某水庫除險加固設計初步設計報告(存儲版)

　　

【正文】 1 22.75 20.83 最大值 4 1.97 1.56 1.212 5 2.74 20.2 0.46 05 E05 1 1 23.7 21.80 最 2 1 1 0 4 2 17 0 1 1 18 19 41 小值 .77 .23 .75 .71 .2 .21 05 E05 .9 .90 推薦值 3 1.84 1.41 0.95 4 2.73 19.08 0.05 05 E05 1 1 22.75 20.83 壩基土 統計 組數 4 4 4 4 4 4 4 4 1 3 平均值 3 1.88 1.44 0.91 4 2.74 18.78 0.125 05 E05 1 1 22.7 21.64 最大 值 3 1.95 1.52 0.997 4 2.75 20.30 0.36 E05 1 1 21.80 最小值 2 1.84 1.37 0.787 4 2.72 17.80 0.06 E05 1 1 21.47 推薦值 3 1.88 1.44 0.91 4 2.74 18.78 0.125 05 E05 1 1 22.7 21.64 基巖 推薦值 f= C= 42 天然建筑材料 土 料 土料場位于大壩左側壩體外側的山坡邊及下游，在此取土，一是運距近，在 1km 以內，二是土質較好。 (2)庫、壩區屬丘陵地貌單元，壩區無斷層通過。壩肩部位的防滲處理 應向山體伸入 30～ 50m，加密鉆孔。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 SL2522021 的有關規定， XX 水庫為小（Ⅱ）水庫，屬Ⅴ 等工程，樞紐建筑物為 5 級，設計洪水重現期采用 30 年一遇，校核洪水重現期采用 300 年一遇，消能防沖工程采用 10 年一遇 。在壩腳設 貼坡排水 體， 貼坡排水頂高 ，以下按 1： 設排水體， 厚度 350mm～400mm，下部設有 的砂礫石反濾層。 在進行排水 體施工時，對下游壩坡進行整治。 （ 2）沖抓套井回填防滲設計 在 壩頂 布置 沖抓孔 ，孔經 ，孔距 。本工程沖抓鉆機選用 SJZ— 95 型自動掛卸沖抓式打井機，其技術性能 指標為：開孔直徑 110cm，最大鉆孔深度達 ，有質量保證的回填深度超過 20m。10 4cm/s； T—— 粘土墻的厚度， m； S—— 浸潤線粘土墻出逸點至下游坡面出逸點距離， m, 設粘土防滲墻承受最大水頭為 H，根據下式確定防滲心墻厚度； T=H /[J] 式中： [J]—— 防滲墻允許坡降， [J]=7； 由加固后的壩體滲流計算結果可知，校核洪水位下心墻內的水頭差為 △H= ，平均滲透坡降 J=△H/D= [J]=7，滲透 2 2212 T hHkq ?? 2 2221 SHhkq ?? 51 坡 降小于防滲墻的允許坡降 , 單排孔形成的防滲墻厚度即可滿足要求。 死水位以下的沖抓回填施工質量受地下水影響 ,應采用相應的技術措施 ,及時抽排滲水 ,確保施工質量。 本次滲流穩定計算采用理正巖土計算軟件，因壩體滲透分區較多，只適用該軟件的有限元法進行滲流計算。 X 方向計算范圍為自上、下游壩坡坡腳各向外延伸 20m； Y 方向計算范圍為自壩頂至壩基。 各材料分區的物理力學指標采用地質推薦值，該值來源于土樣試驗、現場原位注（壓）水試驗和工程類比資料。 55 （三） 、壩坡抗滑穩定計算工況的確定： 根據《碾壓式土石壩設計規范》 (SDJ2742021)第 條規定，本次穩定分析中應核算： （ 1）穩定滲流期的上、下游壩坡。 溢洪道位于松散的坡積層土，土體結構較松散，施工質量差。長，消力池寬 ，深 ，長 ，底板高程 。其穩定安全 57 系數滿足規范要求。 根據選定的典型計算斷面圖，計算模型原點選在計算斷面 上游側壩腳位置 ， X 方向向右為正， Y 方向向 上 為正。最大滲透比降發生在防滲心墻內，小于其允許滲透比降，壩體內不會產生滲透破壞。 106 179。 本次計算斷面的滲透分區主要根據地質橫剖面，按照現場所取原狀樣的室內土工試驗及現場注（壓）水試驗，綜合大壩建設和運行管理情況進行適當簡化，將大壩計算斷面劃分為 4 個滲透分區，分別為壩體填筑土、壩基原狀土和防滲墻， 見 滲透分區 附 圖 41。當夯實10m 以下的井段時，可適當加大夯錘的沖擊力，擴大對周圍土體的擠壓影響。 ④ 所需防滲墻厚度的計算 由《水力計算手冊》滲流計算公式（ 5213， 5214）計算粘土墻承受最大水頭如下： 式中： q—— 單寬滲流量， m3/sm； H H2—— 上、下游水深， m； h—— 心墻浸潤線的逸出高度 ， m； k2—— 粘土墻滲透系數， cm/s， k2=1179。但需排空水庫 噴射壓力控制較復雜，質量難控制 工程造價 最低 中等 最高 工期 中等 較長 最短 ② 單排孔孔距和防滲墻有效厚度計算 設計主孔被套孔切割，呈對稱蝕圓，選擇最優 α 角為 45176。 上述三種防滲方案 的優缺點見下表 。 48 ⑤ 排水棱體設計 新建貼坡排水 體， 新建排水棱體 頂部高程 ， 高 ，頂寬 ，貼坡 坡 度 1： ，排水體內設兩 級導濾層，從外至內分別為 20cm 厚 粗 砂層（ d=10～ 20mm）、 20cm 厚卵石層（ d=5～ 20mm）。 死水位 以下 采用拋塊石壓腳，拋石設 3m 寬平臺，坡比 1:；死水位至正常蓄水位設 C20 混凝土六方塊 ，下部設 10cm 厚砂礫石墊層，墊層采用 平板振動機壓實后 再鋪 設混凝土 六方塊 ；正常蓄水位以上采草皮護坡。 (7)壩區迎水面兩側沿山體 100m 應進行防滲鋪蓋，建議用粘土鋪蓋，厚度不小于 1m。 (7)繞壩滲漏較嚴重。礫石母巖以石英礫巖為主，級配，磨圓度良好，儲量豐富；砂以細一中料石英砂為主，含泥量低，硬度高，主要從岳陽、汩羅船運至料場，運輸方便，運距 25km。大壩填筑土物理力學指標統計及推薦值表見表 。 表 XX 水庫大壩鉆孔注水試驗統計表 鉆孔編號 試驗時孔深 (m) 巖土名稱 試段長度 (m) 滲透系數(K=cm/s) 備注 ZK1 粉質粘土 179。 38 (1)壩體填筑區 (Ⅰ區 ) 該工程壩體最大填高 12m，根據室內土工試驗定名為高液限粉土，本層土源來自壩區附近的山坡及平地，土料的均一性較差。 36 (2)壩體填筑土主要由沖積和殘積層人工填筑，土體中含風化礫石，且含量在 20～ 30%，造成壩體土質較疏松，易形成滲漏和被雨水沖刷，使壩體變形。多年平均氣溫為 ℃，一月最低為 ℃，七月最高為℃。 根據 1:400 萬《中國地震動峰值加速度區劃圖》（ GB183062021）和《中國地震反應譜特征周期區劃圖》，本工程區地震 動峰值加速度為，地震動反應譜特征周期為 ，對應地震基本烈度為Ⅶ級。 34 (3)寒武系下統牛蹄塘組 本層巖石只在壩體兩側很小范圍內出露，系由人工將覆蓋層剝去或庫水沖刷而出露地面，為灰黃色、灰黑色、紫紅色薄 中層狀板巖，較致密，中等風化到較強風化，風化后呈灰白色，較軟，呈片狀，巖層呈單一傾向巖層，傾向 ES80100176。其完成的勘察工作量見表 。21′58″ ，該庫于 1960 年 9 月動工， 1960 年 12 月竣工。 式中： Z1—— 水庫大壩頂 部高程（ m）； 29 Z2—— 水庫大壩 防浪墻 頂部高程（ m）； Z0—— 水庫靜水位（ m）； Rp—— 波浪爬高， mPp RKR = ； KP—— 系數，按《規范》附表 確定； Rm—— 波浪平均爬高， 2Δ 1/ mLhKKR mmwm += ； ?K —— 糙率滲透系數，按《規范》附表 確定； KW—— 經驗系數，按《規范》附表 確定； hm—— 平均浪高（ m），按莆田公式計算； W—— 計算風 速，設計取 179。⊿t/2=V2V1； 式中， Q Q2――時段⊿ t 始、末的入庫流量， m3/s； q q2――時段⊿ t 始、末的出庫流量， m3/s； V V2――時段⊿ t 始、末的水庫蓄水量， m3； ⊿ t――計算時段， s； 根據上述計算原則和水庫起調水位，當庫水位上升至超出堰頂高程 時，水庫開始自由泄流，水庫水位逐步上漲，最終高度取決于入庫洪水大小。 施工期洪水 XX 水庫流域 9 月份至第二年的 3 月份為枯水期，根據該工程工期安排，施工圍堰期擬定為 11 月至次年的 3 月。 因該水庫集雨面積僅 ，故可視為設計點雨量已籠罩水庫集雨面積，不必進行點面雨量的換算，將查算設計點雨量成果直接作為水庫流域設計面暴雨量計算。多年平均無霜期 264天。 工 程概算 工程總投資為 萬元，其中：建筑工程投資 萬元， 18 機電設備及安裝工程投資 萬元 ， 臨時工程投資 萬元 ， 獨立費用 萬元 ， 基本預備費 萬元 ， 水（環）保工程投資 萬元 。 工程對環境的不利影響主要由工程施工造成。庫周 邊 以正常高水位邊線至第一道分水嶺脊線之間的陸地為水庫保護范圍。 主體工程以大壩防滲處理施工為關鍵項目。 施工組織管理 工程施工實行項目法人制、招標投標制、建設監理制。多年平均無霜期 264天。 本次除險加固擬對原臥管及涵管拆除重建，重建臥管每 1m 高差設一放水孔，放水孔內徑為 ，用鑄鐵翻蓋閘門控制。控制段進口底板高程 ，寬 ，長 。所有建筑物盡量滿足運行可靠、經久耐用、管理簡單、維修方便的要求。 (4)整修加固壩體，使其外觀成型。 (4)壩體與壩基在施工中清淤不徹底，沒有進行完全清除與防滲處理，存在滲透問題。壩肩兩側為較強風化的 板巖，較破碎，層理，節理發育，壓水試驗透水率 (Lu)大于 10，屬較強透水層，厚度大于 5m，但基巖上面覆蓋有一層 1～ 厚的弱透水層，只要不破壞該層，通過基巖滲漏的可能性較小，但在壩體兩側的壩肩部位覆蓋層相對薄一點，易形成繞壩滲漏和接觸面滲漏。勘探期間壩體地下水埋深 左右，低于庫水位 3m 左右，此類水隨季節變化而變化。 地質構造和地震 區內屬于華夏系武陵山余脈向洞庭湖沉降帶過度地帶，第四系以來地層活動較頻繁，洞庭湖沉降帶第三紀 第四紀沉降區近代仍在下降。左右，呈” U”字型南北向展布，溝谷寬 100～ 200m，地形較平坦，溝谷為水田，山坡部分為旱地，水系不發育，自然狀態下岸坡穩定狀態較好。 洪水 計算 XX 水庫無實測降雨和流量資料，本設計利用《湖南省暴雨洪水查算手冊》計算設計洪水。 溢洪道位于大壩右岸，為開敞式寬頂堰，堰頂高程為 , 堰頂寬 ,未護砌 ,最大下泄流量 m3/s。庫區位于山區，植被覆蓋良好。大壩防洪標準為：設計洪水 30 年一遇，校核洪水 300 年一遇。內坡坡比為 1： ,外坡有兩級平臺，自上而下坡比分別為 1： 、 1： 、 1： 。 此標準符合規范要求，本次仍采用上述標準進行復核。左右，壩體兩側山坡較陡，約 45176。為深灰色、灰黑色含礫粉質粘土，呈可 7 塑狀，根據附近資料顯示，厚度右達 1030m。松散土體的孔隙水主要賦存于第四系人工堆積土層中及沖殘積層土體中，主要 補給源為大氣降水與庫水補給。 105，通過以上情況分析，壩基土屬弱透水層。 (3)壩體的填筑土料和施工質量較差，壩體滲漏嚴重，防滲性能差，達不到防滲指標要求，壩體存在散浸問題。 (3)輸水涵管翻修重建，建議為鋼筋砼涵管。盡量減少穿壩建筑物（涵管）的數量，新建或改建的涵管、隧洞等地下建筑物的橫斷面尺寸要能滿足進人檢查、維修的要求。 溢洪道 設計 溢洪道由 進口段、控制段 、 泄槽段 和 消能段 組成 。根據現有輸水涵洞實際情況，涵洞存在問題較多，滲漏問題嚴重，如對其再進行處理加固，也不能從整體上保障其安全性。歷年極端最高氣溫 ℃（ 1972 年 8 月 27 日），歷年極端最低氣溫 ℃（ 1977 年 1 月 30 日）。 最有利施工期為 9 月 至 次年 3 月完工。 施工總進度