某水库除险加固工程初步设计.pdf

I 目 录 1 综合说明.1 1.1 绪言.1 1.2 水文.5 1.2.1 流域概况.5 1.2.2 气象概况.5 1.2.3 泥沙与水质.5 洪水标准.6 1.2.5 水文资料.6 1.2.6 洪峰流量计算成果.6 1.3 工程地质.7 1.3.1 库区工程地质条件.7 1.3.2 库区工程地质条件评价.8 1.3.3 输水洞段工程地质条件及评价.8 1.3.4 溢洪道工程地质条件及评价.9 1.3.5 天然建筑材料.9 1.4 工程任务和规模.10 1.4.1 防洪标准.10 1.4.2 工程规模.10 1.4.3 工程任务.11 1.5 工程设计.11 1.5.1 设计依据.11 1.5.2 大坝工程.12 1.5.3 溢洪道防护工程设计 .16 1.5.4 输水洞工程.17 1.5.5 其它工程.18 1.6 机电、金属结构 .19 1.6.1 电气工程.19 1.6.2 金属结构设计 .19 1.7 消防.20 1.8 施工.20 1.8.1 施工条件.20 1.8.2 施工围堰.21 1.8.3 料场.21 1.8.4 主体工程施工 .22 1.8.5 施工总布置.22 1.8.6 施工总进度.23 1.9 工程占地.23 1.10 环境保护.24 1.11 水土保持设计.25 1.12 工程管理.26 1.13 设计概算.27 1.14 经济评价.28 1.15 节能设计.28 II 1.16 工程特性表.28 2 工程水文.32 2.1 流域概况.32 2.2 气象概况.32 2.3 设计洪水标准.32 2.4 径流.32 2.5 设计洪水分析.33 2.5.1 设计暴雨计算.34 2.5.2 产流计算.36 2.5.3 汇流计算.36 2.6 合理性分析.39 2.7 施工期洪水计算.40 2.8 水质与泥沙.40 3 工程地质.42 3.1 概述.42 3.2 库区工程地质条件.43 3.2.1 地质概况.43 3.2.2 水库渗漏.43 3.2.3 库区稳定.44 3.2.4 水库地震.44 3.3 枢纽区工程地质条件.44 3.3.1 大坝工程.44 3.3.1.2 副坝坝体质量.错误!未定义书签。3.3.1.3 坝基.46 3.3.1.4 坝肩、护坡、反滤排水体及其它.46 3.3.2 溢洪道.46 3.3.3 输水洞.47 3.4 天然建筑材料.47 3.5 结论.48 4 工程任务和规模.48 4.1 地区社会经济状况.49 4.1.1 地区社会经济状况.49 4.1.2 综合利用要求.49 4.2 水利计算.50 4.2.1 兴利目标.50 4.2.2 水位库容曲线.50 4.3 洪水调节.51 4.3.1 泄流曲线.51 4.3.2 洪水调洪演算.52 4.3.3 水库坝顶高程复核.56 4.4 水库除险加固后规划指标规模.58 4.4.1 水库建设过程及工程现状.58 4.4.2 水库除险加固后的规划指标.59 4.4.3 除险加固规划设计.60 4.4.4 除险加固后水库规划指标.62 III 5 工程布置及建筑物.63 5.1 设计依据.63 5.1.1 工程等别及建筑物标准.63 5.1.2 设计依据.63 5.1.3 设计基本资料.64 5.2 工程总体布置.65 5.3 主、副坝加固工程.67 5.3.1 大坝工程现状及存在问题.67 5.3.2 大坝渗流计算.71 5.3.3 大坝结构稳定计算.75 5.3.4 大坝工程设计.80 5.3.5 大坝其他维修加固工程.86 5.4 溢洪道防护工程设计.90 5.4.1 工程现状及存在问题.90 5.4.2 溢洪道防护工程设计.91 陡坡方案（方案二）.97 方案选择.97 5.5 输水洞工程设计.98 5.5.1 工程现状及存在问题.98 5.5.2 输水洞工程设计.99 5.5.2.1 工程布置.99 5.5.2.2 过水能力复核.100 5.5.2.3 结构设计.101 5.6 其它工程.110 5.6.1 管理房.110 5.6.2 工程观测设计.110 6 机电、金属结构.113 6.1 电气工程.113 6.1.1 供电线路及配电.113 6.1.2 防雷和接地.113 6.2 金属结构.113 6.2.1 金属结构基本情况及存在问题 .113 6.2.2 金属结构设计.114 6.2.3 闸门设计.114 6.2.4 启闭机.115 7 消防设计.116 7.1 工程概况.116 7.1.1 气象条件.116 7.1.2 工程建筑物布置及生产生活管理设施 .116 7.2 工程消防设计.116 7.2.1 闸室、管理所等永久建筑物 .116 7.2.2 施工期消防.117 8 施工组织设计.118 8.1 施工条件.118 8.2 施工围堰.119 IV 8.2.1 设计标准.119 8.2.2 围堰形式.119 8.2.3 围堰布置.119 8.3 料场.120 8.4 主体工程施工.121 8.4.1 大坝加固工程.121 8.4.2 输水洞工程.126 8.4.3 溢洪道防护工程.128 8.4.4 金属结构安装.130 8.5 施工交通运输.130 8.6 施工总布置.131 8.6.1 布置原则.131 8.6.2 布置方案.131 8.6.3 施工通信.132 8.7 施工总进度.132 8.8 主要技术供应.135 8.9 施工管理.135 8.9.1 实行项目法人制.135 8.9.2 实行建设监理制.136 9 水库淹没及工程占地.137 9.1 水库淹没.137 9.2 本次除险加固占地情况.137 9.3 工程占地费用及标准.137 10 环境保护设计.139 10.1 工程概况.139 10.2 设计依据.139 10.3 环境保护原则.140 10.4 可能造成的环境影响预测 .140 10.5 环境保护设计.141 10.5.1 生产、生活废水环境保护设计 .141 10.5.2 固体废弃物环境保护设计 .142 10.5.3 环境空气质量保护.143 10.5.4 噪声环境保护设计.143 10.5.5 施工区人群健康环境保护设计 .144 10.5.6 水库水质保护措施.144 10.6 环境管理与环境监测.145 10.7 环境投资概算.146 10.7.1 编制原则.146 10.7.2 编制依据.146 10.7.3 投资概算.146 11 水土保持设计.148 11.1 编制目的.148 11.2 编制依据.148 11.3 项目工程概况.149 11.4 项目建设造成的水土流失预测分析.150 V 11.4.1 工程取土、弃渣.150 11.4.2 水土流失预测分析.150 11.5 水土流失防治分区及措施总体布局.150 11.5.1 水土流失可能造成的伤害.150 11.5.2 防治分区确定.150 11.5.3 预防措施.151 11.5.4 主要工程量.152 11.6 水土流失监测.152 11.7 水土保持投资概算.153 11.7.1 编制原则和依据.153 11.7.2 基础单价计算依据.154 11.7.3 定额依据.154 11.7.4 工程费用计算标准和依据.154 11.7.5 工程水土保持投资.156 11.8 建议.156 12 工程管理设计.158 12.1 设计依据.158 12.2 管理机构.158 12.3 主要管理设施.159 12.3.1 工程管理范围和管理办法.159 12.3.2 工程管理设施.159 12.4 工程管理运行.159 12.4.1 防洪调度运用.159 12.4.2 建筑物管理.160 12.4.3 工程观测.160 12.5 库区管理.160 13 工程概算.162 13.1 工程概况.162 13.2 投资主要指标.162 13.3 编制原则和依据.162 13.4 采用定额.163 14 经济评价.165 14.1 概述.165 14.1.1 计算基本依据.165 14.1.2 计算方法.165 14.2 国民经济评价.166 14.2.1 费用计算.166 14.2.2 效益计算.166 国民经济评价指标计算.167 15 节能设计.170 15.1 节能设计依据及原则.170 15.1.1 设计依据.170 15.1.2 设计原则.170 15.2 电气节能的途径.171 15.2.1 变压器的节能.171 VI 15.2.2 减少线路上的能量损耗.171 15.2.3 提高系统的功率因数.171 15.2.4 照明部分的节能.172 1 1 综合说明 1.1 绪言 XX 水库位于 XX 市 XX 县 XX 乡，XX 流域 XX 河支流上，水库控制流域面积2，上游河道全长 km，平均坡降，总库容 191 万 m3。是一座以防洪、灌溉为主，养殖为辅综合利用的小(1)型水库。XX 水库于 1959 年开始兴建，工程边勘探，边设计、边施工，整个工程由大坝、输水洞及溢洪道等组成。据坝体填筑施工人员回忆，1959 年正值“大跃进”时期，当时调集县、乡劳动力修筑大坝，土方全部人工挑抬运，人工夯实，土料的含水量没经检测就直接上坝，回填土体块径大小不一，填土厚度不一，质量控制很差。由于设计前没有勘测资料，又缺乏整体规划，没有工程的总体布置，且受施工条件限制，水库初建时防洪标准低，大坝质量差，输水洞存在严重质量问题。工程于 19651964 年及 1971 年1973 年二次续建，对输水洞进口闸进行了改造，新作了输水洞进口与工作桥，续建工程中又是调集县、乡农民义务工，由于受碾压设备、检测设备的限制，无法满足施工质量要求，造成碾压不均，土体密实度不均，特别是建筑物附近局部填土质量较差。溢洪道原建于现副坝处，1977 年改建在主坝东南 250m岗凹处，1980 年汛前竣工，为开敞式，溢洪道底高程为，宽 15m，长 160m，设计最大泄量为 207m3/s。1984 年由 XX 县水利局对水库进行除险加固设计，设计洪水标准 50 年一遇，校核为 500 年一遇，设计水位为，设计流量3/s，校核水位为，校核流量为3/s。安全鉴定阶段根据现状调洪演算结果 50 年一遇洪水设计时，设计水位为，相 2 应库容为 161 万 m3；500 年一遇校核洪水，校核水位为，相应库容199 万 m3，兴利水位，相应库容 99 万 m3，死水位，死库容万 m3。XX 水库为均质土坝，主坝轴线南北向，粘土均质坝，坝顶高程，浆砌石防浪墙，帽顶高程，最大坝高为，顶宽 4m，长 210m，上游边坡比现状为 1：，下游为 1：，在高程为 184.0m 处有 2m 宽的戗台一道，河槽段高程处设棱型排水体；副坝位于主坝北头西侧，坝轴线大致为东西方向，现坝顶高程为，最大坝高为，宽 4m，坝长 235m，上游边坡 1：3，下游 1：。现状上游为块石护坡，下游为草皮护坡。溢洪道是 XX 水库的主要泄水建筑物，位于大坝东南 250m，由山岗凹处山坡开挖而成，基底坐于强风化岩上，该溢洪道为 1977 年水库续建设计中新开挖，设计底高程 187.5m，底宽 15m，水平段长160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌，下游为人工开挖断面不规则，无消能措施。输水洞位于洞身轴线位于主坝 0+150m 处，由于是白灰砂浆条石结构，在沉陷及渗水的双重作用下，渗水越来越严重，1983 年管理所对洞内实测，在距闸门 5m 处左上角漏水，12m 处条石缝间渗水，并有的损坏，在 20m 处盖板断裂并渗水，底板勾缝大多已损坏。对坝体安全已造成严重隐患。启闭机房修建于 1976 年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门启闭机是 1976 年重建进口时的产品，闸门漏水严重，启闭设备超期服役，螺杆弯曲启闭困难。栈桥板砼碳化严重，出现裂缝，钢筋锈蚀、外露，栏杆损坏。输水洞进口 3 无拦污栅。2006 年 12 月，在市水务局的直接领导下，XX 市水利勘测设计研究院承担了对该水库大坝的安全鉴定工作。按照水库大坝安全评价导则（SL2582000）进行了安全评价，在大坝和溢洪道勘探、测量成果基础上，结合水库施工及多年来的运行情况，对大坝防洪标准、工程质量、结构安全、渗流安全、大坝运行管理及安全检查等方面进行了评价，综合评价该水库大坝为三类坝，建议对其尽早进行除险加固。2007 年 5 月 16 日，XX 市水务局组织有关专家对XX 县XX 水库大坝安全评价报告进行了评审，在此基础上，设计人员根据专家评审意见，对报告进行了修改，2010 年 4 月，河南省水利厅组织有关专家对XX 县 XX 水库大坝安全评价报告进行了复核，设计人员根据专家评审及复核意见，对报告进行了进一步的修改。工程存在以下问题：1.坝体填筑质量差，干密度偏低，坝顶路面出现不均匀沉陷。2.大坝的坝坡稳定，但干砌石护坡有下滑的明显迹象，无反滤层，主坝浆砌石防浪墙有裂缝，副坝无防浪墙，不能适应工作的需要。3.溢洪道两侧山体岩石风化塌落，底板无护砌，出口处冲淘严重，现长仅有 110 米左右，下游无消能措施。4.输水洞的闸门陈旧、老化，启闭设备老化、锈蚀严重，启闭机螺杆弯曲变形，输水洞有渗水现象。5.管理及监测设施不完善。6.防汛照明和防汛道路急待解决,便桥有待修缮。4 安全鉴定结论如下：1.XX 水库下游有 5 个自然村，5200 人以及耕地 620 亩，故水库防洪安全意义较为重大。2.经复核，水库防洪能力满足防洪标准（GB5020194）的要求。3.主坝清基不彻底，主副坝体填筑质量差，干密度偏低，压实度不满足碾压式土石坝设计规范(SL2742001)要求，上游护坡毁坏严重，下游排水体不完整。溢洪道岸坡及底板岩石风化，冲淘严重。工程质量不合格。4.主河槽段坝基常年渗水，右岸坝肩绕渗严重；输水洞洞身漏水。渗流安全性为 C 级。5.经复核，主坝坝坡抗滑稳定满足规范要求，但副坝局部滑坡；溢洪道岸坡不稳定，下游无消能设施，不满足规范要求。大坝结构安全为 C 级。6.输水洞进口闸门锈蚀严重，无拦污栅，启闭设备陈旧，螺杆弯曲，不能正常工作。金属结构安全性为 C 级。7.根据中国地震动参数区划图（GB183062001）该区处于地震动峰值加速度为，库区地震设防烈度为 6 度，依水库大坝安全评价导则不需进行抗震安全复核。8.无安全监测、管理设施。综上所述，XX 水库大坝病险严重，属三类坝。5 1.2 水文 流域概况 XX 水库位于 XX 市 XX 县 XX 乡，属 XX 河水系 XX 河支流，控制流域面积2。该流域属山丘区，水库上游河道主干长度为，河底比降 1/50，山洪猛涨急落，水源多系周围群山岗地汇入，地势北高南低，总库容191 万 m3。是一座以防洪、灌溉为主，兼以养殖等综合利用的小(1)型水库。气象概况 水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温，极端最高气温，极端最低气温，多年平均降雨量为 900mm，年内分配极不均匀，汛期降水量占全年 60%，全年无霜期约 220230 天，最大风力 89级。泥沙与水质 XX 水库上游为浅山区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水质要求。XX 水库运用至今，无详细的泥砂观测资料。依照河南省水文总站 1984 年出版的河南省地表水资源附图，查得该流域侵蚀模数介于 200500t/km2n。由于该水库上游汇流区基本为山区，植被较好，且经过 km 河道沿程沉淀，汇流水入库时沉砂量较少，取多年平均侵 6 蚀模数 300t/km2n，淤积物干容重3，泥沙沉积率，则 XX 水库平均每年淤积量为 0.108 万 m3。XX 水库运用 50 年，目前淤积量万 m3，现状水库死水位为，相应死库容万 m3。不影响现状死水位及死库容。洪水标准 根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL2522000），XX水库属小(1)型水库，工程等级为等。根据国家 防洪标准（GB5020194），山丘区土石坝永久性建筑物（四级）设计洪水标准为 3050年一遇，校核洪水标准为 3001000 年一遇，因此本次按 50 年一遇洪水设计，500 年一遇洪水校核对 XX 水库进行设计洪水复核计算。水文资料 由于 XX 水库无实测雨量资料，因此，设计洪水采用河南省水文水资源局 2005 年编制（以下简称“05”图集），并经水利部审查批准的河南省暴雨参数图集、河南省水利勘测设计院 1984 年编制的河南省中小流域设计暴雨洪水图集（以下简称“84”图集）查取参数，利用程序进行计算，得到的两种成果相互比较，并邻近流域的褚湾水库进行比较。洪峰流量计算成果 表 1-1 洪峰流量计算成果 重现期（年）20 30 50 500 1000 洪峰流量(m3/s)120 132 151 230 254 7 1.3 工程地质 库区工程地质条件 地形地貌：XX 水库位于 XX 县 XX 乡境内，该区地貌形态成因简单，以剥蚀形成的低山丘陵、岗地地形为主，山体浑圆，山坡平缓，坡度一般为 1530。该区除风化剥蚀及水流冲蚀外，未发现大规模的不良地质现象。地层岩性：库区分布地层主要为燕山中晚期（r53）花岗岩及第四系松散覆盖层。地质构造：本区经历了中岳期、阿森特期、燕山期、喜山期等多次地壳运动。在不同时期、不同形式的区域构造应力作用下，形成了纬向、新华夏和豫中北西向等三个不同的构造体系，构成了本区的构造格局。挽近时期内构造趋于稳定，表现为地壳的缓慢上升。地震动参数：根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度值为，相应地震基本烈度为度。根据有关规定，枢纽区建筑物可不进行抗震复核。水文地质条件：水库库区内水文地质条件较简单，地下水类型主要为第四系松散岩孔隙潜水及基岩裂隙水，主要接受库水及降水入渗补给。地下水向河谷及库区发生径流，消耗于库面蒸发及排向水库下游。由于库区地层岩性、地质构造等较简单，水库建成以来未发生过库区渗漏现象。根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。8 库区工程地质条件评价 库区属低山丘陵区，山坡较平缓，库岸较稳定，水库运行 50 年来未发现较大规模的库岸滑坡、坍塌等不稳定现象。库区无大的断裂构造带发育，地下水分水岭高于库水位，不存在库区向外渗漏问题。库区两岸属岩质边坡及土质边坡，地形较平缓，固体径流量不大，淤积不甚严重。水库区地处构造稳定带，地震基本烈度为度，因此水库诱发构造型地震的可能性极小。根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。输水洞段工程地质条件及评价 输水洞位于主坝桩号 0+150m 处，进口高程为，为浆砌条石盖板涵，长为 66m，洞身尺寸，设计流量为 2m3/s，进口建筑物为直升式闸。坝体填筑土与洞身接合部位填筑土岩性为中、重粉质壤土，褐黄色，稍湿，可软塑状，压实度不合格率为 72.0%，填筑质量较差。洞底花岗岩灰白色、肉红色，表层强风化，裂隙发育，下部弱风化，岩体较完整，较坚硬。，洞身顶板条石裂缝，水库高水位运行时洞身与填筑土接触面存在接触渗漏病害。闸室混凝土碳化，钢筋锈蚀，出现裂缝。建议对输水洞及闸室进行拆除重建或维修加固，对填土进行加固处理。10 分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。1.4 工程任务和规模 防洪标准 根据防洪标准(GB5020194)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)的规定，水库总库容 1001000 万 m3，属小（1）型水库，工程等别为等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为4级，设计防洪标准为3050一遇，校核标准为3001000 年一遇。根据水库下游保护对象的重要性，结合 XX 水库的实际规模和防洪任务，取防洪标准为：50 年一遇洪水设计，500 年一遇洪水校核。根据 溢洪道设计规范SL253-2000，溢洪道消能防冲建筑物的洪水标准按 20 年一遇设计。工程规模 水库死水位，死库容万 m3，兴利水位，相应库容 99 万 m3，50年一遇洪水设计水位为 1m，相应库容为 147 万 m3；500 年一遇校核洪水，水位 190.5m，相应库容 191 万 m3。工程规模属小（1）型，工程等别为等，主要建筑物级别为 4级，次要建筑物级别为 5 级，临时建筑物为 5 级。水库起调水位为，调洪演算成果见下表：11 表 XX 水库现状调洪演算成果汇总表 重现期（年）洪峰流量（m3/s）起调水位（m）最大下泄量（m3/s）最高洪水位（m）相应库容（万 m3）20 120 65 189.42 13 50 151 1 147 500 230 190.5 191 工程任务 1)大坝维修加固工程：对主坝坝基及右坝肩进行防渗灌浆处理。2)主、副坝上游干砌石护坡重建为混凝土护坡；修整主、副坝下游草皮护坡；主坝防浪墙保留原基础重建；硬化主、副坝坝顶路面；修整主坝下游排水体及纵、横排水沟，副坝下游新建贴坡排水及排水沟；施药灭除白蚁。3)溢洪道防护工程：对溢洪道底板进行护砌，两侧修建挡水墙，增设下游泄槽、消能工，重修生产路。4)输水洞工程：拆除重建进水闸，进口段洞身前 20m 充填灌浆，出口段拆除重建。5)管理设施：重建管理房，增设相关管理设施。6)水土保持及环境绿化工程。1.5 工程设计 设计依据 XX 水库除险加固工程依据XX 县 XX 水库大坝安全评价报告和 XX 市水务局出具的三类坝鉴定成果认定表、鉴定报告及省水利厅的核查意见，按照有关设计规范文件进行设计。12 大坝工程.1 大坝工程存在问题 1.大坝坝基处理不彻底，坝体填筑质量差，坝肩表层为强风化花岗岩，属中等透水性，筑坝时未做彻底清除及防渗处理，存在坝肩渗漏问题。坝顶中段路面及防浪墙出现不均匀沉陷。2.大坝上游为块石护坡，其下为石渣土，无垫层及反滤层，加之坝体填筑质量差，在风浪淘刷下造成细颗粒带出，造成上游坝坡护坡部分损坏及沉陷。大坝下游坡无护砌，杂草丛生，雨淋沟较多，凹凸不平，坝脚排水体不完整，已损坏。3.大坝存在白蚁危害，局部蚁穴上下游贯通，自建坝以来，从未进行过治理，存在安全隐患。.2 大坝工程设计（一）高压摆喷灌浆设计（1）高压摆喷处理范围 由于 XX 水库大坝坝体与坝基原施工时处理不彻底，存在坝体与坝基接触渗漏，因此灌浆设计拟对主坝河槽段坝体与坝基接触处，即桩号 0+0250+145 段进行高压摆喷灌浆处理，改善坝体结构和防渗效果。（2）高压摆喷灌浆设计 根据 XX 水库具体情况，拟在主坝桩号 0+0250+145 坝段坝顶中心线顺坝布一防渗灌浆剖面，灌浆孔间距，单排布孔，深度为上部以坝体与坝基接触面中、重粉质壤土以上 2m，底部至岩基终孔。本次 13 方案初步选用三重管高压摆喷灌浆方法，防渗墙体以折线相接，折线与轴线夹角 120，摆角 30，序相间灌浆。防渗墙体有效厚度与摆动角度有关，在紧靠喷射两侧的砼宽约0.3m，随着射距的增加，砼体宽度逐渐增大，微摆砼体厚约0.4m，直摆砼墙体厚约0.5m。（二）主坝右坝肩帷幕灌浆设计 设计灌浆范围为主坝右坝肩即桩号 0+0050+060 坝段，帷幕灌浆采用单排灌浆孔，灌浆轴线布置设在坝轴线上，三序孔施工，终孔孔距。帷幕深度：按规范规定，设计帷幕应深入断层带以下不透水层至少 2m，根据地质剖面图及压水试验资料，初步定为灌浆孔深入相对不透水层即花岗岩基层以下 2m，具体深度由施工时试验确定。灌浆方式：灌浆方法均采用自下而上分段灌浆法，方式采用循环式灌浆。灌浆压力按现场灌浆试验确定，灌浆材料采用水泥掺合料，水泥强度不低于，水泥掺合料的最优配比由试验确定。（三）大坝其它维修加固工程（1）上游护坡工程：大坝迎水面块石护坡原建于 1965 年底至 1967 年汛前。上游干砌块石护坡原设计 30cm 厚，下设反滤层，实际施工时未设反滤层。护坡现状平均厚 25cm,块石大小不一，块石间缝隙大，接触面积小，不严紧，护坡自 1974 年局部翻修后一直未进行加固维修，经过三十多年风浪淘刷，护坡大面积松动、塌陷、隆起，块石严重风化、剥落，14 整个坝坡高低不平，坝前块石护坡塌陷较为严重。本次设计拟先把大坝按标准断面加固，护砌范围为死水位高程以上 1 米的全部坝坡。设计坝坡护砌材料由内至外分别为 10cm 厚碎石垫层，面层为 12cm 厚 C20 混凝土，伸缩缝为低发闭孔泡沫板，缝宽20 毫米。（2）下游坝坡工程：水库大坝背水坡野草丛生，本次工程设计铲除杂草，修整下游坝坡，恢复背水坡平整度，并种植草皮。大坝下游坡面现有排水系统不完善，本次除险加固工程，拟拆除重建下游纵横排水沟。其中主、副坝横向排水沟长 m，主坝纵向排水沟长。主坝下游坝坡共设横向排水沟 3 道，纵向排水沟沿戗台内沿布设，每隔 10m 设伸缩缝一道，填缝材料为二毡三油。横向排水沟与纵向排水沟贯通，排水沟采用 C15 砼，在坝体与岸坡结合处，设岸坡排水沟，坡脚处排水沟为梯形断面。大坝现有上坝台阶年久失修，损毁严重，本次在输水洞附近下游建踏步一道，新建踏步采用 C15 砼结构，总宽 m，净宽。本次水库除险加固工程设计拟修整主坝下游排水棱体，范围为主坝桩号 0+0400+130，在原排水棱体基础上增设贴坡排水设施，并清除原排水棱体的表层，修整为 120mm 厚砼预制块。（3）坝顶防浪墙修复工程 本次设计对主坝顶防浪墙进行拆除（保留原浆砌石基础），重建为钢筋混凝土防浪墙，厚 0.3m，高 1m，台帽宽 0.5m，高，防浪墙设 15 计台顶高程为。（4）坝顶路面维修 为满足防汛及交通要求，本次设计将原主、副坝坝顶路面清理平整，铺设 20cm 厚的泥结碎石，路面倾向下游侧设 2%的缓坡。主坝路面净宽度为 3.58m，路面下游侧加设路缘石，路缘石采用预制 C20砼，埋深 20cm，在路缘石与坡面排水沟连接的位置处每隔 50m 设20cm 宽缺口与坝后背水坡横向排水沟相连；副坝路面净宽为，路面上、下游两侧都增设路沿石，尺寸与主坝相同。（5）大坝观测设施 本次设计拟增设多种必要的水库大坝监测、管理设施。（6）白蚁防治工程 本次水库除险加固工程请了专业白蚁防治人员沿大坝上下游进行反复的普查，发现了十多余处白蚁活动的迹象，并做好了标记，在水库除险加固的同时进行处理。本次白蚁防治主要有三种方法，一是挖巢根治，根据普查找到的白蚁活动的泥坡、泥线等迹象，通过开沟截蚁道等多种方法找到通往蚁巢的主蚁道，挖出白蚁主巢，清除副巢和幼龄巢，捕捉蚁王蚁后，彻底根除该窝白蚁；二是实施药物防治，对有障碍物或有其他影响不能挖巢的，根据情况施用高效低毒的灭蚁药粉或药剂，因为该药是一种慢性传染药，如有少量的白蚁中毒即可相互传染，使大批地白蚁相继中毒身亡；三是挖防蚁隔离带，为了确保灭治效果，防治坝端蚁源区白蚁再次入侵大坝，必须在大坝两端结合部建立药物防蚁隔离带，16 然后在防蚁带坝面打孔灌药。本次探查在主坝外坡发现 16 个白蚁隐患点，以隐患点位中心，按排距孔距=1m1m 布孔，孔深在3m 之间，实施药物灌浆，在泥浆中拌入灭蚁药物天鹰乳油注入坝体内以达到灭杀白蚁的目的；另外在坝下游临坝治理区打孔灌药，共打孔 600 个，孔深0.8m，然后泥浆封孔。溢洪道防护工程设计（1）溢洪道工程现状及存在问题 溢洪道是 XX 水库的主要泄水建筑物，位于主坝东南 250m，山岗凹处开挖而成，基底坐于强风化岩。该溢洪道为 1977 年水库续建设计中新开挖，设计底高程，底宽 15m，水平段长 160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌，出露地层为强风化岩，工程地质条件较差，抗冲刷能力差。下游为人工开挖，无消能措施。由于溢洪道无衬砌，表面为强风化岩，经多年运用，溢洪道两岸坍塌严重，在水流的长期作用下，溢洪道出口底板段已形成了一条 56m 的深沟（原开挖时底板长 160 米，现仅有 110 米），严重影响溢洪道的泄洪安全。溢洪道下游无消能措施。（2）溢洪道防护工程设计：XX 水库工程等别为 IV 等，相应溢洪道工程级别为 4 级。溢洪道进水渠、控制段洪水标准：50 年一遇设计，500 年一遇校核；溢洪道消能防冲设施及出水渠洪水标准为 20 年一遇设计。本次设计对溢洪道控制段底进行护砌，跌水口两侧修挡水墙来控 17 制水流归槽；新建下游二级跌水消能工，并修建尾水渠与下游河道相连接；溢洪道底原路面整修为砼路面，以解决群众平时生产、生活交通问题。进水渠渠底衬护前段为厚干砌石，后段采用厚 C20 砼作为渠底衬护，尾端跌水缺口两侧设挡水墙，便于洪水归槽。跌水墙基础为 0.5 厚 c15 砼，挡土墙为 m7.5 浆砌石，消力池为采用 40cm 厚 C20 钢筋砼，下设反虑垫层；一级跌水高差为，二级跌水高差为。输水洞工程（1）输水洞工程现状及存在问题 输水洞建于 1959 年，主要功能是以供灌溉兼顾汛期泄洪及放空水库库容。输水洞位于主坝 0+150 处，为浆砌条石盖板涵，洞身座落于重粉质壤土土基上。设计孔径为一孔，孔径为（宽高），进口闸室为 77 年改建，闸底进口高程为，洞长 66m。输水洞洞身宽窄不一。输水洞洞身为浆砌条石，进口无拦污栅。勾缝为白灰砂浆，多年运用后，在渗水作用有多处勾缝损坏，在 0+012 条石断裂，渗水严重。孔径过小，不易于观测、检修。启闭机房修建于 1977 年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门及启闭机均为 77 年续建时设备，闸门漏水，螺杆弯曲严重，启闭设备超期服役，目前已无法正常启闭。桥板栏杆柱砼剥裂严重，钢筋锈蚀外露。（2）输水洞工程设计 根据安全评价报告中专家评审意见，对输水洞漏水原因进一步探查，发现洞身前0+12有顶条石板缝有渗水现象，本次除险加固设计拟重建进、出口控制设施，对输水洞洞身渗水处进行处理。输水洞进水闸重建位置选在原处重建。闸底进口高程。18 进口为 3m 长的八字墙，进口宽，材料为浆砌石，两边墙采用重力式挡土墙。闸室段：闸室内设工作闸门及检修闸门，闸门后设胸墙。闸室采用 C25 钢筋混凝土结构，闸底板顶部高程为，尺寸为 4.53m，底板厚。工作桥：工作桥全长，共 4 跨，其中 3 跨长 7m，一跨悬挑，桥板顶高程，桥面板宽 2m，厚，栏杆为不锈钢栏杆，高。工作桥桥墩为 C25 钢筋砼现浇单排架。排架立柱截面的尺寸为0.35，排架基础采用现浇 C25 钢筋砼条形基础，基础长，宽，高。操作室：操作室墙体采用砖混结构，层高，尺寸为 4.5（长宽），墙厚 0.24m，地板高程为，窗户采用铝合金窗，尺寸为 1.8（宽高），门采用防盗门，尺寸为 1.2（宽高）。出口段以原样复建。洞身出口陡坡段长，陡坡后消力池,池长，池深，后接浆砌石直墙段尾水渠，长，陡坡及消力池段均采用浆砌石墩墙，C20 混凝土底板，底板厚 30cm，尾水渠采用浆砌石护底护坡。输水洞洞身渗水处理采用洞轴线及洞两边侧墙打三排灌浆孔进行充填灌浆，灌浆孔洞顶板处终孔距板顶，灌浆长度，两侧终孔过板底，灌浆长度，以减小土体渗透系数。其它工程（1）管理房：XX 水库无观测设施及管理设施，此次设计根据情况新建管理房 19 4 间，面积 80m2，管理房主体为砖混结构，上部为预应力空心板。具体设计见图纸。(2)大坝观测设计：此次除险加固设计拟分别沿主、副坝轴线方向在大坝段坝顶设 3个观测点及坝顶两端设置 2 个基点做坝面垂直位移和水平位移观测。为了解土坝内浸润线位置的变化，以判断土坝的渗流稳定性，在主坝桩号 0+050、0+100 两个断面上各设置一排 3 个观测管，共计 6 孔，每管设传感器一个，与控制中心相连，实行自动化观测。1.6 机电、金属结构 电气工程 供电线路：操作室电源引自 XX 县 XX 乡用电电路，单回路供电，本次架设防汛供电线路，选用 LGJ-335 架空电缆，水泥电杆长 12m，间距 50m。防雷和接地：为防止配电装置遭受来自输电线路的过电压及雷电波的袭击，控制室屋顶设置避雷带，用来保护电力设备、机电设备等，避雷线高出檐顶 100mm，避雷线和防雷引下线采用10 镀锌圆钢，接地线埋设深度为 1m，采用 404mm 镀锌扁钢，接地体采用2L50 5mm 镀锌角钢，接地电阻不大于 4，不满足时，需要采用其它措施，在低压线入户处设防雷击浪涌保护器件。金属结构设计 本次设计输水洞金属部分为输水洞进口栏污栅、闸门构件、埋件和启闭设备。输水洞进口检修闸门与工作闸门为钢筋砼闸门；输水洞 20 进口前检修门槽设 1.2拦污栅一扇。输水洞配套启闭设备为 150KN手电两用螺杆式启闭机 1 台。配备相应的限位装置闸门开度进行保护。1.7 消防 XX 水库为了消防安全共设干粉灭火器 4 只，其中管理所办公室设 1 只干粉灭火器、仓库设 2 只干粉灭火器，启闭机操作室布置干粉灭火器 1 只。施工期消防主要以水消防为主，并配备一定数量的灭火器，存放燃油及炸药房屋周围 50m 范围内严禁烟火，各仓库要有专人看管。各工棚之间要有一定的安全距离，除配备一定数量的灭火器外，还要配备一定数量的消防铁锨、消防桶、消防砂，还必须有消防水管通过。1.8 施工 施工条件 XX 水库距 XX 县城 22km，坝顶为土石道路，坝址区内交通较不便利，需修建场内施工道路。筑坝主要材料块石、碎石及砂等建筑材料可从各料区及县城通往坝址区公路运至工地。工程所需建筑材料除土料由库区附近开采取用外，其他建材均由当地料场及 XX 县城或 XX 市建筑市场购进。水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温，极端最高气温，极端最低气温，多年平均降雨量为 900mm，全年无霜期约 220230天，年内降雨分配极不均匀，汛期降水量占全年 60%，多集中在 6 21 9 三个月，因次全年除汛期不利于工程施工外，其它月份均可施工。根据地质报告，工程区地下水及水库水质良好，施工用水可直接由水库取水，生活用水可取自附近村庄地下供水；施工期间生产、生活用电采用电网供电，考虑 10%的自发电。施工围堰 由于输水洞进、出口需要拆除重建，在此期间，无排水出路，因此，施工时需填筑围堰。设计标准：输水洞施工，安排在枯水季节，需填筑施工围堰。根据围堰保护对象及规模，围堰设计洪水标准为枯水期 5 年一遇标准，围堰形式：围堰型式选择原则：堰体运行安全可靠，满足稳定，防渗要求型式应能适应施工和防汛抢险要求。为充分利用当地材料，选择能够充分利用当地材料、对基础适应性强、施工工艺简单的袋装土石围堰。袋装土按一定边坡堆砌，并铺一层土工膜作防渗体。经计算 XX 水库围堰堰顶高程为 m。围堰布置需满足建筑物基础开挖、施工道路和基坑排水要求。输水洞围堰距建筑物基础距离 58m，围堰顶高程 m，顶宽 2m,迎水坡边坡 1：，背水坡 1：1，平均高度为 4m。围堰基坑内设排水沟和集水井，汇渗流水，将渗流水抽排至围堰外。料场 石料：经调查，距水库 20km 西部山区有多处石料场，岩性为石英砂岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。22 砂料：工程区无砂料场，经调查，距离工程区 20km 的 XX 河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。水泥：计划从 XX 县城购买，要求其质量符合国家的现行标准规定及设计要求，需对其质量及安定性能定期定批检验。土料：经调查访问，大坝左侧下游 300500m 处的岗地为中重粉质壤土，储量可达到 10 万 m3，可满足设计要求。其它建筑材料：其它建筑材料如钢材、炸药、汽油、柴油等均可由 XX 县城或 XX 市建筑市场购进。主体工程施工 高压摆喷灌浆的施工程序为：按序施工，先施工序孔，再施工序孔，最后施工序孔，相邻两孔间隔不小于三天。单孔工艺流程为：放线布孔钻机就位整平牢固造孔终孔验收高喷台车就位试喷定向下喷射管至孔底提升喷射至设计深度结果验收合格移台车至下一孔口。输水洞的施工程序为：拆除工作桥及闸室坝体土方开挖拆除上游连接段浆砌石上游进口浆砌石砌筑、闸室砼浇筑土