水利水电工程设计大纲

TOC\o"1-5"\h\z概况 2\o"CurrentDocument"1.1工程概况 2\o"CurrentDocument"1.2工程建成以来主要的除险加固情况 2\o"CurrentDocument"安全鉴定结论意见 2\o"CurrentDocument"1.4工程存在主要问题 2水文 2\o"CurrentDocument"2.1洪水标准 2\o"CurrentDocument"设计洪水复核 3\o"CurrentDocument"洪水调节复核 3\o"CurrentDocument"顶高程复核 3\o"CurrentDocument"2.5溢洪道侧墙高程复核 3\o"CurrentDocument"2.6溢洪道消能复核 3\o"CurrentDocument"2.7施工期洪水复核 3\o"CurrentDocument"工程地质 3\o"CurrentDocument"除险加固工程设计 4\o"CurrentDocument"4.1设计标准 4\o"CurrentDocument"4.2大坝除险加固设计 4\o"CurrentDocument"4.3 溢洪道加固设计 6\o"CurrentDocument"4.4输水设施 6\o"CurrentDocument"防汛公路路面硬化 7\o"CurrentDocument"管理房 8\o"CurrentDocument"大坝白蚁防治 8\o"CurrentDocument"4.8大坝安全监测设计 8\o"CurrentDocument"金属结构与电工 10\o"CurrentDocument"施工组织设计 10\o"CurrentDocument"工程概算及经济评价 10\o"CurrentDocument"报告目录 10概况1.1工程概况1.2工程建成以来主要的除险加固情况1.3安全鉴定结论意见1.4工程存在主要问题水文2.1洪水标准梨庄水库原设计洪水标准采用50年一遇设计，200年一遇校核。保坝加固后水库防洪标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。根据国标《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，确定水库工程等级为IV等工程，工程规模为小(I)型，防洪标准为50〜30年一遇设计，1000〜300年一遇校核。2002大坝安全鉴定防洪标准采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。根据《重点小型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》文件：库容为500万m3以下防洪标准采用30年一遇设计，300年一遇校核。本次除险加固本人建议采用安全鉴定标准，即50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。2.2设计洪水复核洪水计算方法采用福建省水文局和福建省水利水电勘测设计院1985年共同研制的《小流域设计洪水》（简称推理公式（二）法）和华东特小流域暴雨推求方法。2.3洪水调节复核本次水文复核计算应进行水面线的推求计算，计算出坝前的水位流量关系。2.4顶高程复核按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核计算所需的坝顶高程。2.5溢洪道侧墙高程复核按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核计算所需的溢洪道明渠段及陡坡段所需的侧墙顶高程。2.6溢洪道消能复核目前溢洪道陡坡段已被冲毁，本次除险加固拟对溢洪道陡坡段进行改造。应根据上游泄量等参数复核溢洪道下泄洪水时，对岸坡及下游河道的影响。为加固措施提供依据。2.7施工期洪水复核根据工程类比法计算分析施工期洪水，为新建引水隧洞施工围堰提供依据。工程地质由于梨庄水库无建库时的地质资料，且安鉴阶段及历次除险加固也未进行地质钻探。为了全面了解大坝、溢洪道、新建引水隧洞等建筑物的水文地质及工程地质情况，分析地质病害产生的原因、病害的类型及其危害的程度。本次除险加固建宁县水利局委托相关单位对梨庄水库进行地质勘察。主要勘察任务如下：查明水库工程的水文地质、工程地质条件，检查工程运行后地质条件的变化情况；调查、分析土坝坝体病害的分布情况、类型及成因，评价其危害程度，提供坝体物理力学参数；查明地质病害和隐患的部位、范围和类型，分析其产生的原因，为除险加固设计提供地质资料和建议；对除险加固设计所需的天然建筑材料进行调查。除险加固工程设计4.1设计标准梨庄水库是一座以灌溉为主结合发电的小(一)型水库。水库总库容为129万m3，水库现有灌溉面积3800亩。根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的有关规定，工程等级为W等，大坝等主要永久性建筑物级别为4级建筑物，次要建筑物级别为5级。防洪标准为50〜30年一遇设计，1000〜300年一遇校核。原设计防洪标准为50年一遇设计，200年一遇校核；保坝加固防洪标准为50年一遇设计，500年一遇校核。2003大坝安全鉴定防洪标准采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。根据“重点小一型除险加固设计指导意见”：库容为500万m3以下防洪标准采用30年一遇设计，300年一遇校核。本次设计标准采用50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。(请审查确定)4.2大坝除险加固设计4.2.1大坝渗流安全稳定复核根据本次加固的地勘报告所提供的大坝物理力学指标，分别采用河海大学力学研究所编写的“水工结构有限元分析系统Autobank5.6”和“HH-slope1.22土石坝稳定分析系统软件”进行大坝加固前后的渗流和稳定复核。4.2.2大坝防渗加固设计方案根据大坝渗流方面存在的主要问题及结合本次地质勘察的成果，大坝坝体填筑质量较差，局部存在碾压不密实的情况，致使坝内局部土体存在薄弱部位，容易形成渗流通道。2003年对大坝坝体进行充填灌浆，取得了一定效果，但目前大坝坝体仍存在渗漏现象。另外历次除险加固也未进行坝基处理。本次除险加固要形成大坝封闭完整的防渗体系，拟对全坝段坝体和坝基进行防渗处理。根据大坝渗漏原因，结合以往类似工程的实践经验，坝体防渗分别采用复合土工膜结合单管高压旋喷防渗墙、坝顶单管高压旋喷防渗墙两种方案进行比选，坝基防渗则采用帷幕灌浆。坝体坝基防渗方案比较如下：方案一：复合土工膜结合单管高压旋喷防渗墙：本方案首先在22.00m高程平台钻孔对坝基进行帷幕灌浆，然后对22.00m高程以下坝体采用单管高压旋喷防渗墙进行坝体防渗，接着对22.00m高程以上坝体进行铺设土工膜，最后将帷幕向两岸延伸。（1） 施工平台施工前对迎水坡22.00m高程平台进行扩宽，开挖至宽度为3.0m，以满足施工要求。（2） 22.00m高程平台钻孔对坝基进行帷幕灌浆在施工平台开挖后，拟在平台中心位置钻孔对坝基进行帷幕灌浆，孔距2.0m，布单排孔，帷幕深度根据地质勘探成果深入相对不透水层线以下3.0m。（3） 22.00m高程以下坝体防渗坝基帷幕灌浆后，拟对22.00m高程以下坝体采用单管高压旋喷防渗墙进行坝体防渗，钻孔深入坝基强风化层以下0.5m，最大旋喷防渗墙深度为10.5m，单管旋喷布设单排孔，孔距0.5m，成桩直径N0.60m，孔斜率W0.7%。（4） 22.00m高程以上坝体防渗22.00m高程以上坝体拟采用土工膜进行防渗，铺设土工膜时应在22.00m、38.00m高程及坝体与两岸岸坡交接处设混凝土结合槽，同时在32.00m高程处设一防滑槽。22.00m及38.00m高程结合槽尺寸为0.3*0.3m；坝体与两岸岸坡交接处拟先进行开挖，开挖至强风化岩体，然后浇筑尺寸为1.5*1.5m（底宽*高）混凝土（可预埋灌浆管），一方面作为土工膜结合槽，另一方面作为帷幕连接的盖座。帷幕连接沿着已浇筑的混凝土盖座布设帷幕灌浆孔，孔距2.0m，布单排孔，帷幕深度根据地质勘探成果深入相对不透水层线以下3.0m，首先将帷幕连接至坝顶，然后向两岸延伸至正常蓄水位与相对不透水层线交线。方案二：坝顶单管高压旋喷防渗墙本方案首先拟在坝轴线位置钻孔对坝基进行单排帷幕灌浆，孔距为2.0m，帷幕深度根据地质勘探成果深入相对不透水层线以下3.0m，并向两岸延伸至正常蓄水位与相对不透水层线交线。接着在坝轴线位置对坝体进行单管高压旋喷造防渗墙，深入坝基强风化层以下0.5m，最大旋喷防渗墙深度为27.5m，单管旋喷布设单排孔，孔距0.45m，成桩直径N0.60m，孔斜率W0.5%。经综合比选后，推荐采用方案②，即坝顶单管高压旋喷造防渗墙。4.2.3大坝坝顶改造坝顶主要增加坝顶盖面，根据规范要求宜采用柔性材料，计划采用泥结石作为坝顶的盖面材料。4.2.4大坝坝坡改造大坝坝坡改造主要包括①迎水坡局部护坡翻砌。②背水坡坝坡凹陷处进行回填，并且重新进行草皮护坡。4.3溢洪道加固设计增设溢洪道未安装的2孔闸门，采用钢筋混凝土混凝土平面闸门，并设置其启闭设备。另外对溢洪道护坡、未端挡墙损坏部份进行修复。4.4输水设施目前输水涵管漏水严重，且进口闸门启闭设施老化锈蚀。本次除险加固拟采用以下两种方案进行比选。对原输水涵管进行封堵，然后新建引水隧洞。方案一新建输水隧洞，对原输水涵管进行封堵考虑现有坝后渠道在右岸，隧洞出口应与渠道连接，因此本次新建引水隧洞布置在右岸。隧洞进口底高程为22.00m（死水位），断面形式为城门形，开挖尺寸为1.6X2.0m（底宽X高），其中侧墙高1.5m，长130m，坡降1/100。新建引水隧洞按无压设计，进口采用斜拉闸门进行控制，并在闸门后设一消力池。原输水涵洞封堵设计分二段对原涵洞进行封堵，分别为进口段及洞身段。进口段拟采用拆除重新封堵的方法，对进口段10m的涵洞进行开挖，采用粘土进行回填，然后恢复原坝坡。对洞身段采用C25砼封堵，并在出口处设反滤。原输水涵洞的封堵需待新建输水隧洞满足通水要求后才能进行。进口段的封堵需修建施工临时围堰。方案二：原涵洞加固本方案将保留现有的输水涵洞，对输水涵洞进行防渗加固处理。要进行涵洞的防渗加固处理，关键是要截断涵洞洞身、洞身和坝体填土间渗漏通道。考虑涵洞尺寸仅0.6*0.8m，采用内套钢管施工困难、质量难以保证，因此本次设计不采用内套钢管方案。本设计结合坝体单管旋喷防渗墙的施工，拟采用单管旋喷防渗墙和砌体补强灌浆两种措施截断上述的主要渗漏通道进行加固，具体方案如下：拟在单管旋喷防渗墙上下游、输水涵洞位置分别增设7孔双管高压旋喷孔。另外分别在坝轴线上、下游0.5m处、涵洞两侧各布2孔涵洞基础帷幕灌浆孔。另个在涵洞内对涵洞砌体进行补强灌浆，每排分别在顶拱、侧墙及底板布3个孔，孔深0.6m，深入坝体（单管旋喷）0.1m，排距为2.0m，呈错位布置，并在旋喷防渗墙位置布孔适当加密。补强灌浆压力建议采用0.2〜0.3Mpa，具体可在施工过程调整。综合比选，选用方案二，即对原涵洞进行加固。4.5防汛公路路面硬化现有防汛公路长***m，目前路面凹凸不平、标准低，路面宽度不足。一遇雨天路面就泥泞不堪，影响水库的防汛抢险。本次除险加固拟对该段防汛公路进行局部拓宽并进行路面硬化，根据《水库工程管理设计规范》SL106-96中有关规定防汛公路按四级公路设计，即路面宽3.5m，路基面宽4.5m，路肩宽0.5m。4.6管理房现有管理房面积约180m2，失修多年，为砖混结构。本次除险加固拟对新建水库管理房，为框架结构，共设两层，总面积150m2。内外墙面采用白色水泥漆进行粉刷，窗户更换为标准铝合金窗户，门更换为防盗门。4.7大坝白蚁防治目前大坝发现白蚂蚁活动的痕迹，需及时进行防治。大坝白蚁的防治根据现有技术水平还很难做到一劳永逸，应结合大坝的安全检查，开展经常性、长期性的防治工作，目前主要的措施是投入毒饵条毒杀白蚁。根据东风水库大坝的具体情况，可结合本次除险加固的坝体防渗对大坝部分蚁路、蚁穴等进行填充。4.8大坝安全监测设计4.8.1设计内容根据规范要求，工程运行阶段应进行经常的及特殊情况下的巡视检查和观测工作，并负责监测系统和全部观测设施的检查、维护、矫正、更新、补充、完善，以及监测资料的整编、监测报告的编写和监测技术档案的建立。另外，管理单位还应根据巡视检查和观测资料，定期对水库的工作状态进行分析和评估，为水库安全鉴定提供依据。该水库大坝属4级大坝建筑物，依照规范要求，并综合考虑到大坝的实际情况，设置如下安全监测项目：巡视检查、表面变形监测、渗流量监测、坝体浸润线、水文气象的监测。目前水库已建成有1个中心站（县防汛办）和1个水位雨量站（坝头站）。可根据监测到的水情和水情预报，实行防洪安全监控；在安全监控基础上，兼顾防灾与兴利效益，对水资源的调度运用提供决策支持。目前水库设有位移观测点，但目前已损坏严重，多年未观测。本次除险加固主要完善水工必测项目的实施。4.8.2大坝安全监测设计大坝安全监测项目主要有：坝体表面变形、坝体浸润线、渗漏量的观测等。表面变形包括垂直位移和水平位移。大坝垂直位移和水平位移的观测是大坝观测的必测项目之一。此次除险加固设计表面变形设计采用人工观测。坝体的垂直位移按三等水准测量方法进行，采用S3型水准仪观测其高程变化。水平位移观测用J2型经纬仪视准线法进行观测。本次除险加固大坝布设三条视准线，第一视准线为迎水坡37.50m高程，第二视准线为坝顶靠下游侧38.00m高程，第三视准线为背水坡高程37.00m的高程，大坝位移观测标点总共9个，每排3个，其桩号分别为0+025、0+050、0+075；在每排位移标点两岸延长线上分别设置1个工作基点和1个后视基点。各个标点设置要求如下：工作基点，根据大坝地行地质情况，工作基点宜选在右岸，便于司镜，各工作基点必须设置在较坚硬的地基上，采用现浇C20混凝土墩，高1.2m埋置经纬仪托架，确保视线通视良好。后视基点，在大坝的左岸坚硬地基上设置后视基点，采用强制对中底盘，若地势较低可将底盘埋置在0.4〜2.5m高的混凝土墩上。位置标点，采用强制对中底盘，每个标点安装一个，底座为C15混凝土墩，深入坝体0.5m，离坝面0.3m。坝体浸润线坝体浸润线监测目的是了解监测断面上压力分布和浸润线位置的确定，针对本工程采用钻孔埋设测压管的监测方法。根据坝基地质条件和此次除险加固防渗加固方案，大坝坝体渗流监测设置监测横断面为3个，其桩号分别为0+020、0+045、0+070。每个横断面布置3根测压管，共设9根测压管。渗漏量的观测目前坝后量水堰宽度小且淤积严重，不满足规范要求。为了更好的了解水库大坝的渗漏情况，本次除险加固拟重新在大坝坝脚设置量水堰进行渗漏量观测。采用角形量水堰。量水堰的过流形式为不淹没出流，即经过堰顶的水流为自由出流。日常观测可通过测量过堰水深计算渗流量。水库管理单位应及时进行观测，同时记录时间、库水位和天气情况。在汛期和库水位变化较大时应增加观测次数，并及时整理、分析有关的观测数据，判断大坝的渗流安全情况。金属结构与电工本次除险加固主要的金属结构有原涵洞转动门盖及启闭设备、增设2孔溢洪道钢筋混凝土平面闸门及启闭设备，对闸门启闭力进行计算。启闭设备采用手电