某水庫除險加固初步設計報告(留存版)

　　

【正文】 沖溝發育 .第三系基巖零星出露 .風化強烈 ,裂隙發育 ,使表部巖體呈碎塊狀。 水庫區域 氣候屬中溫帶季風區半濕潤向半干旱過渡性氣候，春低溫少雨，夏短暫多雹，秋陰澇霜旱，冬嚴寒綿長 。 工程概況 工程建設及現狀 水庫 于 1976 年 建成 ， 庫容 萬 m3， 由土壩、 輸 （泄） 水建筑物組成， 為碾壓式均質土壩 ， 2021 年壩體加高 ， 總庫容 m3， 最大 壩高 ，壩頂高程 ，壩頂寬 ，頂長 156m，迎水坡比為 1:，背水坡比 1:,背水坡采用生物防護措施，前壩坡無任何砌護。 p=5%的 設計洪水總量 和 洪峰流量分別為 萬 m ； P=%的 校核洪水 總量 和 洪峰流量分別為 萬 m 。 ⑤ 水庫基本沒有管理設施，無法對水庫進行正常的管護；無交通、通訊設施，與外界聯系不通暢；主壩沒有滲流和沉陷、位移觀測設施，無法對主壩進行監測；缺乏必要的工情觀測設施及水、雨情監測設施。 因水庫流域 為 干旱黃土丘陵區，洪水的產流方式為超滲產流。厚度 1— 左右。 壩體（址）工程地質條件 壩址區經現場地質調查及區域地質資料分析，庫區未發現有大的斷裂和斷層等對壩體有不利影響的構造形跡。 防洪任務： 利用水庫滯洪、削峰作用保護水庫下游村莊 、農田，及 隆秦公 路的防洪安全 。 為使新老壩體良好結合， 在壩腳新舊壩體結合處設置結合槽， 底寬 ，高 ，邊坡 1:1。 在施工安排上先進行 泄洪 建筑物（水塔）施工，后進行壩體培厚，但應安排在非汛期施工，水塔施工需要修建圍堰， 根據《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》?。?二 ）型水庫施工圍堰洪水標準為 5～ 10年， 本工程擬采用 10 年 ，對應洪水總量 萬 m3， 對應靜水位 高程 ， 安全超高 取 ， 圍堰頂高程為 ， 頂寬 m，長 76m，內、外邊坡 均 為 1:，壓實度 同 主壩，不小于 。工程部分投資 萬元， 其中建安工程 萬元 ，設備費 萬元， 臨時工程 萬元， 獨立 費用 萬元 ； 預備費 ；水保及環保費 萬元；淹沒及征地補償費 萬元 。凍土深度最大為 1m。設計最大點雨量參數， 1 小時 Cv=， Cs=， 6小時 Cv=， Cs=，XX水庫設計頻率 10%、 5%、 %、 %、 %的 1h、 6h暴雨設計點雨量和設計面雨量見表 2表 26。 計算成果 該流域面積 ，清渾比 。角礫層主要分布于溝谷。出露于壩體上下游的沖溝中。對鋼結構具有弱腐蝕性。允許承載力：強風化 [R]=200KPa，邊坡比 1 ： ，中等風化 [R]=250KPa，邊坡比 1 ： 。對鋼筋混凝土結構中的鋼筋，具有弱腐蝕性。地面海拔高程為 ，場地為Ⅰ級階地前緣部位。強風化厚度 左右，裂隙較發育，巖體完整性較差，中等風化厚度 m，裂隙不甚發育，巖體的完整性較好 ,透水率 1q5，屬弱透水層。該庫區右岸有厚度 — 粘土，可做土料。建議采用抗硫酸鹽水泥。 （ 2）是改善當地生態環境的需要 由于項目受益區長期干旱少雨，自然條件惡劣，隨著人口的增加，許多群眾4 工程任務及規模 30 為生活所迫大面積開荒種地、放牧，使項目受益 區原本惡劣的生態環境雪上加霜，自然植被破壞殆盡。 水庫特征水位與庫容關系見下表 42 設計 水庫特征水位與庫容關系表 表 4— 2 特征水位（ m） 本次設計庫容（萬 m3） 累計庫容 名 稱 高 程 名 稱 庫 容 合計庫容 現淤泥面 已淤積庫容 0 0 設計淤泥面 設計淤積庫容 設計洪水位 對應 庫容 校核洪水位 調洪庫容 壩高確定 壩頂超高 計算 根據《碾壓式土石壩設計規范》（ SL274— 2021）， 壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式計算： AeRy ??? 式中： y — 壩頂超高， m； 4 工程任務及規模 32 R — 最大波浪在壩坡上的爬高 m。 工程建設規模和主要建設內容 建設規模 水庫屬?。ǘ┬退畮?，主要建筑物（土壩、輸水建筑物）屬Ⅴ等 5 級。 其結果詳見表 4─ 3。 XX 水庫各時段淤積情況表 表 41 編號 時段 淤積量 年限 平均淤積量 1 19761987 11 2 19872021 25 本次 設計淤積量取 萬 m3，則 20 年水庫淤積量 萬 m3，對應高程為 。 ④ 臥管經多年運行， 淤積嚴重 ， 由于建筑物尺寸較小清淤困難， 且臥管 泄洪流 量不好控制 。 ⑵ 水庫所處的第三系地層是良好的天然隔水層，不存在滲漏問題。 擬建輸水塔工程地質條件評價 建議輸水塔基礎采用泥漿護壁鉆孔樁，樁端置 于第三系中等風化砂質泥巖層中。 粘土物理力學性質指標統 計表 項 目 樣本數 最小值 最大值 平均值 變異 系數 統計 修正 系數 地 質 建 議值 含水量 w (%) 6 19 濕容重 r (g/cm3) 6 干容重 rd (g/cm3) 6 孔隙比 e 6 壓縮系數ɑ 12 (Mpa1) 100300 壓縮模量 Es(Mpa) 3 凝聚力 C(Kpa) 3 12 14 內摩擦角φ（度） 3 滲透系數 K 179。由此可判定原壩體施工質量差，碾壓不均勻，壓實密度未達到設計要求。 105 濕陷系數δ s —— 自重濕陷數δ zs —— 允許承載力 [R]（ Kpa） 120 邊坡比 1: d 庫區淤積土物理力學性質指標為： 淤積土 物理力學性質指標統 計表 項 目 樣本數 最小值 最大值 平均值 標準差 變異 系數 統計 修正 系數 標準差 地 質 建 議值 含水量 w (%) 6 濕容重 r (g/cm3) 6 干容重 rd (g/cm3) 6 孔隙比 e 6 壓縮系數 ɑ12 (Mpa1) 100300 壓縮模量 Es(Mpa) 5 凝聚力 C(Kpa) 6 12 13 內摩擦角 φ （ 度 ） 6 17 滲透系數 K 179。 地質構造 壩址區溝谷兩岸兩岸基巖出露 ，沒有發現有斷裂構造和對壩體有不利影響跡象。 = mg/ L），對鋼結構具中等腐蝕性。 地質構造 根據 調查 ， 庫區 未發現有斷裂存在。廣泛分布于該區域。以μ (Δt178。因該流域為半干旱黃土丘陵溝壑區，洪水的產流方式為超滲產流。熱量豐富，春溫上升快，秋溫下降迅速。 工程概算 工程總土方 萬立方米，其中：土方開挖 萬立方米，土方回填 萬立方米；砌石 立方米，其中：漿砌石 立方米；澆筑混凝土 413立方米。 砂料位于靜寧威戎 砂料場，主要分布于甘肅省靜寧縣城的河谷中，為第四系沖積作用形成，屬砂礫混合料，總儲量大于 500 萬立方米，砂含量占 70%，屬中粗砂。 設計擬采用壩前培厚方案進行壩體防滲處理。建議采用抗硫酸 鹽水泥。 水庫地處中低山地貌單元，兩岸低山或丘陵均高于正常蓄水位。 第四系全新統沖積層 (Q41aL)壤土：灰白、灰褐色，堅硬狀態，具水平層理，局部含礫，有機質含量較高 ，植物根系發育，主要分布于河谷的Ⅰ、Ⅱ級階地上。 XX 水庫 流域多年平均降水量為 540mm，降水年內分配不均，主要集中在 6～ 9月，占全年總降水量的 72%。 水庫存在的問題 水庫自建成以來，經過多年運行，目前已存在諸多問題 ： ① 壩體碾壓不均勻，質量較差， 內部有裂隙， 水庫難以在高水位蓄水 。壩址以上控制流域面積 ，屬?。ǘ┬退畮臁?(寬 179。年平均太陽總輻射量 5007 兆焦耳 /平方米，年日照時數 2228 小時 ， 夏季多偏南風，冬季多偏北風，平均風速 。出露于壩體上下游的沖溝中。對鋼結構具有弱腐蝕性。 水庫兩岸均有大面積第三系巖層， 培厚 時應對兩岸淤積面以上強化巖層進行處理，以防止由于風化裂隙，巖體破碎而引起繞壩滲漏。 除險 加固方案 XX水庫是一座以防洪及攔泥為主的水利樞紐工程， 總庫容 m3，已淤積庫容 萬 m3,有效庫容 萬 m3,設計水平年取 20年，校核洪水標準取 200年，根據水文資料，經調洪計算庫容能夠滿足防洪要求，因此壩體不用加高。高）， 其底板、側墻及頂板厚 度均為 ， 洞長 ，比降1/50。 工程的環境保護效益較大。降雨集中，歷時短、強度大，蒸發強烈，氣溫變化大，無霜期較短，日照充足。暴雨強度較大，本區域能形成大洪水的暴雨一類是籠罩面積小、歷時短、主雨 t≤ 1~3h，雨強大于 1mm/min。 t)面積為 F 的流域上， t 時段內凈雨量為 1mm 的單位線在 t 時段的縱坐標，以 m3/s 計 。水庫處于兩山間溝谷地帶，沖溝較發育，兩岸巖體裸露，海撥高程 2100– 2150m 之間，總體為東高西低，溝谷大體為“ U‘字型，兩岸Ⅰ、Ⅱ級階地不連續分布。 根據《中國地震動參數區劃圖》（ 1:400 萬），工作區的地震動峰值加速度為，地震動反應譜特征周期 ，地震基本烈度為Ⅷ度。勘察期間 溝內有地表水和地下水，其地表水化學類 HCO3–– SO42–– CL— Mg— Na–– Ca 型，對混凝土一般酸性、 重碳酸鹽型、鎂離子型不具有腐蝕性，僅硫酸鹽型具有中等腐蝕性， [SO42]含量 。由于流水切割侵蝕，河谷呈“ U”型。 106 濕陷系數δ s —— 自重濕陷數δ zs —— 允 許 承 載 力 [R]（ Kpa） 120 邊坡比 1: b 壩體（人工填土）物理力學性質指標為： 壩體（人工填土） 物 理力學性質指標統 計表 項 目 樣本數 最小值 最大值 平均值 標準差 變異 系數 統計 修正 系數 標準差 地 質 建 議值 含水量 w (%) 22 22 濕容重 r (g/cm3) 22 干容重 rd (g/cm3) 22 孔隙比 e 22 壓縮系數ɑ 12 (Mpa1) 100300 壓縮模量 Es(Mpa) 凝聚力 C(Kpa) 22 內摩擦角φ（度） 22 滲透系數 K 179。在壩體迎水面及背水面 3— 4m 處取樣試驗，局部點存在自重濕陷性。主要分布水庫兩岸一級階地上，其厚度 ，其物理力學性質指標為：含水量 W=%，天然密度ρ =，干密度ρ /d=，孔隙比 e=，壓縮系數α /12=，壓縮模量 Es=，凝聚力 C=14Kpa，內摩擦角Φ =，液限W/L=%,塑限 W/P=%，滲透系數 K=179。建議使用抗硫酸鹽型水泥。 粗骨料（礫石料） 礫 石料場地位于三關口，開采多年，已形成規模，巖 性為奧陶系灰巖，致密、堅硬，符合建筑材料標準，屬外購料，距壩址區 65km，交通方便。 工程存在的問題 水 庫自建成以來，經過多年運行，目前已存在諸多問題 ： ① 壩體碾壓不均勻，質量較差， 內部有裂隙， 水庫 難以在高水位蓄水 ?！?本工程綜合考慮水庫淤積年限取 20 年。 風壅水面高度可按下式計算： e＝ ?cos22mgHDKV 式中： e— 計算點處的風壅水面高度（ m）； D— 風區長度（ m）； K— 綜合 摩阻系數，取 179。 主要建設內容 本次除險加固的主要內容有： (1)壩 前 培厚 ，前坡 面 用 8cm 厚的 C1W F150 砼預制板砌護； (2)臥管改建水塔， 新建 方涵 連接段 ， 設計最大下泄流量 5 工程布置及建筑物 35 5 工程布置及建筑物 設計依據 工程等別、建筑物等級及抗震標準 根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 SL252— 2021 規定， 參照水利部下發的《 關于印發重點小型病險水庫除險加固工程初步設計指導意見的通知 》（ 水總[2021]428 號 ）文件的附件《 重點小型病險水庫除險加固工程初步設計指導意見 》中“ 等級劃分及洪水標準 ”， XX水庫 屬?。?二 ）型水庫，主要建筑物（土壩、 輸水建筑物 ）屬 Ⅴ等 5級 。 thWgHthWgh mm ])([ ? {])([) 0 1 8 (022WgHth m} mm hT ? 式中 ： mh — 平均波高 ， m； W — 計算風速， m/s。 工程任務 防洪任務：利用水庫滯洪、削峰作用保護水庫下游村莊 、農田，及 隆秦公 路的防洪安全 。 4 工程任務及規模 29 4 工程任務及規模 工程除險加固的必要性 工程概況