r水库震点损除险加固水库初步设计.doc
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1、XX 县县 XX 水库震损除险加固水库震损除险加固 初初 步步 设设 计计 XX 水利电力勘测设计队水利电力勘测设计队 二二八年八月八年八月 批批 准准 核核 定定 审审 查查 校校 核核 汇汇 编编 编写、计算编写、计算 i 目目 录录 前前 言言1 第一章第一章 综合说明综合说明3 1 水库枢纽工程概况水库枢纽工程概况3 2 水文及水库特征水位水文及水库特征水位 3 3 工程地质工程地质4 4 安全鉴定安全鉴定5 5 震损情况震损情况5 6 应急抢险情况应急抢险情况5 7 枢纽工程除险加固枢纽工程除险加固6 8 施工组织设计施工组织设计8 9 工程管理工程管理8 9 环境影响及水土保持环境
2、影响及水土保持9 10 投资概算投资概算10 第二章第二章 水文及水库特征水位水文及水库特征水位14 第一节第一节 流域概况流域概况14 第二节第二节 基本资料的收集、复核基本资料的收集、复核14 第三节第三节 洪水洪水15 第四节第四节 水库洪水调节计算水库洪水调节计算16 第五节第五节 坝顶高程复核坝顶高程复核19 第六节第六节 防洪标准复核结论防洪标准复核结论20 第三章第三章 工程地质工程地质24 第一节第一节 区域地质概况区域地质概况24 第二节第二节 库区工程地质条件库区工程地质条件26 第三节第三节 大坝工程地质条件大坝工程地质条件26 第四节第四节 溢洪道工程地质条件及评价溢洪
3、道工程地质条件及评价28 第五节第五节 天然建筑材料天然建筑材料28 第六节第六节 结论及建议结论及建议29 第四章第四章 安全鉴定安全鉴定30 第一节第一节 安全鉴定情况安全鉴定情况30 ii 第二节第二节 安全鉴定综合评价安全鉴定综合评价36 第五章第五章 应急抢险补充设计应急抢险补充设计37 第一节第一节 工程震损情况工程震损情况37 第二节第二节 震损应急设计震损应急设计38 第三节第三节 应急抢险工程完成情况应急抢险工程完成情况38 第六章第六章 除险加固工程设计除险加固工程设计39 第一节第一节 工程现状及存在的问题工程现状及存在的问题39 第二节第二节 设计依据设计依据40 第三
4、节第三节 总体设计方案总体设计方案42 第四节第四节 水库枢纽病险整治设计水库枢纽病险整治设计43 第七章第七章 施工组织设计施工组织设计48 第一节第一节 施工条件施工条件48 第二节第二节 施工水流控制施工水流控制49 第三节第三节 整治工程施工整治工程施工49 第四节第四节 施工总布置及总进度安排施工总布置及总进度安排51 第八章第八章 工程管理设计工程管理设计56 第一节第一节 管理机构、人员与设施管理机构、人员与设施56 第二节第二节 工程管护范围工程管护范围56 第三节第三节 水库管理区规划水库管理区规划56 第四节第四节 工程管理运用工程管理运用56 第五节第五节 工程监测工程监
5、测57 第六节第六节 现行水价及收取方法现行水价及收取方法58 第七节第七节 综合经营管理综合经营管理58 第九章第九章 环境保护及水土保持设计环境保护及水土保持设计59 第一节第一节 环境保护设计环境保护设计59 第二节第二节 水土保持设计水土保持设计65 第十章第十章 投资概算投资概算73 第一节第一节 编制说明编制说明73 第二节第二节 工程概算表工程概算表79 第三节第三节 概算附概算附表表86 1 前前 言言 XX 水库位于 XX 县马鹿乡 XX 村境内,属嘉陵江右岸支流清江河学堂沟上 游,枢纽距 XX 县城 73km。坝址以上集雨面积 1.4km2,总库容 11.09 万 m3,兴
6、利 库容 6.53 万 m3,死库容 3.32 万 m3;水库正常蓄水位 679.80m;设计灌溉面积 0.15 万亩,有效灌溉面积 0.12 万亩,是一座以农田灌溉为主,兼顾防洪、水产养 殖等综合效益的小(二)型水利枢纽工程。枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施 组成。 该水库已经运行 50 多年,由于工程建设期资料收集工作未较好完成,基础 资料缺乏,建设期内施工技术落后,机械化程度低,加之工程建成后运行时间较 长,运行维护不够充分,造成工程病害较多,水库在运行过程中出现坝脚及坝体 渗漏、溢洪道控制段阻碍泄洪,放水设施运行困难等问题。2008 年“5.12”汶川大 地震造成大坝坝顶防浪墙出现横向
7、裂缝,上游护坡多处裂缝及放水卧管裂隙漏水 等现象。 2008 年 67 月,XX 县水利农机局组织勘察设计、试验等有关单位专家对 水库进行现场踏勘,对大坝、溢洪道、放水设施等工程震损情况与存在的问题进 行了认真分析和广泛深入的讨论。在 2007 年广元市元坝区水利水电勘测设计队完 成枢纽工程安全评价的基础上,我队根据本次勘察与试验的成果,完成了该水库 补充安全评价工作,对水库震损与仍存在的病险进行评价:水库防洪标准不满足规 范要求;水库上下游坝坡稳定性能不足,地震造成坝顶防浪墙开裂;坝体及坝基 渗漏量加大;溢洪道控制段泄洪能力不足;放水设施震损开裂漏水,且使用困难。 上述病情危及大坝安全,根据
8、省、市水行政主管部门的要求,XX 县人民政 府决定对 XX 震损病险水库进行除险加固。2008 年 7 月,受 XX 县水利农机局的 委托,由我队承担 XX 水库震损除险加固地勘与设计工作。根据元坝水电设计队 2007 年 3 月完成XX 水库枢纽病害整治工程初步设计报告与本次有关地勘与 试验的成果,在国土资源部成都矿产资源监督检测中心完成工程现场踏勘、钻孔 勘探、土工试验的基础上,结合运行中曾出现的问题以及工程现状,设计人员完 成洪水复核,并对大坝渗流及稳定分析计算,分析震损与病险原因针对该枢纽工 2 程大坝震损与运行中存在的主要问题,提出相应的除险加固方案,根据四川省水 利厅(川水函200
9、8620 号)四川省震损水库除险加固工程设计报告编制大纲 的要求,于 2008 年 8 月编制完成了XX 县 XX 水库震损除险加固工程初步设计 报告。 第一章第一章 综合说明综合说明 1 水库枢纽工程概况水库枢纽工程概况 XX 水库位于 XX 县马鹿乡 XX 村境内,属嘉陵江右岸支流清江河响水沟下 游,枢纽地理座标为东经 1051935,北纬 321806。属大巴山暴雨区,坝址以 上集雨面积 1.40km2,总库容 11.09 万 m3,兴利库容 6.53 万 m3,死库容 3.32 万 m3,设计灌溉面积 0.15 万亩,有效灌溉面积 0.12 万亩,是一座以农田灌溉为主, 兼有防洪、水产
10、养殖等综合效益的小(二)型水利枢纽工程。 XX 水库于 1954 年由广元县水电局组织技术人员勘测设计,1957 年 12 月动 工修建,1958 年 10 月大坝及放水涵卧管工程基本完工,溢洪道仅完成开挖,1996 年 完成基建扫尾工程,1997 年完成初步验收。枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施组 成。 1.1 大坝工程大坝工程 大坝为均质土坝。坝顶高程 680.15m,防浪墙顶高程 681.20 m,坝高 21.65mm,坝顶宽 10.84m,坝顶长 51m,上游坝坡比为 1:1.06、1:1.2、1:1.3,下 游坝坡比为 1:1.49、1:1.4,上游坝脚有顶宽 1.5m,高 4m 的
11、抗滑堆石体,下游坝 脚有顶宽 1.33m,高 13.8m 的堆石排水棱体,坝基高程 658.50 m。正常蓄水位 679.80m,设计洪水位 680.59m,校核洪水位 680.89m。 1.2 溢洪道工程溢洪道工程 溢洪道位于大坝左坝肩,为一明渠,宽 11.2 m,深 1.05 m,长 36 m。堰顶高程 679.80m,堰口宽 1.5m,最大下泄流量 2.67m3/s。设有进口段、控制段、陡槽段。 1.3 放水设施放水设施 放水涵卧管位于大坝左端,为砌石涵卧管,卧管长 21 m,净断面宽 0.4 m,高 0.5 m。涵管长 46m,宽 0.50m,高 0.70m。设计最大放水流量 0.12
12、m3/s,最低取水 3 高程为 671.50m,无闸门控制。 2 水文及水库特征水位水文及水库特征水位 XX 水库位于 XX 县马鹿乡 XX 村境内,嘉陵江水系右岸支流清江河上游,属 大巴山暴雨区,流域形状呈树叶形,属深丘低山地形,植被较好。坝址以上控制 流域面积 1.40km2,主河床长 0.8km,平均比降 j=211.2。 据全国气候区划,XX 县属亚热带湿润季风气候区,热量丰富,雨水充沛,无 霜期长,气候温和,四季分明,有“ 高山寒未尽,谷底春意浓”的气候特征。水库 流域内气候温和,多年平均气温 15.1;流域内雨量丰沛,多年平均降雨量 1200mm。 水库总库容 11.09 万 m3
13、,坝高 21.65m,属小(二)型水利工程。设计洪水标 准为 20 年一遇,校核洪水标准为 200 年一遇。设计洪水采用推理公式计算的成果: Q5%=3.07m3/s,Q0.5%=4.6m3/s。水库调洪演算的成果见表 1-1: 表表 1-1 XXXX 水库调洪演算成果表水库调洪演算成果表 频率(%)堰顶净宽起调水位最大泄流量最高库水位相应库容 单位mmm3/sm万 m3 0.51.5679.802.67680.8911.09 51.5679.801.63680.5910.73 3 工程地质工程地质 XX 水库位于四川盆地西缘龙门山山区前山,东经 1051935 ,北纬 32 1806。地势自
14、北向南逐渐降低,逆掩断层发育,组成迭瓦状地貌。区内最高山脊 海拔高程 8501350m,相对高差 350700m。大坝位于河谷相对狭窄地段,轴线 沟谷横断面呈”U”字形,两岸略为对称,岩层基本对称,河床纵比降相对较小, 大坝所处河段建坝地形条件较好。 区内物理地质现象以风化剥蚀、坡地重力崩塌为主,坡脚形成大面积崩塌堆 积体,其厚度达数米。 区内出露地层主要为白垩系下统城墙岩群(K)地层和侏罗系上统(J3P)地 层,岩层以砂岩为主、夹砂质泥岩薄层和透镜体,山坡及沟谷内广布第四系全新 4 统坡残积层(Q4dl+el)及坡洪积层(Q4dl+pl)砾质粉砂土。 XX 水库大地构造属四川东部地台区龙门山
15、褶断带巨型华夏构造体系。库区为 该褶断带东部边缘,紧靠四川中台拗川北台陷。 库区内地质构造较为复杂,褶皱、断裂发育,构造形迹呈 NE 向展布,延伸数 十公里,地层单斜产出,其产状为:走向 NW,倾向 NE,倾角 40。70。,坝区内 发育两组构造裂隙,组:N65。WNE70。80。,裂面较粗糙,泥质碎屑物填充, 间距 35 米远,延伸长度 1015 米。该组裂隙是左、右坝肩绕坝渗漏的主要通 道;组:N75750850。裂面粗糙,铁质碎屑物充填,间距 24 米远,ENW 伸长 710 米,该组是坝基、坝肩渗漏的主要通道之一。大坝存在坝基(左肩)和绕 坝渗漏,外坝排水棱体下游一带有散漏面积达 14
16、0m2;大坝外坡脚有一集中渗漏 点,其渗漏量为 6.0L/s。据水库管理人员介绍,以上各处的渗漏随库水位的升高而 加大,且在“512”地震后增大明显,三天内渗水浑浊。 水库在上年 10 月至次年 3 月发生的渗漏,使库内水位下降 1.5m 左右,年渗 漏量达 5.15 万 m3。 区内无发震构造存在,輓近期构造运动主要受龙门山构造地震的波及影响。 2008 年 5 月 12 日汶川地震后,按照国家地震局新的(GB 183062001中国地震 动参数区划图国家标准第 1 号修改单)查得,XX 水库地震动峰值加速度为 0.15g,对应的地震基本烈度为度。 4 安全鉴定安全鉴定 XX 水库已经运行
17、50 多年,水库在运行过程中出现大坝上游坡局部垮塌、坝 外坡散浸、坝基集中渗漏、溢洪道控制段阻碍泄洪,放水设施运行困难等问题。 2008 年“5.12”汶川大地震造成右坝坝顶出现长 10 米横向裂缝,大坝内坡砼护坡多 处裂缝,放水卧管裂缝漏水等现象。2008 年 67 月,XX 县水利农机局组织设计、 勘察、试验等有关单位专家对水库进行现场踏勘,对大坝、溢洪道、放水设施等 工程震损情况与存在的问题进行了认真分析和广泛深入的讨论。结合 2007 年安全 鉴定结论与本次补充安全评价复核如下: 表表 12 XXXX 水库大坝安全综合评价表水库大坝安全综合评价表 5 序号内容安全分析备 注 1抗洪性能
18、C 大坝抗洪能力不能达到国家防洪标准,溢洪道过流 能力不足。 2结构性态C大坝上游坝坡抗滑稳定能力不满足规范要求。 3渗流性态C大坝坝体、坝基渗流量较大;放水设施渗漏严重。 4抗震性能C大坝抗震能力未满足规范要求。 5金属结构性能 5 震损情况震损情况 2008 年“5.12”地震后,现场查看地震受损情况,经分析认定水库枢纽出现不 同程度的地震损害,主要表现在:大坝右坝坝顶及防浪墙出横向裂缝,长 10m, 缝宽 34mm,深约 0.81.0m,上游护坡出现多处裂缝;溢洪道浆砌条石边墙出现 震损裂隙;放水卧管裂隙,渗漏量加大;水库已不能正常使用。 6 应急抢险情况应急抢险情况 2008 年 6
19、月,由天津水利电力勘察设计研究院组织有关设计人员完成XX 县 XX 水库震损应急除险方案,提出水库应急除险方案:(1) 加强观测,严 格管理人员职责,专人负责。设置量水堰,随时注意渗流流量及水质的变化,水 库空库运行,对大坝的沉降、位移进行观测,出现异常及时上报并作处理;(2) 对坝顶横向裂缝开挖回填夯实,防止降雨沿裂缝渗入坝内;(3)新建排洪渠,将 汛期洪水排开;(4) 购置防洪抢险设备、材料及大坝观测设施。该方案已由广 元市水利农机局批准实施。 7 枢纽工程除险加固枢纽工程除险加固 本次除险加固工程主要完成以下工程项目:加高大坝增设防浪墙,坝体、坝 基渗漏整治,大坝上游稳定整治、下游坝坡整
20、治,改造与衬砌溢洪道及尾水渠, 改建放水设备,完善大坝观测设施,完善运行管理设施,整治防洪抢险公路等。 XX 水库总库容 10.96 万 m3(整治后),最大坝高 23m。该工程为小(二)型属 V 等工程,其主要建筑物大坝、溢洪道、放水建筑物为 5 级建筑物。 本工程除险加固设计主要参照以下规范进行:水利水电工程等级划分及洪 6 水标准(SL252-2000);小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL189- 96);溢洪道设计规范(SL253-2000);碾压式土石坝设计规范(SL274- 2001);其他相关规范。 7.1 大坝稳定与坝坡整治设计大坝稳定与坝坡整治设计 大坝上游坝坡采取上
21、部削坡减载下部培厚的方式。原坝顶高程 680.15m 加高 至 681.50m,坝顶至高程 672.30m 坝坡为 1:2.2,增设马道宽 1.5m,高程 672.30m 至 666.50m 坝坡为 1:2.4,培厚部分为粘土回填碾压夯实,马道宽 1.5m,以下为碾压堆石 体,高 7 m,坡度 1:2;坝顶宽度为 4.5m,原坝轴线下移 1.62m,坝顶内沿设置砼防浪墙, 高 1.0m,厚 0.3m, 同时硬化坝顶路面,外沿设置安全墩,尺寸 0.25*0.35*0.5 m,间距 2 m。 下游坝坡培厚并规整坝坡。上部坝坡为 1:1.8,并在高程 672.30m 处设宽为 2.6m 的马道。相应
22、底部排水棱体干砌条石加宽,坡度 1:1.5。 上游坝坡护坡高程 672.30m 至坝顶采用 C15砼板护面厚 0.15m,下设 5cm 厚 M5 砂浆找平及 0.15m 厚砂卵石垫层,下游坝坡高程 672.30m 以上设置 5*5mC15砼 框格草皮护坡,断面 2525cm。在大坝下游坡与两岸联接处及坝后马道,设置宽 30cm,深 30cm 的 C15 排水沟。 经计算分析,上下游坝坡在各种工况下,其抗滑稳定最小安全系数均大于规 范允许值,防洪标准也达到了规范的要求,因此,本次对大坝采取的除险加固措 施是合理的、也是可行的。 7.2 坝体、坝基渗漏整治工程设计坝体、坝基渗漏整治工程设计 本次设
23、计坝体灌浆轴线与原坝轴线重合,灌浆孔布置为单排,初步拟定孔距 2.0m,两岸伸入坝肩 810m;灌浆深度根据地勘渗透剖面确定,深入相对不透水 层 10Lu 以下 2m。参考类似工程经验,灌浆分三序进行,逐渐加密。帷幕灌浆孔 孔数为 38 个,造孔总进尺 1000m,总帷幕灌浆长度 367m,坝体劈裂灌浆长度 560 m,帷幕灌浆采用分段灌注的方法,由下至上套管分段灌注。 7.3 溢洪道整治工程设计溢洪道整治工程设计 完成溢洪道底部开挖,开挖宽度为 34m。成型后采用厚 20cm 砼衬砌底板, 7 边墙下部及底板设排水孔,拆除浆砌条石边墙,并重新 C20 砼衬砌。进口前沿设 计为八字圆弧型,口宽
24、 7.7m,堰顶高程为 679.80m,控制段宽 2m,堰厚 2m,坡降 为 0.1,边墙净高 1.7m;桩号 0+006.5 以后陡槽宽 1.2 m,边墙高 1.81.2 m,根据地 形放坡为 0.2 及 0.57,末端设置消力池长 3 m,深 2.3 m,尾水渠与放水渠道相接,尺寸 扩建为 1.2*1.3 m,C15 砼衬砌,长 300 m。溢洪道上部防洪抢险桥宽 4.5 m,设计荷载 10 吨。 7.4 放水设施整治工程设计放水设施整治工程设计 水库放水设施改建为螺杆斜插板闸门放水,并新增涵管长度 21 m,C20 钢筋砼 结构,断面尺寸 0.5*0.7 m。 7.5 完善工程观测、管理
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