浙江衢州柯城区九华乡箬溪垅水库除险加固工程初步设计

浙江衢州柯城区九华乡箬溪垅水库除险加固工程初步设计摘要水库既是水源工程，又是防洪工程。新中国建立后，修建了大量的水库，这些水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用。九华乡箬溪垅水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪及养殖的小（2）型水库。经过多年的运行，各种安全隐患凸显：①大坝坝体及坝基存在渗漏；②大坝迎水坡干砌块石护坡存在局部风化破损，坡脚基座局部破损；③坝体存在白蚁危害的隐患；④溢洪道下游段全断面均未护砌，泄槽末端无消能工。⑤坝下涵管的启闭机拉杆锈蚀严重，存在安全隐患；⑥管理房破损严重；⑦水库缺少必要的管理设施，库底淤积严重。本次主要针对水库存在的主要问题进行除险加固设计，采取相应的工程措施，以保证水库的安全运行，保护下游人民的生民财产安全。关键词：箬溪垅水库安全隐患凸显除险加固设计

目录TOC\o"1-2"\h\u127261前言 1226081.1研究的目的、意义 1228491.2研究现状 1134031.3研究目标 253071.4本文主要研究内容 2154322综合说明 3211292.1水库基本情况 3297542.2除险加固的必要性 5582.3除险加固的主要内容 8280852.4工程特性表 117053水文 13136533.1基本资料 13271003.2设计暴雨 14171973.3设计洪水 15326314工程地质 18110284.1区域地质 1869744.2坝区工程地质条件 19298064.3工程地质评价 2091584.4库区不良地质现象 21320534.5天然建筑材料 22127854.6结论 22108295加固设计 23124105.1工程任务和规模 23305645.2主要加固项目 23247745.3设计依据 24191845.4总体布置 25141965.5加固设计 25222846施工组织设计 38220886.1施工条件 38220776.2施工导流 38220976.3主体工程施工 39111166.4施工总布置 41277856.5主要技术供应 42262586.6施工度汛与施工安全设计 4310947水土保持与环境保护设计 45317257.1水土保持设计 4515707.2环境保护设计 47106798工程管理设计 50305428.1工程管理现状 50104198.2工程管理机构及管理设施 50154778.3标准化管理 50261298.4工程管理和维护经费 51257369工程概算 52147069.1编制说明 52172059.2工程概算 53

1前言1.1研究的目的、意义水利事业的发展，兴水利，除水害离不开水库的作用。水库的建立一方面可以提高水资源的利用效率，促进社会经济的快速发展；另一方面则可以实现对洪水灾害的防御，保证人们的生命安全。但是，我国水库基本建设于上世纪50-70年代，限于当时的技术水平，设计标准低，施工质量差。不少水库因为本身质量不达标。也有些经多年运行，管理不到位，导致险情出现，无法充分发挥其防洪、灌溉等功能。对此，为保证水库的正常运行，必须对其进行除险加固。我国病险水库的现状：（1）我国的病险水库数量较多，且病险程度较为严重。据相关资料显示，我国水利系统管理下的8万多座水库当中，共有三类水库3万多座。（2）病险水库的面广量大，威胁范围较大。（3）水库病险的问题复杂，一座水库往往是几种问题同时出现，交叉影响。（4）垮坝事故频发，当前，我国病险水库中尤其是小型水库的垮坝事故时有发生。根据相关资料显示，建国至今我国的垮坝总数已经达到了3000多座，其中，绝大多数为小型水库。且小型水库大坝同时存在多种病患，小型水库的安全形势比大中型水库更加严峻。（5）技术力量薄弱，安全管理水平低水库管理经费欠缺，管理机构不健全。尤其小型水库有些未设专门管理机构，一般仅有简易管理房和一个兼职管理人员，且为当地村民，只能起到看护水库的作用，还有少部分水库竟无人管理。箬溪垅水库大坝、溢洪道、输水建筑物等主要建筑物均存在较大的安全隐患，因而对箬溪垅水库除险加固的研究具有重要的现实意义。为兴利除害，箬溪垅水库进行水库除险加固是必要的。1.2研究现状病险水库除险加固，确保水库安全，充分发挥防洪和兴利效益，对促进经济与社会的发展，具有十分重要的意义。目前主要措施有以下：（1）提高大坝防洪标准的工程措施提高水库防洪标准的工程措施：一是加高大坝、增加水库调蓄洪水能力，对削减洪峰的作用较大，对下游淹没影响也较小；二是扩建或增建溢洪道，加大泄洪量，对削减洪峰的作用不是太大，但对下游淹没影响却较大。（2）提高大坝工程质量的措施关于大坝工程质量问题，土石坝主要是渗漏、滑坡和裂缝，其中滑坡和裂缝的产生，有的也与渗漏有关，所以处理土石坝质量，关键是防渗，这里主要是针对防渗提出一些常用的工程措施。一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有水平防渗与垂直防渗。水平防渗有黏土铺盖结合下排开挖导渗沟、减压井和水平盖重压渗等；垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗，冲抓套井回填黏土防渗及土工合成材料防渗等。在病险水库防渗加固中，有的是坝基需要防渗加固，有的是坝基和坝体都需要防渗加固。在采取工程措施时，多采取垂直防渗措施。下排目的即为降低坝体的浸润线以及坝体孔隙水的压力，从而提高坝坡稳定性；控制渗流，避免出现渗透破坏；实现对坝坡土的保护，避免出现冻胀破坏。常用的坝体排水形式：贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、管式排水、综合式排水。（3）改造输水建筑物质量的措施水库输水建筑物的病害影响了水库工程安全与效益的发挥。水库输水建筑物存在病害，其病害类型主要为启闭（放水）设施失灵漏水、坝下涵洞（管）断裂及漏水、隧洞进口段破坏等。主要措施：加强维修养护、改建进水口形式、灌浆、套管及内衬补强、挖除翻修或重修、封堵重新开挖隧洞或非开挖定向钻铺管等处理措施。1.3研究目标本次主要针对水库存在的主要问题进行除险加固设计，采取相应的工程措施，以保证水库的安全运行，保护下游人民的生民财产安全。1.4本文主要研究内容（1）大坝除险加固设计；（2）溢洪道加固设计；（3）输水建筑物加固设计；（4）工程管理设计；（5）其他。

2综合说明2.1水库基本情况2.1.1水库地理位置箬溪垅水库位于柯城区九华乡上清村，水系属钱塘江流域衢江支流庙源溪，属于亚热带季风气候区。水库坝址位于九华乡以北，距九华乡人民政府约2.4km，距市区约12km。箬溪垅水库九华乡人民政府箬溪垅水库九华乡人民政府图2-1箬溪垅水库地理位置示意图2.1.2水库主要任务及规模箬溪垅水库坝址以上集水面积为1.06km2，主流长1.4km，河道比降2.75%，正常蓄水位144.20m，正常库容70.14万m3，经调洪演算复核，箬溪垅水库校核洪水位145.91m，总库容为79.73万m3，下游灌溉面积3200亩。根据《防洪标准》（GB5021-2014）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）规定，经本次复核后，箬溪垅水库工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级，设计洪水标准为20年一遇；校核洪水标准为200年一遇。箬溪垅工程任务以灌溉为主，兼顾防洪及养殖。2.1.3水库现状布置及主要建筑物工程主要建筑物包括大坝、溢洪道、输水建筑物等组成。一、大坝大坝坝型为均质土坝，最大坝高为19.37m，坝顶宽4.92～20.13m，坝顶轴线长75m，坝顶高程为145.98～146.52m(16年实测，1985国家高程基准，下同）。坝顶为碎石路面。大坝迎水坡为干砌块石护坡，水泥砂浆勾缝，坡比为1:2.26，坡脚为浆砌石基座。大坝背水坡为土质边坡，共分为两级坡。自上而下，第一级护坡坡比为1:1.85，马道高程137.01～137.48，宽约1.5m；第二级护坡坡比为1:1.73，坡脚为干砌块石护坡，护坡外侧为上坝道路，高程132.26~132.72，宽约5m；背水坡坝脚为排水棱体，位于上坝道路外侧。二、溢洪道溢洪道位于大坝左坝肩，为开敞正槽式溢洪道，全长约94m，由控制段、泄槽组成。控制段长约10m，为宽顶堰，堰顶高程为144.20m，溢流净宽为5m，底板采用C20砼衬砌，右岸为浆砌卵石护砌，左岸为未护砌。泄槽段全长约84m，其中控制段下游长30m底板采用砼衬砌，右岸局部采用浆砌卵石护砌，左岸为未护砌；其余下游长54m段，两岸为山体，全断面均未护砌；泄槽末端接穿路涵管，由涵管连接至水库灌溉渠。三、输水建筑物输水涵管位于大坝右坝肩坝下，管径30cm，为素砼涵管，管长约为94m，出口高程为128.30m，启闭机房位于大坝右坝肩上游约38m处，建筑面积约15m2，为单层砖混结构，涵管进口采用铸铁闸门启闭，闸门通过斜拉式启闭机控制。四、工程管理设施1）上坝道路以苦狮线为起点，自南向北终点至大坝坝顶右坝端，为碎石路面。上坝道路现状接至大坝坝脚左坝端，并沿排水棱体顶部经三道转弯后通向大坝右坝端后至坝顶。2）水库管理房位于大坝右侧上坝道路旁，现状陈旧，屋顶破损。3）水库现状坝顶设有安全公告牌和工程简介牌；水库水位观测设施缺失。五、其他大坝左右两坝肩各有一条道路通向库区上游，为当地百姓生产劳作的主要道路。2.1.4水库建设情况一、建设情况水库始建于1954年，1971年4月竣工，历时17年，是柯城区水库建造过程最长的一座水库。该水库在1962年7月遇强降雨，水库大坝出现决口，灾后对大坝进行修复，将溢洪道从大坝右侧改建至左侧，并将大坝加高。二、安全鉴定及加固情况2004年6月，经柯城区水利局水库大坝安全技术小组对箬溪垅水库大坝进行了安全鉴定，鉴定结果为三类坝，被列入浙江省2004年千库保安工程计划。2004年除险加固的主要内容包括：迎水坡干砌块石护砌、背水坡草皮护坡、大坝及溢洪道进行充填灌浆、坝顶铺设碎石路面、溢洪道加固改造、上坝道路拓宽改造、白蚁防治。2016年8月，箬溪垅水库列入柯城区水库山塘标准化建设，标准化建设主要内容包括：背水坡杂草清除、启闭机房和管理房内外墙涂刷、增设水位尺、标识标牌和视频监控。2.2除险加固的必要性2.2.1水库安全技术认定结论箬溪垅水库进行安全技术认定，安全分析评价及结论如下： 2.2.1.1安全分析评价1）工程质量：大坝坝体填筑土压实度不能满足规范要求，土体渗透系数不能满足规范要求，背水坡坡脚和排水棱体有大面积散浸区；溢洪道衬砌段质量较差，局部脱落；输水涵管为坝下素砼管。箬溪垅水库大坝工程质量评价为“不合格”。2）防洪安全：经按设计20年（重现期），校核200年（重现期）洪水标准进行复核，现状大坝防洪能力满足现行规范要求。箬溪垅水库大坝防洪安全性评价为“A”级。3）渗流安全：现场检查发现大坝背水坡坡脚有大面积散浸区，大坝左右坝肩与山体接触带均有渗漏水。箬溪垅水库大坝渗流安全性级别为“C”级。4）结构安全：水库大坝坝坡抗滑稳定能满足规范要求；输水设施启闭设施安全，正常运行。箬溪垅水库结构安全性级别为“B”级。5）金属结构安全：输水设施启闭设施正常运行，金属拉杆无弯曲，有轻微锈蚀现象，闸门可正常启闭。箬溪垅水库金属结构安全性为“A”级。6）大坝运行管理：水库大坝运行过程中针对大坝存在的问题及时进行了维修加固处理；水位观测设施缺失，缺少必要的安全警示牌、告示牌，管理范围及保护范围内缺少界桩、隔离设施；水库档案管理设施不完善，不利于日常管理；启闭机房、管理房陈旧，上坝道路一般，基本满足防汛抢险物资储备和日常管理。箬溪垅水库运行管理综合评价为“较好”。2.2.1.2安全技术认定结论根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）有关规定，箬溪垅水库大坝属于“三类坝”，因此需要大坝进行除险加固处理。2.2.2水库现状存在问题复核本次设计初步设计阶段经现场勘查分析及通过工程地质勘察成果，经分析计算，现状该水库存在问题如下：一、大坝1）大坝坝体及坝基存在渗漏问题：根据地质勘探资料可知坝基基岩透水率较大，为弱——中等透水性，存在坝基渗漏问题。大坝坝体土为含碎石粉质粘土，渗透系数不满足规范要求。现场检查发现背水坡坡脚有大面积散浸区，表明大坝坝体存在渗漏现象。2）大坝迎水坡坡面干砌块石护坡存在局部风化破损问题，迎水坡坡面局部杂草滋生，坡脚基座局部破损。背水坡土质边坡凹凸不平。3）大坝附近发现有白蚁活动迹象，坝体存在白蚁危害的隐患。图2-2背水坡坡脚渗水点图2-3迎水坡护坡破损，局部杂草滋生图2-4背水坡边坡凹凸不平二、溢洪道溢洪道控制段左岸为未护砌，右岸浆砌卵石挡墙破损严重。泄槽下游段全断面均未护砌，泄槽底凹凸不平且灌木杂草丛生，影响安全泄洪。泄槽末端无消能工。图2-5溢洪道控制段卵石挡墙破损图2-6溢洪道泄槽灌木丛生未衬砌三、输水建筑物水库输水建筑物为坝下放水涵管，位于大坝右坝肩。1）坝下放水涵管为素砼涵管。2）启闭机拉杆锈蚀严重，存在安全隐患。3）启闭机房目前门已遗失，外墙列入2016年柯城区水库标准化建设，现已完成涂刷，内墙粉刷层脱离、发霉情况较严重，屋顶瓦片破损、漏水严重，屋内无照明设施，不利于启闭设备管理运行。图2-7启闭机房屋顶破损，启闭斜道破损四、工程管理设施1）水库上坝道路已在2004年柯城区千库保安工程进行了拓宽改造，以苦狮线为起点，自南向北终点至大坝坝顶右坝端，为碎石路面。上坝道路现状接至大坝坝脚左坝端，并沿排水棱体顶部经三道转弯后通向大坝右坝端，此段线路转弯多且转弯半径小，不利于防汛抢险通行及存在较大的安全隐患。上坝道路全长875m，现状未设置避车道，车辆无法交汇；上坝道路局部靠山体侧未设置排水沟，雨水对路面冲刷较严重。2）管理房陈旧，外墙列入2016年柯城区水库标准化建设，外墙现已完成涂刷，屋顶瓦片破损漏水，房门为木门，窗户缺失，未配备照明，不能满足防汛物资储备及日常管理需求。3）水库坝顶设有安全公告牌和工程简介牌，水位观测设施缺失，缺少必要的安全警示牌、告示牌，管理范围及保护范围内缺少界桩、隔离设施。五、其他1）大坝左右两坝肩各有一条道路通向库区上游，为当地百姓生产劳作的主要道路。其中大坝右坝肩1#路前段约41m通向大坝启闭机房，路面凹凸不平；大坝左坝肩2#路须经过溢洪道，且溢洪道底板与路面齐平，溢洪道溢洪时，道路将被淹没阻断，无法通行。2）水库经多年运行，库底存在淤积情况。2.2.3水库除险加固的必要性箬溪垅水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪及养殖等综合利用的小（2）型水库，水库的安全与否直接关系到下游群众的生命财产安全。鉴于水库存在上述种种问题，若不及时进行除险加固，一旦失事，将严重威胁到下游村庄及农田的安全。随着社会经济的发展，对箬溪垅水库实施除险加固，消除安全隐患，确保下游防洪安全，同时继续发挥原有的工程效益，已迫在眉睫。2.3除险加固的主要内容本次除险加固主要针对现状水库存在的主要问题采取相应的工程措施，以保证水库的安全运行，保护下游人民的生民财产安全。2.3.1大坝加固工程2.3.1.1大坝防渗设计针对大坝坝体渗漏问题，本次设计采用套井粘土回填对大坝坝体进行防渗处理。套井中心线沿大坝坝顶轴线布置，采用冲抓钻造孔，粘土分层回填夯实，形成一道连续的粘土防渗墙，起到防渗的目的。套井为单排布置，设计钻机冲抓孔径1.1m，孔距0.75m，有效防渗厚度0.8m，墙底要求伸入强风化岩基不小于0.5m。针对大坝坝基渗漏问题，本次设计采用帷幕灌浆对大坝坝基进行防渗处理。帷幕灌浆孔布置于防渗墙轴线上，孔径φ56mm，孔距2m。灌浆孔要求伸入基岩相对不透水层（q=10Lu）以下4m。2.3.1.2坝顶及坝坡设计将坝顶统一整平至146.60m，宽5.5~20.1m，原防浪墙拆除。坝顶路面采用沥青路面，路面宽4.0~12.0m，两侧设花岗岩平缘石。平缘石外侧设绿化隔离带。本次加固对大坝迎水坡进行修整，坡比1:2.25。迎水坡原干砌块石护坡和砌石基座进行拆除，坡脚新建C20砼基座，高程145.91m以下至基座坡面铺设C25砼生态砌块护坡，下设15cm厚砂砾料垫层；高程145.91m至坝顶采用草皮护坡，草皮采用矮生百慕大混播黑麦草，满铺。迎水坡坝顶至基座新建粗条石台阶。背水坡自上而下分为两级护坡，对原坡面清理杂草及表层土后，坝坡削填结合，采用C25砼预制块框格草皮护坡，草皮采用矮生百慕大混播黑麦草，下铺种植土厚30cm。一级坡修整至设计坡比1：2.0，二级坡比修整至1：2.0，一级坡和二级坡结合处设置马道，马道宽1.5m。马道宽1.5m，高程为137.40m，路面采用粗条石铺装，路面两侧设C20砼界墙。背水坡两侧设置C20砼排水沟。背水坡坝顶至坝脚新建粗条石台阶。2.3.1.3排水体设计本次设计拆除原排水体，并新建排水棱体。排水棱体顶宽1.5m，高3.4m，坡面坡比1:1.5，内设反滤层，外部铺设粗条石。排水体挡墙外侧设置C20砼排水沟并外接25m至灌溉渠道。2.3.1.4白蚁防治大坝存在白蚁活动，巢内施药回填夯实，使用灭蚁灵粉使巢内残留的白蚁在一定时间内彻底死亡。2.3.2溢洪道工程溢洪道位于大坝左坝端，本次加固设计主要对溢洪道进行衬砌改造，保持原堰顶高程144.20m不变，改造后溢洪道由进水渠、控制段、泄槽、消力池和出水渠组成，出水渠末端与已建灌溉渠连接，全长177m。考虑道路跨溢洪道，本次溢洪道新建两座桥，其中控制段新建机耕桥一座，泄槽段桩号0+103.7~0+111.2段新建抢险桥一座。2.3.3输水建筑物工程本次加固设计为修缮启闭机房，采用非开挖定向钻新建放水涵管，同时对老涵管进行封堵。新建放水涵管位于大坝右岸山体中，放水涵管采用非开挖定向钻孔，成孔直径400mm，内铺设Dn315PE放水管。敷设完成后对空隙进行回填灌浆。PE管进口底高程为129.90m，出水口底高程为129.00m，全长99.5m。出水口接新建灌溉渠道，渠道长34m，尺寸60×60cm（宽×高）。放水涵管进口新建C25钢筋砼进水口，同时更换Φ500铸铁闸门和Φ60拉杆。2.3.4工程管理设施2.3.4.1上坝道路设计上坝道路全长875米，为碎石路面，本次设计对原道路进行硬化，上坝道路路面采用沥青铺筑，路面结构自上而下分别为4cm细粒式黑色沥青砼、8cm粗粒式黑色沥青砼铺筑、15cm厚5%水泥碎石稳定层。上坝道路改建基本沿原有线路不变，其中原有线路从大坝坝脚左坝端至大坝现有管理房段因线路转弯多且转弯半径小，对日后交通带来较大的安全隐患，本次设计在桩号路0+752~0+793段对上坝道路进行改道调整，同时为满足此段道路纵坡不大于12%的要求，桩号路0+704~0+752段路面高度从0逐渐抬高到3m，抬高后道路纵坡9%，满足要求。为方便两车交汇，本次设计在桩号路0+280、路0+650设置两处避车道。为避免雨水对路面冲刷，在靠山体侧设置C20砼排水沟，尺寸30×30cm（宽×高）。上坝道路考虑埋设Φ300钢筋砼涵管，可根据现场情况确定，暂定100m/处。2.3.4.2管理房设计本次管理房设计为新建管理房，新建建管理房位于大坝左坝肩上，建筑面积144m2，建筑占地面积72m2，为双层砖混结构。根据工程规模和特点，配备必要的工程维修设备和储备必要的抢险物资，并配备必要的无线通讯设施，便于防汛抗旱管理。2.3.4.3水位监测设计在水库内设置人工观测水位尺，进行水库水位人工观测。水位尺零点高程每隔3~5年应校测一次，当怀疑水位尺零点有变化时应及时进行校测。水位观测测次一般为1~2次/天，如遇特殊情况（高水位、库水位骤变、特大暴雨、强地震）和工程出现不安全征兆时应增加测次，汛期还应根据需要调整测次。箬溪垅水库为小（2）型水库，按照《浙江省小型水库运行管理规程（试行）》规定，本次增设水位遥测设施，水位遥测系统结合启闭机房和启闭设施布置。观测数据通过遥测系统，可自动反映到区防汛办的计算机上，以便于管理人员随时了解水库的水位情况。2.3.4.4其他管理设施1）大坝左坝头设置1块工程简介牌；2）大坝左坝头设置1块重要水域告示牌；3）溢洪道进水口及迎水坡台阶设置3块安全警示牌；4）大坝左坝头设置1块工程建设永久性责任牌；5）在划定的管理范围及保护范围设置界桩，每公里不少于1个，非直线段适当加密；6）在划定的管理范围及保护范围设置安全管理告示牌，暂定5块。7）管理房设置应急照明系统。2.3.5其他大坝左右两坝肩各有一条道路通向库区上游，为当地百姓生产劳作的主要道路。其中大坝右坝肩1#路路面铺设碎石厚10cm，靠山体侧设C20砼排水沟，另一侧种植红叶石楠绿篱；大坝左坝肩2#路路面加高至与溢洪道机耕桥齐平，靠库区侧设C20砼拦挡。2）水库经多年运行，库底存在淤积情况，本次考虑对库区进行清淤，清淤2500m3。2.3.6工程概算本工程总投资527.90万元，其中工程部分506.18万元，征地和环境部分21.72万元。

2.4工程特性表表2-1工程特性表序号及名称单位04初设结果（04年实测，黄海高程）加固前（16年实测，1985国家高程基准）加固后（16年实测，1985国家高程基准）备注一、水文1、所在流域衢江支流庙源溪2、集水面积km21.061.061.063、主流长度m1.41.41.44、代表性入库流量m3/s/25.025.0P=5%/38.538.5P=0.5%5、水库最大下泄流量m3/s/11.5911.59P=5%/18.2018.20P=0.5%二、水库特征水位1、水库水位、库容正常蓄水位m/144.20144.20设计洪水位m/145.47145.47P=5%校核洪水位m/145.91145.91P=0.5%正常库容万m³/70.1470.14总库容万m³8079.7379.73死库容万m³//0.11灌溉面积亩320032003200三、水库管理1、运行管理单位箬溪垅水库灌区管委会2、主管单位九华乡人民政府3、监管部门柯城区水利局4、水库权属上清村村民委员会四、主要建筑物1、大坝坝型均质土坝均质土坝均质土坝坝顶高程m/146.22146.60防浪墙顶高程m/0.5/最大坝高m19.519.519.80坝顶长度m757575坝顶宽度m5.5~20.15.5~20.15.5~20.12、溢洪道溢洪道型式正槽开敞式正槽开敞式正槽开敞式溢流堰型式宽顶堰宽顶堰宽顶堰堰顶高程m/144.20144.20进口宽度m5553、输水建筑物型式坝内涵管坝内涵管坝下放水涵管（DN315PE管）长度m949499.5直径m0.30.30.315进水口高程m//129.90出水口高程m/129.00129.00

3水文3.1基本资料3.1.1流域情况箬溪垅水库位于柯城区九华乡上清村，水系属衢江支流庙源溪。本次采用浙江省测绘局2003版万分之一地形图进行量测得坝址以上集雨面积为1.06km2，主流长度1.4km，河道比降2.75%。3.1.2气象特征本流域属于亚热带季风气候区，冬夏季风交替明显，温和湿润，四季分明，雨量丰沛。4月中旬至7月中旬，夏季风的暖气流与南下的北方冷空气在本地区相遇，形成持续时间较长、降雨量较大的锋面雨，常常由此形成大洪水，俗称梅汛期；夏秋季7月至9月常受副热带高压控制，天气干旱少雨，降水主要为台风雨和局部雷阵雨。每年10月16日至翌年4月15日为非汛期，此时流域处于蒙古冷高压的东南部，受切变线大陆气团控制，天气以晴冷为主，当冷空气南下时，地面盛行偏北风，伴有降雨天气出现。据衢州站实测资料统计，多年平均气温17.3℃，极端最高气温40.9℃（2003年7月31日），极端最低气温-10.4℃（1970年1月16日）；多年平均水汽压17.4hpa，相对湿度79%，多年平均降雨量1694mm，多年平均蒸发量938.3mm；多年平均风速2.7m/s，最大风速19.0m/s，相应风向为w。3.1.3水库水位库容曲线水库水位～库容关系，见表3-1。表3-1水位～库容关系表水位（m）库容（万m3）（万m3)1300.131310.281320.801331.651342.901354.611367.1413710.8213815.6613921.5614028.4214135.2614243.2014351.2514460.2614571.2414680.113.2设计暴雨3.2.1推求设计暴雨水库附近有七里排雨量站，本次设计暴雨采用实测资料法及查暴雨图集法分别计算。一、实测资料法对七里排1957～2012年共56年的实测年最大24小时雨量资料进行了综合分析，采用皮尔逊Ш型曲线来确定最佳统计参数，其设计成果见表3-2。表3-2箬溪垅水库暴雨成果表(实测资料法)时段雨量均值（mm）CvCs/Cv各频率雨量（mm）0.5%5%24h135.40.353.5310226二、查《浙江省短历时暴雨》法1）点、面雨量查算水库集雨面积F=1.06km2<10km2，由于集雨面积较小，本次直接采用点雨量有关参数。在《浙江省短历时暴雨》（2003版）附图3-3～5和3-8～10中查算各历时（10min、60min、6h、24h）点雨量均值、Cv值、Cs/Cv=3.5，成果见表3-3。表3-3有关历时雨量汇总表历时10min60min6h24h点雨量均值（mm）1842.577130Cv0.350.40.40.452）设计暴雨根据各历时点雨量均值，Cv值、Cs/Cv值，查P-Ш型曲线模比系数Kp值，由公式：Hp=H×Kp计算设计频率下的雨量，计算成果见3-4。表3-4设计雨量计算成果表项目均值（mm）CvCs/Cv各频率雨量（mm）5%0.5%H10min180.353.541.230.1H60min42.50.43.510875.5H6h770.43.5195137H24h1300.453.5362245

3.2.2暴雨成果合理性分析本次两种计算方法的设计暴雨成果进行比较见表3-5。表3-5设计暴雨成果对比表设计频率0.5%5%实测资料法计算成果310226查图集法计算成果362245由表3-5可以看出，查《浙江省短历时暴雨》计算成果大于实测资料法成果。实测资料法只采用了周边的七里排站的实测雨量，资料系列单一，《浙江省短历时暴雨》是由多站分析统计出来的，查图集能更好的代表设计地区的暴雨情况。从设计水库工程安全方面考虑，本次设计暴雨成果采用暴雨图集法的计算成果。3.2.3雨型分配本工程各分段内设计雨量分配按照暴雨公式计算，其设计雨量和暴雨衰减指数计算公式如下：（1）ti＝1～6小时之间(1)(2)（2）ti＝6～24小时之间(3)(4)式中：―雨量；H60―60分钟雨量；―1小时雨量；―6小时雨量；H24―24小时雨量；―时段；,―暴雨衰减指数。各频率对应的衰减指数见表3-6。表3-6暴雨衰减指数频率ti＝10～60minti＝1～6hti＝6～24h20年一遇0.4860.6680.580200年一遇0.4640.6680.5533.3设计洪水3.3.1设计洪峰流量由于设计流域集水面积只有1.06km2，远小于50km2，本阶段设计洪水过程线采用浙江省推理公式法推求，公式如下：当汇流历时τ<1小时，当汇流历时1<τ<6小时，式中：Qm—出口断面处洪峰流量（m3/s）；—时段最大设计净雨量（mm），为各时段的雨量扣除初损及后损后的雨量；F—集水面积（km2），F=1.06km2；L—流域最大汇流长度（km），L=1.4km；J—河道比降，J=2.75%；m—汇流参数，查浙江省m～θ关系线图，θ＝L/J1/3，植被一般，取m=0.7；τ—汇流时间（h）；hτ—τ时段最大设计净雨(mm)，等于毛雨量扣除后损后的雨量；c—后损（mm/h），取1mm/h。通过试算求得各频率下汇流时间、洪峰、洪量值见表3-7。表3-7各频率汇流时间、洪峰、洪量成果表频率0.5%5%τ(h)0.740.82Qp(m3/s)38.525.0W24h(万m3)34.021.73.3.2设计洪水过程线一、净雨过程线采用24小时暴雨洪水过程线，以τ为汇流历时，将24小时划分为24/τ个时段，老大项放在第21/τ时段末，并按《浙江省短历时暴雨》雨型分配，得各时段雨量过程。本流域属南方湿润地区，产流方式采用蓄满产流方式。在设计条件下，产流采用简易扣损法，初损为20mm，后损值1mm/h。二、洪水过程线根据净雨过程线，第K时段洪峰流量计算按公式：式中：—第K时段洪峰流量（m3/s）；—第K时段雨强（mm/h）；—集雨面积（km2）；第K时段雨强以此推求洪水过程线，设计洪水过程线见表3-8。表3-8设计洪水过程线时段P=0.5%P=5%净雨(mm)洪峰流量（m3/s）净雨(mm)洪峰流量（m3/s）10.00.00.00.020.00.00.00.030.00.00.00.041.10.40.00.054.81.90.00.065.02.02.40.975.12.03.31.285.22.13.41.295.42.13.51.3105.52.23.61.3115.72.33.81.3125.92.33.91.4136.12.44.11.5146.32.54.31.5156.52.64.51.6166.52.64.71.7176.82.74.91.8187.12.85.21.9197.42.95.62.0207.73.16.42.3218.13.27.62.7228.63.48.73.1239.73.912.04.32411.44.516.45.92512.44.969.925.02616.56.68.43.02721.88.76.62.32896.638.56.02.12911.24.55.92.1309.13.6//318.73.5//329.13.6//4工程地质浙江建开勘测设计有限公司完成的《柯城区箬溪垅水库除险加固工程地质勘察报告》，本章节以该报告成果进行论述。本次共布设钻孔5只，其中3只钻孔布置在大坝坝顶轴线，1只钻孔布置在大坝迎水坡，1只钻孔布置在大坝背水坡，共完成总进尺135.10m，取大坝原状土样25件，土工试验25件，做大坝及与坝基岩土接触段注水试验22段次，大坝坝基基岩压水试验15段次，有关区域地质及大坝坝体工程地质条件及评价如下：4.1区域地质4.1.1地形地貌衢州大地跨越两个一级大地构造单元，以江山-绍兴深断裂带为界。西北部为扬子准地台(Ⅰ级)钱塘褶皱(Ⅱ级)江山-龙游(诸暨)复向斜西段(Ⅲ级)，受江山-绍兴深断裂带和常山-箫山深断裂带控制；东南部为华南褶皱系(Ⅰ级)东北缘，溪口-陈蔡隆起(Ⅲ级)的西段。主要由金衢盆地、溪口-陈蔡隆起(Ⅲ级)的西段组成。地貌属侵蚀堆积低山丘陵,地势上是区内山峰最高海拔在近1000m，东南部山势连绵，群峰耸立，西北部呈缓波状丘陵，中部相对较底，发育钱塘江支流衢江，中部低，地表水由东南和西北向中部径流，汇入衢江。工程区位于金衢盆地西端中部，近常山-箫山深断裂带，地貌属侵蚀堆积低丘垅岗区，堆积作用不强，地势西北高，东南低，库区为低丘垅岗地带，坝址区山势相对窄束，大坝建于此处“U”形谷中，谷底与两侧坝肩山脊高差约10-20米，下游为山间谷地，地表水由西北向东南径流，经常山港汇入衢江。4.1.2地层岩性工程区主要分布第四系地层、白垩系金华组地层。现由老至新简述如下：⑴奥陶系长坞组(O3c)：中生界奥陶系长坞组(O3c)，岩性主要为灰黄色、青灰色、凝灰质粉砂岩、砂岩、含砾砂岩，层厚＞1000m。⑵第四系(Q4)：坡洪积层(Q4dl-pl)，主要分布于冲沟及两侧，一般为细粒土，底部含砂砾，总厚度一般2-4m。残坡积层(Q4el-dl)，主要为粘性土类夹碎石，分布于山坡及坡麓。人工填土(Q4r)，在坝址区主要为坝体填筑土，为含砂低液限粘土、砼、块石等。4.1.3地质构造及地震衢州大地跨越两个一级大地构造单元，以江山-绍兴深断裂带为界，西北部为扬子准地台(Ⅰ级)钱塘褶皱(Ⅱ级)江山-龙游(诸暨)复向斜西段(Ⅲ级)，主构造呈北东-南西展布，受江山-绍兴深断裂带和常山-箫山深断裂带控制；东南部为华南褶皱系(Ⅰ级)东北缘，溪口-陈蔡隆起(Ⅲ级)的西段，基底为前震旦系陈蔡，自古生代以来长期隆起，处于剥蚀状态，到中生代接受巨厚的火山-沉积建造盖层，构造以北东方向为主，东西向次之。工程区位于金衢盆地西端中部，区内常山-箫山深断裂带通过，受区域构造应力影响较大，节理裂隙发育。据国家质量技术监督局发布的1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2015）、《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》确定，本建筑场地设计基本地震加速度值=0.05g，建筑抗震设防烈度=6度区，本次勘察场地属中硬土类型，场地类别属Ⅱ，土的等效剪切波速500≥μse＞250，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s。属抗震设防区，建筑抗震设防可按有关规范执行。4.2坝区工程地质条件4.2.1坝体工程地质条件经本次勘察表明，对钻孔资料、取样室内土工试验成果和现场试验结果进行综合分析对比，该大坝应为均质粘土坝，描述如下：②-1含碎石粉质粘土大坝坝体为含碎石粉质粘土，含碎石22.81-35.33%，含砂6.82-13.75%，粉粒含量22.32-29.07%，粘粒含量10.54-19.15%，灰黄、褐红、砖红色，稍湿-饱水，可塑-软可塑，粉砂感较重，松软状。根据所取土样进行室内土工试验成果为：室内水平渗透系数kh=4.16×10-5-5.98×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv=2.62×10-5-1.96×10-4cm/s。②-2含砾粉质粘土大坝坝体为①含砾粉质粘土，褐红、紫红、红褐色，稍湿-饱水，可塑-软可塑，粉砂感较重，松软状。根据所取土样进行室内土工试验成果为：室内水平渗透系数kh=3.26×10-5-9.26×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv=1.99×10-5-5.38×10-4cm/s。另据所取原状土样的击实试验表明，大坝坝体土料的平均最大干密度、最优含水量、压实度如下(见表4-1)：

表4-1大坝坝体土料的干密度、最优含水量、压实度测试成果汇总表土层名称平均最大干密度(rdg/cm3)最优含水量(w%)实际填筑干密度(rdg/cm3)实际填筑压实度压实度＜0.96比例＞0.96比例含碎石粉质粘土1.8718.71.49-1.710.79-0.91100%0%含砾粉质粘土1.8718.71.48-1.780.79-0.95100%0%大坝坝体土层现场钻孔注水试验，含碎石粉质粘土渗透系数为k=3.22×10-4-1.89×10-3cm/s，含砾粉质粘土渗透系数为k=1.86×10-4-1.89×10-3cm/s。4.2.2大坝坝基工程地质条件大坝坝址区位于金衢盆地西端中部，区内常山-箫山深断裂带构造通过，受区域构造应力影响较大，节理裂隙发育。据国家质量技术监督局发布的1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2015）、《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》确定，本建筑场地设计基本地震加速度值=0.05g，建筑抗震设防烈度=6度区，本次勘察场地属中硬土类型，场地类别属Ⅱ，土的等效剪切波速500≥μse＞250，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s。属抗震设防区，建筑抗震设防可按有关规范执行。3.2.2.1大坝基岩大坝坝址区基岩为中生界奥陶系长坞组(O3c)为灰黄、青灰色凝灰质粉砂岩，岩质软；岩体表部多呈强-弱风化状，勘探揭露，强风化带厚为3.00-4.20m，弱风化带揭露厚为7.00-8.00m。大坝坝基土与基岩强风化泥质粉砂岩接触段经注水试验的渗透系数为k=4.15×10-4-5.64×10-4cm/s。大坝坝基基岩的透水率中等-弱，其吕荣值q=2.3-14.5Lu。3.2.2.2大坝坝基土主要为第四系坡洪积（Q4dl-pl）粉质粘土和碎石土，粉质粘土位于大坝坝底，厚度1.40-5.20m。灰黄、黄褐、青灰色，饱水，可塑，含粉砂较重，中下含砾。根据所取土样的室内土工试验成果为：室内水平渗透数kv=3.62×10-5-9.65×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kh=1.79×10-5-6.37×10-4cm/s，注水试验的渗透系数为k=1.86×10-4-5.64×10-4cm/s。碎石土位于大坝坝底，注水试验的渗透系数为k=4.15×10-4-5.64×10-4cm/s。4.3工程地质评价本次勘察初步查明了大坝坝体填土的分布特点、各土层特性，以及坝基、坝肩基岩埋深、风化界线、渗水性等指标，现评价如下：4.3.1坝体填筑质量评价②-1含碎石粉质粘土，坝体土土料不能满足规范要求。室内水平渗透系数kh=4.16×10-5-5.98×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv=2.62×10-5-1.96×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv和室内水平渗透系数kh部分不能满足＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求；根据注水试验成果，坝体的渗透系数为k=3.22×10-4-1.89×10-3cm/s，坝体的渗透系数均不能满足k＜1.0×10-4cm/s现行规范要求。该填筑土土料平均最大干密度1.87g/cm3，填筑土的实际干密度1.49-1.71g/cm3，压实度为0.79-0.91，压实度＜0.96的比例占100%，坝体的碾压填筑质量不能满足现行规范的要求。②-2含砾粉质粘土，坝体土土料不能满足规范要求。室内水平渗透系数kh=3.26×10-5-9.26×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv=1.99×10-5-5.38×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kv和室内水平渗透系数kh部分不能满足＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求；根据注水试验成果，坝体的渗透系数为k=1.86×10-4-1.89×10-3cm/s坝体的渗透系数均不能满足k＜1.0×10-4cm/s现行规范要求。该填筑土土料平均最大干密度1.87g/cm3，填筑土的实际干密度1.48-1.78g/cm3，压实度为0.79-0.95，压实度＜0.96的比例占100%，坝体的碾压填筑质量不能满足现行规范的要求。4.3.2坝基工程地质评价大坝坝基为奥陶系长坞组(O3c)和第四系坡洪积(Q4dl-pl)粉质粘土：㈠、奥陶系长坞组(O3c)为灰黄，青灰色凝灰质粉砂岩，新鲜基岩质较软；基岩的透水率吕荣值q=2.3-14.5Lu，属弱-中等透水性，大坝坝底及左右坝肩基岩存在小量绕坝渗漏，含凝灰质粉砂岩强风化带与大坝坝基土坝接触段的现场钻孔注水试验的渗透系数为k=4.15×10-4-5.64×10-4cm/s，属中等透水性，不能满足＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求，存在小量坝基绕坝渗漏和接触渗漏带集中渗漏问题。建议坝基基岩参数：基岩强风化带承载力值fk=600kPa。基岩弱风化带承载力值fk=1500kPa。㈡、第四系坡洪积(Q4dl-pl)为粉质粘土，室内水平渗透数kv=3.62×10-5-9.65×10-4cm/s，室内垂直渗透系数kh=1.79×10-5-6.37×10-4cm/s，不可满足k＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求，坝基土的现场钻孔注水试验表明渗透系数k=2.13×10-4-7.46×10-4cm/s，不满足k＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求；大坝坝底段的坝体与坝基土接触带，经现场钻孔注水试验表明渗透系数k=1.86×10-4-5.64×10-4cm/s，不满足k＜1.0×10-4cm/s的现行规范要求，存在坝基土绕坝渗漏和接触渗漏带集中渗漏问题。4.4库区不良地质现象经现场踏查：该库库区内库岸植被较好，坡度较小，地表松散覆盖层厚度较小，尚未发现如滑坡、泥石流、崩塌等不良地质现象。4.5天然建筑材料4.5.1粘土料根据调查，该水库附近有丰富优质粘土料可提供,但需征地购买，运距在3-5km以内。4.5.2砂砾料工程区及附近无可供开采的砂砾料场，需要外购外运，距该项目较近的砂场可提供大量优质的砂砾料，运距在10km左右。4.5.3块石料在工程区及附近无工程所需的块石料采场，需外购，距工程较近的采石场运距在3km左右。4.6结论⑴据国家质量技术监督局发布的1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2015）、《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》确定，本建筑场地设计基本地震加速度值=0.05g，建筑抗震设防烈度=6度区，本次勘察场地属中硬土类型，场地类别属Ⅱ，土的等效剪切波速500≥μse＞250，设计地震分组为第一组，特征周期为0.35s。属抗震设防区，建筑抗震设防可按有关规范执行。⑵从本次勘察的钻孔资料、取样室内土工试验成果和现场试验结果进行综合分析表明，该大坝为粘土均质坝。⑶大坝坝基基岩透水率为弱-中等透水性，坝底及左右坝肩的基岩上部强风化带为中等透水性10Lu＜q，不能满足现行规范q＜10Lud的要求，存在小量坝基绕坝渗漏。⑷大坝坝体土土料不能满足规范要求，大部分坝体土的碾压填筑质量不满足现行规范的要求。⑸大坝坝体的渗透系数不满足规范要求，坝体渗漏问题。⑹大坝坝体与坝基土接触带的渗透系数，不能满足现行规范要求，存在接触带集中渗漏问题。坝基土的渗透系数不能满足现行规范要求，存在绕坝渗漏问题。大坝的坝基土与坝基凝灰质粉砂岩强风化带接触段存在接触集中渗漏问题。⑺该库库区内岸坡尚未发现如滑坡、泥石流、崩塌等不良地质现象。⑻溢洪道位于大坝左坝肩山体连接处，工程措施，局部破损，需加重新浇筑处理。⑼该水库施工所需的土料、砂石料需要外购外运。

5加固设计5.1工程任务和规模5.1.1工程任务本次水库除险加固的目的是针对水库存在的问题，采取一系列工程措施消除水库的安全隐患，确保大坝安全运行。水库除险加固后的工程任务仍以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用。5.1.2工程规模箬溪垅水库除险加固实施后，水库正常蓄水位为144.20m，正常库容70.14万m³，20年一遇设计洪水位为145.47m，相应库容77.30万m³，200年一遇校核洪水位为145.91m，总库容79.73万m³。按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）划分标准，工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。5.2主要加固项目本次除险加固主要针对现状水库存在的主要问题采取相应的工程措施，以保证水库的安全运行，保护下游人民的生民财产安全。一、大坝工程采用套井回填对大坝坝体进行防渗处理；采用帷幕灌浆对大坝基岩进行防渗处理；修整坝顶及坝坡，改建坝坡台阶。迎水坡采用C25生态砌块护坡，坡脚设C20砼基座；背水坡为两级坡，设马道，采用C25砼预制块框格草皮护坡，坡脚设排水棱体。对坝体进行白蚁防治。二、溢洪道工程拆除部分原挡墙及底板，对溢洪道进行衬砌改造，改造后溢洪道由进水渠、控制段、泄槽、消力池和出水渠组成，出水渠末端与已建灌溉渠连接，控制段、泄槽段各新建桥梁一座。三、输水建筑物工程在右岸山体侧新建放水涵管，采用非开挖定向钻孔，孔径400mm，内铺设Dn315PE放水管，修缮启闭机房，放水涵管进口新建C25钢筋砼进水口，同时更换Φ500铸铁闸门和Φ60拉杆。出水口接新建灌溉渠道。四、工程管理设施（1）对上坝道路进行改建，路面采用沥青砼路面；（2）新建管理房；（3）增加水位尺及水位遥测系统；（4）增设标识标牌、公告牌、界桩、隔离设施等；（5）管理房设置应急照明系统。五、其他1）对大坝库区内左右两坝肩两条道路进行改建。2）对库区进行清淤，清淤2500m3。5.3设计依据5.3.1工程等别与建筑物级别箬溪垅水库为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。本次初步设计复核，箬溪垅水库除险加固实施后，水库正常蓄水位为144.20m，正常库容70.14万m³，20年一遇设计洪水位为145.47m，相应库容77.30万m³，200年一遇校核洪水位为145.91m，总库容79.73万m³。按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）划分标准，工程等别为Ⅴ等，工程规模为小（2）型，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级，洪水标准为20年一遇设计，200年一遇校核。5.3.2设计基本资料及依据4.3.2.1主要技术规程、规范、依据1）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）2）《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）3）《水利水电工程水文计算规范》（SL278-2002）4）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）5）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》（SL189-2013）6）《水工混凝土结构设计规范》|（SL191-2008）7）《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）8）《溢洪道设计规范》（SL253-2000）9）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-2014）10）《浙江省小型水库除险加固工程初步设计报告编制导则》（试行）（2008.8）5.3.2.2水文气象箬溪垅水库水系属钱塘江流域衢江支流庙源溪，水库坝址以上集雨面积为1.06km2，主流长度1.4km，河道比降2.75%。主要气象特征值：多年平均最大风速：19m/s；多年平均气温17.3℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-10.4℃。5.3.2.3地基特征及设计参数衢州大地跨越两个一级大地构造单元，以江山-绍兴深断裂带为界，西北部为扬子准地台(Ⅰ级)钱塘褶皱(Ⅱ级)江山-龙游(诸暨)复向斜西段(Ⅲ级)，主构造呈北东-南西展布，受江山-绍兴深断裂带和常山-箫山深断裂带控制；东南部为华南褶皱系(Ⅰ级)东北缘，溪口-陈蔡隆起(Ⅲ级)的西段，基底为前震旦系陈蔡，自古生代以来长期隆起，处于剥蚀状态，到中生代接受巨厚的火山-沉积建造盖层，构造以北东方向为主，东西向次之。根据《中国地震动参数区划图(2015版)》(GB18306-2015)工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度Ⅵ度。5.3.2.4规范规定的相关安全系数根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，采用简化毕肖普法计算时，5级建筑物坝坡抗滑稳定最小安全系数在正常运用条件下应不小于1.25，在非常运用条件Ⅰ下应不小于1.15。5级建筑物的安全加高：设计0.5m，校核0.3m。5.4总体布置箬溪垅水库除险加固是对原水工建筑物进行加固，工程布置保持不变，水库加固后主要建筑物为大坝、溢洪道、输水建筑物。5.5加固设计5.5.1大坝除险加固设计5.5.1.1坝顶高程复核1）调洪演算箬溪垅水库溢洪道为开敞式正槽溢洪道，不存在可控性。加固后溢洪道堰型为宽顶堰，进口宽5m，堰顶为正常蓄水位，故起调水位就是正常蓄水位144.20m，调洪计算时，不考虑水库输水建筑物下泄流量，以策安全。2）计算原理和方法水库调洪采用静库容调洪计算方法，即认为任何水位时水库水面是水平的，采用静库容曲线，利用水量平衡原理，假定在计算时段dt内水库库容和库水位成线性变化，将圣维南偏微分方程组中的连续方程用有限差分来代替得：(I初＋I末)/2－(Q初＋Q末)/2=(V末－V初)/dt（8）式中：I初、I末——分别为时段dt初、末得入库流量，单位m3/s；Q初、Q末——分别为时段dt初、末得出库流量，单位m3/s；V初、V末——分别为时段dt初、末得水库蓄水量，单位m3。水库泄水量Q与坝前库水位Z有如下关系：Q＝f(Z)（9）式中Q与Z的关系随防洪调度中所采用的不同泄水建筑物而定。水库蓄水量V与库水位Z的关系由库容曲线给出，即：V＝f(Z)（10）联解以上方程式，即可求得各时段的坝前水位、水库泄量及蓄水量。根据以上原理，采用试算法迭代求解，逐时段连续演算，完成整个调洪过程。3）水位库容曲线水库水位～库容曲线（详见本报告“3水文”）。4）泄洪设施及泄洪能力本工程泄流方式是通过开敞式溢流堰自流渲泄。溢洪道为正槽式，堰形为宽顶堰，堰顶高程为144.20m，过水总净宽5m。采用宽顶堰型式计算泄流量，计算公式如下：（11）（12）式中：Q——流量，m3/s；B——溢流堰过水总净宽，5m；H0——计及行近流速的堰顶水头，m；v0——行近流速，m/s；α0——动能修正系数，近似取1.05；H——堰上水头，m，计算断面前取在堰前3H0～6H0处；g——重力加速度，m/s2；m——流量系数,查《溢洪道设计规范》（SL252-2000）表A.2.3-1，C——上游面坡度修正系数，取1.0；ε——收缩系数，取1.0；σm——淹没系数，根据堰顶水头与槽内水深确定淹没系数。计算出的水位～泄量关系如图5-1所示。表5-1水库水位～下泄流量关系表水位（m）144.20144.35144.50144.65144.80144.95145.10流量(m3/s)00.461.332.473.615.307.14水位（m）145.25145.40145.47145.65145.80145.91流量(m3/s)9.0811.0111.5914.2414.9718.20注：未考虑输水建筑物下泄流量。5）调洪计算成果根据箬溪垅水库在水位超过144.20m时开始自由泄流的情况，计算得到水库20年一遇、200年一遇洪水调节成果如表5-2所示。

表5-2水库调洪计算成果表频率最大入库流量Qmax（m3/s）最大下泄流量qmax（m3/s）最高库水位（m）相应库容（万m3）5%25.011.59145.4777.300.5%38.518.2145.9179.736）坝顶高程复核根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中的规定，土石坝坝顶安全超高按下式计算：式中：R—波浪爬高，m；e—风雍水面高度，m；A—安全加高，m，校核取A=0.3m，设计取A=0.5m。平均波浪爬高可按下式计算：式中：Rm—平均波浪爬高，m；m—折算单坡的坡度系数； K△—斜坡的糙率渗透性系数，干砌块石护坡，取K△=0.9；Kw—经验系数；hm—平均波高，m；Lm—平均波长，m。箬溪垅水库位于丘陵地区，计算风速W<26.5m/s，风区长度<7500，按鹤地水库公式计算波高及平均波长：式中：W—计算风速，m/s，校核风速取15.7m/s，设计风速取1.5倍的校核风速=23.55m/s；D—风区长度，m，取D=67.5m；h2%—累积频率为2%的波高，m；g—重力加速度，取9.81m/s2；Lm—平均波长，m。①根据鹤地水库公式计算得：设计工况时，h2%=0.63m，Lm=2.38m校核工况时，h2%=0.35m，Lm=1.59m②已知Hm(相应工况下的水域平均水深），由h2%及hm/Hm查《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录A表A.1.8，得出设计工况时，h2%/hm=2.23，hm=0.63/2.23=0.28m校核工况时，h2%/hm=2.23，hm=0.35/2.23=0.15m④本工程属于Ⅴ等，采用累积频率为5%的爬高值R5%，根据hm/Hm查《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）附录A表A.1.13，得出：大坝设计及校核情况R5%/Rm=1.84。根据平均波浪爬高公式计算得Rm：设计工况时，Rm=0.32m,R5%=1.84Rm=0.60m校核工况时，Rm=0.18m,R5%=1.84Rm=0.34m风雍水面高度可按下式计算：式中：e—风雍水面高度，m；D—风区长度，m；K—综合摩阻系数，取K=3.6×10-6；β—计算风向与坝轴线法线的夹角，（o）。经计算：设计工况时，e=0.0004m；校核工况时，e=0.0002m坝顶超高及坝顶高程复核计算成果见表5-3、表5-4。表5-3坝顶超高计算成果表工况计算风速V(m/s)波浪爬高R(m)最大风雍水面高度e(m)安全超高A(m)坝顶超高y(m)20年一遇23.550.600.00040.51.1200年一遇15.70.340.00020.30.64表5-4坝顶高程复核设计工况水库水位(m)坝顶超高(m)计算坝顶高程(m)现状坝顶高程(m)20年一遇145.471.1146.57145.98～146.52200年一遇145.910.64146.55由表可知，箬溪垅水库计算所需坝顶高程为146.57m，现状坝顶高程为145.98～146.52m，已建防浪墙高0.5m。结合工程实际需要，本次取消坝顶防浪墙，加固设计坝顶高程取146.60m，加固后大坝防洪标准仍满足现行规范要求。5.5.1.2大坝坝体防渗设计1)大坝防渗设计比选针对大坝坝体的防渗问题，本次除险加固的原则是通过对大坝进行防渗处理，截断坝体渗流通道，确保大坝安全。采用粘土斜墙与套井回填进行比较：a.粘土斜墙防渗优点：防渗效果好，增加大坝的结构安全；缺点：建基面清理工作量较大，排水困难，施工难度大，投资大，粘土需求量多，施工期长，施工场地较大。b.套井回填防渗优点：相对粘土斜墙工程量小、土料省、施工简单、施工技术成熟、投资小，并且可以在施工中与坝体隐患勘察相结合；缺点：易塌孔，施工质量不好会严重影响防渗效果。粘土斜墙方案需要粘土方量较大，项目区附近无粘土，需要外购，工程造价较高。实际施工中粘土斜墙基础较难处理，往往较难深入到基岩，防渗效果就会显著变差。同时考虑到大坝现状坝顶宽度5.5~20.1m，宽度较宽，完全可以满足套井机械施工要求，若采用套井回填方案可将套井、帷幕灌浆与基岩形成整体，有效阻止渗漏通道。综合考虑，本次大坝坝体防渗处理采用套井回填粘土防渗方案。2)选定方案结构设计大坝坝体防渗采用套井回填，套井中心线沿大坝坝顶轴线布置，采用冲抓钻造孔，并采用粘土分层回填夯实，形成一道连续的粘土防渗墙，起到防渗的目的。套井为单排布置，设计钻机冲抓孔径1.1m，孔距0.75m，有效防渗厚度0.8m，墙底要求伸入强风化岩基不小于0.5m。套井回填粘土顶高程146.00m，最大套井深度为21.82m，回填土料为粘土，渗透系数不大于1×10-5cm/s，粘粒含量在35%～50%范围内，压实度不小于0.96，夯实次数具体通过现场击实试验确定。套井底部1m范围内采用掺25%（重量比）水泥的粘土回填。5.5.1.3大坝坝基防渗设计针对大坝坝基渗漏问题，本次除险加固采用帷幕灌浆对坝基进行防渗处理。帷幕灌浆孔布置于防渗墙轴线上，孔径φ56mm，孔距2m。灌浆压力0.2～0.3Mpa，灌浆孔要求伸入基岩相对不透水层（q=10Lu）以下4m。灌浆孔分三序进行施工，采用自上而下分段循环灌浆方法。5.5.1.4坝顶及坝坡护坡将坝顶统一整平至146.60m，宽5.5~20.1m，原防浪墙拆除。坝顶路面采用沥青路面，路面宽4.0~12.0m，两侧设花岗岩平缘石，花岗岩平缘石宽25cm，厚12cm，下设1：3干性水泥砂浆3cm，C20砼垫层12cm。平缘石外侧设绿化隔离带，种植红叶石楠球、红叶石楠绿篱和矮生百慕大混播黑麦草皮。本次加固对大坝迎水坡进行修整。迎水坡原干砌块石护坡和砌石基座进行拆除，坡脚新建C20砼基座，高程145.91m以下至基座坡面重新铺设C25砼生态砌块护坡，下设15cm厚砂砾料垫层；高程145.91m至坝顶采用草皮护坡，草皮采用矮生百慕大混播黑麦草，满铺。在坡面与山体交界处设置粗条石界墙；迎水坡坝顶至基座新建坝坡台阶，台阶宽2m，台阶及台阶两侧肋条均采用粗条石，粗条石下铺设1:3干性水泥砂浆及C20砼垫层。背水坡自上而下分为两级护坡，对原坡面清理杂草及表层土后，坝坡削填结合，一级坡修整至设计坡比1：2.0，二级坡比修整至1：2.0，一级坡和二级坡结合处设置马道，马道宽1.5m。背水坡一级坡采用C25砼预制块框格草皮护坡，草种采用矮生百慕大混播黑麦草，下铺种植土厚30cm，护坡底部设置30cm×30cm排水沟。马道宽1.5m，高程为137.40m，路面采用粗条石铺装，下设砂砾料垫层厚10cm，路面两侧设C20砼界墙。背水坡二级坡采用C25砼预制块框格草皮护坡，草种采用矮生百慕大混播黑麦草，下铺种植土厚30cm。背水坡两侧设置C20砼排水沟，排水沟底宽25cm，顶宽50cm。背水坡一级护坡及二级护坡新建坝坡台阶，台阶宽2m，台阶及台阶两侧肋条均采用粗条石，粗条石下铺设1:3干性水泥砂浆及C20砼垫层。5.5.1.5排水体设计本次设计拆除原排水体，并新建排水棱体。排水棱体顶宽1.5m，高3.4m，坡面坡比1:1.5，顶部及坡面采用粗条石铺设厚25cm，与背水坡交界处设置20cm×60（宽×高）粗条石界墙，下设反滤层，反滤层由坝体向外设置三层，第一层为粗砂，第二层为1～2cm石子，第三层为2～4cm石子，厚度均为30cm，反滤层内部为堆石体。排水体护坡新建台阶，台阶宽2m，台阶及台阶两侧肋条均采用粗条石，粗条石下铺设1:3干性水泥砂浆及C20砼垫层。排水体挡墙外侧设置C20砼排水沟，尺寸为50×50cm（宽×高），同时考虑排水，渠道外接25m至灌溉渠道。5.5.1.6白蚁防治大坝存在白蚁活动，巢内施药回填夯实，使用灭蚁灵粉使巢内残留的白蚁在一定时间内彻底死亡。在大坝背水坡两端各挖一条隔离沟带（规格为40×40cm），同时在隔离沟带内投放药物回填完善，重点阻隔大坝外及周边地区的白蚁进入大坝吸水取食。在大坝背水坡打孔灌药（规格为2m×2m，深度25~35cm）。5.5.1.7大坝渗流及稳定分析计算1）大坝渗流分析计算a、参数选择：各岩土层渗透系数根据《柯城区九华乡箬溪垅水库除险加固工程地质勘察报告》推荐值确定，坝体及坝基各材料的物理力学指标见表5-5。表5-5各岩土层渗透系数指标表填土/基岩水平渗透系数（cm/s）垂直渗透系数（cm/s）①含碎石粉质粘土2.29×10-48.0×10-5②含砾粉质粘土2.75×10-41.6×10-4③大坝坝基土（粉质粘土）3.8×10-42.21×10-4b、计算工况：根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)，分别对以下水位组合进行计算：工况一（正常蓄水位）：144.20m，下游水位128.10m。工况二（设计洪水位）：145.47m，下游水位128.10m。工况三（校核洪水位）：145.91m，下游水位128.10m。c、计算方法：采用北京理正岩土计算软件，按有限元法进行计算。d、计算成果：见表5-6

表5-6坝体渗流计算成果表计算工况上游水位（m）最大渗透比降渗流量（m3/d）加固前加固后加固前加固后正常工况正常蓄水位114.200.470.194.0840.64非常工况Ⅰ设计洪水位114.470.600.274.9370.69非常工况Ⅱ校核洪水位114.910.630.385.1960.78从渗流计算结果可以看出，加固后坝体最大渗透比降和渗流量比加固前都小，浸润线下降的比较快，坝体进行防渗加固效果显著。二、大坝坝坡抗滑稳定计算a、参数选择：《柯城区九华乡箬溪垅水库除险加固工程地质勘察报告》中的土料推荐值确定，坝体及坝基各材料的物理力学指标见表5-7。表5-7各材料物理力学指标表编号材料容重抗剪强度指标湿容重（KN/m3）饱和容重（KN/m3）凝聚力（KPa）摩擦角（°）1①含碎石粉质粘土2.024.0123.216.32②含砾粉质粘土2.034.0323.1116.343③大坝坝基土（粉质粘土）2.024.0524.6016.8b、运用条件：根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SL189-2013)，坝坡稳定验算计算工况如下：正常运用条件（1）：水库水位处于正常蓄水位时稳定渗流期下游坝坡稳定（上游水位144.20m，下游水位128.10m）。正常运用条件（2）：水库水位处于设计洪水位时稳定渗流期下游坝坡稳定（上游水位145.47m，下游水位128.10m）。非常运用条件（1）：水库水位处于校核洪水位时稳定渗流期下游坝坡稳定（上游水位145.91m，下游水位128.10m）。非常运用条件（2）：水库水位从校核洪水位骤降至正常蓄水位时上游坝坡稳定（上游水位145.91~144.20m，下游水位128.10m）。c、计算方法：采用北京理正岩土计算软件，按计条块间作用力的简化毕肖普法进行计算。d、计算成果：坝坡抗滑稳定计算成果详见下表5-8。

表5-8坝坡抗滑稳定计算成果表运行条件上游水位下游水位位置安全系数K允许安全系数K正常运行情况正常蓄水位稳定渗流期144.20128.10下游坝坡1.6071.25设计洪水位稳定渗流期145.47128.10下游坝坡1.5061.25非常运行情况校核洪水位稳定渗流期145.91128.10下游坝坡1.5031.15水位骤降145.91~144.20128.10上游坝坡1.8241.15由上表可知，加固后大坝在各种运用条件下边坡抗滑稳定安全系数均大于规范运行安全系数，因此大坝加固后稳定。5.5.2溢洪道加固设计一、工程现状溢洪道位于大坝左坝肩，为开敞正槽式溢洪道。控制段长约10m，为宽顶堰，堰顶高程为144.20m，溢流净宽为5m，底板采用C20砼衬砌，右岸为浆砌卵石护砌，左岸为未护砌。泄槽段全长约84m，其中控制段下游长30m段，泄槽底板采用C20砼衬砌，右岸局部采用浆砌卵石护砌，左岸为未护砌；其余下游长54m段，两岸为山体，全断面均未护砌；泄槽末端接穿路涵管，由涵管连接至水库灌溉渠。泄槽末端无消力池。本次溢洪道除险加固设计方案：拆除部分原挡墙及底板，对溢洪道进行衬砌改造，改造后溢洪道由进水渠、控制段、泄槽、消力池和出水渠组成，出水渠末端与已建灌溉渠连接，控制段、泄槽各新建桥梁一座。二、加固设计方案本次加固设计具体方案如下：桩号0+000.0~0+005.2段为进水渠。进口宽6.0~5.0m，底板高程143.90m，进水渠挡墙为新建重力式挡墙，迎水面垂直，背水面坡比为1：0.3。墙净高0.2~2.5m，顶宽0.5m，基础墙踵高0.5m，伸出面坡0.2m，底板衬砌厚0.2m。挡墙、底板均采用C20砼浇筑。桩号0+005.2~0+008.7段为控制段，宽5m，新建溢流堰，堰型采用宽顶堰，保持原堰顶高程144.20m不变，过水断面为矩形断面。控制段挡墙为新建重力式挡墙，迎水面垂直，背水面坡比为1：0.3。墙净高1.95m，顶宽0.5m，基础墙踵高0.5m，伸出面坡0.2m，底板衬砌厚0.2m。宽顶堰、挡墙均采用C20砼浇筑。控制段新建机耕桥一座，净宽3.0m，净跨5.0m，桥板和台帽为C30钢筋砼，桥两侧设置C25钢筋砼仿木栏杆。桩号0+008.7~0+029.2段为泄槽段（渐变段），本次改建右岸拆除原砌石挡墙，左岸山体进行衬砌，底板拆除原砼底板。泄槽过水断面为矩形断面，边墙为新建重力式挡墙，宽度由5.0m渐变至3.0m，坡降为i=0.039，迎水面垂直，背水面坡比为1：0.3。墙净高1.80~2.30m，顶宽0.5m，基础墙踵高0.5m，伸出面坡0.2m，底板衬砌厚0.3m。挡墙和底板均采用C20砼浇筑。桩号0+029.2~0+051.2段为泄槽段，本次改建因右岸挡墙边为已建房屋，本次保留右岸已建砌石挡墙，左岸山体进行衬砌，底板拆除原砼底板。泄槽过水断面为梯形断面，底宽3.0m，顶宽3.57m，坡降为i=0