学士学位论文—-某小型水库初步设计报告.doc

'目录陆家冲水库特性表11综合说明31.1概述31.2洪水41.3工程地质41.3.1坝体的工程地质问题及评价41.3.2坝基的工程地质特征及评价51.3.3结论及建议51.4除险加固设计内容61.5工程管理设施设计71.5.1生产、生活设施71.5.2交通设施71.5.3观测设施71.6施工组织设计71.7环境保护71.8水土保持81.9工程概算81.9.1编制依据81.9.2工程投资92水文分析计算102.1工程概况102.2工程等级及洪水标准102.3洪水复核102.3.1基本资料102.3.2设计暴雨102.3.3暴雨的时程分配112.3.4设计净峰流量及汇流时间122.3.5地下径流的洪峰流量122.3.6入库洪水总量132.3.7入库洪水过程线132.3.8意见及建议152.3.9施工分期洪水152.4调洪演算172.4.1调洪演算的基本原则172.4.2调洪演算的基本方程182.4.3调洪演算的基本资料及来源182.4.4调洪演算结果212.5水库抗洪能力的复核212.5.1水库大坝顶部高程复核212.5.2溢洪道控制段顶部高程复核233 3工程地质243.1工程概况243.2区域地质条件253.3坝址工程地质条件253.3.1地形地貌253.3.2地层岩性253.3.3地质构造与地震263.3.4水文地质条件263.3.5物理地质现象263.4坝体工程地质特征及评价273.4.1坝体工程地质特征273.4.2大坝施工质量评价273.5坝基、坝肩工程地质评价283.5.1坝基工程地质评价283.5.2坝肩工程地质条件评价283.5.3岩土物理力学参数推荐值283.6其它建筑物工程地质条件及评价293.6.1溢洪道工程地质条件评价293.6.2输水涵洞工程地质条件评价293.7天然建筑材料303.8.结论与建议304建筑物除险加固设计324.1工程等级和洪水标准324.2主要设计依据和技术标准324.2.1设计的主要依据324.2.2设计采用的主要规范和技术标准324.3除险加固设计324.3.1挡水建筑物334.3.2大坝渗流计算分析384.3.3抗滑稳定分析计算464.3.4涵卧管设计534.3.5溢洪道设计574.3.6管理站房设计604.3.7防汛公路设计604.3.8水库蚁害防治615水土保持和环境保护设计635.1水土保持635.1.1水土保持设计依据635.1.2水土流失影响分析635.1.3水土流失防治设计635.1.4水土保持投资645.2环境保护设计655.2.1设计依据653 5.2.2工程对环境的影响665.2.3环境保护措施675.2.4环境监测705.2.5环境保护投资706施工组织设计726.1施工条件726.1.1施工条件726.1.2水文、气象条件726.1.3内外交通条件726.1.4供水供电条件726.1.5对工程施工准备、工期的要求736.2施工组织管理736.3施工围堰及基坑排水736.3.1施工围堰736.3.2基坑排水736.4主体工程施工736.4.1土石方工程746.4.2混凝土工程746.4.3钢筋制安756.4.4土工膜施工756.4.5主要施工机械表766.5施工工厂设施776.5.1混凝土系统776.5.2机械修配及综合加工系统776.6施工总布置776.6.1施工总布置的原则776.6.2施工总布置786.7施工总进度786.7.1设计依据786.7.2施工分期796.7.3施工总进度797工程概算807.1编制说明807.1.1工程概况807.1.2编制原则和依据807.2工程总投资813 陆家冲水库特性表序号指标名称单位实施前实施后备注一水文1坝址以上流域面积km20.540.542坝址以上干流长度km1.361.363坝址以上干流坡降‰19.019.04多年平均降雨量mm1335.81335.85设计洪峰流量m3/s4.04.0P=5%6校核洪峰流量m3/s5.95.9P=0.5%7洪水总量设计洪水总量万m38.328.32P=5%校核洪水总量万m312.8512.85P=0.5%二水库1水库水位设计洪水位m94.9394.93P=5%校核洪水位m95.0895.08P=0.5%正常蓄水位m94.5594.55死水位m89.8889.882水库库容总库容万m326.7026.70设计水位库容万m325.2325.23正常库容万m321.8121.81兴利库容万m321.7421.74死库容万m30.070.075调节特性年年三下泄流量1设计洪水时最大泄流量m3/s0.880.88P=5%47 2校核洪水时最大泄流量m3/s1.431.43P=0.5%四工程效益指标1保护耕地面积亩110011002灌溉面积亩700700五主要建筑物1挡水建筑物型式均质土坝均质土坝地基岩性砂岩砂岩地震基本烈度度ⅥⅥ设防烈度度66坝顶高程m97.097.0最大坝高m7.497.49坝顶长度m56.656.6坝顶宽度m2.313.002泄水建筑物型式溢洪道溢洪道地基岩性砂岩砂岩溢流堰型式宽顶堰宽顶堰堰顶高程m94.5594.55堰顶宽度m2.52.5消能方式消力池消力池3输水建筑物地基岩性砂岩砂岩启闭型式卧管卧管涵洞结构型式圬工箱涵箱涵涵洞断面尺寸m0.5×0.51.0×1.7涵洞长度m363647 1综合说明1.1概述陆家冲水库属湘江水系*水支流贺家河，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（Ⅱ）型水利工程。枢纽坐落在**市五里牌办事处**村，地理位置为东经114°50′26.41″，北纬27°27′07.09″，水库控制集雨面积0.54km2，坝址以上干流长度1.36km，干流平均坡降19.0‰。陆家冲水库由大坝、溢洪道、输水涵管组成。水库大坝为均质土坝，坝顶高程97.0m，最大坝高7.49m，坝顶轴长56.6m，坝顶宽2.31m，正常水位94.55m，设计洪水位94.93m，校核洪水位25.23m；溢洪道为无闸控制正槽宽顶堰，堰宽2.5m，控制段长12.5m，现状无泄槽段，设计新开泄槽段长9.81m，陡坡段后接消力池及尾水渠，消力池宽2.5m，长5.5m，深0.6m；放水涵管现状为圬工箱涵，高0.5m，宽0.5m，由卧管控制，该涵管长年失修，现已破损漏水。陆家冲水库总库容26.70万m3，正常库容25.23万m3。水库防洪保安耕地面积1100亩，保护下游**村及白洋渡村2200余人。该水库为小（Ⅱ）型水库，工程等别属Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级；其设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。大坝目前存在以下问题：a、大坝坝体、坝体与坝基接触渗漏；b、涵管漏水严重，引起内坡塌陷；c、内坡护坡块石损毁严重，导致内坡淘刷；d、坝脚无排水设施；e、无管理站房属危房、无防汛公路；f、白蚁危害严重。水库大坝存在的上述问题已对大坝安全构成了严重威胁，对下游0.22万人及0.11万亩农田构成严重威胁，一旦失事，将会造成巨大的人员、经济损失，影响社会的稳定。47 2012年6月，由**市水利局对大坝进行了安全认定，结论为三类坝。1.2洪水（1）等级及标准陆家冲水库为小（Ⅱ）水库。按《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(SL252-2000)、《防洪标准》(GB50201-94)，本工程为四等工程，主要建筑物等级为5级，次要建筑物为5级。设计洪水标准20年一遇，校核洪水标准200年一遇。（2）暴雨洪水复核采用《湖南省暴雨洪水查算手册》（1984年）查算。复核结果如下表：重现期（年）24小时点雨量（mm）24小时面雨量（mm）洪峰流量（m3/s）洪水总量（万m3）201841844.08.322002682685.912.85（3）洪水调节复核洪水调节复核结果如下表：年现期（年）起调水位（m）洪水位（m）泄流量（m3/s）2094.5594.930.8820094.5595.081.43（4）坝顶高程按《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》，复核得正常运用和非常运用所需最低安全坝顶高程分别为95.96、95.67m，低于现有坝顶高程97.0m，坝顶高程满足规范要求。（5）溢洪道导墙顶高程及泄槽复核按《SDJ341-89》规定计算需要溢洪道导墙顶高程应为95.08m，现有溢洪道导墙顶高程97.0m，满足规范要求。1.3工程地质1.3.1坝体的工程地质问题及评价47 陆家冲水库属丘陵地貌。枢纽上游为丘陵区，地表高程在90～155m之间，地形起伏较大，地表为第四系残坡积层所覆盖，坝左端为第四系残坡积层图覆盖，坝右端可见基岩出露。山坡的坡度一般为25～35°，库区内植被较茂盛，主要有草本植物、灌木及乔木。大坝填土多来自附近山坡的残坡积物，其成份主要为棕黄色亚砂土、砂土，碎石含量多，土料质量较差。根据野外工程地质测绘、调查分析发现：陆家冲水库大坝填土成分主要为亚砂土，黄色、棕黄色。填土质量均一，夯压不密实，其渗透系数平均值Kh=7.4×10-4cm/s，Kv=8.2×10-4cm/s，其防渗性能较差，为中等透水区。该坝人工堆积土体含水量中等，局部含水量较高，干密度中等，局部较高，压缩系数较低，防渗性能较差。1.3.2坝基的工程地质特征及评价大坝坝基出露地层为白垩系下统东井组（K1S），岩性为紫红色泥质砂岩夹棕黄色灰质砂岩、灰质页岩，中-中厚层状，其次为第四系残坡积层及冲积层，坝基岩石节理裂隙发育一般，透水率一般小于10Lu，为弱透水区。坝体与坝基由于填筑时未设置防渗齿槽，存在接触渗漏。1.3.3结论及建议1、通过本次勘察陆家冲水库存在以下问题1)坝址岩层为白垩系下统东井组砂岩、页岩、砂质灰岩，坝型为均质土坝，坝体主要由含砾、砂土填筑而成。人工堆积土体填筑质量较差，夯压不密实，结构不均匀，防渗性能较差，透水性中等。2)坝基、坝肩地段岩石节理裂隙发育一般，裂隙中有泥质充填，未相互切割贯通，透水性较弱。但坝体与坝基之间存在腐殖层，空隙大，存在接触渗漏。3)溢洪道结构不完善，无泄槽段和消力池，控制段侧墙局部破坏，需修补完善。4)放水涵洞施工质量差，渗漏严重。5)内外坡未整坡，无排水设施。2、建议47 ①建议对大坝坝体及坝体与坝基接触带进行防渗处理。②建议大坝开挖，重建输水涵管。③建议溢洪道整修完善。④建议整修大坝内外坡，新建外坡导滤设施。⑤防汛公路改造800m。⑥兴建水库大坝观测和库区水文观测设施。⑦在水库未除险加固前，请水库管理单位制定好水库应急度汛方案，并严格执行，确保水库大坝安全。1.4除险加固设计内容根据大坝安全鉴定结论、本次洪水计算、地质勘察成果和现状情况，针对大坝存在的问题，提出处理措施，并作方案比选后，确定本次陆家冲水库除险加固初步设计的主要内容见表1-1：表1-1陆家冲水库除险加固工程情况表序号项目名称存在隐患处理方案1大坝坝体、坝体与坝基接触面渗漏，无排水棱体，无护坡土工膜加截渗墙防渗，内坡六棱块护坡；外坡草皮护坡；新建排水棱体。2溢洪道无泄槽段和消力池，控制段侧墙局部破坏，需修补完善。需修补完善。3输水涵洞漏水严重大坝开挖，重建箱涵，卧管启闭。4防汛设施无防汛仓库。新建防汛仓库。5观测设施无水文、位移、渗流观测设施增设水文观测设施。47 1.5工程管理设施设计1.5.1生产、生活设施根据水库办公、生产用房现状，新建防汛仓库50m2。1.5.2交通设施水库上坝防汛公路防汛公路1.2公里，路基狭窄，路面坑坑洼洼，车辆通行困难，防汛抢险十分困难，拟整修防汛公路。1.5.3观测设施为加强大坝安全监测，增设大坝水文观测水尺。1.6施工组织设计工程施工交通方便，水源、电源可靠，面积场地，施工场地较宽敞，当地建材易于采购。施工洪水采用枯水期5年一遇的洪水标准，施工围堰布置在涵管进口处，采土石围堰，堰顶宽1m，边坡1:1.5，围堰高2.0m。本工程主要辅助施工场地有：钢筋加工厂、木材加工厂、水泥仓库、施工机械停放、保养场、土石料堆放场及供水供电设施和生活营区、土石弃料场等。本次除险加固工程主要工程量：水库枢纽除险加固工程主要包括土石方工程、混凝土工程、防渗灌浆工程等。其主要工程量为：开挖土方2896m3，土方回填2612m3，反滤垫层及砂石垫层176m3，浆砌石74m3，混凝土380m3，干砌石208m2，草皮护坡791m2，土工膜1136m2，坝面平整1939m2，共消耗钢筋6t，水泥101T，块石339m3，河砂260m3，卵石457m3，人工0.96万工时。除险加固施工工期为6个月。1.7环境保护47 本次除险加固其有利影响是明显的、主要的，既不抬高库水位，也不增加下泄流量，不会对库区增加不利影响。从生态环境保护的角度看，本工程属无污染型工业，没有制约本工程的环境影响问题。本次施工期对区域的自然环境、生态环境也将产生一定的不利影响，其主要表现为以下几个方面：（1）工程施工对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染，但工地地处农村，不会造成危害。（2）工程施工期由于施工人员聚集、易导致传染病的流行。（3）工程施工区局部地段由于施工导致部分地表植被破坏、造成地表新的岩土裸露、将产生新的水土流失，本次除险加固将对此进行治理。为减免实施本工程给环境造成的不利影响必需采取施工期环境保护措施，水库除除险加固环境保护总投资2.83万元。1.8水土保持按《开发项目水土保持方案技术规定》规定，结合本工程建设及生产运行的特点，本工程新增水土流失时段划分为：施工期和影响期。工程建设总工期为6个月，影响期确定为3年。水土流失的防治，采取工程措施和植物措施相结合，点、线、面水土流失防治相辅佐的综合防治体系。主要采取防护拦挡工程（临时挡渣场和挡土墙）、截水和排水沟、护坡等工程措施，种植水保林草和庭院绿化等植物措施。水库除除险加固水土保持工程总投资3.96万元。1.9工程概算1.9.1编制依据1）本次概算编制依据应执行《中华人民共和国水利部水利工程设计概（估）算编制规定》（水总[2002]第116号）。2）采用定额为：①建筑工程执行水利部水总（2002）年116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》。47 ②施工机械台时费执行水利部水总（2002）年116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。③安装工程执行水建[1999]523号文颁发的《小型水利水电设备安装工程概算定额》及水建[1993]63号文发布的《中小型水利水电设备安装工程概算定额》。④2005年部颁《水利工程概算补充定额》。1.9.2工程投资总投资：110.63万元，其中：基本预备费4.94万元，水保、环保投资6.79万元。47 2水文分析计算2.1工程概况陆家冲水库属湘江水系*水支流的贺家河上游，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（Ⅱ）型水利工程。枢纽坐落在**市五里牌办事处**村，地理位置为东径112°50′26.41″，北纬26°27′07.09″，经复核，该水库控制集雨面积0.54km2，坝址以上干流长度1.36km，干流平均坡降19.0‰。水库大坝为均质土坝，坝顶高程97.0m，最大坝高7.49m，坝顶宽2.31m。2.2工程等级及洪水标准陆家冲水库总库容26.7万m3，正常库容21.81万m3。水库防洪保安耕地面积1100亩，保护下游**村及白洋渡村2200余人。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）第2.1.1条、2.1.2条、2.2.1条、3.2.4条及《防洪标准》（GB50201-94）第6.1.1条、6.1.2条、6.2.1条等相关条款的规定，该水库为小（Ⅱ）型水库，工程等别属Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级；其设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。2.3洪水复核2.3.1基本资料陆家冲水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核的洪水计算根据湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨查算手册》进行计算，以下简称《查算手册》。2.3.2设计暴雨根据陆家冲水库所在的地理位置和集雨面积，利用《查算手册》查得陆家冲水库所在位置属湖南省暴雨一致区第二区，产流分区第Ⅰ47 区。多年平均最大24小时点暴雨量为100mm，统计参数Cv为0.43，Cs为3.5Cv，由于该水库的集雨面积较小，根据《湖南省小（Ⅱ）型水库除险加固工程初步设计导则》的规定，点面关系系数α可以取1，求得20年一遇的24小时面暴雨量为184mm，200年一遇的24小时面暴雨量为268mm，详见表2-1。表2-1陆家冲水库库区最大24小时暴雨量P（%）0.55Kp2.681.84H点（mm）268184α11H面（mm）2681842.3.3暴雨的时程分配参照《查算手册》，最大1～6小时暴雨的时程分配公式为：…………………………………2-1最大6～24小时暴雨的时程分配公式为：…………………………………………2-2上述二式中Ht为1～24小时内任一时段的暴雨量，n2及n3是依地理位置、集雨面积及降雨量而变的参数，t是对应Ht的时间。由《查算手册》查得陆家冲不同频率的n2、n3如表2-2。表2-2陆家冲水库不同频率下的n2、n3值P（%）0.55n20.6050.639n30.7530.774利用公式2-1、公式2-2和表2-2求得不同频率的最大1小时、3小时、6小时、12小时、24小时的面暴雨量如表2-3。47 表2-3最大1、3、6、12、24小时面暴雨量单位：mmP（%）0.55最大1小时93.870.4最大3小时114.7104.7最大6小时190.3134.5最大12小时225.8157.3最大24小时268.0184.02.3.4设计净峰流量及汇流时间参照《查算手册》，净峰流量和汇流时间可以利用汇流公式Qm=0.278×F×Rt/t…………………………………………2-3……………………………………2-4通过试算求得。汇流公式中Qm为地面最大净峰流量（m3/s），F为流域面积（km2），Rt/t为地面径流强度，t为汇流时间（h），L为流域干流长度（km），J为干流平均坡降，m为因流域形状而变的系数，由陆家冲水库的集雨面积(0.54km2)，干流长度（1.36km）及干流平均坡降(0.0190)，可得，θ=L/(F1/4J1/3)=1.36/(0.541/4×0.0191/3)=5.95，m=0.145θ0.489=0.145×5.950.489=0.347。将有关数据代入汇流公式，求得陆家冲水库的地面洪峰流量、汇流时间及其它有关参数如表2-4。2.3.5地下径流的洪峰流量参照《查算手册》，利用三角形法求得200年一遇的地下径流洪峰流量为0.36m3/s，20年一遇的地下径流洪峰流量为0.25m3/s。200年一遇、20年一遇的地下径流增量ΔQ下分别为0.01m3/s。47 表2-4设计地面洪峰参数P（%）0.55Qm（m3/s）5.94.0t（h）2.622.8826.817.3Qm/0.220.2332.3.6入库洪水总量根据陆家冲水库的集雨面积和各频率的降雨量，参照《查算手册》求得各频率的入库洪水总量如表2-5。表2-5陆家冲水库入库洪水总量单位：万m3频率（%）0.55洪水总量12.858.322.3.7入库洪水过程线入库洪水过程线由地面径流过程线与地下径流过程线叠加而成。其中地面径流过程采用径流系数法推求，地下径流过程利用三角形法推求，由此而得的入库洪水过程线见表2-6和图2-1。47 表2-6陆家冲水库入库洪水过程线t（h）不同频率（%）下的入库流量单位:m3/s0.5500.010.0110.590.3722.612.3235.944.0743.292.1652.661.6262.131.2771.751.0781.470.9391.270.82101.120.73111.000.67120.910.61130.820.55140.750.51150.680.43160.640.41170.610.35180.570.33190.530.30200.490.28210.450.26220.410.25230.370.24240.360.23250.340.22260.330.2147 2.3.8意见及建议本次洪水成果采用的是《湖南省暴雨洪水查算手册》计算的，《手册》适用于湖南省流域面积在500km2以下，无水文资料的中小型水利工程，《手册》是经多位水文专家反复讨论、修改、审查，其成果所利用的暴雨洪水资料是比较充分，采用的参数、单站分析及地区综合方法是合理的，是湖南省无资料地区目前设计洪水公认的唯一依据。陆家冲水库采用该《暴雨查算手册》所计算的成果，即校核（200年一遇）洪峰流量为5.9m3/s，洪峰模数为10.93，在12左右，设计（20年一遇）洪峰流量为4.0m3/s，洪峰模数为7.46，在8左右，因此认为本次洪水计算结果是合理的。2.3.9施工分期洪水（1）施工洪水标准陆家冲水库属小（Ⅱ）型水库，工程等别为Ⅴ等，枢纽永久性水工建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）和本工程的具体条件及施工导流阶段的要求，临时建筑物级别定为5级，相应确定该工程导流建筑物洪水标准采用10年一遇。（2）施工期确定47 根据对陆家冲水库降雨特性分析，从3月份开始降雨量明显增大，年均暴雨天数4天，多出现在4～8月，11月份明显减小。从洪水特性看，陆家冲水库的汛期在每年的4～9月，其中洪涝时间集中在5～8月。枯水期在每年的11月到次年的3月。从上面的径流分配特征看，9月份以后径流量明显减少。综合分析，陆家冲水库水下工程施工安排在枯水期进行，根据设计要求，分别计算9月至次年3月、11月至次年2月、12月至次年1月等分期的设计洪水。（3）入库水量及坝前水位根据水库降雨情况，对水库9月至次年3月、11月至次年2月、12月至次年1月的洪水进行了初步估算，结果见表2-7。47 表2-7陆家冲水库施工期分期洪水估算表分期9月至次年3月11月至次年2月12月至次年1月集雨面积（km2）径流系数统计参数H24均（mm）0.36变差系数Cv0.530.480.45离差系数Cs1.8551.441.35离均系数φp10%1.321.331.34离均系数φp20%0.640.710.72X均值34.526.821.4一日雨量（mm）10年一遇58.6443.9134.305年一遇46.2035.9328.33一日洪量（万m3）10年一遇1.771.341.040.540.565年一遇1.401.080.860.540.53库水位（m）10年一遇90.9390.7390.585年一遇90.7590.6090.49说明1、起调水位为死水位89.88m，相应库容0.07万m3；2、X＝X均（1+Cvφ）；3、为安全起见，水位按洪水全部留在水库内考虑。2.4调洪演算2.4.1调洪演算的基本原则为了水库安全起见，根据陆家冲的具体情况，调洪演算遵循以下两条原则：第一，除溢洪道以外，其它输水设施（如灌溉涵）均不参与泄洪；第二，起调水位（正常蓄水位94.55m）以上，来多少泄多少。47 2.4.2调洪演算的基本方程根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程为：式中：Q—入库流量（m3/s）;q—出库流量（m3/s）；V—库容（万m3）；—计算时段长（s）；i—时段编号。2.4.3调洪演算的基本资料及来源（1）入库流量过程线陆家冲水库没有进行入库流量观测，故入库流量过程线利用《查算手册》求得，详见2.3.5节。（2）库容曲线和泄流曲线陆家冲水库的库容曲线由水库管理所提供的实测资料整理而得（陆家冲水库水位～库容曲线图、表2-8）。表2-8陆家冲水库水位库容曲线表水位（m)89.7589.8890．0090.1591.0092.0093.00库容(万m3）00.070.140.221.985.5110.39水位（m)94.0094.5595.0096.0097.0098.00库容(万m3）16.9121.8125.8236.7549.3763.5347 （3）泄流曲线陆家冲水库溢流堰的型式为宽顶堰，泄流量依照《溢洪道设计规范》推荐的公式（或）计算，式中B为堰净宽(B=2.5m)，M＝，H0是水头，结果见下图表2-10。表2-10陆家冲水库泄流曲线单位：mm3/s水位（m）94.5594.7594.9595.1595.3595.5595.7595.9596.15下泄流量（m3/s）00.3240.9271.7042.6253.6574.7755.9777.246水位（m）96.3596.5596.7596.9597.15下泄流量（m3/s）8.5639.92311.31412.73414.18447 47 2.4.4调洪演算结果根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算的基本方程，起调水位为84.0m，采用试算法求得陆家冲水库20年一遇的洪水位为94.93m，200年一遇的洪水位为95.08m，详见表2-10。表2-10陆家冲水库调洪演算结果洪水频率洪峰流量（m3/s）库水位（m）最大下泄流量（m3/s）库容（万m3）5%4.094.930.8825.230.5%5.995.081.4326.702.5水库抗洪能力的复核根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的有关规定，抗洪能力复核主要是对水库大坝坝顶高程和溢洪道控制段顶部高程等挡水建筑物进行复核。2.5.1水库大坝顶部高程复核根据《碾压土石坝设计规范》（SL274-2001）第5.3.3条规定，坝顶高程由水库静水位加波浪爬高、风浪壅高及安全超高确定。并从下列四种情况中选择最大坝顶高程：（1）设计洪水位加正常运行情况的坝顶超高；（2）正常蓄水位加正常运用情况的坝顶超高；（3）校核洪水位加非常运行情况的坝顶超高；（4）正常高水位加非常运行情况的坝顶超高，加地震安全加高，地震安全加高按《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）确定。静水位以上的超高该规范5.3.1条执行，大坝顶部高程具体计算式如下：Z≥Z0+Rp+e+A式中：Z——水库大坝顶部高程（m）；47 Z0——水库静水位（m）；Rp——波浪爬高，；KP——系数，按《规范》附表A.1.13确定；Rm——波浪平均爬高，；——糙率渗透系数，按《规范》附表A.1.12-1确定为0.9；KW——经验系数，按《规范》附表A.1.12-2确定，取1.02；hm——平均浪高（m），按莆田公式计算；W——计算风速，设计取22.5m/s，校核取15m/s；D——风区长度，取250m；Lm——平均波长（m），按莆田公式计算；m——坝坡系数，取为2.4；e——风壅水面高（m）；e=A——安全超高，正常运用取0.50m，非常运用取0.30m。经计算，陆家冲水库大坝顶部高程按《规范》要求不得小于95.96m（详见表2-12）。陆家冲水库大坝现有高程97.0m，满足《规范》要求。47 表2-11坝顶高程计算成果表项目P=5%P=0.5%计算风速v（m/s）22.515风区长度D（m）220220平均水深d（m）5.055.20波浪爬高R（m）0.530.29波高（m）0.2520.152波长（m）5.913.94周期（s）1.71.33安全加高A（m）0.50.3坝顶超高Y（m）1.030.59设计水位（m）94.9395.08计算坝顶高程（m）95.9695.67现有坝顶高程（m）97.097.0结论满足规范要求满足规范要求2.5.2溢洪道控制段顶部高程复核溢洪道采用开敞式宽顶堰溢洪道，溢洪道位于大坝左端，由进口段、缓坡段、陡坡消能段组成。进口底板高程94.55m，堰顶宽2.5m，控制段边墙顶部高程97.0m。控制段的边墙顶部高程，在宣泄校核洪水时不应低于校核水位加安全超高值（0.3m），挡水时应不低于设计洪水位或正常蓄水位加波浪的计算高度和安全超高值。水库设计水位94.93m，校核水位95.08m。校核水位时，控制段边墙高程为：95.08+0.3=95.38m<97.0m。设计水位时，控制段边墙高程为：94.93+0.25+0.5=95.68m<97.0m；溢洪道控制段边墙高程满足泄水和挡水要求。从以上结果可以看出，溢洪道的现有边墙高度在设计洪水和校核洪水下均满足设计的高度要求。47 3工程地质3.1工程概况陆家冲水库位于湖南省**市五里牌办事处**村，坝址距**市约5km，上坝公路800m路面坑洼不平，交通不便。水库大坝建在湘江水系*水支流贺家河上游，坝址以上干流长度1.36km，干流平均坡降19.0‰，控制集雨面积0.54km2，水库设计灌溉面积700亩，防洪保护人口0.22万人。水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水涵管等建筑物组成，工程等级为5级，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。大坝为均质土坝，坝顶高程97.0m，最大坝高7.49m，坝顶宽度2.31m，坝顶轴长长度56.6m，上、下游坡比均为1：2.4。陆家冲水库溢洪道位于大坝右端，为自由式宽顶堰，由进口段、控制段组成，无陡坡泄槽段、消力池。控制段长12.5m，堰顶底板高程94.55m，堰顶宽2.5m。大坝放水涵管位于大坝左端坝体，为圬工箱涵。放水涵长36m，进口底板高程89.88m。陆家冲水库是典型的“三边”工程，由于设计、施工和运行管理等诸多方面的原因，目前工程存在下列问题：大坝坝体渗漏，坝体与坝基接触面渗漏。放水涵老化漏水。大坝内坡无护坡，外坡无排水沟，无排水棱体。溢洪道侧墙破损，无泄槽段和消力池。防汛公路路况差。此次地质勘察依据及执行标准如下：（1）《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)（2）《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55-2005）（3）《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）（4）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）本次勘察工作始于2012年3月15日，止于2012年3月21日。47 3.2区域地质条件**市陆家冲水库地处衡阳盆地南缘，属丘陵地貌。枢纽上游为丘陵区，地表高程在90～155m之间，地形起伏较大，地表为第四系残坡积层所覆盖，坝左端为第四系残坡积层图覆盖，坝右端可见基岩出露。山坡的坡度一般为25～35°，库区内植被较茂盛，主要有草本植物、灌木及乔木。枢纽区内地层为白垩系下统东井组（K1d），岩性为紫红色泥质砂岩夹综黄色灰质砂岩、灰质页岩，岩层出露厚度为2~3m，岩石风化强烈，岩性较软，质脆。根据《1：20万**幅区域地质报告》，枢纽工程区在区域构造上处于衡阳盆地南缘的经向构造体系中，坝址区无大的区域断层通过，岩层节理发育一般。枢纽工程区内水文地质条件简单，地下水类型主要有第四系孔隙潜水、基岩岩溶裂隙水两种类型。受大气降水和地表水补给，河流或冲沟为排泄区，其补排关系为地下水补给河水，因基岩节理裂隙发育一般，透水性弱，因此地下水的径流条件一般，为中等基岩裂隙水。3.3坝址工程地质条件3.3.1地形地貌陆家冲水库库区属丘陵地貌，坝址位于“V”形沟谷中，谷口宽阔。两岸山顶标高130m，大坝两岸山坡坡度25～35°，坝址区基岩出露较少，大部为第四系覆盖，残坡积层厚2～12m，坝址两岸山体植被覆盖发育较好。3.3.2地层岩性经现场勘察揭露，坝址区出露地层为白垩系下统东井组（K1d），岩性为紫红色泥质砂岩夹棕黄色灰质砂岩、灰质页岩，中—中厚层状，其次为第四系残坡积层及冲积层，现将岩性由新至老分述如下：（1）、残坡积层（Q4el+dl）：棕黄色含砾、砂粉质粘土夹灰岩碎石，层厚2～12m，分布于坝址两端及水库大坝外坡脚以外区域。（2）、东井组（K1d）：广布于坝址及库区内，岩性主要为紫红色泥质砂岩夹棕黄色灰质砂岩、灰质页岩，中—中厚层状，强风化，岩石节理裂隙不发育47 ，微张开，有泥质充填。3.3.3地质构造与地震坝址区处于衡阳盆地南缘的径向构造体系中，坝址区无大的区域断层通过，现场地质调查也没有发现大的断层构造，基岩中节理裂隙不发育。一般延伸长0.5～2m，间距0.3～0.4m，微张开，泥质充填，节理裂隙面较平直。根据衡阳地震史和近期资料记载,枢纽工程区内历史上未发生过大于Ⅵ级地震,属弱震区。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）可知，本区地震动峰值加速度为a<0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应于《中国地震烈度区划图（1990年版）》（1：400万）地震基本烈度为小于Ⅵ度，属相对稳定地块。根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97），该坝可不作抗震分析计算。3.3.4水文地质条件3.3.4.1气象水文坝址区属亚热带季风湿润气候，四季分明，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点，多年平均气温17.9℃，多年平均降水量1335.80mm，多年平均蒸发量1453.00mm，降雨多集中在6、7、8三个月，无霜期277天。区内地表水系不甚发育，主要为水库、池塘及季节性溪沟等，地表水以面流方式汇入库区。3.3.4.2地下水类型坝区含水层按性质可分为二种类型：（1）孔隙水：赋存于第四系残坡积层中，两坝肩第四系厚度大，山体雄厚，主要成分为含砾粉质粘土、粉土，加之植被较发育，有较丰富的孔隙潜水。（2）基岩裂隙水：分布在紫色及棕黄色砂岩中，接受库水及大气降水的补给，河流或冲沟为排泄区，其补排关系为地下水补给河水。3.3.5物理地质现象据工程地质调查，坝址区第四系覆盖较厚，少见基岩出露，自然状态下，坝址区及库岸未发现较明显的滑坡、崩塌与地面塌陷等不良地质现象；坝右端因修路开挖山体，形成悬空面并小部塌落，但对坝体安全无影响。47 但坝址区存在对大坝安全潜在影响的物理地质现象，主要表现为坝基与坝体接触面之间存在耕作层，形成接触渗漏。3.4坝体工程地质特征及评价3.4.1坝体工程地质特征3.4.1.1坝体分区陆家冲水库大坝为均质土坝，无坝外坡排水设施，故整个坝体分为一个区。其填筑材料多来自附近山坡的残坡积物，其成份主要由棕黄色亚砂土、砂土填筑，填土质量较差，压实不紧密，中等透水。3.4.1.2坝体、坝基主要工程地质问题陆家冲水库大坝填筑过程中，土料均来源于两岸附近山坡的残坡积层，为棕黄色亚砂土、砂土，碎石含量多，土料质量较差。采用砼园滚进行分层夯压，每层填土厚度0.20～0.40m不等，夯压不密实，土料不够均匀，渗透系数较高，坝体渗漏。经调查了解，修筑大坝时，对原耕作层清基不彻底，且未设置防渗齿槽，导致日后水库坝基接触面渗漏严重。耕作层含有机质和植物根系，土层具有孔隙大、高压缩性的特点，同时含水量偏大，难以压实，致使坝体与坝基接触面形成防渗通道。在高水头作用下，库水沿着接触面根（岩）土界面渗出，从而在接触面形成渗漏。现场踏勘及调查发现，大坝外坡农田长年不干，为冷浸田，其补充水源为水库蓄水。大坝内坡未护坡，淘刷严重；外坡坝面无排水沟，无排水棱体，不能正常排水，存在安全隐患。3.4.2大坝施工质量评价坝体人工堆积区主要填筑料为亚砂土、砂土，砾石含量多，土料质量较差。调查表明：47 在大坝坝体的填筑过程中，采用人海战术的施工方式，大坝施工大体分三次完成，先用小滚碾压一遍，再用大滚碾压二遍，在大坝与山坡接头等位置大滚碾压不到的地方，采用人工简易夯压处理。施工时由于赶进度，铺土厚度控制不严，碾压不够充分，质量控制较差，故坝体质量较差，坝体中等透水。施工时由于清基不彻底，且未按规范设置防渗齿槽，致使坝体与坝基接触面形成防渗通道。3.5坝基、坝肩工程地质评价3.5.1坝基工程地质评价1、坝基岩性为中厚层状砂岩，岩相相对较为稳定。筑坝时清基不彻底，且未按规范要求设置防渗齿槽，致使基岩与坝体之间有厚约1m的耕作层，形成不利的渗漏通道。2、岩石节理裂隙不发育，透水性弱，对大坝坝肩及坝基的渗透稳定有利。3.5.2坝肩工程地质条件评价由地质调查可知，坝两肩出露地层主要砂岩和砂质页岩，坝肩现场地质调查未发现山体滑坡、塌陷等不良地质现象。3.5.3岩土物理力学参数推荐值根据现场工程地质调查与试验及类似工程的勘测经验综合分析，提出坝体各分区岩土层主要物理力学参数推荐值如下表47 陆家冲水库大坝建筑物物理力学参数推荐值表项目分区天然含水量(%)干密度(g/cm3）天然密度(g/cm3)孔隙比(e)渗透系数(×10-4cm/s)慢剪快剪允许水力坡降(i)备注垂直水平摩擦角(°)凝聚力(kpa)摩擦角(°)凝聚力(kpa)Ⅰ27.41.461.811.0578.27.417.820.615.922.30.40坝体Ⅱ2.50200.00200.0030.000.0030.000.00排水棱体Ⅲ29.41.411.781.1140.940.8518.821.416.422.1耕作层Ⅳ2.300.800.8035.00150035.001500弱风化页岩3.6其它建筑物工程地质条件及评价3.6.1溢洪道工程地质条件评价溢洪道位于大坝左端，座落于棕黄色砂岩上，周边无滑坡、塌陷等不良地质情况，该溢洪道为宽顶堰，堰顶高程94.55m，堰顶宽度2.5m。地质调查表明，该溢洪道底板较好，侧墙因年久失修，大部需修补，但该溢洪道结构不完善，无泄槽段和消力池，存在安全隐患。3.6.2输水涵洞工程地质条件评价输水涵洞位于大坝左侧坝体内，与大坝坝身同时施工，全长36m，为浆砌石圬工箱涵，进口底板高程89.88m，设计最大放水量为0.2m3/s，其断面尺寸为b×h=0.5×0.5m，底板、侧墙及顶板均为石灰浆砌块石砌筑，进口启闭型式采用卧管式放水。本次勘察发现，本涵施工中，砼浇筑及浆砌石砌筑的质量差，施工时所用石料为风化页岩，岩石较软，座浆时缝中水泥砂浆未插扦密实，涵洞周围填土未夯压密实，在运行过程中涵洞漏水带土严重，多次导致内坡塌陷。47 现涵洞漏水严重，因涵洞断面尺寸小，无法进行维修，是大坝的主要隐患之一，严重影响大坝安全。3.7天然建筑材料土料：大坝两侧山坡第四系残积层，为含碎石粘土，紫色、棕黄色，稍湿，硬塑。碎石为风化砂岩、页岩。据人工槽坑探揭露，该料场土层厚2m，料场面积达5000m2，储量1万m3左右，可满足工程一般填筑需要。砂砾石料：枢纽附近无砂砾石料可采，所需砂砾石料需从**市采砂场购买，砂场各种粒径齐全，质量好，储量丰富，运距约5km，可满足设计要求。块石料：坝址区出露岩石为砂岩、页岩，风化程度高，岩性较软，不可作块石料，灰岩埋藏较深，开挖不易，故块石料只有从库区外余庆乡采石场购买，运距15km，该采石场石料岩性为碳酸灰岩，表层微风化，完整性较好。3.8.结论与建议**市陆家冲水库坝址场地区域构造较为稳定，地震动峰值加速度<0.05g，地震动反应谱周期为0.35s，相应地震烈度小于Ⅵ度，可不进行地震复核。坝址岩层为白垩系下统东井组砂岩、砂质页岩，坝型为均质土坝，坝体主要由含砾粉质砂土、砂土填筑而成。人工堆积土体填筑质量较差，夯压不密实，结构不均匀，防渗性能较差，透水性中等。坝基、坝肩岩石节理裂隙不发育，且有泥质充填，透水性较弱，对大坝坝肩及岸坡的渗透稳定有利。大坝修筑时对耕作层清基不彻底，且未按规范要求设置防渗齿槽，接触面填土含有机质和植物根系，土层具有孔隙大、高压缩性的特点，同时填土含水量偏大，难以压实，致使坝体与坝基接触面形成防渗通道。在高水头作用下，库水沿着接触面根（岩）土界面渗出，从而在接触面形成渗漏。坝外坡无排水棱体。放水涵洞施工质量差，灰土的开裂老化、剥落较为严重，不满足结构耐久性要求。溢洪道结构不完善，无泄槽段和消力池，控制段侧墙局部破坏，需修补完善。47 建议对坝体及坝体与坝基接触渗漏进行截渗处理；建议对大坝进行整坡，护坡；建议新建排水棱体；建议对涵卧管进行重建；建议对溢洪道修补完善。47 4建筑物除险加固设计4.1工程等级和洪水标准陆家冲水库总库容26.70万m3，设计灌溉面积700亩，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的有关规定，陆家冲水库为小（Ⅱ）水库，属V等工程，枢纽建筑物为5级，设计洪水重现期采用20年一遇，校核洪水重现期采用200年一遇，消能防冲工程采用20年一遇。4.2主要设计依据和技术标准4.2.1设计的主要依据水利部、财政部《小二型水库除险加固工程初步设计指导意见》《湖南省小Ⅱ型病险库水库除险加固项目前期工作细则》《湖南省小型病险库水库除险加固设计导则》**市水利局《陆家冲水库大坝安全认定》4.2.2设计采用的主要规范和技术标准《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）《防洪标准》（GB5020-94）《水工钢筋混凝土结构设计规范》（DL/T5057-1996）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）《小型碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）《溢洪道设计规范》（SL253-2000）《公路工程技术标准》JTGB01-2003《土工合成材料工程应用手册》（第二版）4.3除险加固设计47 本次设计根据现场调查、勘察等资料以及水库安全鉴定结论意见，结合实际情况，对该水库大坝作了全面的除险加固工程设计，主要加固项目见下表表4-1陆家冲水库除险加固工程情况表序号项目名称存在隐患处理方案1大坝坝体、坝体与坝基接触面渗漏，无排水棱体，无护坡土工膜加截渗墙防渗，内坡六棱块护坡；外坡草皮护坡；新建排水棱体。2溢洪道无泄槽段和消力池，控制段侧墙局部破坏，需修补完善。需修补完善。3输水涵洞漏水严重大坝开挖，重建箱涵，卧管启闭。4防汛设施无防汛仓库。新建防汛仓库。5观测设施无水文、位移、渗流观测设施增设水文观测设施。4.3.1挡水建筑物4.3.1.1水文复核根据水文计算成果，大坝坝顶高程至少为95.96m。现坝顶高程97.0m满足规范要求。4.3.1.2大坝整治设计（一）大坝存在的问题：a、大坝坝体、坝体与坝基接触渗漏；b、涵管漏水严重，引起内坡塌陷；c、内坡护坡块石损毁严重，导致内坡淘刷；d、坝脚无排水设施；e、无管理站房属危房、无防汛公路；f、白蚁危害严重。47 针对以上存在的问题，进行以下项目的除险加固设计。（二）大坝防渗该大坝存在坝体、坝体与坝基接触渗漏，决定采用内坡脚砼截渗墙结合坝面复合土工膜防渗措施。（1）内坡脚砼防渗墙该水库在初建时坝体与坝基未设置防渗齿槽，导致在高水位时沿坝体与坝基接触面渗漏。此次设计在内坡坝脚设计防渗墙，采用C20砼现浇，墙厚40cm，深入地下2.5m，以达到截断坝体与坝基接触渗漏通道，延长坝基渗径的作用。具体见设计图。截渗墙厚度复核：截渗墙厚t应满足以下公式：式中H——上下游水头差[J]——防渗填料允许水力梯度，查资料，混凝土取18计算得t≥0.29此处墙厚为0.4m，能够满足要求。（2）土工膜设计复合土工膜防渗体结构由基面、复合土工膜、保护层、块石（或砼）护坡共四层组成（具体见设计图纸），现将各层设计分述如下：①铺膜基面设计（即坝壳表面处理要求）大坝上游坝表面的砖、石块及根树等清除干净，并用拍板将表面打紧，平整，再铺设粘土垫层10cm，粘土垫层要求拍打平整，密实。②复合土工膜设计结合陆家冲水库的具体情况，设计选用二布一膜复合土工膜，规格要求如下：土工膜采用二布一膜PE土工膜材料，密度不低于900kg/m3，破坏拉力应不低于12Mpa，断裂伸长率不低于300%，弹性模量在5℃时不低于70Mpa，抗冻性不低于-60℃，联接强度大于母材强度，撕裂强度应不少于40N/mm，抗渗强度应在1.05Mpa水压下48h不渗水，渗透系数小于10-11cm/s47 。土工膜搭接采用粘接，粘接强度不得小于母材强度，接头宽度不小于200mm。③保护层设计复合土工膜的防渗效果取决于施工中和运行过程中塑料膜的完好程度，为了防止人畜践踏，动植物破坏以及减少光热作用，复合土工膜上应铺保护层。本工程保护层采用筛制的粉质粘土，土料最大颗粒直径d不大于6mm，其它要求与坝体土料填筑要求一样。保护层取200mm，下面100mm用筛制粘土，上面100mm用非筛制粘土。对非筛制土，应挑出较大石块等其它杂物。④护面设计因为坝坡面是挡水建筑物，要承受风浪压力，所以必须要有护面措施，本工程设计采用C15砼六棱块护面，下垫100mm的粗砂垫层。其具体设计见大坝上游坝坡设计。⑤复合土工膜抗滑稳定计算土工膜与膜上保护层(本设计为粉质粘土)之间的抗滑稳定按下式计算：K=f/tgα式中K---抗滑安全系数；f---土工膜与膜上保护层之间的摩擦系数，根据相关材料及类型工程取0.53；α---坝坡坡角(°)。计算tgα=0.42。根据上述计算可知，其抗滑安全系数为1.26，参照4级建筑物坝坡最小滑动安全系数要求不小于1.15(采用瑞典法)，故稳定能满足要求。⑥在93.5m高程处设防滑齿槽，具体设计见图。（三）大坝结构加固设计针对坝坡存在的结构缺陷，首先对上、下游坝坡进行平整，整平夯实，上游坝坡按1:2.4控制，坝坡采用C15砼六棱块护坡，厚10cm，下铺砂石垫层10cm；在坝肩与山体交接处新建水位观测踏步及水位尺。下游坝坡按1：2.3坡比控制，周边设排水沟，设上坝踏步，坡面进行生态草皮护坡。在坝脚设排水棱体。坝顶泥结石硬化路面，厚度200mm。①护坡设计1、上游坝坡该水库内坡干砌石护坡损毁严重，导致内坡淘刷，需重新护坡。此次设计47 采用C15砼六角块护坡，厚10cm，下铺砂石垫层10cm；横纵每隔20m设置沥青杉板伸缩缝，缝宽2cm。护坡厚度复核：根据《碾压土石坝设计规范》提供的公式，对具有明缝的混凝土或钢筋混凝土板护坡，当坝坡坡度系数m=2~5时，板在浮力作用下稳定的面板厚度可按下式计算。η——取1.1hp——累积频率为1%的波高b——沿坝坡向板长，mρc——板的密度，2.4t/m3经计算得，t=0.095m故取0.10m厚。以上设计具体见设计图。2、下游坝坡由于坝顶宽度只有2.32m，不满足规范要求，故对下游坝坡进行调坡，将坡比调至1：2.3，使坝顶宽达到3.0m，再对坝坡进行整坡，清除杂草，采用草皮护坡，为避免雨水汇流冲刷坝坡，在下游坝坡与山体结合处沿线设置排水沟。排水沟采用C15砼浇筑，净宽0.3m，高0.3m，砼厚0.1m。每隔5m设置伸缩缝，缝宽20mm，采用沥青杉板。具体见设计图。3、坝顶构造设计大坝坝顶现宽2.32m，结合外坡调整至3.0m宽，此次设计采用泥结石路面，厚200mm，双面排水，坡度2%，路面两侧设0.5m厚、0.2m宽的C20砼缘石，每隔5m设置伸缩缝，缝宽20mm，采用沥青杉板。具体见设计图。4、排水棱体设计该坝外坡无排水设施，不能有效导流渗透，给大坝运行带来安全隐患。此次设计新建排水棱体。新建排水棱体高1.4m，顶宽1.5m，内侧坡度为1：0.5，外侧坡度为1：1.5，排水体内设三级导滤层，从内至外分别为15cm47 厚粗砂层（d=0.25~1mm）、15cm厚小石层（d=1~5mm）、20cm厚卵石层（d=5~20mm），最外侧为干砌块石；排水棱体外设接灌溉渠，将渗透水导离坝脚，具体见设计图。4.3.1.3渗流安全和结构安全复核1、渗流及抗滑稳定计算参数断面各材料分区的物理力学指标是由现场勘探取样，根据经验资料确定。土工膜区换算为1m厚的渗透系数K为1×10-9cm/s的粘土层进行计算；同时考虑到土工膜中不可避免的缺陷，再将其渗透系数加大100倍，即按K＝10-7cm/s的1m厚的不透水粘土进行渗流分析计算。各材料分区（含灌浆区）的密度和C、Φ值见表4-2。47 表4-2陆家冲水库渗流稳定计算分区物理力学参数采用值表指标分区天然密度(g/cm3)饱和密度(g/cm3)凝聚力C(kpa)内摩擦角φ（°）渗透系数k(×10-4cm/s)备注固结快剪固结慢剪固结快剪固结慢剪khkv11.82.028.628.416.218.40.0090.009土工膜21.812.0122.320.615.917.88.27.4坝体31.781.9722.121.416.418.80.940.85残坡积层41.812.0122.320.615.917.88.27.4坝体51.781.9722.121.416.416.80.940.85残坡积层62.32.41500150035350.80.8弱风化基岩72.52.5003030200200排水棱体82.52.71500150025250.050.05截渗墙4.3.2大坝渗流计算分析1）使用的计算程序本次渗流计算分析使用《理正岩土5.11版》。该程序采用有限单元网格法，既能计算分析稳定渗流，又能计算分析非稳定渗流。并能适用于均质、心墙、斜墙土坝及不同排水型式的变化。该程序已用于省内百余座土石坝的坝身渗流计算分析，均能取得满意效益，能满足实际工程的需要及相应的技术精度要求。2）渗流计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第8.1.2条文规定，渗流计算应考虑水库运行中出现的各种不利条件。本次加固大坝渗流计算考虑下列水位组合：①上游校核洪水位95.08m与下游相应的最低水位89.51m；②上游设计洪水位94.93m与下游相应的最低水位89.51m；③上游正常蓄水位94.55m与下游相应的最低水位89.51m；④上游1/3坝高水位92.17m与下游相应的最低水位89.51m；⑤库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况，据安全鉴定相关资料，该水库大坝非稳定计算时段及水位见表4-3。47 表4-3水库大坝非稳定计算时段及水位时间（天）时间间隔（天）库水位（m）备注0195.08校核水位194.5951293.6251392.171/3坝高水位1因本次计算为已建工程的加固，不需计算施工期工况。3）稳定渗流计算内容及结果计算大坝在各计算工况时浸润线位置，确定最大可能渗透比降，分析大坝的抗渗安全性。各工况下计算结果见本章附图4-2至4-6。相应浸润线高度见图。从计算结果看，下游逸出点均低于坝脚高程，坝坡和下游坝脚不会产生渗透破坏。最大渗透比降发生在防渗体内，小于其允许渗透比降，坝体内不会产生渗透破坏。47 附图4-147 附图4-247 附图4-347 附图4-447 附图4-547 附图4-647 4.3.3抗滑稳定分析计算1）使用的计算程序本大坝坝坡抗滑稳定计算采用《理正岩土5.11版》，该程序可以进行土石坝边坡的施工期、稳定渗流期、库水位降落期及遭遇地震时的有效应力法或总应力法稳定计算分析。计算结果可以同时用瑞典圆弧法、毕肖普法得出圆弧滑裂面的安全系数，并可找出相应的圆弧滑裂面或非圆弧滑裂面。2）坝坡稳定计算工作条件及容许最小安全系数根据规范要求，本水库大坝坝坡稳定计算工作条件如下：㈠正常工作条件⑴水库水位处于设计洪水位以下的各种水位下的稳定渗流情况；⑵水库水位在上述范围内经常性的正常降落情况。㈡非正常工作条件⑴校核洪水位时有可能形成稳定渗流情况；⑵水库水位的非常降落情况，如自校核水位降落至三分之一坝高水位时，大流量快速泄空等。稳定计算工作条件中，不考虑长期降雨对坝坡稳定性的影响。由于本坝址地处地震基本烈度小于6度地区，故本水库大坝稳定计算不考虑地震作用。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）第8.3.2.条等要求，确定本水库大坝抗滑最小安全系数不得低于表4-4数值。表4-4计算方法运用条件简化毕肖普法备注正常运用条件1.25非常运用条件1.153）大坝加固后，坝坡稳定计算结果加固后计算结果见表4-5，详见图4-7至图4-11。47 表4-5陆家冲水库大坝边坡稳定计算表运用条件正常运用条件非常运用条件设计蓄水位稳定渗流期下游坝坡正常水位稳定渗流期下游坝坡库水位为坝高1/3时上游坝坡校核水位稳定渗流期下游坝坡水位从校核水位骤降至1/3坝高水位时上游坝坡Cx6.0526.0528.76.0528.7Cy11.49011.49013.0511.49013.05r13.43713.43714.34413.43714.344K值有效应力法2.5532.5542.692.5533.52K值总应力法3.5247 图4-782 图4-882 图4-982 图4-1082 图4-1182 从以上计算可以看出，除险加固后，该大坝的渗流和稳定都在安全范围内，故而是安全的。4.3.4涵卧管设计本涵原为圬工箱涵，断面尺寸为0.5×0.5m（B×H），施工时浆砌石砌筑的质量差，座浆时缝中水泥砂浆未插扦密实，涵衣经长年运行已老化漏水严重，涵洞周围填土未夯压密实，导致日后的运行过程中涵洞漏水严重。根据现有输水涵洞实际情况，本次设计拟考虑对其进行全线朝天开挖，在原涵线处新建一箱涵，与下游渠道相接。新建箱涵过水断面为净宽1m，净高1.7m，壁厚0.3m，涵管全长33m，采用C20钢筋砼，钢筋均采用φ12的二级钢筋。进口设置消力井，采用卧管启闭，出口与下游渠道相接。新建放水斜卧管，卧管长度11.18m，内径0.315m，设置8个放水孔，放水孔孔径为0.15m，从上而下每级高差0.5m，为方便运行管理，在卧管一侧设置宽度为0.6m的台阶式工作走道。以上设计见设计图。4.3.4.1涵卧管放水水力计算水流从进水孔流入卧管，由于卧管内经过通气，其压力为大气压，因而此时的水流状态与闸孔口出流相似，其流量计算公式可用：H——作用水头，mg——重力加速度，9.8m/秒2μ——流量系数，此处采用0.62ω——进水孔断面尺寸，m2假设采用2个卧管同时放水，其方程变形为H1、H2分别为第一个孔和第二孔的水头，此外分别取0.5m、1m，经计算，Q=0.08m3/s，该水库负责灌溉面积700亩，按1m382 /s/万亩的灌溉模数计算，只需0.07m3/s的流量即可满足灌溉要求，故卧管放水能够满足使用要求。该涵管净断面为1×1.7m，足够满足放水的需要，故不再复核。4.3.4.2消力池复核在卧管与涵管的连接处高消力池，其水力计算与水闸下游消力池计算基本相同，基计算公式如下：式中：Lk——消力池长度S——消力池最小深度b0——消力池宽度h’——跃前水深，近似采用卧管的均匀流水深h”——跃后水深b——卧管的宽度h0——涵管的均匀流水深经复核计算，消力池长3m，宽1.5m，深0.6m，能够满足消力要求。4.3.4.3涵管结构计算设计采用钢筋混凝土箱涵，净宽1m，净高1.7m，侧壁、顶板及底板均厚0.3m，涵管上方土厚5.07m，采用双层钢筋，C20砼衬砌，其受力简图如下：82 计算简图如下：经计算：截面尺寸抗剪验算：满足。衬砌内侧纵筋最大面积As=470.0mm2，外侧纵筋最大面积As1=470.0mm2；纵筋面积总和As=940.0mm2。箍筋最大面积Av=357.1mm2。截面尺寸抗剪验算：满足。采双层布筋，钢筋为φ12，间距为200mm，对裂缝进行计算，计算结果见下表。82 分段轴向力弯矩围岩抗力实配钢筋裂缝宽度拉筋应力NkMk　(单侧)Wmaxstress(kN)(kN.m)(kPa)　(mm)(MPa)底板(从中心向左等分10段):012.62014.8510.0005D120.24136.4112.62014.6780.0005D120.24134.9212.62014.1610.0005D120.23130.7312.62013.2980.0005D120.22123.5412.62012.0900.0005D120.20113.5512.62010.5370.0005D120.18100.7612.6208.6380.0005D120.1584.9712.6206.3930.0005D120.1266.4812.6203.8020.0005D120.0844.9912.6200.8650.0005D120.0420.61012.620-2.4190.0005D120.0633.5侧墙(从下向上等分10段):0-53.194-2.4190.0005D12------1-51.694-4.6160.0005D12------2-50.194-6.1860.0005D12------3-48.694-7.1690.0015D120.0427.84-47.194-7.6010.0015D120.0531.45-45.694-7.5180.0015D120.0531.66-44.194-6.9530.0015D120.0428.37-42.694-5.9370.0015D120.0322.08-41.194-4.4970.0005D12------9-39.694-2.6610.0005D12------10-38.194-0.4540.0005D12------顶板(从左向中心等分10段):011.924-0.4540.0005D120.0316.5111.9241.9050.0005D120.0528.5211.9244.0150.0005D120.0845.9311.9245.8770.0005D120.1161.3411.9247.4910.0005D120.1374.7511.9248.8560.0005D120.1586.0611.9249.9730.0005D120.1795.3711.92410.8420.0005D120.18102.4811.92411.4630.0005D120.19107.6911.92411.8350.0005D120.19110.71011.92411.9590.0005D120.20111.7注：裂缝结果中"---"表示按规范对于e0/h0<=0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。按限裂控制时，计算最大裂缝宽度值应小于允许值，箱涵所处的环境为二类，二类环境的允许最大裂缝宽度为0.3mm，从上表可见，最大裂缝宽度为0.2482 ，小于0.3，故裂缝验算满足要求。经上述计算，涵洞配筋为双层布筋，钢筋为φ12，间距200mm，箱涵底部设C15素砼垫层，垫层厚0.1m。涵管全线设2个截水环。以上设计具体见图。4.3.5溢洪道设计该水库溢洪道位于大坝左端山坡上，为宽顶堰，堰顶高程94.55m，堰顶宽2.5m，水平段长12.5m，侧墙高2.45m，现该溢洪道无陡坡段及消力池；控制段侧墙为浆砌石砌筑，现填缝砂浆已大部脱落，局部浆砌石倒塌，需翻修重建；底板为砼底板，现较好，不需重建。本次设计对控制段侧墙拆除重建，由2.5.2溢洪道控制段顶部高程复核可知，溢洪道控制段顶部高程只需达到95.68m时，即可满足规范要求，故新建控制段顶部高程按96.05m设计（即侧墙高1.5m），新建陡坡段9.81m，侧墙高1.0m，陡坡段后接消力池，池宽2.5m，长5.5m，深0.6m。4.3.5.1溢洪道水力复核前面已复核，溢洪道的边墙高度在设计洪水和校核洪水下均满足设计的高度要求。现对泄槽侧墙高程进行复核。1、泄槽侧墙高程复核水面线根据能量方程，用分段求和试算法计算，公式如下：式中Δl1-2—分段长度（m）；h1、h2—分段始、末断面水深(m)；v1、v2—分段始末断面平均流速，m/s；α1、α2—流速分布不均匀系数，取1.05；θ—泄槽底坡角度，（°）；i—泄槽底坡，i=tgθ；j—分段内平均摩阻坡降；82 n—泄槽槽身糙率系数；v—分段平均流速，v＝（v1+v2）/2，m/s;R—分段平均水力半径，R＝（R1+R2）／2，m。起始计算断面位置及其水深h1应按上游段型式选取。本溢洪道堰顶为宽顶堰，堰顶高程94.55m。泄槽上游接宽顶堰时，起始计算断面在泄槽首部，水深h1取用泄槽首端计算的临界水深Hk。式中q—起始计算断面单宽流量，m3/s；H0—起始计算断面渠底以上总水头，m；θ—泄槽底坡坡脚；φ—起始计算断面流速系数，取0.95。采用公式计算hk。安全超高取0.5m。复核结果见表4-2。表4-2泄槽侧墙高程复核结果断面桩号设计水深(m)校核水深(m)边墙高(m)计算所需高度(m)备注K0+0000.380.532.451.03满足K0+012.50.230.322.450.82满足K0+022.310.0420.0641.00.564满足从以上复核计算可得，该溢洪道侧墙高均能满足要求。2、消力池水力复核等宽矩形断面下挖式消力池的池深d、池长LK按下列公式计算：d＝σh2－ht－ΔΖ82 ΔΖ＝LK＝0.8Lｈ2＝Fr1＝L＝6.9（h2－h1）式中d—池深，m；σ—水跃淹没度，可取1.05；h2—池中发生临界水跃时的跃后水深，m；ht—消力池出口下游水深，m；ΔΖ—消力池尾部出口水面跌落，m；Q—流量，m3/s；b—消力池宽度，m；φ—消力池出口段流速系数，可取0.95；L—自由水跃的长度;Fr1—收缩断面弗劳德数；ｈ１—收缩断面水深，m；ｖ１—收缩断面流速，m/s。计算得d=0.558m，取0.6m，Lk＝5.5m，b取2.5m。3、侧墙稳定复核溢洪道侧墙均采用重力式浆砌石挡土墙，水平段墙高1.5m，顶宽0.3m，底宽1.11m，内侧坡比1：0.3，泄槽段墙高1.0m，顶宽0.3m，底宽0.96m，内侧坡比1：0.3，底板为C20现浇砼，厚0.3m。计算参数：墙后填土饱和容重γ饱=1.90t/m3，湿容重γ湿=1.80t/m3，浮容重γ浮=0.80t/m3，填土等效内摩擦角α＝35°，墙体湿容重γ墙湿=2.2t/m3，墙背水深按渗透水滞后0.50m考虑。摩擦系数f=0.35。采用理正软件对溢洪道断面进行稳定性复核，计算各组合最不利结果如下：82 控制段断面复核结果(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)滑移力=14.620(kN)抗滑力=20.846(kN)滑移验算满足:Kc=1.426>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)倾覆力矩=9.747(kN-m)抗倾覆力矩=20.139(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.066>1.500泄槽段断面复核结果(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)滑移力=10.563(kN)抗滑力=16.284(kN)滑移验算满足:Kc=1.542>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)倾覆力矩=5.986(kN-m)抗倾覆力矩=14.381(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.403>1.500从以上计算结果看，在最不利组合情况下，滑移验算和倾覆验算指标均满足规范要求。4.3.6管理站房设计水库管理站房年久失修、破烂不堪，根据水库运行和调度的实际情况，必须对管理站房进行改造，按规定设计建设管理所50m2。4.3.7防汛公路设计防汛公路设计路基宽4.05m（包括排水沟），有效路面3m，采用泥结石路面，全长0.8km。82 4.3.8水库蚁害防治4.3.8.1原坝体内白蚁的灭治根据堤坝白蚁活动规律，消除坝体内原有白蚁。常见的处理方法有：直接喷粉灭杀、诱杀法灭杀、挖巢灭杀。1、直接喷粉灭杀白蚁在地表活动高峰季节，选择最适宜白蚁活动天气，仔细检查白蚁在大坝地表活动迹象，如泥被、泥线、分飞孔等，轻轻拔开泥被、泥线、分飞孔，在白蚁身上直接喷灭蚁灵粉剂杀灭白蚁，每年喷粉不少于4次。2、引诱法灭杀白蚁①诱饵包诱杀白蚁：在白蚁地表活动季节，在大坝上、下游坡投投放一定量诱饵包。诱饵包投放采取重点投放和普通投放相结合方式，即在发现白蚁外露迹象处加大投放，对白蚁活动不明显地方实行均匀布点投放；诱饵包投放后采用油毡覆盖诱饵包，并用泥被压住油毡；诱饵包配制采用白蚁喜食樟树嫩枝叶粉、鸡爪草粉、枯艾蒿粉等与灭蚁灵粉剂按一定比例混合而成。②设置诱杀坑诱杀白蚁：通常在大坝下游坡挖长×宽×高为30×30×30cmy坑，坑距为10-15m，坑内放置白蚁喜食松木块，上口用塑料薄膜覆盖，再在上面培土，坑顶边缘设置排水沟，坑顶应比地面稍高，定期检查诱杀坑，发现白蚁直接喷粉灭杀。3、直接挖巢大坝进行除险加固时，若坝面仍有白蚁活动迹象，这时采取挖巢的方式进行。根据白蚁活动迹象能判断巢位的可直接挖巢，不能判断巢位，采取挖白蚁探测沟来寻找蚁道，探测沟深度为1m左右，宽60cm，发现蚁道，判断主巢方向，顺主蚁道追挖主巢。本次设计采用直接挖巢法。4.3.8.2白蚁预防82 白蚁预防应根据大坝产生白蚁的原因，并结合除险加固工程设计而采取相应的物理和化学方法。上游坡多数采用水泥混凝土护坡，这样外来白蚁（繁殖蚁）无法在上面着巢生存，不需进行白蚁预防，因此加固大坝白蚁预防主要是大坝下游坡面和坝顶及大坝与山体结合部分进行白蚁预防。本次设计拟采用如下方法。①防蚁毒土沟在坝体与山体结合部位挖一条深2m、宽1m的防蚁毒土沟，用40%毒死蜱乳油按1：100稀释，沿沟壁沟底喷洒，再在每50cm沟内回填土上喷洒同样浓度毒死蜱药液1次，每m用40%毒死蜱乳油2kg，这样能阻止大坝两端山体中白蚁通过取食进入坝体。②防蚁毒土层加固水库大坝下游坡种植草皮，坝顶为水泥混凝土路面或泥结石路面。在下游坡植草皮和坝顶做水泥混凝土路面或泥结石路面前，在土壤表层喷40%毒死蜱乳油稀释液（按1：100），渗透土壤深度5cm，每平方米用药80g。这样大坝坝顶和下游坡坡面形成一道毒土屏障，阻止外来白蚁（繁殖蚁）在大坝表层着巢生存。82 5水土保持和环境保护设计5.1水土保持5.1.1水土保持设计依据1)有关法规条例①《中国人民共和国环境保护法》②《建设项目环境保护管理条例》2)采用的环境保护标准①GB3838-2002《地表水环境质量标准》②GB8978-96《污水综合排放标准》③GB3095-96《环境空气质量标准》④GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》5.1.2水土流失影响分析本工程施工项目主要有土方开挖与填筑、大坝护坡、混凝土浇筑、临时建筑物的修建等。工程实施将不可避免扰动原地貌，损坏土地和植被等，造成一定程度的水土流失。项目区属山丘区地形，坝址及库区岸坡稳定性较好，没有局部崩塌现象。坝区植被覆盖良好，生态环境稳定，现阶段基本不存在水土流失情况。根据加固设计枢纽总布置图量算，本项目建筑物范围及管辖范围、施工场地和料场等区域共扰动地面面积约0.2km2。在施工扰动地面面积中，除大坝及下游河道外，其余皆为水保植被面积，损毁植被面积约为0.2km2。工程建筑物范围及施工场地由于地面开挖、损毁植被可能造成水土流失面积为0.24km2。5.1.3水土流失防治设计82 工程建设本身考虑了草皮护坡等有利于水土保持的工程措施，因此仅对可能造成水土流失的部分进行防治设计。1)工程措施建筑物建设中开挖及其填筑部分一般已考虑结合水土保持的砼护坡、挡墙、排水沟、拦渣坎（堤）等工程措施。此外还需对可能造成水土流失的其他部分进行防治，主要项目及工程量如下：（1）坝区开挖和填筑边坡、近坝区的植被破坏和扰动地面部分，应设置一定数量的排水沟和沉砂池，施工完毕后需进行土地平整，植草覆盖。（2）工程所需的土料在本地开采，开采完毕后恢复植被。（3）弃料场可与取土场结合使用，完工后土地平整复垦为林草用地或植草。2)预防及监测措施对项目区贯彻“预防为主”的水土保持方针，保护现有草林植被，对施工区域及沿线的林草植被应尽量少破坏或不破坏，尽量营造良好的生态环境。监测主要采用地面观测法。施工期间观测本工程水土流失防治责任区的场地平整情况；观测土料临时拦护措施情况以及施工结束后林草种植情况。5.1.4水土保持投资水土保持投资为水土流失防治费，根据《中华人民共和国水土保持法》第二十条：“建设过程中发生的水土流失防治费用，从基本建设投资中列支”，因此水土保持投资列入工程总费用。本项目水土保持投资共计4.71万元。82 表5.1水土保持投资表（万元）项目主要内容单位数量单价（元）合计施工区排水沟m30014.80.44沉沙池个112000.12料场排水沟m30014.80.44沉沙池个112000.12弃渣场覆土m35006.730.34土地压实平整m35005.150.26种草m25008.800.44挡渣墙m380015.891.27施工临时道路和临建设施土地平整m25005.150.26种草m210008.800.88水保设施补偿　m210001.40.14合计　　　　4.715.2环境保护设计本次工程除险加固处理，不会对库区和下游带来不利的环境影响。对大坝、输水建筑物以及溢洪道进行加固处理，大大提高了水库安全性和高度的灵活性，从环境保护的角度审议，本工程属无污型工业，没有制约本工程的环境影响问题。5.2.1设计依据1)有关法规条例①《中国人民共和国环境保护法》②《建设项目环境保护管理条例》2)采用的环境保护标准①GB3838-2002《地表水环境质量标准》82 ②GB8978-96《污水综合排放标准》③GB3095-96《环境空气质量标准》④GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》5.2.2工程对环境的影响本工程仅对原有水库枢纽工程进行除险加固，对环境的不利影响主要由工程施工造成。（1）废污水排放的影响施工期水污染主要来自砂石料冲洗、车辆、设备和场地冲洗产生的生产废水，以及施工人员生活污水。生产废水主要污染物为石油类和悬浮物；施工人员生活污水包括盥洗水和食堂下水，主要污染为BOD。如不进行妥善处理，将对周围水环境产生不利影响。（2）对环境空气的影响施工期环境空气污染源主要来自挖填土石方、物料装卸和运输过程中产生的扬尘和施工机械产生的尾气。主要污染物为TSP、SO2、NOx。（3）噪声对环境的影响施工期的噪声主要来自各种机械设备和建筑物材料运输，车辆马达的轰鸣及喇叭的喧闹声。施工噪声将产生扰民问题，并对现场施工人员的身心产生不利影响。（4）对交通的影响施工期间设备材料及弃土运输需要大量的车辆，必将加重当地交通负荷量。（5）生活垃圾对环境的影响工程施工期间，施工人员临时食宿地的生活污水及废弃物将对施工区卫生环境产生不利影响。尤其在夏天，若不对其进行专门管理和妥善处理轻则致蚊蝇孳生，重则致使工区人员爆发流行性疾病，影响工程施工进行，同时使附近居民遭受蚊、蝇、疾病的影响。（6）对人群健康的影响工程施工期间，施工人员劳动强度大，抵抗疾病的能力弱，加之施工人员的食宿安排在施工区内，易造成肠道传染病、肝炎等介水和食物传染病的流行。82 （7）工程占地对农业生产的影响工程本身不产生污染物，运行期亦对周围环境无不利影响。但工程施工永久和临时占地均对农业生产造成不同程度的影响。5.2.3环境保护措施1)水质保护（1）保护目标施工污水排放执行GB8978-96《污水综合排放标准》中的一级标准。（2）污染源及影响分析施工期间，废水主要来自砂石骨料加工废水、生活污水、混凝土拌和废水、含油废水，其中污染物以SS为主。废水量以砂石骨料加工及拌和水废水居多；混凝土拌和废水为间歇式排放，其余为连续排放，若不妥善处理，可能影响下游河道和地下水质，从而影响饮用水源。本工程所需各砂石骨料都由外地购买得到。拌和站布置在大坝右端，承担现浇混凝土生产任务，在枯水期施工时，混凝土搅拌冲洗产生的碱性废水对受纳水体的污染不可忽视，应采取专门处理后排放。（3）保护措施①砂石骨料加工废水处理采用混凝沉淀法。废水从筛分楼流出先经沉砂池把粗砂除去，再进入沉淀池，并在沉淀中投加凝聚剂。由于絮凝剂的投加，使小于0.035mm的悬浮物得以快速而有效的去除。②混凝土拌和系统废水处理措施针对混凝土冲洗废水水量少，废水排放不连续，仅每台班冲洗一次，且悬浮物浓度较高等特点，采用间歇式自然沉淀的方式去除易沉淀的砂粒。冲洗废水pH值偏高，但因水量小，影响不大。针对混凝土拌和系统间隙式排水，水量很小的特点，各个系统均采用统一形式和规模的矩形处理池，每台班末的冲洗废水排入池内，静置沉淀下一台班末排入，沉淀时间达6小时以上（添加药剂）。③生活污水处理措施82 生活污水来源于施工期间施于人员生活污水和粪便的排放。工程施工期有2个生活区，施工人数150人，用水量采用0.15m3/人•d，排水量按用水量的80%计算，生活区的排水量18m3/d，其中主要成分为BOD5、SS。生活污水采用化粪池处理。工程施工期生活污水经化粪池初步处理排入，这在以往工程中应用很广，其原因主要是化粪池具有低造价，低运行费用等优点，适用于这类污水量较小的工程。生活污水处理达标后排放或用于污灌。④修理系统含油污水处理措施机械修配站设一个矩形处理池，尺寸分别为3m(长)×1.5m（高）。含油污水经一天蓄满水池后投药，再经整晚的絮凝沉淀后第二天排放。2)大气环境保护（1）保护目标环境空气执行GB3095-96《环境空气质量标准》中的二级标准，环境空气中TSP控制标准为0.30mg/m3。（2）污染源及影响分析工程施工区环境空气的污染源主要有土石方的开挖、砂石料加工系统、拌和站生产、水泥运输泄漏产生和粉尘、交通运输产生的扬尘、施工机械燃油废气、施工生活区燃煤烟尘等。（3）保护措施施工单位必须选用符合国家有关卫生标准的施工机械和运输工具，使其排放的废气符合国家有关标准；凿裂、钻孔以及爆破提倡湿法作业，降低粉尘量。工程施工应配备洒水车一台，在开挖集中的首部及料场、各工区、施工公路等地，非雨日的早、中、晚来回洒水，减少扬尘，缩短粉尘污染的影响时段，缩小污染范围。施工过程中受大气污染影响严重的为施工人员，应着重对施工人员采取防护措施，如佩带防尘口罩等。砂石骨料加工优先采用湿法破碎的低尘工艺，可以减少粉尘的产生量，机械粗骨料加工厂的砾石料粗碎采用闭路循环破碎后，再进入主筛分楼；水泥采用封闭式运输，减少粉尘传播途径。对各加工系统附件采用洒水降尘的方法，结合水保措施在加工系统外围种植植物，以降低粉尘污染影响的程度。82 施工期间，交通车辆多为柴油燃料的运输车辆，尾气排放量与污染物含量相对较训，需尽可能安装尾气净化器，保护尾气满足排放标准，降低废气污染程度。3)声环境保护措施（1）保护目标施工区满足GB12523-90《建筑施工场界噪声限制》，昼、夜噪声限值分别为85dB(A)、55dB(A)；环境噪声按照现状的调查结果执行GB3096-93《城市区域环境噪声标准》II类标准，昼、夜噪声控制标准分别为60dB(A)、50dB(A)。（2）噪声源控制措施①施工单位必须选用符合国家有关标准的施工机具，尽量选用低噪声的施工机械或工艺，从根本上降低噪声源强。②加强设备的维护和保养，保持机械润滑，降低运行噪声。③振动较大的机械设备应使用减振机座降低噪声。④避免夜间爆破。⑤为防止交通混乱造成的人为噪声污染，夜间应减少施工车流量，在工程坝址以及生活区出口等车流量较高的交叉路口设立标志牌，限制工区内车辆时速在20km以内，并在路牌上标明禁止施工车辆大声鸣笛。⑥加强施工人员防护，施工单位除了对施工人员给予必要的防护设备和劳保补助外，对噪声影响较大的工种，还要采取轮班作业。4)固体废弃物处理措施工程施工过程中固体废充物主要来土石方开挖，拆除的砼、施工场地的生活垃圾、工程弃碴等若不妥善处理，就会破坏环境，堵塞河道或淤积水库。生活垃圾成分多样，容易引起苍蝇等害虫孳生。（1）弃碴处理工程规划有1个碴场，并严格按照水土保持有关要求进行防护措施设计，具体措施见水土保持部分。（2）生活垃圾处理本工程施工期日高峰人数150人，按照每人每天产生垃圾1kg82 计算，施工期施工人员每天将产生生活垃圾约0.15t。生活垃圾就近运至碴场填埋。在施工期间生活区设置专门的垃圾桶，每天定时清运至碴场填埋。对施工区的垃圾桶需经常喷洒灭害灵等药水，防止苍蝇等害虫孳生，以减免生活垃圾对工程地区水环境和施工人员的生活卫生产生不利影响。5)人群健康加强对施工人员的健康保护，完善施工区卫生管理，培养良好的卫生习惯；积极开展灭蚊灭鼠活动，切断传播途径；生活垃圾集中堆放，统一管理；建立完善防疫机构，做好疫情监测和预防工作。6)交通在制定施工实施方案时应充分考虑交通因素，建设单位和运输部门应共同做好原材料运输工作，按规定线路行驶，并加强驾驶员的职业道德教育。5.2.4环境监测1)站网布置施工期环境监测包括水质、大气和噪声监测。水质监测设三个站，分别位于污水集水池（处理前污水）、污水处理系统出口处（处理后污水）、水库涵管进口处。大气、噪声监测在各开挖作业面、砼搅拌系统、交通道路两旁设监测点。2)监测项目及测频①水质监测项目：PH值、BOD5、SS、石油类、NH3-N测频：施工高峰期每月二次，非高峰期酌减。②大气监测项目：粉尘、CO、SO2、NOx测频：施工高峰期每月二次，非高峰期酌减。③噪声监测项目：A声级；测频：每月二次。施工期的环境监测可由业主委托当地环保部门进行。5.2.5环境保护投资工程环境保护投资主要包括施工区环保投资、施工期环境监测费用和人群健康保护费等，本工程环境保护投资共计2.83万元。82 表5.2环保投资单位：万元项目主要内容单价（元）数量单位费用水质保护砂石料冲洗水处理　　　0.2混凝土拌和废水处理　　　0.2含油废水处理　　　0.2施工营地污水处理　　　0.2固体废弃物处理500/月5　0.25环境空气　　　0.3噪声质量保护　　　0.2人群健康保护施工人员检疫50元/人30　0.15灭虫杀鼠　　　0.13环境监测水质监测　　　0.2环境空气监测　　　0.5噪声监测10002　0.2合计　　　2.8382 6施工组织设计6.1施工条件6.1.1施工条件本除险加固工程集中在水库枢纽部分，各单位工程相距不远，便于施工管理。区域内有合适场地布置料场、仓库等，可供布置的场地有大坝右坝头、下游坝脚等。由于工程规模较小，且当地民房相距不远，临时生活及办公用房可考虑租用。施工队生活用电可在水库管理所附近接电网，由于施工现场距电网较远，加之电压低，不能满足施工需求，故需靠柴油机发电解决，施工生产用水可直接用水泵从库内抽取，生活用水可利用现成的用水设施采水。本工程主要施工时段（枯水期）需将水库内的水放空，此期间当地为农闲期，对下游灌溉基本无影响。坝址河道无航通、过木等特殊要求。6.1.2水文、气象条件坝址区属亚热带季风湿润气候，四季分明，具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点，多年平均气温17.9℃，多年平均降水量1335.80mm，多年平均蒸发量1120.65mm，降雨多集中在6、7、8三个月，无霜期277天。区内地表水系不甚发育，主要为水库、池塘及季节性溪沟等，地表水以面流方式汇入库区。6.1.3内外交通条件该工程距**市区5km，因上坝800m只有人行道，交通不方便。需根据施工要求修建防汛公路0.8km，另需修施工临时公路1km。6.1.4供水供电条件本工程离国家电网较远，无输电线路到施工现场，故需采用柴油发电机供电。考虑施工用电负荷，决定采用250KW的固定式柴油发电机；施工生产用水可直接用水泵从库内抽取，生活用水可利用现成的用水设施。82 6.1.5对工程施工准备、工期的要求要求十月底完成施工准备工作，十一月动工，次年四月中旬完工。具体施工进度如下：大坝开挖，重建箱涵和卧管，2013年11月至2014年1月。土工膜工程，2014年3月至4月。内外坡整坡，坝面排水沟，2014年3月至4月。排水棱体，2014年2月至3月。6.2施工组织管理工程施工实行项目法人制、招标投标制、建设监理制。对比较重要的施工项目，选择施工机械设备先进、技术力量雄厚、有一定声誉的二级以上施工单位、且曾经做过类似工程的施工单位施工。该工程的其它加固项目可另选择有资质的其它施工单位来完成。6.3施工围堰及基坑排水6.3.1施工围堰本工程为除险加固工程，加固项目均为水上施工，一般不存在施工围水问题。上游护坡施工可利用输水涵管将库水放至死水位后施工。但新建的输水涵管施工需要围堰，为新建的隧洞施工及低水位时抽水灌溉提供保证。进口围堰堰高2.0m，采用土石围堰。围堰内外坡比为1:1.5，堰顶宽1.0m。6.3.2基坑排水涵管封堵时进口需要围堰，其少量渗水及遇较大降雨在基坑内所积有的水，均可采用小功率，低扬程水泵排除。6.4主体工程施工水库枢纽除险加固工程主要包括土石方工程、混凝土工程、防渗灌浆工程等。其主要工程量为：开挖土方2896m3，土方回填2612m3，反滤垫层及砂石垫层176m3，82 浆砌石74m3，混凝土380m3，干砌石208m2，草皮护坡791m2，土工膜1136m2，坝面平整1939m2，共消耗钢筋6t，水泥101T，块石339m3，河砂260m3，卵石457m3，人工0.96万工时。6.4.1土石方工程（1）土方开挖坝体开挖方量较大，故采取机械开挖，部分坝坡需人工开挖。人工开挖的弃土先运到坝脚，机械开挖采用1m3挖掘机开挖，统一由推土机集料，配5t自卸汽车运输。开挖土方均为不可利用土方，运至弃碴场堆放，平均运距约0.5km。（2）土方填筑土方填筑施工应采用机械化施工为主。填筑用土料采用1～2m3正铲挖掘机开挖并装车，5t自卸汽车运输，平均运距1.0km。推土机平仓并辗压。土方填筑必须待建基面及坝基清除及处理检验合格后才能进行。卸料后，74kw推土机铺土，限制铺土厚度30cm，履带式拖拉机配8～12t羊足碾压实4～6遍，填筑施工应由最低部位开始，按水平分层向上铺土填筑，不得顺斜坡填筑。施工应将大坝两侧的护坝地铺填平整。施工应做到相邻分段作业面均衡上升，减少施工接缝，如段与段之间不能避免出现高差，应以斜坡相接并要求处理，碾压方向应平行堤轴线，分段、分片碾压时，相邻两个工作面碾压痕迹的搭接宽度，平行坝轴线方向不小于1.0m，垂直坝轴线方面应为3～5m，对机械碾压不到的死角，应辅以蛙式打夯机进行夯实。按照规范要求，填筑土料应满足下列要求：粘粒含量在35%～50%，小粒径石子含量不超过10%，天然含水量控制在20%～25%，渗透系数不小于1×10-5cm/s，干密度γ=1.55～1.58g/cm3，有较好的塑性和渗透稳定性。填筑土的压实度应为96%～98%，含水率应根据土料性质、填筑部位、气候条件和施工机械等情况，控制在最优含水率的-2%～+3%偏差范围以内。6.4.2混凝土工程本次混凝土工程主要为混凝土浇筑，其工程规模与施工难度均不大，工程位置集中。根据此特点，混凝土拌和机布设和所需骨料的堆放布置在一处。本项目混凝土工程主要坝面护坡砼、排水沟82 砼。施工时人工浇筑砼，人工养护，要求振捣密实，无蜂窝麻面，不允许出现裂缝，按设计要求设置伸缩缝，嵌止水带。施工时，根据需要确定脚手架的搭设。1、砼生产砼的配合比通过试验确定，综合分析骨料级配、砂率、砼和易性、最小用水量、外加剂的掺量的关系批准后使用。施工前，结合本工程实际，检验拌和设备的性能，发现问题及时更换设备，施工中经常检验砼的均匀性、适宜的拌和时间、衡器的准确性、机器及叶片的磨损程度等。严格按批准的配料单操作，称量偏差不超过规定值。砼拌和时，每班进行3至4次原材料配合比检查。2、砼的运输与浇筑砼拌制拟在砼拌和站集中拌制，砼在拌制成成品料后，用手推车运输到施工地点入仓，人工平仓，插入式振捣器密实。砼初凝后采用高压水枪冲毛，并及时搞好养护。砼浇筑前搞好表层清洗工作，清除表层积水，施工缝面按要求铺设2～3mm水泥砂浆。3、模板与支撑所有模板的原材料供应、储存、设计、制作、安装支撑及拆除按照SDJ207-82《水工砼施工规范》的规定进行。在施工中根据进度，配备足够周转的模板及支撑。模板安装前，对其进行清洗，清除表面干砂浆或杂物，并涂刷石蜡。模板固定必须稳固，满足强度、抗倾覆要求；模板之间接缝平整严密。模板在砼强度达到2.5Mpa后予以拆除。6.4.3钢筋制安钢筋由技术人员根据图纸开出钢筋加工单，注明加工型号、下斜长度、加工形式、数量、使用部位和时间，在钢筋加工厂进行切割、弯曲、成型，然后运至施工部位，按照设计图纸和施工规范进行连接、绑扎、焊接。施工用的钢筋必须有质量保证书或试验报告单，进场时按批量进行抽样试验，严格遵守先检后用的原则。6.4.4土工膜施工1）材料选择82 其土工膜应为二布一膜，每立方米质量不低于900kg，撕裂强度应大于或等于40N/mm，抗渗强度应在1.05Mpa水压下48h不渗水，渗透系数应小于10-11cm/s。联接设计土工膜底边和周边应嵌入大坝内坡脚截渗墙及两岸压枕砼，嵌入长度应大于1m，形成封闭的不透水防渗结构体；土工膜间接缝采用胶接工艺联接，胶接搭接宽度宜为15cm，胶接接缝抗拉强度不应低于母材强度。3）铺设设计复合土工膜从坝坡坡顶至坡脚缓慢滚放铺设。铺开后，人工抻平找正。铺设时松紧适度，富裕度约1%，以避免复合土工膜在运行中出现应力集中现象，也有利于拼接。复合土工膜与坡面应压平贴紧，清除气泡，避免架空。在铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉的鞋，不得在复合土工膜上进行一切可能引起土工膜损坏的施工作业。复合土工膜抻平找正后在顶部用混凝土盖板压顶，在土工膜上面铺上适当砂砾石垫层，以防风吹，且能保护复合土工膜不被强烈的阳光照射损伤。6.4.5主要施工机械表82 主要施工机械表序号设备名称规格单位数量1自卸汽车5t辆32挖掘机1m3台12蛙式打夯机2.8kw台43内燃压路机12-15t台14混凝土搅拌机0.4m3台25单级离心泵20kw台26潜水泵7kw台27卷扬机5t台18汽车起重机5t台19推土机74kw台110胶轮架子车辆1011灰浆搅拌机台212柴油发电机250KW台16.5施工工厂设施6.5.1混凝土系统混凝土用料主要为大坝上游护坡以及溢洪道衬砌等，受地形条件的制约，拟在溢洪道处设置一混凝土拌和站，以保证工程混凝土用料。6.5.2机械修配及综合加工系统木料加工：主要制作模板，配有小圆锯2台，带锯机1台，压刨、平刨机各1台和圆锯盘修理间，占地50m2。钢材加工：主要制作钢筋、闸门配件等，占地为50m2，配有切断机，弯曲机和对焊机等。6.6施工总布置6.6.1施工总布置的原则82 施工总布置的方案，遵循因地制宜，有利生产，方便生活，便于管理，安全经济的原则进行，主要考虑以下几个方面：（1）根据各分项工程相互干扰因素较大，宜实行小范围、小规模联合作业的特点，生产生活设施分区结合布置。（2）尽量利用水库现有管理及生活设施，以减少临建工程的建设。6.6.2施工总布置本工程主要辅助施工设施：砼拌和站，钢材加工厂，木材加工厂，仓库、施工机械停放场，块石开采堆放以及供水供电设施和生活营区等。（1）钢材加工厂，木材加工厂，仓库，施工机械停放场等集中布置于水库左坝头平地，进出厂交通方便。（2）土料，石料等在料场开采加工后，运至工地，供水供电设施和生活营区等由管理所提供规划或靠近工地布置。（3）施工管理及生活区：利用水库附近的民房及空地布置管理区和生活区，另外增加临时工棚150m2。（4）施工区：大坝施工区布置在大坝右坝端的岗地上。（5）拌和系统：本工程砼及砂浆拌和工程量不大，采用小型移动式拌和机，布置在施工场所附近地区。临时工程工程量工共计：新修施工道路：1km施工用房：工棚150m2，仓库100m26.7施工总进度6.7.1设计依据（1）根据工程特点，施工受水位影响的项目应赶工，以免影响施工，并尽量减少围堰工程量。（2）施工项目多，布置分散，独立性较强，多个工作面可同时开工；82 （3）业主对工程总的工期要求。本次加固工程要求在枯水期完成，根据库区工程水文特点，每年的10月至次年3月为枯水期，为最佳施工期，防渗等主体工程要求汛期前完工。6.7.2施工分期工程筹建期不计入总工期，主要完成项目审批、招标、施工图设计，临时房屋、机械设施的准备及施工征地等手续办理。本工程从第1年10月起进场开工，第2年4月中旬完工，共6个月。工程准备期15天，主要完成施工单位进场，临时房屋、道路、辅助设施的修建等工作。工程扫尾期10天，主要为资料整理、工程验收、场地恢复与撤离等。6.7.3施工总进度自第一年10月至第二年4月为主体工程施工期，在此期间需完成大坝防渗、大坝护坡、新建涵管及监测系统等项目的施工。主体工程以大坝防渗处理、大坝内外坡护坡和箱涵施工为关键项目。工程形象进度分项目描述见附图。82 7工程概算7.1编制说明7.1.1工程概况陆家冲水库位于湘江水系*水支流贺家河，坝址座落在**市五里牌办事处**村，是一座以灌溉为主，结合防洪、养鱼等综合利用的小（二）型水利工程。水库距**市5km。陆家冲水库始建于1958年10月，当年冬完工，为总库容26.70万m3小二型水库。水库控制流域面积0.54km2，干流长度1.36km，干流平均坡降19.0‰，根据中华人民共和国《防洪标准》（GB50201-94）规定，本次复核的洪水标准为：水库枢纽大坝按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。水库正常蓄水位94.55m，正常库容25.23万m3，设计洪水位94.93m，设计库容25.23万m3，校核洪水位95.08m，校核总库容26.70万m3。本次除险加固工程主要工程量：水库枢纽除险加固工程主要包括土石方工程、混凝土工程、防渗灌浆工程等。其主要工程量为：开挖土方2896m3，土方回填2612m3，反滤垫层及砂石垫层176m3，浆砌石74m3，混凝土380m3，干砌石208m2，草皮护坡791m2，土工膜1136m2，坝面平整1939m2，共消耗钢筋6t，水泥101T，块石339m3，河砂260m3，卵石457m3，人工0.96万工时。7.1.2编制原则和依据1、本次概算编制依据应执行《湖南省水利水电工程设概（估）算编制规定》（湘建[2008]第16号）。2、依据《湖南省水利水电工程设概（估）算编制规定》（湘建[2008]第16号），采用定额为：①建筑工程执行水利部水总（2002）年116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》。82 ②施工机械台时费执行水利部水总（2002）年116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。③安装工程执行水建[1999]523号文颁发的《小型水利水电设备安装工程概算定额》及水建[1993]63号文发布的《中小型水利水电设备安装工程概算定额》。④2005年部颁《水利工程概算补充定额》。3、费率标准：①其他直接费费率建筑工程3%，安装工程4.1%②现场经费率土方工程8%，石方工程8%，砌石工程7%，模板工程7%，砼工程7%，钢筋制作安装工程4%，钻孔灌浆工程6.5%，其他灌浆工程6.5%，安装工程40%③间接费土方工程8%，石方工程8%，砌石工程7%，模板工程5.5%，砼工程5%，钢筋制作安装工程3.5%，钻孔灌浆工程6.5%，其他灌浆工程6.5%，安装工程45%④利润7%⑤税金3.22%4、基础单价（1）人工预算单价直接依据《湖南省水利水电工程设概（估）算编制规定》（湘建[2008]第16号）人工预算单价为：工长9.87元／工时；高级工9.32元／工时；中级工7.22元／工时；初级工5.6元／工时。（2）主要材料预算价格：主要材料按《**市工程造价》2010年第四季度建筑工程材料信息价格计算。河砂：140/m3，块石：76元/m3水泥：380元/t，卵石：48元/m3钢筋：4500元/t（3）电：2.47元/kw.h风：0.15元/m3水：0.5元/m37.2工程总投资82 总投资：110.63万元，其中：基本预备费4.94万元，水保、环保投资6.79万元。总概算表单位：（万元）编号工程或费用名称建安工程费设备购置费其他费用合计备注Ⅰ枢纽工程103.84　　103.84　第一部分:建筑工程73.26　　73.26一大坝工程28.09　　28.09二溢洪道工程3.86　　3.86三输水工程19.19　　19.19四观测设施2.11　　2.11五房屋设施2.00　　2.00六防汛公路15.00　　15.00七白蚁防治3.00　　3.00　第二部分:机电设备及安装工程2.630.08　2.71　第三部分:金属设备及安装工程0.000.00　0.00　第四部分：临建工程7.82　　7.82　第五部分：独立费用　　15.1115.11一建设管理费　　4.464.46二勘测设计费　　5.285.28三安全鉴定费　　5.005.00四其他　　0.370.37　一至五部分合计83.700.0815.1198.89　基本预备费　　　4.94　投资　　　103.84Ⅱ环保、水保专项费用6.79　　6.791水土保持工程3.96　　　2环保工程2.83　　　Ⅲ总投资　　　110.6382'