某水庫除險加固設計初步設計報告(更新版)

　　

【正文】 成壩腳軟化的原因之一，再加上壩體 單薄，大壩斷面不足，對大壩造成嚴重威脅。 不良地質條件 根據野外現場勘查與鉆探，存在的不良地質現象主要為： (1)基巖巖性較軟，為較強風化，層理，節理發育，節理每米大于 5條，風化深度大于 5 米，容易形成沿層理或節理滲漏，壩體左岸由于人工開挖呈陡坎，高度達 5m， 坡度大于 70m，易產生山體滑坡。 (2)水文氣象 XX 屬中亞熱帶北緣內陸季風氣候區。 E 展布；兩斷層距離水庫約 10km。 (2)殘積層及沖積層（ Qal） 本層分布在庫區、壩區內外，殘積層分布在壩址兩側山坡，沖積層分布在庫區及溝底較平區，根據鉆探資料及實地觀測，厚度 1～ 5m。本階段地勘工作的主要任務是：初步查明壩區水文、工程地質條件；初步查明壩區與主要建筑物區的險情隱患，對存在的主要工程地質問題進行評價；對壩體填筑土料的質量、壩體及壩基巖土的滲透性進行評價，為大壩加固設計與綜合評價提供符合工程實際的物理力學參數。 31 3 工程地質 概述 XX 水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養殖等綜合利 用的小（ 2）型水庫，庫址座落在 XX市 XX鄉 XX村境內，地理位置 東經 111176。 水庫抗洪能力的復核 根據《水庫大壩安全評價導則》（ SL2582021） 的有關規定，抗洪能力復核主要是對水庫大壩壩頂高程和溢洪道控制段頂部高程等擋水建筑物進行復核。 調洪演算的基本方程 調洪計算方法采 用水量平衡法，即 (Q1+Q2)179。洪水計算過程中產、匯流參數是按《手冊》竹壁堰水庫壩址設計洪水過程線圖 0 3 6 9 12 15 18 21 24 時段 T(h) 流量 Q(m3/s) 圖 1 P=% P=% P=5% 24 中規定選取的。 設計暴雨 XX 水庫控制流域面積 F=，河道長度 L=，河道平均坡降 J=‰， XX 水庫屬無實測暴雨資料工 程，根據水庫所在地理位置在《湖南省暴雨洪水查算手冊 (84 版 )》查得 24 小時點暴雨均值 H24點=107mm、變差系數 Cv=、 Cs/Cv=。多年平均氣溫為 ℃，氣溫的年際變化不大，但年內氣溫變化較大， 1 月最低為 ℃， 7 月最高。 由于 工程本身考慮了草皮護坡等有利于水土保持的工程措施，主體工程范圍內不會造成大流失。 施工期間水庫管理單位參與工程質量檢查 、 監督 和 竣工驗收。 參 照部頒《水利工程管理單位定崗標準（試點）》，結合水庫生產管理、防洪搶險、后勤保障服務等實際情況，本著精簡、高效的原則， 完善管理 機構。 本工程主要輔助施工設施：砼拌和站，鋼材加工廠，木材加工廠，倉庫、施工機械停放場，保養場，土料，塊石開采堆放以及供水供電設施和生活營區等。 施工用電在附近 農網搭 接，施工用水直接用水泵從庫內抽取，生活用水可利用 附近居民 的用水設施。多年平均氣溫為 ℃，氣溫的年際變化不大，但年內氣溫變化較大， 1 月最低為 ℃， 7 月最高。 輸水設施改造可從兩方面來考慮：一是廢除現有輸水設施，在大壩左岸壩體內新開一條涵洞；一是對現有輸水設施進行加固。 壩頂設置 泥結石 硬化 ， 寬 5m， 厚 ， 下設 厚砂礫石墊層，兩側設 C20 混凝土路緣石。不降低溢洪道現有的泄洪能力，通過續建加固等措施進一步提高其泄流量， 護砌加固溢洪道 提高 其 11 運行的可靠程度。 (2)溢洪道部分應進行砼或漿砌石處理，底板和側墻應進行防滲，加固處理。地下水為松散層的孔隙水與基巖裂隙孔隙水，且附近無污染源，地下水對砼無腐蝕性。 壩基、壩肩工程地質條件評價 根據現場實地勘查與鉆探，壩基主要為厚度 1～ 厚的高液限粉土，室內土工試驗結果表明：天然含水量 ，均值為 ；干密度 ，均值為 ；孔隙比 ，均值為；上述指標表明：此層土具高壓縮性，結構中密，含水量差異大，干密度偏低，透水率 179。 水文地質 壩區地下水類型分為沖積層松散土體孔隙水與基巖孔隙裂隙水。 分布于庫區及壩體上下游。 工程地質 地形地貌 XX 水庫位于澧水尾閭右岸的丘陵區，大壩及庫區周邊最高點高程在 6 140m 左右，最低點位于壩體下游，地面高程 75m 左右，山體呈長形山體或渾圓狀山包，坡度 10～ 30176。《 XX 水庫大壩安全認定報告書》中采用的洪水標準為：設計洪水標準 30 年一遇，校核洪水標準 300 年一遇，溢洪道消能防沖標準 10 年一遇 。 大壩壩型為均質土壩 ,最大壩高為 ,壩頂高程為 ,壩頂長度 87m,壩頂寬度 ,壩基防滲型式為截水槽。21′58″ ，該庫于 1960 年 9 月動工， 1960 年 12 月竣工。集雨面積 Km2, 壩址以上干流長 ，干流平均坡降 ‰。放水洞型式為砼圓涵，斷面尺寸ф 500mm,進口底高程 ,最大放水流量 m3/s。經計算， XX 水庫 30 年一遇設計洪水最大入庫流量為 ， 300 年一遇校核洪水最大入庫流量為 。 地層巖 性 根據實地地質調查及鉆孔揭露，庫壩區分布的地層有第四系人工填筑土（ QS）殘積層及沖積層（ Qal），寒武系下統牛蹄塘組（∈ 1n），現從新至老分述如下： (1)壩體人工填筑土（ QS） 本層土主要為人工填筑土，為暗黃色、紫黃色、綠黃色含礫粉質粘土，礫石含量 20%左右，厚度 0～ 12m。該區有一系列隱伏的區域斷裂，有的近期仍 在活動，烽火山斷層，大致走向為 N65176。 根據工程區附近資料，地下水化學類型主要為 HCO3CaMg 型， PH值 ，附近無污染源，地表水、地下水對砼無腐蝕性。 溢洪道工程地質條件評價 溢洪道位于壩體右側，由山體開鑿而成，巖土層為殘積層，沒有進 9 行任何防滲加固處理，就是一條土渠，因而形狀極不規則，沖坑，沖槽到處可見，加上過水斷面不夠，汛期還經常出現垮塌而堵塞溢洪道，對大壩造成嚴重威脅，工程地質條件較差，一是 土體不密實，二是土質差，因而造成險象。 10 (5)溢洪道未進行加固防滲處理，造成損壞嚴重，可造成沖毀。 (5)壩體迎水面進行砼護坡，背水面采用生物護坡。 工程設計的主要任務是徹底消除工程隱患，完善各項工程設施，恢復并長期保持水庫的各項功能 ，充分發揮 水 庫 的社會和經濟效益。泄槽段縱坡 1： 。重建涵管采用 采用現澆凈尺寸 179。 多年平均風速 ，最大風速 。選擇施工機械設備先進、技術力量雄厚、有一定聲譽 、有 類似工程 經驗 的施工單 位施工。 工程形象進度分項目描述如下： 大壩截滲墻施工從第 1 年 10 月上旬開始， 12 月底完成；大壩護坡從 12 月～ 3 月上旬。 工程運用管理 水庫的運行管理要按照 《中華人民共和國 水法》、《中華人民共和國防洪法》、《水庫大壩安全管理條例》和《湖南省河道管理條例》等法律法規 進行 ， 根據本工程實際 制訂 規章制度 。 包括取土擾動地表、破壞植被、 廢 水廢氣 排放 、施工機械 噪聲 污染等。 19 2 水文 工程概況及氣象情況 XX水庫位于 XX鄉 XX 村境內，大壩樞紐所在河流屬澧水上游小支流，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養殖等綜合利用的小（二）型水利工程。 多年平均風速 ，最大風速 。 利用《湖南省暴雨洪水查算手冊 (84 版 )》，水庫位于暴雨徑流一致區第 6 區，產流分區第 2 區，初損值 I0=27mm，流域植被情況較好， R 上/R 總 的比例系數ψ值不同頻率下分別取 、 、 ，計算參數及計算成果詳見表 。依據 SL2522021《水利水電工程等級劃分及洪水標準》和 SL3032021《水利水電工程施工組織設計規范》，施工分期洪水標準按 5 年一遇重現期確定。 調洪演算的基本資料及來源 ⑴ .入庫流量過程線 XX 水庫沒有進行入庫流量觀測，故入庫流量過程線 利用《查算手冊》 26 求得，詳見 節。 20m/s，校核取 20m/s； D—— 風區長度 ； Lm—— 平均波長（ m），按莆田公式計算； m—— 壩坡系數； e—— 風壅水面高（ m）； A—— 安全超高，正常運用取 ，非常運用取 。大壩控制集雨面積 平方公里，總庫容 萬立方米，大壩為均質土壩，壩頂高程 米，最大壩高 12 米，壩頂長度 87 米，壩頂寬度 5米，壩內輸水涵管為Ф 米瓦管，底板進口高程 米，閘門為臥式啟閉機閘，溢洪道為土渠，進口底板高程為 米，堰頂寬度為 2米。 表 水庫大壩地質勘探工作量一覽表 序號 工作內容 單位 數量 備 注 1 1： 1000 壩址區地形測量 km2 2 壩址地質剖面圖 m/條 126/2 3 鉆 孔 m/孔 /4 4 水文地質壓水試驗 段次 /孔 3/3 5 注水試驗 段 4 6 穩定水位觀測 次 /孔 8/4 7 取原狀土樣 /試驗土樣 組 12 8 壩址工程地質調查 組 /日 3/1 9 前期資料收集 組 /日 3/1 10 天然建筑材料調查 點 /處 4/2 33 區域地質概況 地形地貌 XX 水庫位于澧水尾閭右岸的丘陵區，大壩及庫區周邊最高點高程在140m 左右，最低點位于壩體下游，地面高程 75m 左右，山體呈長形山體或渾圓狀山包，坡度 10～ 30176。傾 角 60176。 水文地質 (1)水文地質條件 壩區地下水類型分為沖積層松散土體孔隙水與基巖孔隙裂隙水。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）。 樞紐工程 地質 條件評價及工程質量 壩基 (肩 )工程地質條件評價及工程質量 根據現場實地勘查與鉆探，壩基主要為厚度 1～ 厚的高液限粉土，室內土工試驗結果表明：天然含水量 ，均值為 ；干密度 ，均值為 ；孔隙比 ，均值為 ；上述指標表明：此層土具高壓縮性，結構中密，含水量差異大，干密度偏低，透水率 179。大壩在施工中由人力完成，夯壓不密實，施工中采用分片包干，片與片，層與層之間形定較大差異，加上各方面的原因，如天氣晴、雨、雪等，造成土體含水量差異大，密實度差，因而造成質量差。 104 ZK2 粉質粘土 179。 40 表 4 XX 水庫壩體填土物理力學指標統計及推薦值表 填土 名稱 項目 天然狀態下土的物理力學性質指標 含水率 濕密度 干密度 孔隙比 孔隙率 土粒比重 塑性指數 液性指數 垂直滲透系數 水平滲透系數 摩擦角(176。 43 結論與建議 結論 ： (1)場地地震基本烈度值為Ⅶ度，設計施工中必須按Ⅶ度對大壩和建筑物進行抗震復核。 工程處理措施建議： (1)對大壩壩體和壩基進行防滲處理，基巖部分的防滲處理應深入至弱透水帶。 45 4 除險加固設計 工程 等級和洪水標準 XX 水庫總庫容 萬 m3，設計灌溉面積 1500 畝，保護耕地 1500畝。 下游壩坡 周邊設排水溝 ,壩坡 設 有 上壩踏步，坡面進行生態草皮護坡。 ⑥壩腳渠道硬化 在排水棱體頂部高程內側將原有渠道進行 C15 混凝土硬化，厚10cm。 經綜合比較后推薦方案一，即采用沖抓套井 +帷幕灌漿的防滲方案。 。10 6cm/s； k1—— 壩體填料滲透系數， cm/s， k1=1179。當接近井頂部位時，則應減小夯錘的落距，以防壩面開裂或孔周土體隆起。 各滲透分區的水平、垂直滲透系數指標由現場注水試驗、根 據壩體填土室內土工試驗資料，參照同類工程經驗確定，見表 。 106 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 53 壩腳位置 ， X 方向向右為正， Y 方向向 上 為正。 二、 大壩穩定分析計算 （一） 、材料分區及力學指標 大壩邊坡穩定分析計算斷面選取本次勘探取樣縱剖面（見工程地質平面圖），計算斷面的材料分區主要根據地質橫剖面 ，按照地質勘 54 探的結果，現場所取原狀樣的室內土工試驗及鉆孔柱狀圖，綜合大壩建設和運行管理情況進行適當簡化，分區見本章 計算 附圖 41。 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。 溢洪道設計 工程 現狀及主要問題 溢洪道位于壩體右側壩肩，基礎為含礫粉質粘土，為開敞式寬頂堰，堰頂高程為 ，寬度 ，為土渠，未作其它防護，施工中對地基未進行任何加固和防滲處理，目前沖刷嚴重，兩側垮塌，影響過水斷面，溢洪時水直接沖刷溢洪道和下游農田，當庫水位較高時，溢洪道單處滲漏量達 Q＝ ，在正常水位和高水位時滲漏量達 Q＝ 。均采用鋼筋混凝土，混凝土標號為 C20，每 10m