民权县林七水库除险加固工程初步设计毕业设计

目录1工程概况12水文1121流域概况11211自然地理概况11212流域及河流特性1122气象11221气候11222降水12223蒸发1223径流1224洪水1325施工期设计洪水143工程地质1631概述1632地层岩性16321概述16322地层1633水文地质条件1834地质构造与地震19341地质构造19342地震19343地震液化1935天然建筑材料2036工程地质条件评价20361地质结构及特征20362地基土层物理力学性质20363主要工程地质问题2137结论224工程布置及建筑物设计2541年度工程内容2542设计依据25421工程等别及建筑物级别25422设计基本资料2643工程布置30431南泄洪闸扩建工程30432朱刘沟闸布置3244南泄洪闸扩建工程设计32441水力计算32442防渗排水设计35443结构设计37444启闭机房和桥头堡48445安全监测设计4845朱刘沟闸设计49451基本资料49452水力计算49453结构设计535电气及金属结构设计5651电气设计56511供电电源56512电气主接线56513主要电气设备选择56514电气设备布置57515照明及防雷接地57516主要电气设备材料表5752金属结构设计58521设计依据59522闸门设计596消防设计6361消防范围63611启闭机房63612变压器6362消防设计63621闸门启闭机房消防63622变压器处消防64623配电线路及照明器的保护措施65624消防设备667施工组织设计6771施工条件67711工程概况67712对外交通条件67713自然条件67714建筑材料6872施工导流及施工排水68721施工导流68722施工排水7073南泄洪闸施工71731施工顺序71732施工特点和技术要求71733机电设备及金属结构安装7374施工交通运输75741对外交通75742场内交通7575施工附属企业75751混凝土拌和系统75752综合加工厂76753风、水、电7776施工总布置78761场地规划78762场地布置78763施工占地7877施工总进度79771施工总进度79772南泄洪闸施工进度79773朱刘沟闸施工进度798工程占地及补偿8181工程占地及实物指标81811新增永久占地81812工程临时占地8182补偿标准8183补偿任务829投资预算8391编制说明83911工程概况83912编制原则及依据84913基础单价85914建筑工程概算编制86915机电设备、金属结构设备及安装工程概算编制88916临时工程概算编制88917独立费用8892投资预算表89附件一河南省发展和改革委员会关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复豫发改设计2006173号附件二河南省水利厅关于下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知豫水计2006123号附件三河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案预算附件四河南省民权县林七水库除险加固工程第一批施工设计方案图册1工程概况林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约1KM的黄河故道子河上，地理位置在东经1150311519，北纬34383445之间，是黄河故道上五座串联梯级水库中最上游一座，该水库是一座以城市供水为主，兼有防洪、灌溉和养殖等多种功能的中型水库。水库于1959年建成蓄水，控制流域面积387KM2（见图11、图12），多年平均径流量2710万M3，库区面积235KM2，涉及民权县城关、胡集、王桥、孙六和林七五个乡镇，设计灌溉面积19万亩。目前水库的主要作用是引黄调蓄，以保证商丘城市生活及工业用水，被誉为商丘经济发展的生命工程。林七水库为大跃进的产物，开工于1958年的大跃进高潮之中，竣工于次年严重的自然灾害时期。受建库时期历史条件所限，工程标准低、质量差，存在问题多副坝西端未封闭，坝脚无排水设施，坝后渗水严重；泄洪闸设计标准较低现北泄洪闸，设计过流量仅为10年一遇洪水，校核过流量仅为20年一遇洪水，远不能满足防洪要求。因此，1961年大水时，大坝被迫扒口放水，水库同时停止运用。1974年随着农业生产的发展，农业灌溉需求增加，大坝缺口堵复，水库恢复运用。为解决泄洪标准低的问题，1979年在北泄洪闸南115M处又建一座深孔泄洪闸，即南泄洪闸。林七水库主要建筑物有主坝一座、副坝两座、溢洪道一个、泄洪闸两座。主坝坝长920M，为均质土坝，坝顶高程66806720M（56黄海高程，下同），坝顶宽12M，上游坝坡18，下游坝坡110；第一座副坝与主坝右坝肩相接，为均质土坝，呈东西向分布，坝顶高程为6730M6763M，坝长约210M，坝顶宽1010M；第二座副坝在水库的上游，任庄附近，也为均质土坝，呈东西向分布，坝顶高程为6900M，坝长约1915M，坝顶宽40M；溢洪道在主坝以北150M处，底高程6170M，底宽25M，边坡13；北泄洪闸在溢洪道上，6孔，每孔净宽3M，闸底板高程6170M，南泄洪闸在主坝左肩上，2孔，每孔净宽5M，闸底板高程6050M，两泄洪闸均为开敞式闸室结构，主要建筑物位置见库区平面图图13。林七水库死水位6170M，死库容300万M3，兴利水位6400M，相应库容3489万M3，设计最高洪水位6500M，相应库容591600万M3，校核最高洪水位6551M，总库容763200万M3。林七水库保护区有民权、宁陵及睢县县城，有国家主要铁路干线陇海铁路、京九铁路，有连霍高速公路、310国道、省级04公路，涉及7138万亩耕地及6634万人，水库防洪安全非常重要。由于林七水库建在黄河故道上，黄河故道又为地上悬河，致使林七水库成为悬库，库水位高于两岸保护区地面68M，加之主要挡水、泄水建筑物存在较多安全隐患，严重威胁着下游保护区的安全，因此水库多年来一直低标准运行，很少达到正常蓄水位。林七水库多年来实际灌溉面积仅9万亩左右，不及设计灌溉面积的50，严重影响了水库效益的发挥，制约了商丘经济的发展。为此，受商丘市水利局委托，商丘市水利建筑勘测设计院于2003年12月编制了河南省民权县林七水库大坝工程安全鉴定报告（以下简称鉴定报告）。2003年12月31日由商丘市水利局组织，河南省水利厅专家组对鉴定报告进行了审定，并于当日下达了林七水库安全鉴定报告书（以下简称报告书）。报告书认为鉴定报告确定的林七水库为三类库是合适的，同时规划的建筑物是必要的，同意所确定的工程等别和设计标准；对大坝本身的论证是符合规范要求的；泄水建筑物的论证也比较充分；提出的安全加固措施是可行的；并同意上报南京水利部大坝安全管理中心（以下简称管理中心）做最终核查。2004年1月10日，商丘市水利局把省水利厅对鉴定报告的审定意见以及鉴定报告同时上报到管理中心，14日管理中心以坝函200486号文对林七水库大坝的安全鉴定进行了核查，核查意见认为该水库大坝现有防洪能力虽已满足防洪标准（GB5020194）要求，但主坝坝脚无反滤排水设施，坝后渗漏较为严重，存在渗流安全隐患；南泄洪闸闸身及下游段损坏较严重，闸室两侧绕渗破坏；南、北泄洪闸闸门及启闭设施陈旧老化；主坝上游坡破损，副坝坝体单薄，坝坡雨水冲蚀；主坝安全监测与管理设施不完善等。同意三类坝鉴定结论意见。根据省厅、管理中心对鉴定报告的核定意见，2004年1月16日，商丘市水利局再次委托我院负责编制河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告（以下简称初设报告）。初设报告于2004年3月份编制完成后，分别于2004年6月4日、9月22日经河南省水利厅专家组、淮河水利委员会专家组两级评审，同时河南省水利工程质量检测中心对南、北泄洪闸进行了质量检测，勘测队对新筑副坝区、土料场、朱刘沟闸进行了补充勘探，我院根据专家组提出的意见和质量检测报告、勘探补充报告，对初设报告进行了补充完善。2006年2月21日河南省发展和改革委员会以豫发改设计【2006】173号文作出关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复（以下简称批复），主要批复内容如下一、同意对民权县林七水库进行除险加固，防洪标准按照50年一遇设计、200年一遇校核。二、原则同意商丘市水利建筑勘测设计院编制的工程初步设计。核定主要建设内容为一主坝水泥土防渗墙防渗处理，长900M，上游坝坡拆除重建，下游坝坡采用干砌块石护坡，填平主坝下游老截渗沟，维修坝顶路面。二1副坝，接长250M，顶高程665M，顶宽7M，坝顶设5M宽泥结碎石路面。三泄洪闸南泄洪闸由2孔扩建为4孔，单孔净宽5M，墩厚08M，底高程605M。四朱刘沟闸，进出口用砌石扭坡与钢筋混凝土箱式涵洞连接，箱涵高2M，宽15M，底高程6215M。五购置必要的设备；完善安全监控设施、整修管理用房等。2006年12月河南省发改委、水利厅分别以豫发改投资【2006】1805号文和豫水计【2006】123号文下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知，本次年度投资计划共下达林七水库投资600万元，其中中央预算内专项资金300万元，地方配套300万元，主要建设内容为主副坝维修加固，泄洪闸加固，机电设备及金属结构改造。根据此次下达的投资计划，权衡除险工程的轻重缓急，决定林七水库除险加固第一批实施以下工程1扩建南泄洪闸，2新建朱刘沟闸。工程布置见图14。工程特性表见表11。表11林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注一水文1流域面积KM2387002多年平均年径流量万M32710003洪水标准设计洪水重现期年50核核洪水重现期年2004代表性流量设计洪水流量M3/S610核核洪水流量M3/S8175洪量设计洪水洪量万M39019校核洪水洪量万M312074二水库1水库水位校核水位M6551设计水位M6500正常蓄水位兴利水位M6400死水位M6170防洪限制水位M64002正常蓄水位水库面积KM217703水库容积总库容万M3763200兴利库容万M3348900死库容万M330000三下泄流量1校核洪水时下泄流量M3/S348002设计洪水时控制流量M3/S29600四工程效益指标1防洪效益保护面积KM247587保护人口万人66342灌溉效益面积万亩19续表11林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注保证率75灌溉定额M3/亩280平均年用水量万M338003生活及工业用水平均年用水量万M32212供水效益万元442五淹没损失及工程永久占地工程永久占地亩53六第一批实施工程1南泄洪闸闸底板高程M605长度M1317总孔数孔4闸孔净宽M5墩顶高程M6600工作闸门型式平板定轮焊接钢闸门尺寸M540数量扇4工作闸门启闭机型式卷扬式启闭机容量KN280数量台4检修闸门型式浮箱式叠梁钢闸门尺寸M510数量节4检修闸门启闭机型式电动葫芦容量KN230数量台1设计最大泄洪流量M3/S29600校核最大泄洪流量M3/S348002朱刘沟闸最大泄量M3/S55续表11林七水库第一批实施工程特性表序号名称单位数量或型式备注地基特性低液限粉土长度M517工作闸门型式平面铸铁闸门尺寸M1522数量扇1启闭机型号螺杆式启闭机容量KN50数量台1七年度工程施工1主体工程土石方万M3574砌体万M3012砼及钢筋砼万M3021金属结构安装T50282年度工程主要建筑材料水泥T771钢筋T61块石M31316碎石M31847砂M317223劳动力总工时万个11554施工临时房屋M23005年度工程施工占地亩4356年度工程总工期月10八年度工程经济指标1总投资万元60368建筑工程万元26771机电设备及安装工程万元3651金属结构设备及安装工程万元6405临时工程万元9227独立费用万元143142水文21流域概况211自然地理概况林七水库位于河南省商丘市民权县林七村南约1KM的黄河故道子河上，其所在区域属废黄河高滩地。废黄河高滩地在商丘市北部，基本呈东西走向，沿河南、山东边界经过民权、宁陵、梁园、虞城四县区，呈条带状，最窄处仅2KM，最宽处达30KM。由于历史上黄河携带大量泥沙经历年沉积的结果，地势较高，一般高出两侧地面68M。滩地内受河流的切割影响，微地形起伏较大，具有明显的岗、坡、平、洼地貌，西高东低，自西而东高程7052M，平均坡降1/8300，土壤以沙质、沙壤质褐土化潮土和潮土为主。212流域及河流特性黄河故道本干及其支流属淮河流域的南四湖水系，由于地处暖温带半湿润半干旱季风型气候区，多为季节性河流，平时流量很小，旱时干涸无水。因商丘市严重缺水，制约了经济的发展，1958年开始利用黄河故道引黄济商，并在故道上节节筑坝蓄水，形成现在的林七、吴屯、郑阁、石庄、王安庄五座中型水库，林七水库是梯级水库的最上游一座。由于流域内年内雨量分布不均，常形成滩区旱涝交替灾害型的气候特点，为此黄河故道先后进行了十余次清淤，目前除涝、防洪标准分别为五年一遇和二十年一遇洪水流量，河道坡降1/8300。22气象221气候林七水库流域地处暖温带半湿润大陆性季风气候区，春、夏、秋、冬四季分明。春季温暖干燥，夏季炎热多雨，秋季晴朗凉爽，冬季严寒少雪。多年平均气温14左右，极端最低气温16，出现在元月份；极端最高气温436，出现在七月份，日平均气温大于10的日照天数为216D。无霜期213D，最长年份达220D，最短年份为206D，初霜期一般在10月30日前后，终霜期在3月30日前后。该区夏季多偏南风，冬季多偏北风，春秋两季为过渡期，风向多变，年平均风速33M/S，最大风速24M/S。222降水根据区内雨量站统计资料，多年平均降水量为6766MM，最大年降水量为12248MM（1957年），最小年降水量为3248MM（1966年），降水量在年内分配极不均匀，一般78月份的雨量占全年降水量的50左右，69月份的雨量占全年降水量的70左右，且常以暴雨形式出现，而冬季至次年2月雨量较小，仅占全年降水量的58左右。223蒸发该区多年平均水面蒸发量为12685MM，多年平均陆面蒸发量为6222MM，水面蒸发量年内分配极不均匀，夏季蒸发量最大为4785MM，占全年总蒸发量的378，其次是春季为364MM，占287，秋季蒸发量为2977MM，占235，冬季蒸发量最小为1283MM，仅占全年总蒸发量的10。干旱指数为187。23径流林七水库控制流域范围内无实测径流资料，查河南省地表水资源（1984年12月编制），得该地区多年平均径流深R70MM，多年平均径流量W2710万M3，离差系数CV10，偏态系数CS20CV。设计频率年径流深、年径流量由下式计算RPKPR；WP01RPF式中KP模比系数，可由P曲线查得；WP设计年径流总量万M3；F流域面积KM2；RP设计年径流深MM；R多年平均径流深MM。各种频率下径流总量计算成果见表231。表231林七水库各频率下径流总量计算表频率51020507590R（MM）707070707070KP323161069029011RP（MM）210161112748320377F（KM2）387387387387387387WP（万M3）8127623074361491869217856129799根据水库兴利调节计算，50频率年在保证城市供水和农业灌溉的情况下，水量有富余，可不必引用过多的黄河水；75频率年在满负荷引用黄河水时，刚好能保证城市供水和农业灌溉，这与三义寨灌区86规划所确定的灌区的设计灌溉保证率为75是相适应的，因此确定兴利水位为6400MM是合理的，相应库容3489万M3，兴利库容3189万M3。24洪水本次年度工程设计对原初设阶段采用的暴雨成果和计算的净雨量进一步进行了复核，与原初设成果一致，见表241、242。表241林七水库设计暴雨采用成果表设计暴雨量（MM）时段均值（MM）CVCS/CV2051日86055352222873日11505535297384表242林七水库设计净雨量表单位MM205方法P3PARP3PAR豫东涡、惠河线297100233384100312万南新河线297100233384100312设计洪峰流量计算采用排涝模数公式S/MKRFQ3075M式中峰量关系综合系数，（与淮委院1982年计算采用值相同）；K303日净雨深（MM）；R流域面积，。F2387KF计算的50年和200年一遇设计洪峰流量分别为610M3/S和817M3/S。由于黄河故道子河没有堤防，两侧大堤为洪水的天然屏障，在超标准洪水下不存在分流的问题，因此计算出的洪峰流量不再打折，可直接采用。25施工期设计洪水根据施工分期要求，除跨汛期施工的采用已计算的年最大设计洪水外，还需要计算非汛期的分期设计洪水。非汛期分为10次年4月，35月，45月三种分期，分别计算5年一遇设计洪水，供施工设计选用。由于林七水库流域内无实测流量资料，采用与林七水库紧邻的惠济河上游大王庙水文站资料。根据大王庙站历年非汛期实测流量资料，分别统计10次年4月、35月、45月三个施工期最大洪峰、1日、3日洪量，统计系列从19642001年，共计38年。经过频率分析计算，求得大王庙站各施工期设计洪峰流量和时段洪量，按面积比缩放为林七水库施工期设计洪水。林七水库非汛期各施工期设计洪水成果见表251。表251林七水库5年一遇施工期设计洪水成果表施工期洪峰流量（M3/S）1日洪量（万M3）3日洪量（万M3）10次年4月2612529535月2815034645月271493443工程地质31概述勘察区为黄淮冲积平原，微地貌单元为平原悬河河谷，水库库区为黄河故道河床，呈开阔浅槽状，库面宽8001000M，水库两侧库岸为黄河故道高漫滩，地势平缓，呈缓坡状向库内倾斜，除局部产生坡流冲刷外，据踏勘与调查，坝址区无大的不良地质现象发育。黄河故道南北两堤保存基本完好，堤内滩地高于堤外地面68M，堤外为开阔的黄淮冲积平原，地势较低，地形平坦。32地层岩性321概述在勘察范围内地层全部为第四系全新统文化期洪积相沉积物，据有关资料判定，本区堆积层厚度大于30M。1855年黄河故道改道前，区内黄河水反复的冲荡淤决，形成了现在故道滩区的地貌轮廓及沉积土层的复杂紊乱状况。在勘探深度范围内，地层主要为洪积相沉积地层，土类一般为砂壤土、粉砂、粉质粘土。322地层A泄洪闸段根据各层土的沉积年代、岩性、性状及工程地质条件，闸址区勘探深度范围内，钻孔揭示地层共划分为五个工程地质单元，自上而下分别描述如下低液限粉土（ALQ545轻砂壤土）浅灰灰色，稍密中密状，饱和，层状结构，层理清晰，振摇反映迅速，韧性低，夹薄层粘土透镜体，含腐植质，含水量大于流限，钻进中缩径，塌孔现象严重，标贯击数319击，平均67击，最小平均值49击，属中等（偏高）压缩性土层，水库大坝、副坝大部分座落于该层之上。低液限粉土（ALQ544轻砂壤土）褐黄灰黄色，稍密中密状，湿饱和，层状结构，土质不均匀，夹薄层软可塑状棕红色粘土，地下水位以下，其含水量大于流限，振摇反映迅速，韧性低，标贯击数27击，平均54击，最小平均值42击，属较松软土层，该层厚0576M，底面高程59306597M，分布于水库两岸坝肩。水库北泄洪闸溢洪道，南泄洪闸溢洪道北侧边坡均由该层构成，两泄洪闸闸基表层均为该层。粘土层（ALQ543）棕灰色，软塑状，层理不清晰，含腐植质，夹微薄层状低液限粉土，较细腻，切面光滑，韧性高，标贯击数35击，平均值40击，最小平均值35击，厚0529M，底面高程57825733M，分布于桩号01530047之间。低液限粉土（ALQ542轻粉质壤土）灰黄浅灰色，稍密中密状，层状结构，层理清晰，振摇反映迅速，韧性低，夹薄层及中厚层透镜体状低液限粘土，粘土呈棕灰色，软塑状，单层厚0104M；该层标贯击数211击，平均61击，最小平均值48击，该层分布于整个坝段，厚1970M，底面高程56005240M，属较松软土层。低液限粉土（ALQ541砂壤土）褐黄色，中密状，层状结构，饱和含水，振摇反映迅速，韧性低，振动析水，含水量大于流限，标贯击数618击，平均111击，最小平均值92击，属中密密实土层，该层未钻穿，钻孔揭示最大厚度25M。B朱刘沟闸段朱刘沟位于副坝西端，南北方向延伸，沟形窄浅，沟口宽约35M，沟底宽约12M，沟底高程63166327M，地面高程644653M。闸址区地基持力层为第单元低液限粉土（轻砂壤土），灰黄色，可塑流塑状，夹薄层棕灰色软塑状低液限粘土。土质松软不均匀，标贯击数范围值16击，平均33击，比贯入阻力范围值1338MPA，平均26MPA，压缩系数A12为027MPA1，地基承载力特征值105KPA，属中压缩性土层，地基受力层为第单元低液限粉土（轻粉质壤土），该层土质较均匀，比贯入阻力平均值34MPA，标贯击数平均值64击，相应地基承载力130KPA，属中压缩性的中硬土层。C土料场坝址区附近周边半径5KM以内，土质主要为粘粒含量较低的低液限粉土（砂壤土），副坝南侧为村落，库区范围内，除淹没区外，坝前安全取土范围内，没有能满足副坝延长段要求的土源区。根据查勘选区的土料场位于朱刘沟西侧（详见图31），取土边线距朱刘沟约50M，料场地形平坦开阔，土料场东西长300M，南北宽200M，清除地表土层后可开采平均深度15M，可采土方量约95万M3，土质为低液限粉土（砂壤土），土质较均匀，含水量偏高（W1729）。据击实试验资料，料场土料最优含水量为W1820，而料场土料天然含水量大部分超过塑限，接近液限，无法直接碾压，需晾晒后方可上坝。33水文地质条件工程区地下水为第四系松散覆盖层孔隙潜水，含水层为低液限粉土，其厚度大于15M（本次勘探深度未见隔水层），坝基土渗透系数为351918104CM/S，属中等透水层。据库区两岸地下水调查，地下水一般受库水及大气降水补给，地下径流排泄，一般年份，两岸井水位深3040M，高程约60006100M，地下水类型为重碳酸钙型水，矿化度24014MG/L，属淡水，总硬度1178德国度，属硬水，侵蚀性CO2为0，PH值68，为中性水，对混凝土无侵蚀性，可作为施工用水。34地质构造与地震341地质构造工程区位于豫皖断块与冀鲁断块的分界线上，华北坳陷区的济源开封凹陷与鲁西台隆菏泽凸起在库区内相接；据河南省地质志济源、开封凹陷第三纪以来连续缓慢的沉降，第三纪、第四纪堆积物最大厚度达千余米，而菏泽凸起接近正在进行着缓慢的上升运动，历次黄河改道，均绕菏泽凸起边缘而过。据河南省构造地质图华北坳陷与鲁西台隆的分界线，济源新乡商丘深大断裂带沿黄河故道在坝址区内通过，兰考菏泽断层（活动性断层）和睢县成武断裂带在库区附近通过，由于第四系巨厚层松散堆积物覆盖，库区内及附近地表无地质构造痕迹出露。342地震据国家地震局发布资料，勘察区位于河淮（许昌淮南）地震带内，该带地震活动强度较弱，频度较低，勘察区附近（半径30KM），历史上无破坏地震活动记载，1937年，菏泽地震（七级）对坝址区有较强影响。据国家地震局中国地震动参数区划图GB183062001坝址区地震动峰值加速度A为01G相当于地震基本烈度为度。343地震液化据水工建筑物抗震设计规范（DL50732000）有关条款判定由于坝址区及附近深大断裂带（新乡商丘断裂带）和活动断裂带（兰考菏泽、成武睢县断层），坝址区场地为对建筑物不利地段，建筑物场地土类型为中软场地土，场地类别为类。通过用标贯击数法和相对密度法进行计算，在度地震条件下，坝体基本不液化，坝基部分液化，但液化程度轻微，且大坝高度较低（76M），坝坡很缓（上游坡18，下游坡110），因此在度地震条件下，不会对水库大坝产生严重破坏，根据有关规范，本次除险加固不需采取处理措施。但朱刘沟闸地基持力层为第单元低液限粉土，地基土液化等级为中等严重液化等级，应采取处理措施，消除地震液化影响。35天然建筑材料工程区附近无天然砂石料，其供应由附近各县采购，所需钢材、木材均由当地市场供应，水泥由附近水泥厂供应或从外地采购。36工程地质条件评价361地质结构及特征A南泄洪闸段具有粉土、粘土多层结构。地表分布的第单元低液限粉土（ALQ544轻砂壤土）构成主坝坝肩上部土层，以及泄洪闸边墩外土层，其下分布的第（3）单元粘土层（ALQ543）为泄洪闸及部分附属设施的地基持力层，该层顶面高程60606010M，底面高程57705730M，厚约30M，闸基受力层为第（4）单元、第（5）单元低液限粉土（轻粉质壤土ALQ542）（砂壤土ALQ541）。B朱刘沟闸段地基持力层为第（2）单元低液限粉土（轻砂壤土），地基受力层为第（4）单元低液限粉土（轻粉质壤土）由于土层沉积年代较短，且没承受过附加荷载，相对于坝基而言，地基土较松软。362地基土层物理力学性质根据现场原位测试和采取土样即作室内试验成果，经综合分析、取舍、整理、计算求取各地质单元的物理力学指标。将各地质单元的物理力学性质分别综述如下第（1）单元低液限粉土（ALQ545轻壤土）分布于河床表层，为坝基持力层，标贯击数319击，平均67击，最小平均值49击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值306MPA，容许承载力110KPA，属中压缩性的稍软土层，渗透系数364762104CM/S，属中等透水层。第（2）单元低液限粉土（ALQ544轻砂壤土）分布于河床两岸坝肩及副坝坝基，标贯击数27击，平均值54击，最小平均值42击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值347MPA，压缩系数A12平均为020MPA1，容许承载力115KPA，属中压缩性的稍软土层，渗透系数272517104CM/S，平均347104CM/S，属中等透水层。第（3）单元粘土（ALQ543）分布于左岸坝肩及泄洪闸地基，标贯击数35击，平均值40击，最小平均值35击，软塑状，比贯入阻力平均值101MPA，压缩系数A12平均为037MPA1，大均值039MPA1，容许地基承载力100KPA，属中（偏高）压缩性较软土层，渗透系数平均值711106CM/S，属微透水层。第（4）单元低液限粉土（ALQ542轻粉质壤土）分布于整个勘察区之内，为坝、闸基地基受力层，标贯击数211击，平均61击，最小平均值48击，含水量大于流限，比贯入阻力平均值361MPA，压缩系数A12最大平均值017MPA1，容许承载力130KPA，属中压缩性中硬土层，渗透系数平均值351918104CM/S，平均654104CM/S，属中等透水层。第（5）单元低液限粉土ALQ541砂壤土地基受力层下卧层，标贯击数618击，平均111击，最小平均值92击，比贯入阻力平均853MPA，压缩系数A12最大平均值014MPA1，容许承载力150KPA，属中（低）压缩性中硬土层。363主要工程地质问题根据运行观察、调查及各项勘测试验资料综合分析，主要存在以下工程地质问题。A、闸基不均匀沉降问题南泄洪闸均座落于第（3）单元粘土层，该层为压缩性较高的较软土层，作为闸室本身而言，由于闸基础为筏板基础，对不均匀沉降有较好的适应性，但对于闸室上下游的挡土墙（翼墙），在墙后土压力及自重荷载作用下，易产生不均匀沉降，此次勘察中发现南泄洪闸上游右岸翼墙上部外倾约50MM，与闸室连接的止水缝被拉开，形成绕闸渗流通道。B、坝体渗流稳定问题1986年以来，经多次维修加固，主坝下游坝脚处的渗水现象一直没有得到根本解决，并且多年来水库一直在低水位运行，水位低于6300M时尚有渗流、管涌现象；一旦引黄供水正常，水库长期高水位运行，坝前水位高达设计水位时，坝体内水力坡降增大，坝后坡脚处将会加速管涌类渗流破坏；南泄洪闸上游右岸翼墙变形，止水缝拉裂失效，形成绕闸渗流通道，均是目前威胁主坝及泄洪闸安全的最大隐患。C、基坑的边坡稳定问题由于坝体下部及坝基均为饱和含水的低液限粉土，其含水量大于土的流限，基坑开挖时，若不采取有效的防护措施，基坑边坡及坑底势必产生渗流破坏。37结论A、坝基土层岩性较简单，为低液限粉土，虽然沉积年代短，强度低、弱透水，工程地质条件较差，但大坝高度较低，坝底宽度大，边坡平缓，附加荷载小、渗径长，坝基地层的强度可以满足大坝的要求，经水库多年运用证明，坝基稳定性良好。B、南泄洪闸闸基直接座落于第（3）单元粘土层上，第（3）单元粘土压缩性大、强度低，易产生不均匀沉降。C、南泄洪闸上游右侧翼墙轻度倾斜，闸室边墩与翼墙止水缝裂失效，形成绕闸渗透通道，致使下游护坡处产生渗透破坏，成为目前影响主坝与泄洪闸安全的最大隐患。D、库区地貌简单，库岸平缓，不存在塌岸及库岸冲刷问题，近坝区水库右岸地势较低，库边民颜公路之间局部有浸没，黄河故道大堤外侧背河洼地，民菏公路两侧，有长约3KM，宽约03KM的浸没区。据地质测绘资料，库区周边存在浸没影响，区域很小，一般不需特殊保护处理，部分民居可能需搬迁。E、朱刘沟闸基土层为中等严重液化土层，需采取处理措施消除地震液化影响。F、坝体、坝基土层设计参数建议值见“物理、力学指标计算参数建议值表”（表371）。G、坝址区地震基本裂度为度。H、林七水库大坝地基土为轻微液化土层，且大坝高度较低（76M），坝坡很缓（上游坡18，下游坡110），在度地震条件下，不会对水库大坝产生严重破坏，不需采取处理措施。表371林七水库大坝各层土壤物理、力学指标计算参数建议值项地部层层目WRDCA12ESN635K名位次称GE（）G/CM3（度）KPAMPA1KPA击CM/S坝体低液限粉土268074718115418302096727871041低液限粉土26808202731471850228349656104坝2低液限粉土268084022914618502094425161043粘土27510583641348200395035853104基4低液限粉土2680820281148215017108489001045低液限粉土2680749268153235014129924工程布置及建筑物设计41年度工程内容根据省发改委、水利厅下达的2006年度林七水库除险加固工程年度投资计划，综合考虑除险工程的轻重缓急，确定林七水库第一批工程的建设任务和规模如下A扩建南泄洪闸保留北侧2孔底部工程，拆除两侧翼墙、护坡，在其南侧扩建同结构同尺寸的两孔新闸，扩建后泄洪闸为4孔，单孔净宽50M，总净宽20M，墩厚08M，总宽224M，底板高程605M。设计标准为50年一遇，校核标准为200年一遇，设计与校核流量分别为2960M3/S和348M3/S，开敞式钢筋混凝土结构，闸北增设桥头堡。更换原2孔闸门和启闭机，4孔闸门均采用露顶式平面定轮钢闸门，启闭设备选用卷扬式启闭机。增设检修闸门。B新建朱刘沟闸由于副坝接长后截断朱刘沟排水出路，应新建朱刘沟闸，作为副坝接长封闭工程组成部分，排涝面积68KM2，排涝标准为5年一遇，排涝流量55M3/S，灌溉面积18万亩，设计灌溉流量118M3/S。采用钢筋混凝土箱式涵洞，进出口用砌石扭面与洞身连接。铸铁闸门，手电两用螺杆启闭机。42设计依据421工程等别及建筑物级别林七水库控制流域面积387KM2，水库正常蓄水位6400M，对应库容3489万M3，最高洪水位6551M，总库容763200万M3，设计灌溉面积19万亩，根据防洪标准及水利水电工程等级划分及洪水标准的规定，林七水库的工程等级为等，相应主要建筑物级别为3级。鉴于水库防洪安全的重要性，而且是商丘市供水的生命工程，本次除险加固，林七水库的主要建筑物洪水标准重现期，设计为50年，校核为200年。422设计基本资料4221文件A、河南省水利设计院1986年编三义寨引黄供水工程规划；B、2003年12月，商丘市水利建筑勘测设计院编写的河南省民权县林七水库大坝安全鉴定报告；C、河南省水利厅2003年12月31日安全鉴定审查意见；D、水利部大坝安全管理中心坝函200486号林七水库三类坝安全鉴定核查意见；E、2004年10月商丘市水利建筑勘测设计院勘测队提供的林七水库坝址区岩土工程勘察报告；F、商丘市水利建筑勘测设计院2005年8月河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计报告修改稿及图集；G、淮河水利委员会2005年12月29日淮委规计2005594号文关于发送河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计审查意见的函；H、河南省发展和改革委员会2006年2月21日豫发改设计2006173号文关于民权县林七水库除险加固工程初步设计的批复；I、河南省水利厅2006年12月19日豫水计2006123号文河南省水利厅关于下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内投资计划的通知；J、商丘市发改委2007年1月4日商发改投资200690号文关于转发下达2006年病险水库除险加固工程中央预算内专项资金国债投资计划的通知。4222规程、规范A、中华人民共和国水利部水闸工程管理设计规范SL17096；B、中华人民共和国水利部水工混凝土结构设计规范SL/T19196；C、中华人民共和国水利部水闸设计规范SL2652001；D、中华人民共和国水利部、能源部水利水电工程设计洪水计算规范SL4493；E、水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000；F、中华人民共和国交通部标准公路钢筋混凝土及予应力混凝土桥涵设计规范；G、公路桥涵设计通用规范JTGD602004；H、中华人民共和国水利部、能源部水利水电工程施工组织设计规范SL3032004；I、碾压式土石坝设计规范SL2742001；J、水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T22598；K、水利工程水利计算规范SL10495；L、防洪标准（GB502011994）；M、水工建筑物抗震设计规范SL20397；N、水利水电工程设计防火规范SDJ27890；O、建筑灭火器配置设计规范GBJ14090；P、水利水电工程设计工程量计算规定）SL3282005。4223基本资料一河南省水利厅2003年12月31日林七水库大坝安全鉴定报告书安全鉴定结论A、林七水库建在黄河故道上，下游有四座梯级水库，库水位高于两侧地面68M，保护区内有民权、宁陵、睢县县城及陇海、京九铁路、连霍高速公路、310国道等重要交通设施，地理位置非常重要。B、经分析，水库现状防洪标准可满足防洪标准（GB5020194）的要求。C、主、副坝填筑质量差，坝体干密度合格率仅为28；坝体填筑材料为低液限粉土，局部有粉细砂，不符合规范要求；副坝坝体单薄；两泄洪闸施工质量也很差，闸室及上下游结构损坏严重。工程质量评定为不合格。D、坝基、坝体均为低液限粉土，渗透性大，渗透系数315942104CM/S，坝前无防渗、坝后无反滤排水设施，运行中下游坝坡普遍渗水，坝后有砂沸、管涌现象。主坝渗流安全性为C级。E、主坝抗滑稳定满足规范要求。F、南泄洪闸上、下游翼墙倾斜失稳；北泄洪闸闸墩及上下游翼墙裂缝严重，且有发展。结构安全性为C级。G、泄洪闸钢筋混凝土闸门严重碳化、钢筋外露，启闭设备陈旧落后，螺杆弯曲变形，不能正常运用。金属结构安全性为C级。H、根据中国地震动参数区划图，工程场区地震动峰值加速度为01G，地震基本烈度为度，经复核，坝基土液化指数424，为轻微液化等级，抗滑稳定、坝体应力均满足要求。I、主坝无监测设施，管理设施简陋。J、综上所述，林七水库大坝病险严重，属三类坝。二水利部大坝安全管理中心核查意见该水库大坝现有防洪能力虽已满足防洪标准（GB5020194）要求，但主坝坝脚无反滤排水设施，坝后渗漏较为严重，存在渗流安全隐患南泄洪闸闸身及下游段损坏较严重，闸室两侧绕渗破坏，南、北泄洪闸闸门及启闭设施陈旧老化；主坝上游护坡破损，副坝坝体单薄，坝坡雨水冲蚀，主坝安全监测与管理设施不完善等。同意三类坝鉴定结论意见。加固设计中应加强技术工作，进一步复核防洪安全等，全面加深对工程存在问题的认识，切实做好除险加固工作。三淮委水利水电工程技术研究中心河南省民权县林七水库除险加固工程初步设计审查意见主要内容A、原则同意50年一遇洪峰流量为610M3/S，洪量9019万M3，200年一遇洪峰流量为817M3/S，洪量12074万M3。B、基本同意调洪计算的原则、方法及成果。C、基本同意坝址区及坝体的工程地质评价意见，基本同意对南、北泄洪闸、朱刘沟闸工程地质的评价意见，同意取土方案。D、该工程等别为等，主要建筑物级别为3级。同意防洪标准为50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。E、基本同意除险加固工程任务为坝体、坝基防渗工程，整修坝上、下游护坡及坝顶路面、下游坡纵横排水设施，整修和延伸副坝，建朱刘沟节制闸封闭库区；泄洪闸工程加固处理，完善观测及管理设施。四省发改委豫发改设计2006173号文核定的主要建设内容为A、主坝水泥土防渗墙防渗处理，长900M，上游坝坡拆除重建，下游坝坡采用干砌块石护坡，填平主坝下游老截渗沟，维修坝顶路面。B、1副坝，接长250M，顶高程665M，顶宽7M，坝顶设5M宽泥结碎石路面。C、泄洪闸南泄洪闸由2孔扩建为4孔，单孔净宽5M，墩厚08M，底高程605M。D、朱刘沟闸，进出口用砌石扭坡与钢筋混凝土箱式涵洞连接，箱涵高2M，宽15M，底高程6205M。E、购置必要的设备；完善安全监控设施、整修管理用房等。43工程布置431南泄洪闸扩建工程一存在问题A、闸门闸门碳化严重，止水橡皮老化，漏水严重，关闭不严，支撑滚轮锈蚀严重，需更换。B、机架桥及启闭机房工作桥排架及联系梁严重开裂破坏；启闭机房漏水，内外墙粉刷层40剥落，窗户四角均有八字或倒八字裂缝开展，最大裂缝长度1500MM，需重建。启闭设备俱已老化，机组水箱漏水，锈蚀较严重。动力线路、室内通电线路、照明线路等各种线路均已老化，隐患重重，需更换。C、上下游翼墙上游钢筋混凝土圆弧翼墙与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙严重内倾。左、右翼墙混凝土修正后回弹评定强度分别为157MPA、173MPA，应力不足，需重建。下游钢筋混凝土八字翼墙左、右翼墙混凝土修正后回弹评定强度分别为157MPA、173MPA，与边墩连接分缝张开，分缝处翼墙内倾，最大水平位移25MM，应力不足，需重建。D、下游扭曲面下游混凝土扭曲面墙体在墙顶下55、135、290CM高程处水平贯通开裂，在裂缝处有上部结构对下部结构下挫的趋势；扭曲面下游端口在墙下185290CM高程范围内，可以检测到墙体背部塌空，塌高100MM，应力不足，需重建。E、下游护坡下游右岸护坡与扭曲面墙连接处，在水面线附近塌陷，面积200200CM。护坡混凝土强度评定值小于10MPA，渗水造成砌体塌陷，加之强度较低，需重建。F、桥头堡原闸无桥头堡，上下启闭机房困难，应修建。二扩建方案和布置A闸室段南泄洪闸原为2孔，每孔净宽50M，闸门高度40M，闸底板高程6050M，开敞式钢筋混凝土结构，这种结构形式受力条件好，施工简单，易于管理，造价低，扩建方案仍采用这种形式。将原闸室段的底板和闸墩、左岸岸墙预以保留，拆除右岸岸墙，在右岸南侧新扩建2孔，每孔净宽仍为50M。新扩建的两孔闸仍采用分离式底板，底板为C20钢筋混凝土，闸墩下底板设四根灌注桩。在墩顶从上游向下游依次布置检修插板桥、启闭机排架、交通桥，布置详见设计图。B上游连接段底部紧靠闸室底板的上游设C15混凝土铺盖，铺盖上接长15M混凝土护底。上游翼墙采用悬臂式圆弧翼墙，C20钢筋砼结构，前端与C15现浇砼护坡相连。北岸护坡长15M，南岸护坡到库底与大坝护坡连接。C下游连接段闸室底板下游接消力池，材料为C20混凝土，后部设排水孔，梅花型布置，排水孔下设反滤层以导渗。消力池下接干砌石海漫段，海漫段末端设抛石防冲槽。下游消力池两岸采用C20钢筋砼悬臂式八字翼墙，八字墙后接M75浆砌块石扭曲面，扭曲面基础、台帽为C15砼，扭曲面后面接03M厚浆砌块石护坡。D重建启闭机房、新建桥头堡在闸室上部重建机架桥和启闭机房机架桥排架为C20钢筋砼结构，启闭机房为砖混结构，新建桥头堡布置在北岸上游，距闸室边墙57M，砖混结构，桥头堡开间30M，进深48M，共2层。432朱刘沟闸布置朱刘沟位于林七水库南岸，集水面积为68KM2，排涝标准为五年一遇洪水，排涝流量55M3/S，灌溉面积18万亩，设计灌溉流量118M3/S。朱刘沟闸址处沟底宽55M，沟底高程6215M，边坡12，设计水深20M。由于副坝接长后将截断朱刘沟的排水出路，故在副坝接长后的末端新建朱刘沟节制闸，既可与副坝一起对库区形成封闭，也可起到引水灌溉、兴利除涝的作用。朱刘沟闸采用抗震性能较好的箱型涵洞式结构，设计洪水位6415M，上游连接段为混凝土护坡、护底，浆砌块石扭曲面，洞身为钢筋混凝土结构，进口底板高程6215M。涵洞进口设置闸室段，闸底板高程6215M，闸墩墩顶高程6470M。上游方向采用14、下游采用13的坡度与原地面线6450M连接，使之与副坝融为一体。闸门采用平面铸铁闸门，门顶高程6435M，配以50KN启闭机使用。下游连接段为混凝土挖深式消力池，后连接浆砌块石海漫，末端设防冲槽。根据朱刘沟闸址处地质勘探资料（见36节），朱刘沟闸基土层为中等严重液化土层，需采取处理措施消除地震液化影响，在闸底板及两岸翼墙下布设喷粉桩，矩形布置。44南泄洪闸扩建工程设计441水力计算4411孔径计算采用水闸设计规范（SL2652001）中平底板堰流闸孔总净宽计算公式2300HGMQB式中B0闸孔总净宽（M）；Q50年一遇设计过闸流量，296M3/S；H0计入行近流速水头的堰上水深，450M；G重力加速度，采用981（M/S2）；M堰流流量系数，可采用0385；堰流侧收缩系数，对于水库0909；堰流淹没系数，由于水库下游水位较低，按自由出流，100。由第四章调洪演算成果可知，当林七水库50年一遇设计洪水位为6500M，时，相应下游吴屯水库水位为6377M，即HS为327M，HS/H00726，淹没系数取10。经计算，B020M。采用4孔，每孔净宽50M。在保留原有2孔的情况下，向南扩建2孔。4412消能计算A、消力池深度D计算公式如下ZHDSC“0式中0水跃淹没系数；HC跃后水深，M；HS出池河床水深，M；HS出池河床水深，M；Z出池落差，M。经计算，最大消力池深度D034M，取D为050M。B、消力池长度LSJ计算公式如下LSJ96“CJH式中LS消力池斜坡段水平投影长度，M；LJ水跃长度，M；水跃长度校正系数，取08；HC收缩水深，M。消力池斜坡段长为60M，坡度为14，计算得最大自由水跃长度LJ为1285M，消力池长度LSJ取为19M。C、消力池底板厚度T满足抗冲要求，消力池末端厚度可取T/2，但不得小于05M，计算公式如下HQKT式中K消力池底板计算系数，取020；Q过闸单宽流量M2/SH闸孔泄水时上下游水位差。经试算，消力池底板首端满足抗冲最小厚度为07M。4413海漫长度计算计算公式如下HQKLSSP式中LP海漫长度M；KS海漫长度计算系数，粉质壤土河床土质取为11；QS消力池末端单宽流量M2/S；H闸孔泄水时上下游水位差。经计算，海漫段长度LP378M，取LP为4145M，上段25M为浆砌块石，下段1645M为干砌块石。4414防冲槽设计海漫末端的河床冲刷深度DM计算公式如下MHVQ10式中DM海漫末端的河床冲刷深度M；QM海漫末端单宽流量M2/S；