某水庫除險加固初步設(shè)計報告(參考版)

　　

【正文】 根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ 1/400 萬），工程所在區(qū)地震動峰值加速度為，地震基本烈度為Ⅷ度，設(shè)計烈度采用Ⅷ度。 主要建設(shè)內(nèi)容 本次除險加固的主要內(nèi)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(shè)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(shè)計依據(jù) 工程等別、建筑物等級及抗震標準 根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 SL252— 2021 規(guī)定， 參照水利部下發(fā)的《 關(guān)于印發(fā)重點小型病險水庫除險加固工程初步設(shè)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(shè)計指導意見 》中“ 等級劃分及洪水標準 ”， XX水庫 屬小（ 二 ）型水庫，主要建筑物（土壩、 輸水建筑物 ）屬 Ⅴ等 5級 。次要建筑物及臨時建筑物（庫內(nèi)施工圍堰等）屬Ⅴ等 5 級。 計算結(jié)果如下： （ 1） += （ 3） 校核洪水位 +非常運用條件下壩頂超高； += 計算壩頂高程 ， 現(xiàn)狀 壩頂 高程 ，可見能夠滿足防洪要求，本次 設(shè)計壩頂 高程 取 。 土壩波浪爬高計算成果表 表 4─ 3 單位： m， m/s， s 項目 平均 水深 Hm 設(shè)計 風速 W 有效風區(qū)長度 D 糙率及滲透系數(shù) KΔ 經(jīng)驗 系數(shù) KW 平均 波高 hm 平均波周期 Tm 平均 波長 Lm 平均波浪爬高 Rm 設(shè)計 爬高 R5％ 風壅水面高度 e 安全加高 計算超高 正常運用條件 350 非常運用條件 350 0 正常運用條件下 正正正正 AeRy ??? ＝ ++＝ ； 非常運用條件下 非非非非 AeRy ??? ＝ +＝ 。），這里取 0176。 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(qū)長度（ m）； K— 綜合 摩阻系數(shù)，取 179。 4 工程任務(wù)及規(guī)模 33 WK — 經(jīng)驗系數(shù)，由 gHW 比值查 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》附錄 A表 － 2求得。 平均波長可按下式計算： mL ＝mm LHthgT ?? 22 2 式中： mL — 平均波長， m； H — 壩迎水面水深， m，取值同 mH 。 thWgHthWgh mm ])([ ? {])([) 0 1 8 (022WgHth m} mm hT ? 式中 ： mh — 平均波高 ， m； W — 計算風速， m/s。對于 5 級壩 R 值采用累積頻率為 5%的爬高值 %5R e — 最大風壅水面高度， m； A — 安全超高，山區(qū)、丘陵區(qū) 5級建筑物正常運用 ，非常運用 。 故水庫調(diào)洪庫容為一次校核洪水量 ： 萬 m3， 總庫容為 ： 已淤積庫容、設(shè)計淤積庫容、調(diào)洪庫容之和， 即 為 m3。 水庫水量調(diào)節(jié)計算 XX水 庫 主要 功能是防洪，無灌溉需求，故無需進行水量調(diào)節(jié)計算。 水庫自 1976 年建成至今，在 36年得運行中共淤積庫容 萬 m3， 各時段淤積量資料見表 41。” 本工程綜合考慮水庫淤積年限取 20 年。查山區(qū)、丘陵區(qū)土石壩的洪水標準為：設(shè)計洪水標準為 30～ 20年，取 20年；校核洪水標準為 300～ 200 年，取 200 年。 環(huán)境保護： 本工程攔截地表徑流，減少下游河道泥沙及水土流失，充分利用當?shù)厮Y源，要求對水土保持及涵養(yǎng)水源發(fā)揮作用。 工程任務(wù) 防洪任務(wù)：利用水庫滯洪、削峰作用保護水庫下游村莊 、農(nóng)田，及 隆秦公 路的防洪安全 。生態(tài)環(huán)境 的 急劇惡化，喪失 了 涵養(yǎng)水源 的 條件，近年國家加大了荒山治理力度，自治區(qū)自 2021 年實施封山禁牧，羊畜全部下山圈養(yǎng) ， 戶內(nèi)用水量加大，進一步加劇了缺水程度。水庫 難以 在高水位長時間蓄水， 水庫一旦失事，將影響下游 村莊、良田及 隆秦公 路的安全。 ⑤ 水庫基本沒有管理設(shè)施，無法對水庫進行正常的管護；無交通、通訊設(shè)施，與 外界聯(lián)系不通暢；主壩沒有滲流和沉陷、位移觀測設(shè)施，無法對主壩進行監(jiān)測；缺乏必要的工情觀測設(shè)施及水、雨情監(jiān)測設(shè)施。 ③ 壩頂 有交通要求， 但壩頂 寬度僅 。 工程存在的問題 水 庫自建成以來，經(jīng)過多年運行，目前已存在諸多問題 ： ① 壩體碾壓不均勻，質(zhì)量較差， 內(nèi)部有裂隙， 水庫 難以在高水位蓄水 。 (寬 179。臥管為 側(cè)進水 ,孔 口 尺寸為 179。 4 工程任務(wù)及規(guī)模 29 4 工程任務(wù)及規(guī)模 工程除險加固的必要性 工程概況 XX水庫 興建 于 1976 年， 由土壩、 輸 （泄） 建筑物組成， 為碾壓式均質(zhì)土壩 ， 2021年壩體加高 ， 總庫容 萬 m3， 現(xiàn) 有效庫容 萬 m3， 最大 壩高 ，壩頂高程為 ， 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 砌護。 ⑺ 壩址區(qū)及庫區(qū) 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Ⅷ度 ， 屬抗震不利地段。 ⑸ 庫區(qū)上游植被覆蓋較差，水土流失嚴重，庫區(qū)淤積很嚴重，應進行必要的措施， ⑹ 工作區(qū)地表水對普通水泥具硫酸鹽型中等腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。 ⑶ 原壩體碾壓不均，施工質(zhì)量差，壩后坡最為明顯，加壩后高水位運行時可能會產(chǎn)生滲漏及滲透變形破壞，危及大壩安全，應進行處理。 3 工程地質(zhì) 28 結(jié)論與建 設(shè) ⑴ 該水庫處第三系地層廣泛分布，第四系覆蓋較薄，無不良工程地質(zhì)構(gòu)造，適宜興建該工程。 粗骨料（礫石料） 礫 石料場地位于三關(guān)口，開采多年，已形成規(guī)模，巖 性為奧陶系灰?guī)r，致密、堅硬，符合建筑材料標準，屬外購料，距壩址區(qū) 65km，交通方便。 細骨料（砂料） 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。 106 凝聚力 C (kPa) 天然 快剪 3 慢剪 3 飽和 快剪 3 0 16 慢剪 3 內(nèi)摩擦角Φ(176。 106 179。 其物理力學指標為： 3 工程地質(zhì) 27 （壓縮、直剪、滲透試驗的試樣是在最大干容重乘 的壓實系數(shù)后制備的）： 項 目 統(tǒng)計個數(shù) 最小值 最大值 平均值 變異 系數(shù) 統(tǒng)計 修正 系數(shù) 地質(zhì)建 議值 最優(yōu)含水率 wOP t（ %） 3 最大干容重 r d max（ g/cm3） 3 壓縮系數(shù)α 1— 3（ MPa1） 天然 3 飽和 3 壓縮模量 Es（ MPa） 天然 3 飽和 3 滲透系數(shù) K(cm/s) 3 179。 天然建筑材料 土料 該水庫大壩擬 采取壩前 培厚 ， 增加壩體防滲能力， 主要為當?shù)亟ㄖ牧希ㄍ亮希兜臉O限側(cè)阻力標準值：淤泥質(zhì)壤土 25KPa，粘土 98KPa，強風化砂質(zhì)泥巖160KPa。 = mg/ L），對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性（ PH 值 311. CL+ SO42= mg/ L）。建議使用抗硫酸鹽型水泥。地表水水化學類 HCO3–– SO42— CL— Mg–– Na— Ca 型，根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（ GB50487— 2021）附錄 L 環(huán)境水腐蝕性評價，對混凝土一般酸性型 、碳酸鹽型、重碳酸鹽型、鎂離子型無腐蝕性，僅硫酸鹽型具有中等腐蝕性。 水文地質(zhì) 輸水塔場地存在地表水。新鮮完整 [R]=350KPa，邊坡比 1 ： 。其新鮮巖體物理力學性質(zhì)指標：含水量 W=%，濕容重 r=，干容重 r /d=，孔隙比 e=，液限 W/L=%,塑限 W/P=%，自由膨脹率 δ /ef=%，存在弱膨脹潛勢。屬軟巖。106(cm/s) 3 液限 WL（ %） 3 塑限 WP（ %） 3 塑性指數(shù) IP 3 液性指數(shù) IL 3 ⑶ 砂質(zhì)泥巖（ N/1h）：淺紫褐色及磚紅色砂質(zhì)泥巖、中 厚層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，3 工程地質(zhì) 26 層狀構(gòu)造。允許承載力 [R]=160Kpa，邊坡比 1:。主要分布水庫兩岸一級階地上，其厚度 ，其物理力學性質(zhì)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(shù)α /12=，壓縮模量 Es=，凝聚力 C=14Kpa，內(nèi)摩擦角Φ =，液限W/L=%,塑限 W/P=%，滲透系數(shù) K=179。 106/ cm/s，允許承載力 [R]=80kPa，邊坡比 1： 。土黃色、灰褐色、青灰色，濕 飽和，軟塑 流塑狀態(tài)，具有明顯的水平層理，局部夾灰黑色條帶。 地層 構(gòu)造 水庫左岸第四系地層覆蓋較厚，沒有發(fā)現(xiàn)斷層及大的裂隙和新構(gòu)造活動跡象。無坍塌、滑坡體等不良地質(zhì)現(xiàn)象。 輸 （泄） 水建筑物工程地質(zhì)條件及評價 輸水塔地形地貌及物理力學地質(zhì)現(xiàn)象 輸水塔位于臥管東側(cè)，地形為東高西低。沒有進行徹底清基和采取防滲處理措施，導致該水庫滲漏嚴重，現(xiàn)在壩后可見庫水滲漏匯成地表水沿溝道排泄。本次勘察中，所有鉆孔鉆至孔深 6m 處，孔口均不返水，且漏水漏漿。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。 現(xiàn)壩體質(zhì)量評價 XX 水庫大壩壩體為當?shù)夭牧贤翂危瑝误w材料采用右岸 Q3m 黃土由人工碾壓而成，最大壩高 。對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋，不具腐蝕性。 PH值 311. CL+ SO42= mg/ L。 CL=CL+ SO42179。勘察期間 溝內(nèi)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 ，建議使用抗硫酸鹽水泥。106(cm/s) 6 液限 WL（ %） 6 43 46 塑限 WP（ %） 6 25 塑性指數(shù) IP 6 21 液 性指數(shù) IL 6 0 0 允許承載力 [R]（ Kpa） 80 邊坡比 1: 3 工程地質(zhì) 23 壩體土液化判別表 鉆孔 編號 標貫 深度 (米 ) 地下水水位埋深地 （米） 地層 巖性 粘粒 含量 (%) 實測 擊數(shù) 臨界 擊數(shù) N1 液化 指數(shù) IlE 液化 判別 ZK1 粉質(zhì)粘土 不液化 ZK2 重粉質(zhì)壤土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 重粉質(zhì)壤土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 ZK3 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 ZK4 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 重粉質(zhì)壤土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 粉質(zhì)粘土 不液化 重粉質(zhì)壤土 不液化 重粉質(zhì)壤土 不液化 ZK5 重粉質(zhì)壤土 不液化 備注 ：地震動峰值加速度 的地區(qū)，土中粘粒含量大于 %，可判定為非液化土層，工 程正常運用后，水位以上的非飽和土，可判定為非液化土層。 105— 179。 106 濕陷系數(shù)δ s —— 自重濕陷數(shù)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(zhì)指標為： 壩體（人工填土） 物 理力學性質(zhì)指標統(tǒng) 計表 項 目 樣本數(shù) 最小值 最大值 平均值 標準差 變異 系數(shù) 統(tǒng)計 修正 系數(shù) 標準差 地 質(zhì) 建 議值 含水量 w (%) 22