某水庫除險加固設計初步設計報告(專業(yè)版)

　　

【正文】 溢洪道設計 工程 現(xiàn)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＝ 。 二、 大壩穩(wěn)定分析計算 （一） 、材料分區(qū)及力學指標 大壩邊坡穩(wěn)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(qū)主要根據(jù)地質橫剖面 ，按照地質勘 54 探的結果，現(xiàn)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(qū)見本章 計算 附圖 41。 各滲透分區(qū)的水平、垂直滲透系數(shù)指標由現(xiàn)場注水試驗、根 據(jù)壩體填土室內土工試驗資料，參照同類工程經驗確定，見表 。10 6cm/s； k1—— 壩體填料滲透系數(shù)， cm/s， k1=1179。 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。 下游壩坡 周邊設排水溝 ,壩坡 設 有 上壩踏步，坡面進行生態(tài)草皮護坡。 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。 40 表 4 XX 水庫壩體填土物理力學指標統(tǒng)計及推薦值表 填土 名稱 項目 天然狀態(tài)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(shù) 液性指數(shù) 垂直滲透系數(shù) 水平滲透系數(shù) 摩擦角(176。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。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）。傾 角 60176。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。 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(jié)。 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(qū)第 6 區(qū)，產流分區(qū)第 2 區(qū)，初損值 I0=27mm，流域植被情況較好， R 上/R 總 的比例系數(shù)ψ值不同頻率下分別取 、 、 ，計算參數(shù)及計算成果詳見表 。 19 2 水文 工程概況及氣象情況 XX水庫位于 XX鄉(xiāng) 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(yǎng)殖等綜合利用的小（二）型水利工程。 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(guī) 進行 ， 根據(jù)本工程實際 制訂 規(guī)章制度 。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。重建涵管采用 采用現(xiàn)澆凈尺寸 179。 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(fā)揮 水 庫 的社會和經濟效益。 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。 根據(jù)工程區(qū)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。 地層巖 性 根據(jù)實地地質調查及鉆孔揭露，庫壩區(qū)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(tǒng)牛蹄塘組（∈ 1n），現(xiàn)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。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。21′58″ ，該庫于 1960 年 9 月動工， 1960 年 12 月竣工。《 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 。 分布于庫區(qū)及壩體上下游。 壩基、壩肩工程地質條件評價 根據(jù)現(xiàn)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。 (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。 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。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。 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(yǎng)場，土料，塊石開采堆放以及供水供電設施和生活營區(qū)等。 施工期間水庫管理單位參與工程質量檢查 、 監(jiān)督 和 竣工驗收。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。洪水計算過程中產、匯流參數(shù)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(guī)定選取的。 水庫抗洪能力的復核 根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》（ SL2582021） 的有關規(guī)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。本階段地勘工作的主要任務是：初步查明壩區(qū)水文、工程地質條件；初步查明壩區(qū)與主要建筑物區(qū)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(shù)。 E 展布；兩斷層距離水庫約 10km。 不良地質條件 根據(jù)野外現(xiàn)場勘查與鉆探，存在的不良地質現(xiàn)象主要為： (1)基巖巖性較軟，為較強風化，層理，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理每米大于 5條，風化深度大于 5 米，容易形成沿層理或節(jié)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。一直存在大壩滲漏，壩腳散浸嚴重。由于工程區(qū)附近沒有石料開采，所用石料須從外地購買，購買地主要 為 XX 新洲鎮(zhèn) 塊石料場，該料場的巖石為紫紅色厚層狀砂巖，弱風化，巖性較堅硬，質量較好，含量極為豐富，運距 35km。 (5)壩體迎水面進行砼護坡，背水面采用生物護坡。 ③ 壩頂構造設計 大壩壩頂寬 5m， 壩頂路面采用 泥結石 硬化，厚度 200mm，雙面排水，坡度 3%，路面上、下游側設 厚、 寬 C20 混凝土路緣石 。 表 大壩防滲方案比較表 比較內容 沖抓套井方案 壩腳截滲墻 高壓噴射 +壩身土工膜鋪蓋 方案 壩頂布孔，沖抓孔經 ，孔距 , 上游壩腳設 1179。填土層的厚度控制在 至 。 105 179。 ） C （ KPa） φ （ 176。泄槽段縱坡 1。 在滲流計算的基礎上，計算下列工況大壩穩(wěn)定安全系數(shù)： ① 上游正常蓄水位與下游無水時，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應力法）； ② 上游設計洪水位與下游無水時，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應力法）； ③ 上游校核洪水位與下游無水時，下游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù) （有效應力法）； ④ 上游 1/3 壩高水位與下游無水時，上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應力法） ⑤ 上游水位從正常蓄水位驟降至 1/3 壩高與下游無水時，上游壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)（有效應力法和總應力法）。 因本次計算為已建工程的 加固，不需計算施工期工況。檢測內容為鉆孔的深度與造孔的偏斜率，土料的含水量，最優(yōu)含水量依現(xiàn)場試驗確定，確保滿足規(guī)范和設計要求。 50 ③ 防滲墻有效厚度計算 單排孔形成的防滲墻有效厚度按下式計算 L=2Rcosα=2179。在大壩 壩頂以下采用 沖抓套井回填 ?，F(xiàn)壩頂高程 滿足規(guī)范要求。 (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。 104 39 (2)壩基區(qū) 本節(jié)已在上節(jié)詳細敘述。 溢洪道工程地質條件及工程質量 溢洪道位于壩體右側，由山體 開鑿而成，巖土層為殘積層，沒有進行任何防滲加固處理，就是一條土渠，因而形狀極不規(guī)則，沖坑，沖槽到處可見，加上過水斷面不夠，汛期還經常出現(xiàn)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， 37 因而造成險象。 35 地表水全部為大氣降水，庫壩區(qū)排水條件較好，降雨停而地表水由地面或土體中的孔隙排泄至小溪溝內。植被發(fā)育，以喬木為主，庫區(qū)內為灌木林，植被覆蓋率在 90%以上，水系不發(fā)育，自然狀態(tài)下岸坡穩(wěn)定狀態(tài)較好。因此， XX 水庫溢洪道 控制段的頂部高程 不得低于 (+)m。 表 分期洪水估算結果 項目 重現(xiàn)期 11月至次年 3月 一日洪量 5年一遇 m3 庫水位 (m) 5年一遇 說明 ，死庫容 m3。此標準符合規(guī)范要 20 求，本次仍采用上述標準進行復核。 水土流失影響分析 本工程 施工項目主要有 沖抓回 填、 帷幕灌漿、 大壩護坡、混凝土澆筑、 砌石、 臨時建筑物的修建等。 水庫一直帶病運行，工程效益未能很好發(fā)揮，生產、生活投入甚少，大壩等主體工程缺乏必要的觀測設施，生活辦公設施及交通通信設施不能滿足工作需要，工程管理條件十分落后，急待改善。土場厚度平均 ，面積 1 萬 m2左右，土料 萬 m3。 12 涵臥管 設計 涵 管 位于大壩右端， 斷面尺寸 ф 500mm，進口底板高程 ，用臥 式 啟閉機 閘門 控制。 除險加固設計 設計依據(jù)、原則和任務 除險加固設計的主要依據(jù)是 XX 水庫大壩安全 評價報告、安全 認定報告、安全核查 報告等前期工作結論和國家現(xiàn)行的規(guī)程規(guī)范。 結論 及建議 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。另外南部有毛里湖斷層分布，被第四系覆蓋層覆蓋。 XX 水庫調洪演算成果表 洪水頻率 P（ %） 洪峰流量 （ m3/s） 洪水位 （ m） 相應庫容 V （萬 m3） 下 泄流量 q （ m3/s） 水庫抗洪能力的復核 根據(jù)壩址處的水文氣象條件和水庫特征值，采用官廳水庫公式計算波浪爬高和風浪雍高并及入安全超高后 ， XX 水庫大壩的最低高程 應 不低于 ， 大壩 整治后 高程 滿足要求。 該水庫是以農田灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖任務等綜合性?。?II）型水庫。 總庫容 萬 m3，正常庫容 萬 m3，死庫容 萬 m3；校核洪水位（ P=%） ,設計洪水位（ P=%） ，正常蓄水位 ,死水位 。 起調水位 為水庫的正常蓄水位 ，起調庫容為正常庫容 萬 m3，采用水量平衡法求得 XX 水庫在設計和校核洪水時的庫水位及下泄流量 。 E 展布；兩斷層距離水庫約 10km。 輸水涵管滲漏的主要原因：①壩體內的散浸水向管內滲入；②管身與人工填土接觸面未進行防滲，庫水和壩體內水沿剛性界面滲入管內。 (7)壩區(qū)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。均采用鋼筋混凝土，混凝土標號為 C20， 每 10m 設一條伸縮縫，瀝青杉板嵌縫 。 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 13 距近，在 1km 以內，二是土質較好。 15 工程管理 管理現(xiàn)狀及存在問題 水庫 在鄉(xiāng)水管站的指導下由主要受益村 負責管理，現(xiàn)有 兼職 管理人員 2 人，負責水庫工程管理和維護，制定度汛方案和水庫調度計劃，進行水工水文觀測，負責水庫的灌溉和供水等管理工作。 工程環(huán) 境保護投資主要包括施工區(qū)環(huán)保投資、施工期環(huán)境監(jiān)測費用和人群健康保護費等，計 列 萬元?！?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 。經分析計算，求得 XX 水庫 11 月至次年 3 月多年平均