水库除险加固工程初步设计报告书Word下载.docx

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本次钻探最大揭露深度为12.00m，揭露土层从上至下主要有现代人工堆积层（Q4ml），下部属第四系全新统冲洪积相沉积层（Q4al+pl）及第四系残积层（Qel）。

以下按成因类型及岩土工程特性将上述岩土层划分为3个主层，各岩土层岩性特征及分布特点分述如下:

1、现代人工堆积层（Q4ml）

第①层素填土：

水库坝体填筑土。

浅黄褐色、灰褐色，以粉质黏土为主，上部含中粗砂颗粒及少量碎石块等，黏性较差，湿，松散～稍压实，为近期人工堆填。

场地内均有分布，层顶标高为16.67～21.50m，层底标高为13.97～20.33m；

厚度0.80～7.50m，平均厚度3.75m，标贯击数N=4～8，平均标贯击数为5.3。

根据室内土工试验成果，该层土的物理力学指标平均值如下：

含水量w=17.2%，孔隙比e=0.764，比重Gs=2.69，质量密度ρ=1.79gcm-3，液性指数IL=-0.12，塑性指数IP=15.9，压缩系数av0.1~0.2=0.442Mpa-1，压缩模量Es0.1~0.2=4.44MPa，水平渗透系数（室内）Kh=0.120×

10-4cm/s，竖向渗透系数（室内）Kv=0.103×

10-4cm/s，直接快剪黏聚力Cq=24.3kPa，内摩擦角φq=21.4度，属中等压缩性土。

2、第四系全新统冲洪积相沉积层（Q4al+pl）

第②层中砂：

灰褐色、黄褐色，饱和，松散，含粉黏粒，级配一般。

主要分布于ZK1、ZK2、ZK4等孔所在地段，层顶标高为13.97～17.50m，层底标高为12.67～16.30m；

厚度0.90～1.30m，平均厚度1.13m，标贯击数N=7～8，平均标贯击数为7.5。

根据《工程地质手册》（第四版）193页Peck公式，快剪黏聚力Cq=0，内摩擦角φq=29.0度。

3、第四系残积层（Qel）

第③层砂质黏性土：

由花岗岩风化残积形成，灰褐色、浅黄褐色，湿，可塑，含中粗砂颗粒较多，黏性较差。

场地内均有分布，均未钻穿，层顶标高为12.67～20.33m，揭示厚度3.60～4.70m，标贯击数N=7～17，平均标贯击数为11.0。

含水量w=19.0%，孔隙比e=0.645，比重Gs=2.70，质量密度ρ=1.95gcm-3，液性指数IL=0.01，塑性指数IP=18.5，压缩系数av0.1~0.2=0.350Mpa-1，压缩模量Es0.1~0.2=5.10MPa，水平渗透系数（室内）Kh=0.042×

10-4cm/s，竖向渗透系数（室内）Kv=0.062×

10-4cm/s，直接快剪黏聚力Cq=25.1kPa，内摩擦角φq=23.2度。

㈣水库特性表

水库特性表表1—2

序号及项目

单位

数量或名称

备注

加固前

加固后

一、水文

1、集雨面积△

km2

0.5

2、设计洪水标准△

P（%）

10

3、设计洪水流量△

m3/s

4、校核洪水标准△

2

5、校核洪水流量△

二、水库

1、校核洪水位△

m

21.1

21.07

2、设计洪水位△

20.7

20.81

3、正常蓄水位△

20.1

4、死水位△

15

5、校核洪水位相应库容△

104m3

16.1

16

6、设计洪水位相应库容△

14.8

7、正常蓄水位相应库容△

11.6

8、死库容△

三、下泄流量

1、校核洪水下泄流量△

4.4

2、设计洪水下泄流量△

2.8

四、工程效益

1、捍卫人口

人

650

2、捍卫耕地

亩

550

3、灌溉面积

300

4、供水

m3/d

5、发电装机

kw

五、主要建筑物

（一）挡水建筑物

A、主坝

1、型式△

均质土坝

2、顶部（防浪墙顶）高程△

20.82~21.60

22.3

3、最大坝高△

5.45

4、坝顶宽度△

1.8~2.8

5

5、坝顶长度△

116.6

131.1

B、副坝

（二）输水建筑物

圆型

圆涵

2、断面尺寸△

φ0.2

0.8

3、长度△

14.832

24.1

4、闸门型式

无

平板

（三）泄水建筑物

开敞式

2、堰顶高程△

20.56

3、过水净宽△

3

4、溢流段长度

80.7

43.57

5、消能方式△

底流消能

6、闸门型式

无　

1.2、工程存在的主要问题

根据省有关精神，组织技术人员对该水库进行了安全检查，通过现场检查和观察，发现该水库存在的主要问题有以下几点：

1、水库大坝：

主坝上游坝坡受风浪淘刷，原砼防渗护坡老化、崩塌严重，护坡表面长满杂草、杂木；

下游坡坡面杂草丛生，并不同程度地滋生蚁患，下游坡脚反滤体老化崩塌，下游坡面出现渗漏现象。

副坝上游坡无设护坡防渗，受风浪淘刷，水土流失较严重。

下游坡坡面杂草丛生，并不同程度地滋生蚁患，下游坡脚无设反滤体，下游坡面出现渗漏现象。

③大坝无观测设施，影响安全监测。

分析其原因，主要是当时设计时标准低，为“三边”工程，土法上马，施工质量难以保证，且经过三十多年的运用，长期遭受洪水及台风的袭击，使土坝坝体冲刷严重。

2、溢洪道：

溢洪道为开敞式浆砌石溢洪道，两侧侧墙浆砌石老化，局部有脱落，堰顶段砼护底老化，溢洪道出水口杂草、杂木丛生，阻水严重，且没有设置防冲消能措施，严重影响水库正常排洪。

3、放水涵：

放水设施均为启闭平板闸门放水，主坝输水涵截面尺寸为0.7×

0.75m，副坝输水涵直径为0.3m的低标号砼砂浆包瓦涵结构，断面尺寸为φ0.3m。

经现场检查，涵身已老化漏水，主坝输水涵工作桥下沉约10cm，原因主要是长期的运用，结构老化和人为损坏等。

4、其它：

水库进库公路坎坷不平、窄小，没有管养房、通讯设施、观测设备，也没有备用的防汛砂石料。

1.3、工程等级和洪水标准

根据国家《防护标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，该水库属Ⅴ等小

（二）型水库，主要建筑物为5级，洪水标准为：

按10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核；

施工洪水按5年一遇计算。

1.4、工程除险加固项目及措施

针对安全检查发现的该水库存在的安全隐患，水库除险加固项目及措施主要为：

1、针对大坝存在的安全隐患，提出大坝除险加固的措施是：

（1）坝体：

①主坝按坝顶高程21.60m，防浪墙顶高程22.30m，坝顶宽度按稳定计算要求为5.0m，迎水坡、背水坡按前削后补原则，迎水面坡比为1：

2.5、背水面坡比为1：

2.5进行坝坡修整，上游坡采用砼护坡，底铺级配碎石垫层；

下游坡种草皮护坡，设坡面排水沟；

坝脚0+12.1~0+106设排水棱体和纵向排水沟，坝体全坝段进行劈裂灌浆防渗，坝顶泥结石路面。

加固溢洪道。

堰段侧墙、溢流堰及消力池均为混凝土，陡坡段侧墙为浆砌石结构，池后铺浆砌石护底和干砌石海漫。

主坝原输水涵破坝重建，新建预应力钢筋砼压力管，管内径0.8m。

整修防汛公路1.987km，配套管养房80m2，电话一台（套），设置水位及位移变形观测设备，按有关规定备足防汛砂石料并作料场。

1.5、加固后工程规模

1、水库加固后各水位及库容如下表

表1—3

水位（m）

库容（万m3）

死水位

16.69

正常水位

20.10

12

设计水位（10%）

校核水位（2%）

2、挡水建筑物：

加固后挡水建筑物的特性如下表：

表1—4

单位

备注

一、主坝

1、坝型

2、坝顶高程

21.60

3、防浪墙顶高程

22.30

4、坝高

5、坝顶长

131.10

6、坝顶宽

5.0

7、上/下游坝坡比

1:

2.5/1:

2.5

8、护坡型式

砼护坡

9、反滤排水

排水棱体

10、坝顶路面结构

泥结石

3、泄水建筑物：

加固后溢洪道的特性如下表

表1—5

1、溢洪道型式

座

开敞式宽顶堰

2、堰顶高程

3、溢洪道宽

4、消能方式

底流

5、最大下泄流量

m3/s

4.40

4、输水建筑物：

加固后放水涵的特性如下表

表1—6

主坝

1、放水涵型式

2、放水涵基本尺寸

㎜

Ф800

3、进/出口底高程

16.69/16.69

4、设计输水量

2.34

5、控制型式

平板闸门

1.6、工程投资概算

本概算工程量根据水利工程工程量计算规则进行计算，按粤水基[2006]2号文予以发布的《广东省水利水电工程设计概（估）算编制规定（试行）》、《广东省水利水电建筑工程概算定额（试行）》、《广东省水利水电设备安装工程概算定额（试行）》、《广东省水利水电工程施工机械台班费定额（试行）》，运用广东省水利水电工程概预算软件（2006）进行计价。

主要材料单价采用2011年8月份《湛江建设工程造价信息》中公布的参考价加上实际扩大运距运杂费而成，次要材料价采用省厅公布的2011年次材价。

本工程总投资253.11万元，其中建筑安装工程费192.30万元，设备费3万元，独立费用39.06万元，预备费18.75万元。

总需土方明挖2062.26m3，土石方填筑4973.07m3，砼728.30m3，钢筋1吨，劳动力4689.70工日，水泥360.67吨，碎石3139.28立方，块石747.39方。

本工程设计概算投资253.11万元。

由上级按有关规定给予补助外，其余由地方自筹。

1.7、工程效益

该水库设计灌溉面积300亩，由于现坝体渗流严重，不能有效的挡蓄洪水，威胁到下游农田的正常生产，实际灌溉面积不足200亩。

同时，由于不能正常蓄水，也影响了养殖业和农村人畜生活用水。

加固后，水库挡蓄洪水的能力提高，能充分发挥它的灌溉效益；

另外，水面面积增加，也可促进养殖业的发展，达到社会效益和经济效益的双丰收。

2水文水利计算

2.1、等级及洪水标准

根据国家《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），确定本水库为小

（二）型水库，工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级，洪水标准确定为：

按十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核。

2.2、工程水文计算

1、基本情况：

该水库位于营仔镇多浪坡村委屋背塘村东北角约0.3Km，集雨面积0.5Km2，坝址以上河流长度1.12km，河流平均坡降0.005，库区内植被良好。

建库以来，库区没有任何水文和气象观测资料，因此，水文计算的各种参数须查有关资料。

2、水文参数

由于该水库没有任何水文和气象观测资料，因此，水利水文计算参数采用2003年广东省水文局编制的《广东省暴雨参数等值线图》查得，采用综合单位线法计算洪水。

各设计频率暴雨参数及洪水成果见表2-1、表2-2。

设计暴雨参数表表2-1

表2-1-1（P=20%）

T（小时）

1

Hα

59.3

Cvt

0.26

Kpt

1.199

α

表2-1-2（P=10%）

1.348

表2-1-3（P=2%）

1.651

各设计频率洪水成果表2-2

计算方法

Qm（m3/s）

W24（104m3）

P=20%

P=10%

P=2%

综合单位线法

4.42

5.85

2.3、水库调洪演算

1、调洪原则：

本水库以灌溉为主，起调水位定为正常水位20.10m，溢洪道为开敞式宽顶堰，无闸控制，堰底高程20.10m。

当需要泄洪时，来多少泄多少。

水库水位～库容关系曲线如下表。

屋背塘水库水位～库容曲线

2、泄流参数：

根据溢洪道形式和进口段尺寸，根据水利水电出版社的《运行管理》溢洪道计算，确定溢流参数以及各水位对应的下泄流量，结果如上表。

3、调洪演算成果：

调洪演算采用广东省水利厅编制的调洪演算程序（Th-3.GD），根据上面确定的泄洪参数进行调洪。

各频率洪调洪演算成果见下表：

表2—4

洪水计

算方法

频率

P

起调水位

（m）

洪峰流量

（m3/s）

库容

（万m3）

泄洪流量

水位H

综合单

位线法

10%

2%

4、施工渡汛

该水库因缺乏施工时段水文计算有关资料，无法对施工洪水（五年一遇洪水）进行计算。

根据某市水库施工习惯做法，选择在每年的枯水期施工，放水涵施工根据实际适当围筑土围堰，围堰高度一般选择2.50m，堰面宽2.50m，按1：

2放坡。

3工程地质

3.1、概述

为查明坝体、坝基（岩）土层的结构、物理力学性质，水文地质及工程地质特征，为设计提供依据，福建省地质工程研究院受某市水务局的委托，承担了屋背塘水库安全加固阶段的工程地质勘察任务。

通过野外收集资料、踏勘、工程地质调查、勘探、原位测试和室内试验，初步查明水库区内及各构筑物的地形地貌、工程地质条件，岩土层的物理力学性能，对坝体、坝基稳定、渗透变形等工程地质问题作出评价，并提出相应处理措施的建议，为水库除险加固设计、施工提供可靠的工程地质资料。

3.2、库区地形地貌特征和地质条件

本次勘察完成的工作量如下：

勘探孔4个，总进尺35.05m，标贯试验15次，钻孔内注水试验5段，砂土样8个，水样1个。

3.3、地形地貌

坝区原地貌为低山丘陵地貌，场地周边地势起伏较大，地表植被茂盛。

勘察场区地势相对较为平整，位于主坝顶部的钻孔孔口地面标高为21.13～21.50m，坝基下部勘探孔的孔口标高为16.67m。

3.4、工程地质特征

3.5、结论与建议

1、该水库的主坝坝体填筑土（第①层素填土）含砂粒、粉粒较多，局部地段上部含较多中粗砂颗粒及碎石块等，总体渗透性为中等透水；

压缩性较高，属于中等压缩性土；

土质结构较松散，土体易吸水饱和软化，强度较低。

此外，在主坝坝体部分地段分布有透水性较好第②层中砂，为可液化饱和砂土层,液化等级为轻微，对坝体渗漏影响较大，建议采取高压旋喷、劈裂灌浆、充填灌浆等措施对该水库的主坝坝体填筑土及坝基土（主要是第②层中砂）进行加固防渗处理，同时做好坡面防渗加固。

3.6、天然建筑材料

在材料场取样一组土样进行室内重型击实试验，击实试验结果为：

含砂低液限黏土，最大干密度2.00g/cm3，最优含水量w=9.5%。

材料场土量储量充足，可满足加固坝体需求。

4工程加固设计

4.1、工程总体布置

该水库位于营仔镇多浪坡村委屋背塘村，工程主要布置有主坝坝顶长131.1m的土坝一座，最大坝高5.45m，坝顶平均宽5.0m；

在水库的右侧山坡处布置开敞式溢洪道一座，堰顶高程20.10m，净宽3.0m；

在主坝上布置Ф800预应力压力管各一座，涵身长为24.1m。

由于该水库为小

（二）型水库，工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级，则工程按十年一遇洪水设计，五十年一遇洪水校核标准进行除险加固。

4.2、大坝工程加固设计

1、大坝高度复核分设计和校核两种情况复核坝体高度

⑴波浪爬高计算

水库波浪爬高计算根据当地的风速资料和水库的风区长度，采用莆田公式计算波浪爬高和水面壅高（具体计算见计算书）。

风速资料采用某市气象台提供的36年（1971～2006年）风速资料进行计算，风速换算及水库风区长度计算按《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求进行（详见计算书）。

⑵坝顶超高计算

坝顶超高计算公式：

Y=R+e+A

式中：

Y―坝顶超高，R―风浪爬高

e―最大风壅水面高度，A－安全超高

4、5级建筑物：

A设=0.5m，A校=0.3m

坝顶高程计算成果见下表

坝顶高程成果表表4-1

名称

运用条件

静水位

爬高R

雍高e

安全加高A

所需坝顶高程

正常运用1

0.773

0.019

砼护坡情况

正常运用2

0.816

0.014

非常运用1

0.890

0.003

0.3

非常运用2

0.849

0.004

0.3+0.5

⑶坝顶高程确