水庫除險加固工程初步設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 某水庫設計頻率凈雨時程分配成果表 因許昌勘測設計研究院編制的《河南省某市劉雷水庫除險加固初步設計報告》中無劉雷水庫30年一遇洪水過程線，有50年、300年、500年一遇洪水過程線，本次按劉雷水庫已有洪水過程線按比例推算出30年一遇洪水過程線，結果見表213。表213 劉雷水庫洪水過程成果表 單位：（m3/s） 段t（h）頻率30300備 注13001415 16170注：300年一遇洪水過程線由《河南省某市劉雷水庫除險加固初步設計報告》得出； 30年一遇洪水過程線由《河南省某市劉雷水庫除險加固初步設計報告》50年、300年、500年一遇洪水過程線按比例推出。 施工期洪水計算根據施工進度安排及施工條件，按施工期５年一遇洪水設計標準計算施工期設計洪水，根據施工導流工期安排，分別計算非汛期５年一遇單月入庫水量，具體計算如下。某水庫洪水資料缺乏,今根據2007年《河南省水資源》圖集間接計算某水庫施工洪水。根據圖表,某水庫多年平均年徑流深為:110mm,對應多年平均年徑流量為:1101000=,多年年徑流變差系數Cv=,Cs/Cv=。查PⅢ型曲線得到5年一遇設計年來水量為:。根據典型年年內分配比例,。根據我院測量隊2010年實測地形圖，。，按水庫除險加固后再使用30年，估算淤積量為15萬m3。另根據水庫實際淤積情況，用下面公式反推侵蝕模數： V淤=mSFN/γs 式中：V淤—淤積庫容，萬m3； S—侵蝕模數，t/km2a； F—流域面積，km2； N—淤積年限； γs—淤積泥沙干容重（t/m3）， t/m3； m—庫中泥沙沉積率。因某水庫始建于1955年，而其上游的劉雷水庫始建于1997年，，由以上公式反推侵蝕模數如下： V淤=mSF1N1/γs+ mSF2N2/γs S=104（42+13）=572 t/km2a查《河南省水資源》07年版侵蝕模數圖知該水庫平均侵蝕模數為600 t/km2a，這與反推的浸蝕模數572 t/km2a比較接近。953 工程地質 某水庫始建于1955年，當時壩高13m，后于70年二次加高至23m。水庫工程主要由大壩、輸水洞、溢洪洞等建筑物組成。大壩為均質碾壓土壩，，總庫容128萬m3。輸水洞位于左側，全長890m，進口高程155m，為城門洞型，漿砌料石砌筑。最大泄量6m3/s。泄洪洞位于大壩右岸，現已堵塞報廢。本次勘察是在安全鑒定勘察的基礎上，對壩體及其他存在的相關地質問題進行詳細勘察，主要任務是進一步調查、分析壩體危害的分布范圍、類型及成因，評價其危害程度；查明壩區工程地質危害分布范圍和類型，分析其產生的原因，為除險加固設計提供工程地質資料與建議；并對本工程所需天然建筑材料的產地、儲量、質量進行評價。本次勘察從2010年7月8日開始，全部工作于2010年8月3日完成，勘察完成工作量情況見下表1。 表1 勘察工作量一覽表勘察項目單位完成工作量地質調查km2地質剖面km勘探鉆孔m/個探井m/個取樣原狀土樣件80散狀土樣件1土工試驗常規組80濕陷64原狀快剪6滲透18飽和快剪7擊實3（1）地形地貌壩址位于某村北，黃河二級支流老蟒河上，庫區地形起伏不平，地勢西北高東南低，溝嶺相間分布，高程一般在160～280m左右，一般山嶺高出河床50～100m左右。壩址處溝谷呈“U”字型，河谷寬約200m，河底高程147m。地貌屬黃土丘陵區，區域內大部被第四系土層覆蓋，森林覆蓋率低，植被不發育，水土流失較嚴重。（2）地層巖性水庫區出露的地層主要為第三系粘土巖夾砂礫巖、第四系上更新統低液限粉質粘土及全新統含礫低液限粘土和混土礫卵石等松散沉積物。壩址區地層分布情況分述如下：第三系（N）砂礫巖：雜灰色，卵礫石成分以安山巖及石英巖、石英砂巖等沉積巖為主，一般呈亞園形，粒徑多為2～6cm，部分7～10cm，個別達20cm，含量占50～70%左右，以鈣泥質膠結為主。膠結程度不一，局部呈松散狀態。呈透鏡體狀分布。據鉆孔揭露壩基處與粘土巖呈互層分布，并組成河谷基底。粘土巖：棕黃色為主，局部為雜色，成巖程度不高，團塊～團粒狀結構，層狀構造。間夾砂礫層，屬軟質巖石，膨脹率小于1，具輕微膨脹性。主要分布于壩基，并組成丘墚骨架。第四系（Q）上更新統（Q3al+pl）低液限粉質粘土（Q3al+pl）：黃褐色、褐黃色，具柱狀節理，孔隙較發育，質地較均勻，局部含鈣質結核及小鈣礫，一般呈可塑狀。注水試驗的滲透系數范圍值：180。105cm/s，屬弱透水地層。主要分布在兩岸臺地上部，組成谷肩。全新統（Q4）含礫低液限粘土（Q4 al+pl）：灰褐色、深褐色，小孔隙發育，質地不均勻，見層狀結構，含少量白色鈣末，夾少量卵礫石及鈣質結核，層中夾薄層砂礫透鏡體，呈軟塑狀；下部為混土礫卵石。注水試驗的滲透系數范圍值：180。105cm/s，屬弱透水地層。主要分布于主河谷中。壩體土（Q4s）：主要由上更新統（Q3）褐黃色、黃褐色低液限粉質粘土組成，土的成份和顏色變化較大，土質不均勻，間夾生土塊，見大量鈣質結核，經分層碾壓而成，壓實程度不一，組成大壩壩體。室內試驗的滲透系數范圍值：180。106cm/s～180。104cm/s，屬中等～微透水地層；注水試驗的滲透系數范圍值：180。105cm/s～180。103cm/s，屬中等～弱透水地層。第四系松散層與下伏第三系地層呈角度不整合接觸。水庫區兩岸分水嶺山體寬厚，均由上、中更新統(Q2～3)低液限粘土及上第三系（N）的粘土巖與砂礫巖組成，低液限粘土及粘土巖透水性一般較小，砂礫巖分布局限，大部呈半膠結透鏡體狀態。庫區內沒有導水斷裂構造通過，經調查，水庫運行至今，未發現庫水外漏問題。水庫區兩岸主要分布為上、中更新統(Q2～3)低液限粉質粘土，抗沖刷能力低，雖然直立性好，但柱狀節理發育，調查中局部發現塌岸現象，岸坡穩定性不好。水庫周邊大壩下游地層巖性主要為上、中更新統(Q2～3)低液限粘土及第四系全新統（Q4）含礫低液限粘土，庫區周邊上第三系（N）粘土巖與砂礫巖中的深層地下水無統一含水體，且地下水位埋深較大，區域調查未發現土壤鹽漬化和沼澤化現象，由此可判定庫區不產生浸沒問題。水庫區地處黃土丘陵區，基底為粘土巖及砂礫巖，上覆不完整低液限粘土蓋層，具有一定抗沖刷能力。致使控制流域內無大量固體徑流來源，但仍有少量細顆粒物質入庫。根據《中國地震動參數區劃圖》（1/400萬）（GB183062001）及《水工建筑物抗震設計規范》（DL50732000）查知：水庫區地震基本烈度為7度。壩址區未發現斷裂通過，屬抗震相對有利地段。 （1）地表水庫區地表水較貧乏，除汛期雨后有較大地表徑流外，枯水期僅主溝及較大支溝內有地表水流。據調查區內水工砼設施年久完好，說明該區地表水對砼不具侵蝕性。（2）地下水壩址區域地下水較貧乏。地下水主要有孔隙型潛水和上層滯水。孔隙潛水主要分布于河谷全新統級配不良礫卵石層中，以大氣降水補給為主。水位隨季節變化較大，水量一般不大。上層滯水受地形、地層巖性和匯水條件影響，則主要分布于丘間地形低洼、匯水條件好的洼地下部上中更新統低液限粘土中。水位、水量隨季節性變化較大。地下分水嶺與地表分水嶺基本一致。根據區域水文地質資料，該區地下水類型為HCO3CaMg型水。該地下水對砼不具侵蝕性。(1)壩身質量綜合情況根據勘探采取的原狀土樣所做土工試驗資料知：壩體主要由黃色及褐色低液限粉質粘土組成，土的成份和顏色變化較大，土質不均勻，含較多鈣質結核和少量卵礫石等。，％。～%、%；～；壓實度范圍值76％～100％、％；壓縮系數ａ1～～,一般屬中壓縮性土，局部高壓縮性；壓縮模量范圍值3..83～，；飽和快剪：～,。～176。, 176。 (2)壩身土透水情況根據室內滲透試驗，106～104cm/s之間，104cm/s，一般屬中等透水，局部呈弱～微透水性。詳見表3《壩體土透水性一覽表》。表3 壩體土透水性一覽表土樣編號　取樣位置　取土深度(m)　　滲透試驗　含水量(%)干密度(g/cm3)滲透系數(cm/s)1110513 10515 10416 105210壩 體105TJ22105TJ24105TJ41104TJ42105TJ43104TJ45106TJ46104TJ47104(3)壩基、壩肩滲漏評價河槽段壩基地層河床上部主要是第四系全新統含礫低液限粘土，滲透系數K=105cm/s，屬弱透水性。筑壩時壩基雖做截水墻，但未徹底截斷透水層，使壩基還存在滲漏問題，鑒于大壩修建已達50余年，庫區淤積物主要成份為粉粒及粘粒成份，透水性較弱，已經形成壩前天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。壩肩主要由第四系上更新統低液限粉質粘土（即次生黃土）組成。上更新統低液限粉質粘土，具柱狀節理，孔隙發育且連通性好， 104～103cm/s，屬中等透水性。壩肩土滲透性詳見表4《壩肩土滲透性一覽表》。在水庫正常水位運行時，右岸壩肩下部與壩基結合部位發生滲漏。滲漏的原因主要是壩體與壩肩結合部位沒有處理好，導致繞壩肩發生滲漏，引起壩腳滲漏出水；壩肩土層本身也具有較強透水性，在滲漏途徑短的情況下也會產生地層滲漏。，在下游未見滲漏。表4 壩肩滲透性一覽表土樣編號　取樣位置　取土深度(m)　　滲透試驗　含水量(%)干密度(g/cm3)滲透系數(cm/s)TJ11壩 肩 104TJ12壩 肩104TJ13壩 肩 103(4)溢洪道新修溢洪道位于大壩左岸。溢洪道為開敞式梯形槽，底板分布的地層巖性為第四系上更新統可塑～硬塑狀的低液限粉質粘土。兩岸邊坡為第四系上更新統低液限粘土，柱狀節理發育，易產生崩塌，工程地質條件一般。建議邊坡系數可采用1：～1：1，并進行護砌或噴錨加固。 (5)查明管理房基礎情況大壩無管理房，擬建管理房初選于大壩右壩肩上游，以上更新統低液限粉質粘土為持力層，可采用天然地基條形基礎。根據GB500252004《濕陷性黃土地區建筑規范》。，地基承載力特征值可采用140kPa。本工程區內上更新統Q3低液限粉質粘土分布廣泛，質地好，粘重性適中，～，滲透系數104～105cm/s，與壩體土質一致，～，～%，是良好的填筑壩體材料。 壩身質量根據以往工程運行中大壩壩體質量出現的問題以及本次對壩身質量的檢查結果資料分析，壩體土填筑碾壓不均勻，%，壓實度大于96%%；壩體土的滲透性主要屬弱透水～中等透水，達不到《碾壓式土石壩設計規范》（SL2742001）中對填筑土的要求。建議對壩體進行充填防滲灌漿處理，對迎水坡進行翻新改造，對塌陷處用低液限粉質粘土進行夯實整平，并用塊石進行護坡或增設防滲面板等處理；對背水坡應清除雜草及灌木，然后植草，并修建排水溝。 壩基滲漏及滲透變形河槽段壩基地層主要是由厚度較大的第四系全新統含礫低液限粘土組成，屬弱等透水性，局部中等透水性。筑壩時壩基截水墻未將透水層全部切斷，使壩基存在滲漏問題，但大壩修建已達50余年，壩前庫區淤積已經形成天然鋪蓋，對防滲能起到一定作用。為了徹底解決壩基滲漏和滲透變形問題，建議對其進行帷幕灌漿處理。右壩肩地層主要為厚度較大的第四系上更新統低液限粉質粘土， 104～103cm/s，屬中等透水性。右壩肩與壩體結合不好，導致右壩肩及大壩右側滲漏嚴重，影響水庫蓄水，建議對右壩肩及結合部進行壓力帷幕灌漿或粘土鋪墊防滲，也可做防滲攪拌墻處理。輸水洞位于大壩左岸第四系上更新統低液限粉質粘土上，輸水洞淤塞嚴重，放水設施損壞，不能正常放水，建議對輸水洞進行清淤，并重修放水設施。本水庫原有溢洪洞堵塞，報廢，建議新修溢洪道。擬建溢洪道側壁及底板為低液限粉質粘土（Q3 ），易剝落、坍塌，建議邊坡系數可取1：～1：1，并對其進行護砌或防風化沖刷處理，同時修建消能工程，以便于溢洪道正常使用。溢洪道開挖后，大壩上交通將中斷，建議在溢洪道上新建交通橋。交通橋可采用砼板橋。由于第四系低液限粉質粘土在溢洪道交通橋處分布厚度較大，建議以第四系上更新統低液限粉質粘土為持力層，新建橋可采用墩臺基礎或灌注樁基礎。地基承載力及樁基設計參數見下表：防汛交通橋橋位地基土設計參數建議采用值表土層名稱容許承載力(KPa)樁側土極限摩阻力標準值(KPa)低液限粉質粘土14050根據室內試驗資料知第四系上更新統低液限粉質粘土具濕陷性，，計算濕陷量值為99mm，根據GB500252004《濕陷性黃土地區建筑規范》判定該場地為非自重濕陷性黃土場地，地基濕陷等級為Ⅰ級（輕微）。若采用墩臺式基礎，并采取防水措施。初步設計時灰土墊層承載力特征值可采用18