某水庫除險加固設(shè)計初步設(shè)計報告(留存版)

　　

【正文】 1 日入庫洪水總量 m3,由此得出水庫 11月至次年 3月期間 5年一遇的洪水位為 （起調(diào)水位為水庫死水位 ，相應(yīng)死庫容 萬 m3）。 表 27 XX 水庫大壩頂部所需最低高程 單位： m 運用情況 Z0 Rp e A Z 正常運用 非常運用 溢洪道控制段頂部高程復(fù)核 30 XX 水庫溢洪道無閘門控制 ,根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（ SL2532021）第 條規(guī)定 ， 控制段的頂部高程 不得低于校核洪水位加安全超高 (XX水庫可參照 3 級建筑物取 )。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。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(jié)變化而變化。壩肩兩側(cè)為較強風(fēng)化的板巖，較破碎，層理，節(jié)理發(fā)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(cè)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。 104 ZK3 粉質(zhì)粘土 179。 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。 主要設(shè)計依據(jù)和技術(shù)標準 設(shè)計的主要依據(jù) 水利部、財政部《小 2 型水庫除險加固工程初步設(shè)計指導(dǎo)意見》 《湖南省小Ⅱ型病險庫水庫除險加固項目前期工作細則》 《湖南省小型病險庫水庫除險加固設(shè)計導(dǎo)則》 XX 市 水 務(wù) 局 《 XX 水庫大壩安全評定報告》和《 XX 水庫大壩安全評定核查表》 設(shè)計采用的主要 規(guī)范 和 技術(shù)標準 《水利水電工 程初步設(shè)計報告編制規(guī)程》（ DL502193） 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021） 《防洪標準》（ GB502094） 《水工 鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ DL/T50571996） 46 《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》（ DL50771997） 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（ SL2742021） 《小型碾壓式土石壩設(shè)計導(dǎo)則》（ SL18996） 《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（ SL2532021） 除險加固設(shè)計 擋水建筑物 水文復(fù)核 根據(jù)水文計算成果 ,大壩壩頂高程至少為 。 (三）大壩 防滲 設(shè)計 (1)防滲方案的確定 壩基座落于 在含礫石及碎石粘土層 上 ,防滲 有三種比選方案 ： 方案一： 沖抓套井回填方案。 單排孔沿直線錯位相套，孔距按下式計算： L=2Rcosα 計算得孔距為 。 為保證施工質(zhì)量，應(yīng)及時進行檢測。 （二）、 滲流計算工況的確定： 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》 (SDJ2742021)第 條規(guī)定，本次滲流計算分析按以下工況進行： ① 上游正常蓄水位與下游無水，穩(wěn)定滲流； ② 上游設(shè)計洪水位與下游無水，穩(wěn)定滲流； ③ 上游校核洪水位與下游無水，穩(wěn)定滲流； ④ 上游 1/3 壩高水位與下游無水，穩(wěn)定滲流； ⑤ 上游從正常水位驟降至 1/3 壩高與下游無水，非穩(wěn)定滲流。 （ 2）水庫水位驟降時期的上游壩坡。1:。 ） C （ KPa） 壩體（ Ⅰ ） 含礫粘土 8 5 壩基（ Ⅱ ） 含碎石及礫石粘土 5 （二） 、計算方法 壩坡穩(wěn)定性計算采用理正巖土計算軟件，該軟件采用 瑞典圓弧 法計算土質(zhì)邊坡和土壩的安全系數(shù)。 105 防滲心墻 沖抓回填粘土 179。夯實方式應(yīng)視 現(xiàn)場試驗確定，夯實過程中，確保夯錘穩(wěn)定，不碰撞井壁，以提高夯壓效果。 2m的混凝土防滲墻，壩身鋪土工膜 壩頂布孔，高噴孔距 , 主要措施 防滲效果 較好 較好 質(zhì)量不穩(wěn)定 施工難度 施工技術(shù)簡便，質(zhì)量容易控制 施工技術(shù)較簡單，質(zhì)量有保證。 ④ 壩坡排水設(shè)計 大壩下游為草皮護坡，為避免雨水匯流沖刷壩坡，在下游壩坡 與山體結(jié)合處沿線 設(shè)置排水溝。 (6)新建排水棱體。 砂礫石料 工程區(qū)內(nèi)砂礫石料主要位于澧水河段，現(xiàn)澧縣、 XX 市區(qū)內(nèi)均有砂礫石場。大壩現(xiàn)場鉆孔注水試驗統(tǒng)計表見表 。壩體兩側(cè)的殘積層厚度約 0～ 3m，易愛雨水沖刷形成垮塌。另外南部有毛里湖斷層分布，被第四系覆蓋層覆蓋。 地勘外業(yè)工作從 2021 年 3 月 1 日開始至 2021 年 3 月 11 日結(jié)束。 水庫大壩頂部高程復(fù)核 根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》 SL2742021（以下簡稱《規(guī)范》），設(shè)有防浪墻的 水庫大壩的頂部 不得低于不同運行情況下的靜水位，防浪墻 頂部 的 高程 應(yīng) 等于水庫不同運用情況下的靜水位與相應(yīng)的超高之和，靜水位以上的超 高參照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL2522021執(zhí)行，具體計算式如下： Z1≥Z 0 ； Z2≥Z 0+Rp+e+A 。設(shè)計洪水計算成果經(jīng)與周邊下墊面情況基本相似水庫設(shè)計洪水對照分析知：在同頻率條件下，符合洪峰模數(shù)隨流域面積增大而減小的一般規(guī)律，故可認為 XX 水庫設(shè)計洪水的復(fù)核成果是合理的，可以作為調(diào)洪演算的依據(jù)。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）。 17 環(huán)境保護 及水土保持 環(huán)境 影響分析 本次除險加固工程 施工 對環(huán)境 的不利影響是小范圍和短期的，而對環(huán)境的有利作用則是廣泛的、持久的。 施工總進度 自第 1 年 10 月至第 2 年 3 月為主體工程施工期，在此期間需完成大壩防滲、大壩護坡、邊坡處理、溢洪道整治等項目的施工。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）。 溢洪道 設(shè)計 溢洪道由 進口段、控制段 、 泄槽段 和 消能段 組成 。 (3)輸水涵管翻修重建，建議為鋼筋砼涵管。 105，通過以上情況分析，壩基土屬弱透水層。為深灰色、灰黑色含礫粉質(zhì)粘土，呈可 7 塑狀，根據(jù)附近資料顯示，厚度右達 1030m。 此標準符合規(guī)范要求，本次仍采用上述標準進行復(fù)核。大壩防洪標準為：設(shè)計洪水 30 年一遇，校核洪水 300 年一遇。 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。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(fā)育，自然狀態(tài)下岸坡穩(wěn)定狀態(tài)較好。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(jié)變化而變化。 (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。所有建筑物盡量滿足運行可靠、經(jīng)久耐用、管理簡單、維修方便的要求。 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(shè)一放水孔，放水孔內(nèi)徑為 ，用鑄鐵翻蓋閘門控制。 施工組織管理 工程施工實行項目法人制、招標投標制、建設(shè)監(jiān)理制。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。 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(shè)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(yù)備費 萬元 ， 水（環(huán)）保工程投資 萬元 。 因該水庫集雨面積僅 ，故可視為設(shè)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(shè)計點雨量成果直接作為水庫流域設(shè)計面暴雨量計算。⊿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(jù)上述計算原則和水庫起調(diào)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。21′58″ ，該庫于 1960 年 9 月動工， 1960 年 12 月竣工。 34 (3)寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組 本層巖石只在壩體兩側(cè)很小范圍內(nèi)出露，系由人工將覆蓋層剝?nèi)セ驇焖疀_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(fēng)化到較強風(fēng)化，風(fēng)化后呈灰白色，較軟，呈片狀，巖層呈單一傾向巖層，傾向 ES80100176。多年平均氣溫為 ℃，一月最低為 ℃，七月最高為℃。 38 (1)壩體填筑區(qū) (Ⅰ區(qū) ) 該工程壩體最大填高 12m，根據(jù)室內(nèi)土工試驗定名為高液限粉土，本層土源來自壩區(qū)附近的山坡及平地，土料的均一性較差。大壩填筑土物理力學(xué)指標統(tǒng)計及推薦值表見表 。 (7)繞壩滲漏較嚴重。 死水位 以下 采用拋塊石壓腳，拋石設(shè) 3m 寬平臺，坡比 1:；死水位至正常蓄水位設(shè) C20 混凝土六方塊 ，下部設(shè) 10cm 厚砂礫石墊層，墊層采用 平板振動機壓實后 再鋪 設(shè)混凝土 六方塊 ；正常蓄水位以上采草皮護坡。 上述三種防滲方案 的優(yōu)缺點見下表 。 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(shù)， cm/s， k2=1179。 本次計算斷面的滲透分區(qū)主要根據(jù)地質(zhì)橫剖面，按照現(xiàn)場所取原狀樣的室內(nèi)土工試驗及現(xiàn)場注（壓）水試驗，綜合大壩建設(shè)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(qū)，分別為壩體填筑土、壩基原狀土和防滲墻， 見 滲透分區(qū) 附 圖 41。最大滲透比降發(fā)生在防滲心墻內(nèi)，小于其允許滲透比降，壩體內(nèi)不會產(chǎn)生滲透破壞。其穩(wěn)定安全 57 系數(shù)滿足規(guī)范要求。 溢洪道位于松散的坡積層土，土體結(jié)構(gòu)較松散，施工質(zhì)量差。 各材料分區(qū)的物理力學(xué)指標采用地質(zhì)推薦值，該值來源于土樣試驗、現(xiàn)場原位注（壓）水試驗和工程類比資料。 本次滲流穩(wěn)定計算采用理正巖土計算軟件，因壩體滲透分區(qū)較多，只適用該軟件的有限元法進行滲流計算。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(shè)粘土防滲墻承受最大水頭為 H，根據(jù)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(jié)果可知，校核洪水位下心墻內(nèi)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。 （ 2）沖抓套井回填防滲設(shè)計 在 壩頂 布置 沖抓孔 ，孔經(jīng) ，孔距 。在壩腳設(shè) 貼坡排水 體， 貼坡排水頂高 ，以下按 1： 設(shè)排水體， 厚度 350mm～400mm，下部設(shè)有 的砂礫石反濾層。壩肩部位的防滲處理 應(yīng)向山體伸入 30～ 50m，加密鉆孔。 ) 凝聚力(Kpa) % g/cm3 g/cm3 % cm/s cm/s cq s cq s 人工填土 層 統(tǒng)計 組數(shù) 8 8 8 8 8 8 8 8 4 3 平均值 3 1.84 1.41 0.95 4 2.73 19.08 0.05 05 E05 1 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(tǒng)計 組數(shù) 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