设阶段的地质资料和结论，补充查明遗留的工程地质问题，为完善和优化设计及落实招标合同有关的问题提供地质资料。2施工详图设计1）按照工程计划和与业主签订的施工技术文件及设计供图计划，进行枢纽建筑物、引水建筑物及各专业设计，提供工程建设所需各专业施工详图。2）组建满足工程进展的常驻现场的设计代表处，做好现场设计服务工作。A工程开工后组建设计代表部，配备办公生活用品，派驻设代人员，提供现场设计服务。B遇到工程技术问题时派出相关专业人员参与研究，提出处理意见和技术方案。C应业主要求参与各种以外情况的处理工作，如防洪、度汛，质量事故的处理等。3）进行施工地质工作，检验、核定前期勘察的地质资料和结论，提出工程地质问题处理措施建议，补充论证专门性工程地质问题。分析施工其地质检测和监测资料，提出完善施工期和运行期的工程地质监测和检测内容、布置方案和技术要求建议。4）施工期分年提供的工程度汛报告。5）阶段性设计报告。包括水库蓄水、加固验收等阶段性工作报告，并参与工程安全鉴定。；6）施工控制网的设计、建立、稳定期观测及资料移交等报告；3设计总结及项目后评价1）编制施工设计报告及阶段性验收、竣工验收所需相关设计文件和报告。2）配合业主开展各专项验收及工程竣工验收工作。3）编制技施设计报告等。4）按照水利工程建设项目后评价报告编制规程的规定，配合业主开展项目后5评价工作。123勘测设计工作任务（1）勘测工作量详见本设计大纲部分。（2）科学试验、专题研究的工作规划见本大纲部分。（3）张家冲水库除险加固的工程方案进行综合比较，选择动能指标较优的方案。（4）研究枢纽总布置方案，进行多方案比较，从而选择推荐的枢纽布置方案。（5）施工导流布置方案，施工总进度布置，场内交通布置，主体工程施工方法也必须进行多方案比较论证，一般比较方案不少于2个。（6）其它项目按对初设报告的深度要求进行论证。13工程规模张家冲水库大坝座落在邵阳县郦家坪镇栗树庙村，系资水二级支流槎江水系，距县城塘渡口56KM，距邵阳县62KM，张家冲水库集雨面积2378K（库区63K、外引1748K），坝址以上干流长35KM，平均坡降35。该水库以农田灌溉为主（总0体灌溉两个镇39个行政村的农田，设计灌溉面积349万亩，现实际灌溉180万亩，旱涝保收16万亩），兼有防洪养殖、旅游等综合效益。枢纽工程主要由主坝、刘家院副坝、主坝溢洪道、主坝输水涵洞、副坝高涵、5条引水渠及2条引水隧洞组成。主坝为粘土心墙坝，最大坝高3351M，水库正常水位4252M，相应库容为1010万M，校核洪水位为42657M，死水位39763M，相应库容3万M。按水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000）第312条，其洪水标准按山丘区标准确定。根据防洪标准（GB5020194），确定等别为等工程，中型水利工程。主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇。溢洪道消能防冲洪水标准为30年一遇。14工程认识141对现场安全检查存在的问题的认识张家冲水库运行40多年来，出现过一系列隐患，这些隐患部分虽已处理过，19986年进行过扩建改造，但由于配套资金不足，前期工作时间早，深度不够等原因，大坝加固处理不彻底，仍存在部分工程隐患及问题有待进一步改进处理，以保证大坝的安全运行，现以建筑物分序分述存在的主要问题。1411主坝存在的主要问题A）主坝基岩节理裂隙较发育，且由于清基不彻底，坝基存在厚约70M左右的中等透水带，特别是接触带透水率较大，当库水位处于4010M高程时，下游坡脚有明显的漏水现象，渗量达25L/S左右，且随库水位上升而加大；B）主坝填筑质量差，夯压不密实，造成主坝沉陷，坝顶累计沉陷量达最大达052M（现坝顶高程左岸最高42701M、中间最低为42647M及右岸为42680M）；且整体渗透系数较大，未达到规范要求，当库水位为4248M高程时，主坝外坡4155M高程平台以上左端出现大面积散浸，面积约为90，漏水量最大达到10L/S；C）主坝排水棱体局部淤堵严重，排水效果差，导致坝体浸润线及逸出点升高，危及大坝结构稳定；D）坝体内坡护坡块石脱落，损坏严重，外坡杂草丛生，原草皮护坡损毁严重，坡面排水沟部分毁坏、淤堵。1412刘家院副坝存在的主要问题A）坝基施工质量差，清基不彻底，坝基存在50M左右中等透水带，高水位时下游坝脚、平台部位出现渗漏现象；B）刘家院副坝坝体填筑质量较差，干密度偏低，坝身存在渗漏隐患，当库水位为4248M时，坝体有7处漏水点、漏水量12L/S。C）副坝内坡护坡块石脱落，损坏严重，外坡杂草丛生，原草皮护坡损毁严重，坡面排水沟部分毁坏、淤堵。1413溢洪道存在的主要问题A）溢洪道泄槽及消力池底板混凝土质量较差，存在开裂现象；B）溢洪道基础未处理彻底，表层存在50M左右中等透水带，破碎严重，存在渗漏隐患；C）溢洪道进口年久失修，损毁严重，堰顶水平段未铺盖，尾水渠利用自然水沟，未衬砌；D）溢洪道进口上坝公路左侧山体有一不稳定崩塌体，最大厚度达51M，面积达7500，体积约800M，由于一直未处理，对溢洪道及大坝存在极大安全隐患；E）溢洪道进口处无公路桥，行人、车辆直接从进口平台上坝，存在较大安全隐患。1414输水建筑物存在的问题张家冲水库库区存在问题的输水建筑物主要包括主坝输水涵洞、副坝高涵、喷水岩引水隧洞、东塘岭引水隧洞及库区的5条引水渠。（1）主坝涵洞存在的问题主坝涵洞施工质量差，洞身衬砌不彻底，漏水严重，当库水位达到4010M时，实测漏水量达2L/S，当水位继续上升时，最大渗量达5L/S，存在严重的安全隐患，且启闭机已锈蚀毁坏，无法使用，卧管损毁严重。（2）副坝高涵存在的问题由于配套资金未到位等原因，副坝高涵取水设施一直未建成，现高涵已损毁弃用。（3）引水隧洞存在的问题喷水岩、东塘岭引水隧洞由于年久失修，且原本未衬砌，存在渗漏隐患。（4）引水渠存在的问题库区的5条引水渠普遍存在衬砌质量差或未衬砌，局部垮塌、渠中淤堵、渗漏严重，引水利用率极低。具体如下付家坪引水渠已垮塌废弃；蔡家田、地田冲引水渠未衬砌，内侧边坡多处垮塌，阻塞渠道；城天堂引水渠未衬砌；刘家院引水渠已垮塌废弃。1415其他问题A）拟建的王家皂副坝坝址处现有高程42320M，小于水库的正常蓄水高程42779M，不满足要求，存在安全隐患；B）库尾存在库底岩溶渗漏通道，当库水位为4010M时，实测渗量达3L/S，且随库水位升高而不断加大，影响大坝的蓄水和功能的正常发挥；C）部分防汛公路砼路面长期受过往载重汽车碾压，损坏严重；大坝观测设施需改造。142对工程质量评价的认识1421工程地质及水文地质8张家冲水库位于东经10430、北纬2559，坝址区属剥蚀、溶蚀丘陵地区，河谷较狭窄，两岸山体低矮，基岩裸露，山坡较缓,植被发育。海拔高程为400500M。坝址区水文地质条件简单，坝址区地下水分孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水以及承压渗水。区内第四系松散层内孔隙水和基岩裂隙水亦较贫乏，岩溶水较为发育。地下水主要靠大气降水补给，向低洼处排泄。岩溶水和库水相互补给。承压渗水是库水经基岩裂隙在下游出溢，随库水位升降而变化。经调查，工程区内存在的不良地质现象为岩溶和塌滑。塌滑发生在上坝公路左侧，接近主坝，影响到溢洪道进口。库区东侧大多为灰岩，岩溶发育，库水位高时形成漏水通道。1422工程实际施工质量复查经现场调查，张家冲水库原为小（）型水库，坝高为206M，1964年由当地政府组织村民施工，无完善的质量管理措施。坝基施工时只清除了表层杂土，未清除风化破碎带，未做防渗处理，导致坝基渗漏库水位4010M时，实测涌水量达25L/S，且随库水位上升而变大。坝体填筑土取自库内山坡，由人工填筑和夯压，没有完全控制土的质量和夯实的质量。1978年，水库扩建改造，主坝加高至3446M，修建了刘家院副坝。施工中还是以大兵团作战，参加施工的人员多而杂，只求进度，不管质量，导致坝体施工质量较差。主坝外坡存在散渗库水位4248M时，主坝外坡4155M平台以上左端出现大面积散渗，面积达90，漏水量最大约10L/S；涵洞漏水涵洞自0000（进口）开始，至0082均出现拱顶和边墙砌缝渗漏，库水位较高时甚至出现射流，在砌缝周边形成钙华。另一方面，由于缺乏资金，刘家院副坝处高涵启闭设施未完工，王家皂副坝未修建。（1）坝基工程地质条件评价本次勘察主坝坝顶3个钻孔揭露，坝基岩石均为砂岩。岩石裂隙较发育，岩心多较为破碎。主坝基岩内共进行压水试验9段，岩石透水率为32404LU，其中大于10LU的有6段，透水率为114404LU，建基面以下接触带2M左右透水率较大，为237404LU，坝基内存在一厚度约7M的中等透水带，造成坝基渗漏。由于库水位一直在低位运行，未见两坝肩渗漏。刘家院副坝坝顶2个钻孔揭露，坝基岩石均为砂岩。岩石裂隙较发育，岩心多较为破碎。主坝基岩内共进行压水试验4段，岩石透水率为42157LU，其中大于10LU9的有2段，透水率为143157LU，坝基内存在一厚度约5M的中等透水带，造成坝基渗漏。（2）坝体工程地质条件评价A）主坝坝体工程地质条件评价主坝为斜心墙坝。坝体斜心墙部分为砂质粘土、壤土，含少量碎石。斜心墙分两次筑成，1964年是筑成小（）型水库的心墙至41548M，1978年扩建时，在41548M以上修建了斜墙至坝顶。由于受施工技术和机械缺乏所制约，碾压不均匀，经取样试验，其天然含水量为214265，天然密度为187199，干密度为148161，孔隙比为06970887，塑性指数138187，固结快剪值为114153，C值为186197KPA,慢剪值为168187，C值为225233KPA，水平渗透系数为461E05228E04CM/S,垂直渗透系数为465E05234E04CM/S；现场注水试验渗透系数为213E05452E05CM/S。干密度和内摩擦角偏小，渗透系数偏大，不能满足心墙的防渗标准。坝壳亦分两期筑成，第一期筑成小（）型水库的坝壳，1978年扩建时，筑成下游部分至现在坝顶高程。坝壳填土为砂土、壤土等，含碎石较多，经取样试验，其天然含水量为176296，天然密度为191208，干密度为145172，孔隙比为05950887，塑性指数136178，固结快剪值为122187，C值为171247KPA,慢剪值为152199，C值为197242KPA，水平渗透系数为309E04136E02CM/S,垂直渗透系数为312E04606E03CM/S；现场注水试验渗透系数为427E04161E03CM/S。干密度偏低。B）刘家院副坝坝体工程地质条件评价刘家院副坝为均质坝，1978年建成。坝体为粘土，含少量碎石。经取样试验，其天然含水量为222272，天然密度为193199，干密度为153160，孔隙比为07180816，塑性指数152171，固结快剪值为110176，C值为178211KPA，慢剪值为141192，C值为182241KPA，水平渗透系数为134E05CM/S，垂直渗透系数为142E05。现场注水试验渗透系数为269E05436E05CM/S。总体质量较好，但干密度偏低。（3）其它建筑物工程地质条件及评价A）溢洪道工程地质条件及评价10溢洪道基础为砂岩，岩性坚硬，岩心一般较为破碎。溢洪道于山体内开凿，除进口段底板外其余底板均衬砌混凝土，但混凝土质量较差。边墙为浆砌石，砂浆抹面，质量较好。下游尾水渠利用自然水沟，未衬砌。经钻孔压水试验，溢洪道表层5M左右为中等透水带，产生的渗漏可能引起底板顶托产生破坏。溢洪道进口、上坝公路左侧为一塌滑体，塌滑厚度最大达51M,一般厚1520M，面积约500，体积约800M。原是因为修建上坝公路而引起的塌滑，有可能在暴雨时因应力状态改变而活动，从而阻塞溢洪道进口。地质综合评价与建议溢洪道工程质量较差，建议对溢洪道作除险加固处理。B）主、副坝涵洞工程地质条件及评价主坝灌溉输水涵洞位于坝体左端，为圬工拱涵。进口底板高程39763M、断面尺寸为0912M、输水能力为21M/S，卧管取水，闸门型式为悬臂铸铁闸门，启闭设备为3T手摇绞车。涵管漏水严重，库水位4010M时，实测漏水量达2L/S，高水位时漏水量加大且带泥，最大达5L/S。启闭机已锈蚀毁坏，无法使用，卧管损毁。刘家院副坝灌溉输水高涵位于坝体中部，已损毁，具体情况不明，取水设施未建成。C）库区引水渠及引水隧道工程地质条件及评价引水渠工程包括地田冲、蔡家田、城天堂、付家坪、刘家院5条引水渠。付家坪引水渠开凿于弱风化灰岩中，基本已经垮塌废弃。地田冲引水渠开凿于强风化、弱风化砂岩中，未衬砌，内侧边坡多处垮塌，阻塞渠道。蔡家田引水渠开凿于弱风化灰岩中，未衬砌，边坡多处垮塌，阻塞渠道。城天堂引水渠开凿于弱风化灰岩中，大多未衬砌。刘家院引水渠开凿于弱风化灰岩中，基本已经垮塌废弃。喷水岩隧洞、东塘岭隧洞均位于蔡家田引水渠上，围岩均为弱风化、微风化灰岩，均未衬砌，但较为稳定。1423施工质量结论根据前述各建筑物工程质量复查情况和本次大坝勘探成果，该水库大坝实际施工质量比较差，在运行过程中也暴露出许多质量问题，虽经过1998年扩建改造，但由于11配套资金不到位等原因，主坝存在渗漏隐患；主坝溢洪道、刘家院副坝等仍存在较多工程隐患，根据导则SL2582000的有关要求，该水库工程质量评价为不合格。143对大坝运行管理的认识1431水库大坝的管理机构张家冲水库管理机构为张家冲水库管理所，属县管股级事业单位，主管部门为邵阳县水利局。1432大坝运行按照SLJ70581水利工程管理单位编制定员试行标准，管理机构定员总数应在30人左右，目前水库现有人员编制38名，其中行政管理10名，工程管理9名，灌溉管理19名。由于管理所人员负担大，难以保证水库能得到完善的维修，导致水库至今带病限制蓄水运行。管理所人员编制不满足要求，且大多分居两地，住房交通都很困难。按照SL10696水库工程管理设计规范，根据水库工程管理的需要，现有的工程管理范围和保护范围基本符合要求，办公和职工住宅及文化福利房未达到规定数量，很难满足日常办公生活需求。水库缺少防汛专用车辆。根据水库工程的任务、防洪兴利调度运用原则和工程建筑物的运用条件，制订了水库调度运用规程，编制了水文预报方案，按照SL22498水库洪水调度考评规定，其经常性工作可评一般，洪水预报及洪水调度可评为一般。1433大坝维修张家冲水库主、副坝存在坝基及坝身渗漏隐患；主坝输水涵洞渗漏严重；溢洪道结构破损；副坝高涵损毁；引水渠漏水严重；引水隧洞存在渗漏隐患；观测设施缺乏等。对于这些工程运行过程中的局部问题，没有得到及时维修，也没有按规定开展岁修工作，大坝扩建改造也由于配套资金不到位和前期工作深度不够的原因未彻底解决水库大坝存在的问题，按照SL21098土石坝养护修理规程，工程没有得到完好的维修，为工程的安全运行带来隐患。1434大坝安全监测根据土石坝安全监测技术规范SL6094和土石坝安全监测资料整编规程SL16996，张家冲水库运行管理的方式方法比较落后，对安全监测工作不够重视，只设立了简易的水情观测设备，使水库无法进行正常的安全监测。121435大坝运行管理结论张家冲水库大坝于1964年冬开工，1965年竣工。运行至今40多年，大坝及其附属建筑物出现了一些工程问题和隐患，进行了一些加固改造，1998年也进行了扩建改造，但由于配套资金不到位等原因，水库大坝没有得到根本的整治。依据对大坝的运行、维修及安全监测工作的评价，各个方面均存在不同程度的问题，不能满足大坝安全运行及科学管理的需要。按照导则SL2582000规定，该水库大坝运行管理工作评价为差。144对防洪标准的认识1441设计洪水复核及调洪演算张家冲水库的实际情况，洪水复核采用湖南省暴雨洪水查算手册（1984年）（以下简称查算手册）推求设计洪水。调洪演算的基本原则是从正常蓄水位（42520M）起调，在起调水位以上自由泄流。同时，为安全起见，调洪演算只计算溢洪道的泄洪能力，其它放水设施（输水涵洞等）不参与泄洪，且外引洪水不入库，不参加调洪演算。1442水库抗洪能力复核（1）张家冲水库大坝防浪墙现有高程42779M，较规范要求高程高018M；刘家院副坝顶部最小高程不得小于42748M，刘家院副坝防浪墙现有高程42779M，较规范要求高程高031M；拟建的王家皂副坝坝址现有高程低于水库的正常蓄水位，不满足规范要求。（2）防渗体（心墙）的顶部高程复核根据规范规定，水库在正常运用时，防渗体（心墙）顶部的高程不应小于静水位加超高（心墙为0306M）；非常运用时，不应小于水库静水位。张家冲水库大坝心墙不得小于42657M，心墙现有高程42699M，较规范要求的最小高程高042M，满足要求。（3）溢洪道控制段顶部高程复核根据溢洪道设计规范SL2532000的规定，控制段闸墩、胸墙或岸墙的顶部高程，在宣泄校核洪水时不得低于校核洪水位加安全超高（3级建筑物为030M），张家冲水库溢洪道无闸门控制，只考虑泄洪情况，即不得低于42687M。现有高程1342800M，满足要求。1443水库防洪能力结论张家冲水库位于山丘区，水库主坝为粘土斜心墙坝，总库容1196万M，正常库容1010万M，采用100年一遇的洪水设计，1000年一遇的洪水校核，符合国家有关规范的要求。张家冲水库主坝、刘家院副坝顶部现有高程及溢洪道控制段顶部现有高程均满足现行规范要求，但水库规划拟建的王家皂副坝坝址处现有高程不满足规范要求。张家冲水库溢洪道过流能力满足设计要求，渲泄设计和校核洪水最大下泄流量时，不会危及泄洪建筑物及大坝的安全，但由于溢洪道进口上坝公路左岸山体有一不稳定崩塌体，危及溢洪道及大坝的安全。因此，水库抗洪能力评价结果为B级。145对大坝安全渗流的认识1451坝体渗流安全评价（1）渗流现状评价1）主、副坝坝基、坝体渗漏严重，当库水位为4010M时，主坝坝脚处渗漏量达25L/S；当库水位为4248M高程时，主坝外坡4155M高程平台以上左端出现大面积散浸，面积约为90，漏水量最大达到10L/S；副坝也有7处漏水点、漏水量12L/S。2）靠近王家皂副坝发育一落水洞，漏水从王家皂副坝下游约300M处的水潭流出，库水位4010M时，实测漏水量达3L/S，且随库水位上升而变大。严重影响水库蓄水。3）主、副坝坝体填筑质量较差，局部不密实，主坝心墙防渗效果差。主坝下游排水棱体排水效果不佳，造成坝体浸润线偏高，影响坝体的稳定。4）溢洪道基础持力层为强风化的砂质板岩，裂隙较发育，岩石破碎，进口处未加固，堰顶水平段未铺盖，基础存在渗漏问题。5）主坝放水涵洞及卧管多处开裂，渗漏严重。涵管漏水严重，库水位4010M时，实测漏水量达2L/S，高水位时漏水量加大且带泥，最大达5L/S。（2）局部渗透分析各种计算工况下的稳定渗流和非稳定渗流中，各计算工况的坝体内渗透坡降的最14大值均发生在防渗墙内部，且均小于防渗墙允许渗透坡降值，因此坝体内部发生渗透破坏的可能性不大；各计算工况的出溢点渗透坡降也均小于出溢点允许渗透坡降值，因此出溢点发生渗透破坏的可能性不大。若排水棱体失效，水库高水位运行时，坝体浸润线位置较高，出溢点高程较大，对下游坝坡抗滑稳定性不利。由刘家院副坝计算断面的最大渗透坡降值可知，当库水位为处于各控制水位时，坝体内各计算工况最大渗透坡降值最大值分别为082、084及085，均发生在下游坝坡坡脚处，但由于该部位有反滤层的保护，坝体填土发生局部渗透破坏的可能性不大；水位骤降时，坝体内部最大渗透坡降值为086，该值大于坝体填土允许渗透坡降，因此坝体在该工况下有发生局部渗透破坏的可能性；各计算工况出逸点渗透坡降均小于对应的出逸点临界渗透坡降，因此出逸点发生渗透破坏的可能性不大。1452其他建筑物的渗流安全评价（1）溢洪道渗流安全评价溢洪道进口上坝公路左侧山体发生崩塌，为表层松散体垮塌，崩塌体最大厚度达51M，面积约500，体积约800M，有可能在防汛公路修建或暴雨时因应力状态改变而活动，从而阻塞溢洪道。溢洪道基础持力层为强风化的砂质板岩，裂隙较发育，岩石破碎，进口处未加固，堰顶水平段未铺盖，基础存在渗漏问题。（2）主、副坝涵洞渗流安全评价主坝放水涵洞及卧管多处开裂，渗漏严重，库水位4010M时，实测漏水量达2L/S，高水位时漏水量加大且带泥，最大达5L/S。副坝高涵开凿于坝体中部，由于取水设施一直未建成，也未对其进行处理，早已弃用，存在渗漏隐患。（3）引水渠及引水隧洞引水渠普遍存在未衬砌或衬砌质量差，渗漏严重，引水率低等问题；引水隧洞未衬砌，存在渗漏隐患。1453大坝渗流安全的结论综上所述，该水库大部分主要建筑物在运行过程中均出现了不同程度的渗流异常现象，虽经1998年扩建处理，但由于配套资金不到位等原因，工程仍存在一些渗流安全隐患，危及工程的安全运行，根据水库大坝安全评价导则SL2582000有关条款（662）的规定，该工程渗流安全性态不安全，定为C级。15146对大坝结构安全的认识1461大坝结构安全评价（1）变形分析1）由于交通不便，全部工程都是人工完成，填土主要来源于两岸岩石风化残坡积层，选料不严格，质量控制差。缺少技术人员和有经验的施工员，人多、作业面狭窄，质量难以控制，导致填土质量不均匀，夯压不密实，填筑质量达不到防渗要求。坝体填土抗剪强度指标较低，干密度偏小；心墙土局部含水量偏高，孔隙比偏大，干密度偏小，填土中分层接合部位及填土与坝基接触面处理不好，渗水较严重，存在坝坡稳定安全隐患。2）主、副坝上游坡面块石脱落，库水的长期冲刷带走了大量坝体土，导致坝面坑坑洼洼，破损严重，严重影响了坝体的安全运行。3）主坝排水棱体局部被粘土，粉土充填，排水棱体效果差，导致坝体浸润线及出逸点升高，影响坝体的稳定。（2）坝坡抗滑稳定计算通过本次坝坡抗滑稳定性计算可知排水棱体未失效时，除库水位为1/3坝高水位和库水位骤降的计算工况外，其余计算工况的坝坡稳定性均不满足规范要求。排水棱体失效时，除库水位为1/3坝高水位的计算工况外，其余计算工况的坝坡稳定性均不满足规范要求。刘家院副坝坝坡在各种控制水位情况下，用毕肖普法算得的最小抗滑稳定安全系数（AB1）均满足规范要求；上游坝坡在库水位以最快可能速成度降落时，刘家院副坝最小抗滑稳定安全系数（AB1）值为1610，满足规范要求。1462其他建筑物结构安全评价1）溢洪道基础持力层为为砂岩，岩心一般较为破碎。溢洪道于山体内开凿，经结构稳定分析溢洪道地板侧墙满足抗滑稳定要求，但溢洪道地板未完全衬砌，经钻孔压水试验，溢洪道表层5M左右为中等透水带，产生的渗漏影响溢洪道结构安全。上坝公路左侧为一崩塌体，有可能在修建防汛公路或暴雨时因应力状态改变而活动，从而阻塞溢洪道。16溢洪道结构性态不安全。2）主坝涵洞位于坝体左端，为圬工拱涵。进口底板高程414278M、断面尺寸为0912M、经结构计算满足规范要求。但涵管衬砌不彻底，漏水严重，库水位4010M时，实测漏水量达2L/S，高水位时漏水量加大且带泥，最大达5L/S。主坝输水涵管结构性态不安全。3）副坝高涵开凿于坝体中部，由于取水设施一直未建成，也未对其进行处理，早已弃用，存在结构安全隐患。副坝高涵结构性态不安全。4）五条引水渠普遍存在未衬砌或衬砌质量差，局部垮塌严重，结构不稳等问题引水渠结构性态不安全。5）喷水岩隧洞、东塘岭隧洞均位于蔡家田引水渠上，围岩均为弱风化、微风化灰岩，均未衬砌，但较为稳定。引水隧道结构性态基本安全。6）原设计于溢洪道上修建防汛公路桥，实际未予实施。现有简易防汛公路直接从溢洪道进口穿过，泄洪时人员设备将无法到达大坝。1463大坝结构结论经1998年扩建改造后，该水库仍存在危及大坝等建筑物安全、正常运行的工程病险情或隐患，对照导则SL2582000的规定，该大坝结构安全性级别定为C级。147对大坝抗震安全的认识根据区域历史地震资料分析和国家标准中国地震动参数区划图GB183062001以及国家地震局1990年版1400万中国地震烈区划图，坝址区位于地震动峰值加速度为005G的地区，相应地震基本烈度为度地区。土工试验表明，该坝填土液性指数（L小于075。根据水工建筑物抗震设计规范SL20397的规定，该土体遇震时液化的可能性小。根据水工建筑物抗震设计规范SL20397的规定，地震烈度JC6时，根据水库大坝安全评价导则SL2582000规定，该水库大坝抗震安全性分级定为A级。148对金属结构安全的认识17主坝涵洞进口安装0912M悬臂铸铁闸门1扇，采用1台3T手摇绞车启闭机启闭。现进口闸门锈蚀老化严重，控制阀门失灵，启闭机无法使用。金属结构安全评价级别C级。2013年7月21日，南京大坝安全管理中心派专家到现场进行了复核，出具了大坝安全现场核查结论，张家冲水库大坝为三类坝。2技术方案的合理性21勘察、测量、设计大纲211工程概况（1）水库工程位置张家冲座落在邵阳县郦家坪镇栗树庙村，系资水二级支流槎江水系，距县城塘渡口56KM，距邵阳县62KM，地理位置十分重要。（2）主要效益张家冲水库控制集雨面积2378K（库区63K、外引1748K），坝址以上干流长35KM，平均坡降35，该水库以农田灌溉为主（总体灌溉两个镇39个行政村的农田，设计灌溉面积349万亩，现实际灌溉180万亩，旱涝保收16万亩），兼有防洪养殖、旅游等综合效益。（3）枢纽主要建筑物及其特性参数枢纽工程主要由主坝、副坝、溢洪道、放水涵洞、引水渠及引水隧洞等永久建筑物组成。1）工程等级与洪水标准枢纽工程为等工程，主要建筑物为3级建筑物，次要建筑物为4级建筑物。正常运用洪水标准为100年一遇，非常运用洪水标准为1000年一遇，溢洪道消能防冲工程设计标准为30年一遇。2）水库水位与相应库容水库正常蓄水位4252M，相应正常库容1010万M；设计洪水位42621M，相应设计库容1168万M；校核洪水位42657M，相应总库容1196万M；死水位39763M，相应库容3万M。183）主坝主坝为粘土斜心墙坝，坝顶高程42699M，最大坝高3351M，坝轴线长1215M，坝顶宽60M。4）刘家院副坝刘家院副坝为均质土坝，坝长172M，最大坝高1228M，坝顶高程42699M，坝顶宽40M。5）溢洪道溢洪道位于主坝左岸山坡，为宽浅式。溢洪道进口底板高程42520M，进口宽15M，全长186M，采用消力池消能，消力池长14M，宽5M，池深1M，下设10M长护坦。6）主坝涵洞涵洞进口位于主坝左岸山体，为圬工拱涵，全长157M，涵管进口底板高程39763M，为卧管取水，卧管尺寸8070CM，为钢筋混凝砼结构，设计流量为21M/S。闸门型式为悬臂铸铁闸门，启闭设备3T手摇绞车。7）副坝高涵高涵位于副坝中部，进口高程为41110M，出口高程40960M，长550M，设计通过流量21M/S，为卧管取水。原设计灌溉高涵放水卧管总长55M，卧管断面尺寸为8070CM，采用钢筋混凝土结构，放水孔尺寸6060CM，取水设施未建成，高涵现整体已损毁，无法使用。8）引水渠引水渠共5条，总长为198KM，分别是地田冲、蔡家田、城天堂、付家坪、刘家院引水渠。外引集雨面积为1748K。地田冲引水渠引水渠设计总长388KM。集雨面积458K。蔡家田引水渠引水渠设计总长335KM，集雨面积32K。城天堂引水渠引水渠设计总长908KM，集雨面积75K。付家坪引水渠引水渠设计总长06KM，集雨面积07K。刘家院引水渠引水渠设计总长289KM，集雨面积15K。9）引水隧洞引水隧洞共2条，总长996M，分别是喷水岩及东塘岭引水隧洞。19喷水岩引水隧洞位于张家冲库区尾部，全长248M，高15M，宽12M，于1986年3月开通，年引水量250万方以上；东塘岭引水隧洞位于张家冲水库南段16KM，建设过程历时四年，于1995年11月全线开通，全长648M，高18M，宽15M，其中明槽57M，平洞524M，斜洞67M，为直墙式半圆拱砼衬砌，断面尺寸1617M，年引水量500万方左右。4工程建设过程1）主坝建设情况张家冲水库主坝坝型为粘土斜心墙坝，坝体斜心墙部分为砂质粘土、壤土，含少量碎石。斜心墙分两次筑成，1964年是筑成小（）型水库的心墙至41548M，1978年扩建时，在41548M以上修建了斜墙至坝顶。由于受施工技术和机械缺乏所制约，碾压不均匀，经取样试验，干密度和内摩擦角偏小，渗透系数偏大，不能满足心墙的防渗标准。坝壳亦分两期筑成，第一期筑成小（）型水库的坝壳，1978年扩建后，筑成下游部分至现在坝顶高程。设计要求每层铺土厚度不得超过025M，均用石硪夯压。开始几天均能严格按照设计要求施工，土质较好，含水量比较均匀，每层铺土均未超过025M，每层土夯压三遍，施工质量较好，但施工进度不快。当时工地组织“群众运动”，大搞劳动竞赛，铺土层的厚度由开始的025M，递增至03M、04M，最后的达到0608M。这样造成上层表面夯实，下面仍然是松土。回填土的质量降低，石、树根、草根夹在其中，施工质量很难控制，夯压质量极差。坝壳填土为砂土、壤土等，含碎石较多，经取样试验，渗透系数偏大，干密度偏低，不满足防渗要求。2）副坝建设情况刘家院副坝为均质土坝，工程兴建于1978年。坝长172M，最大坝高1228M，坝顶高程42699M，坝顶宽40M，防浪墙高08M，原设计灌溉高涵放水卧管总长55M，卧管断面尺寸为8070CM，放水孔尺寸6060CM，设计流量21M/S，由于配套资金未到位等原因未建成。副坝填筑工程均由郦家镇全体村民挑土修建，当时均无正规设计资料。副坝基础未彻底清除，上下坝脚淤泥也未清除，给工程运行造成了极大的安全隐患。3）溢洪道建设情况1964年溢洪道开始施工，由于张家冲水库原设计为小一型水库，且限于当时的施20工条件及经费限制，据当时参加施工的技术人员和民工的回忆，施工时没有按设计图纸施工，溢洪道结构非常简单。1978年水库扩建改造，溢洪道全长1525M，由进口堰、陡坡、消力池三部分组成。进口堰直墙高28M，顶宽08M，底宽15M，用水泥砂浆砌石料，三合泥砌块石护面，底板厚045M，为水泥砂浆砌粗料石；陡坡坡比为033，挡土墙高16M，顶宽04M，底宽08M，为水泥砂浆砌料石；消力池长13M，宽5M，深07M，护坦长40M，底板厚度045M。1998年湖南省水利厅同意张家冲水库升级为中型。1999年邵阳县水利水电勘测设计院对张家冲水库进行了升级扩建初步设计，其中溢洪道改造工程主要包括溢洪道进口扩宽开挖工程、溢洪道侧墙衬砌工程、底板加固改造工程及消力池整修工程。经过1999年的改建后溢洪道才形成了现在的样子。4）主坝涵洞建设情况主坝涵洞在修建之初，原有一涵洞，位于左岸山坡，进口高程39763M，断面宽09M，高12M，其中直墙高09M拱矢高03M，矢跨比1/3，出口有23M的箱涵，为平盖板。1979年扩建期间，为免除盖板被折断的危险，将原有的平盖板改为拱涵，按照坝身需要延长75M，纵坡1/200，其结构尺寸采用板厚055M，其中料石厚03M，侧墙料石厚04M，拱圈料石厚035M，均用80水泥砂浆衬砌，100水泥砂浆勾缝。侧墙两侧及拱圈顶用113的三合泥砌石包厢。侧墙包厢底宽05M，顶宽02M拱顶包三合泥块石厚025M。主坝卧管在库内左岸山坡，修建之初为手提砼塞子控制放水，1979年扩建对其进行了移位改造，就当时地形情况，纵坡定位1175，拟定净空尺寸为宽高0807M，设计流量21M/S。卧管与涵管接头处设消力池一处，以消杀水流动能，使水流平缓进入涵洞，其断面尺寸为宽15M、长40M、深08M。防水设备采用多级式折悬臂铸铁闸门，分作十级，每级水头25M，闸门型号选用号，尺寸为0809M，放水孔断面为0607M。5）副坝高涵建设情况1979年刘家院副坝修建，同年修建副坝高涵，根据当年灌区具体情况需求，在副坝基础中段清挖安设高涵，沿左岸山坡开渠，控制高岸灌区，就灌区地形情况，拟定涵底进口高程为41110M，出口高程40960M，纵坡1/100，设计通过流量21M/S，21采用和主坝涵洞相同设计结构，底宽09M，净空高12M。高涵出口接消力池，池深06M，池宽12M，池长30M，池底石砌厚04M。由于配套资金未到位等原因，取水设施一直未建成，现灌溉高涵已损毁弃用。212勘测设计工程总体思路2121工程建设必要性近年年冬旱、春旱暴露了中国农田水利的严重问题。毛主席说“水利是农业的命脉”如今中国水利却出了大问题。回顾2008年冬季至2009年春季那时的干旱情景，至今历历在目，中央高层急得团团转，粮食安全问题迫在眉睫。水利部副部长鄂竟平表示，我国的农田水利工程多数修建于上个世纪五六十年代，经过几十年的运行存在着老化失修的问题，特别是一些灌区的末级建筑。据统计，大型灌区主要建筑物有40左右需要维修，中小灌区大概有50左右需要维修。据水利、农业部门有关资料，由于工程老化失修、设备报废等原因，实际灌溉面积只有7亿多亩，旱涝保收的仅6亿多亩，只占我国耕地总面积的1/3，全国小型农田水利工程的平均完好率仅为50左右。据2006年水利部门开展的百县农村水利情况调查，125个县477个万亩以上灌区，共有有效灌溉面积3100万亩，但实际灌溉面积只有2035万亩，有35的面积灌不上水。总之，今日中国农业还没有摆脱“靠天吃饭”的困境，农田水利建设急待加强。因此，要摆脱这种被动的困境，必须加紧农田水利基础建设。而且，随着全球气候变暖，中国防汛抗旱工作形势更加严峻。从长远来看，今后的重点是要加快抗旱工程建设，提高工程抗御水旱灾害的能力。总之，要采取以提高工程抗灾能力为主的综合性措施，来应对因气候变化造成的影响。不仅仅是短期的抗旱保苗，而是根本性地铺设基本的农田水利基础设施，并对从前“名则重农，实则轻农”的政策，有个清楚的反思，并能采取切实的行动。张家冲水库由邵阳县成立张家冲水库工程指挥部，邵阳县水电局组织技术力量进行设计，受当时经济技术条件的制约，工程建设未按基本建设程序进行，工程在无完整设计、无专家论证、无主管部门规范审批的情况下就投入了建设，仓促上马，属典型的“三边工程”。施工完成后也没有形成竣工资料。在施工过程中采用大兵团作战，日夜施工的方法，因施工时间紧，技术力量薄弱，设备简陋，施工质量较差。因对其22除险加固处理。2122水文A基本资料复核可靠、准确、全面的水文基本资料是水文分析计算的基础，为保证本工程水文设计成果的质量，对基本资料的完整性、可靠性、准确性进行复核检查，是本阶段水文工作的重点之一。本阶段基本资料收集复核的主要工作内容有（1）收集分析规划阶段有关水文设计成果及资料；（2）收集水文站建站以来的整编资料，对资料可靠性进行复核分析和评价；（3）研究论证本阶段设计采用的水文系列；（4）在综合分析论证的基础上，选用张家冲水库除险加固设计依据站。B了解分析流域自然地理情况及特征值（1）量算集水面积、河道特征、断面特征。（2）流域内干、支流人类活动情况初步调查分析。C收集气象资料（1）坝区气象要素统计分析选择与坝区相邻的气象站为代表站，条件具备时，可考虑在坝址区设立简易气象站观测资料，统计分析坝段气象要素。1）多年平均气温（多年平均、平均最高、平均最低、极端最高、极端最低）；2）相对湿度（平均相对湿度、最小相对湿度）；3）分级降水日数（日降水量01、5、10、25、50、100MM）；4）风向风速（平均风速、最大风速及相应风向、最多风向、大风日数）；5）水温；6）地温。（2）流域降水量统计分析（3）流域蒸发量分析计算1）水面蒸发量；2）陆面蒸发量。D径流分析计算23初设阶段采用的径流系列为19592002年（水文年）径流资料，初设阶段拟采用径流系列截止2002年，因此需要延长水文系列。（1）设计站年、月（代表年日）平均流量统计计算。（2）径流系列代表性分析1）计算绘制差积曲线；2）长短系列统计参数对比分析；3）本流域与邻近流域、本流域不同区间长系列径流模数对比分析。（3）设计径流分析计算1）坝址年径流频率计算（水文年、日历年）；2）坝址全系列月（代表年日）径流；3）坝址丰、平、枯典型代表年选择；4）坝址径流年内分配；5）径流特性分析。（4）枯水径流统计分析1）设计站历年各月最小流量统计和插补延长；2）设计站枯水期平均流量统计；3）坝址年最小流量、枯水期平均流量频率计算。（5）径流成果合理性检查1）本流域上下游梯级电站径流成果对照检查；2）径流成果地区对比检查。E洪水分析计算分析确定选用的设计依据站及洪水系列。（1）洪水特性与成因分析1）洪水成因、峰现时间、洪水过程特性、峰型及大洪水个例分析；2）流域暴雨特性分析。（2）历史洪水复核1）库区（干流）及坝段洪水水面线调查；2）各主要站历史洪水调查及采用成果复核分析；3）各主要站调查洪水重现期确定。24（3）设计站洪峰统计计算。（4）洪水系列代表性分析1）系列组成情况对比分析；2）年最大流量系列分析；3）洪水统计参数稳定性分析。（5）坝址设计洪水1）设计站洪峰频率计算；2）坝址设计洪水参数确定；3）坝址设计洪水成果合理性检查；4）上、下游站设计参数比较；5）地区综合比较；6）稀遇频率设计值与相邻梯级电站设计成果对比检查、协调；（6）上游梯级水库调蓄影响根据河段规划，上游“龙头”水库为不完全年调节水库，有一定的调洪库容和削峰能力，对干流洪水有一定的调蓄作用，但由于黄石水库何时开展初设工作及其投产时序难以预测，因此本阶段暂不考虑其对洪水调蓄的影响。张家冲水库除险加固本阶段采用天然情况下的设计洪水成果。（7）分期洪水计算1）设计站历年各月最大流量统计与插补；2）洪水年内分布规律分析及分期的研究；3）各分期洪水系列统计及频率计算4）分期洪水成果合理性分析。（8）水情测报系统初步规划1）水情测报系统建设必要性初步论证；2）水文自动测报基本系统的初步规划。F计算绘制水位流量关系曲线在条件具备时，应尽快设立坝址代表断面水位观测设施，积累水位实测资料。但本阶段主要按设计断面的水力要素推求。（1）坝址水位流量关系曲线推求。25（2）坝址水位流量关系曲线合理性检查。G收资清单及勘测任务（1）收资清单表2322有关测站收资清单如下站名流域面积（KM2）设站日期收资年限逐日平均流量表洪水要素表逐日平均流量表小陬溪逐日平均水位表建站以来今（2）勘测任务1）坝址河段丰、中、枯水面线测量；2）坝址河段设立水尺，并进行水尺水位观测；3）坝址河段各水尺大断面及坝坝址大断面测量；4）坝址河段洪水调查；5）干、支流库区纵横断面测量；6）库区丰、中、枯水面线测量；7）库区床沙取样分析。H提交的主要设计成果提供有关专业需要的气象、水文、泥沙资料及统计计算成果，满足工程规模、综合利用、枢纽设计、施工导流和工程进度等设计要求，主要有（1）主要气象要素特征值；（2）径流系列及径流参数；（3）坝址设计洪水成果；（4）泥沙计算成果；（5）坝址水位流量关系曲线；（6）初设报告水文篇。2123工程地质A工程地质勘察的基本原则26根据对张家冲水库除险加固工程的现场查勘和资料分析，以及对工程地质条件和工程地质问题的初步认识，初设阶段地质勘察的基本原则是（1）遵循技术标准和质量标准全部勘察工作需遵循水利水电工程地质勘察、物探、测量和试验的有关规程、规范和标准，满足地方性环保和社会环境的要求。进行