湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告

'湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1综合说明1.1概述1.1.1工程概况马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离），水库属于清江的一条小支流，水库流域内最高点高程1200m，最低点高程1080m，落差120m。坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。马者水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。该工程于1958年1月动工兴建，1959年12月竣工投入运行。水库坝顶高程1090.00m，最大坝高10.5m，坝顶长172m，宽4.5m，溢洪道堰顶高程1087.50m，堰顶控制段宽3.0m。水库总库容10.56万m3，正常蓄水位以下库容6.73万m3，死库容1.2万m3。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。工程建设属困难时期，国家推进农田水利基本建设，设计资料不健全，施工情况无文字记载。据调查了解，大坝由当地民工挑抬填筑，石辗、木夯辗压、夯实而成，密实度达不到现行规范规定。由于建坝当初生产技术条件落后，对坝体填土的物理力学性质指标不甚了解，也没有对土料的物理力学指标做任何测试和分析，坝体填筑质量较差。坝基、岸坡用铁撬等工具清除风化岩，存在清基不彻底的问题，强风化岩体未清除，长期的渗水带走了细颗粒，导致大量漏水。另外，水库多年限制水位运行，一直未得到改善，溢洪道行洪能力有限，不满足水库运行要求。马者水库已成为恩施市较严重的病险库之一。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.1.2大坝安全鉴定评价主要结论2009年4月，在恩施州水利电力勘测设计院提交马者水库安全鉴定报告之后，鉴定组织、审定单位恩施市水利水产局提出了马者水库大坝安全鉴定报告书，将马者水库大坝鉴定为三类坝，其主要结论如下：1、工程质量评价：①、大坝坝基及坝肩清理不彻底，未采取有效防渗处理措施，存在坝基、坝肩渗漏问题，大坝施工质量差，碾压不密实，渗透系数大，不满足防渗要求，上游块石护坡剥落、损毁严重，上、下游坝坡均严重沉降、变形，反滤排水设施损毁严重；②、溢洪道仅开挖形成进口段，质量差；③、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，砌筑质量差。2、运行管理评价：水库有一专管人员进行水库现场管理，但无观测、管理、通讯设施。工程建成后未进行过维修，仅于2007年开挖形成溢洪道进口段。运行管理评定为差。3、防洪标准评价：按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），按30年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核，设计洪峰流量4.52m3/s，设计洪水位1088.550m；校核洪峰流量6.24m3/s，校核洪水位1088.760m。设计坝顶高程1090.101m（本阶段复核为1090.054m），实测坝顶高程1090.000m，大坝欠高0.101m（本阶段复核欠高0.054m），不满足防洪要求，防洪安全评定为C级。4、结构安全评价：①、大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游无护坡，坝坡沉陷、变形严重，反滤排水设施损毁严重；②、溢洪道仅开挖形成进口段，未衬砌，基础和边坡均为松散的碎石土，抗冲能力极差，无泄槽和消能设施，不能安全泄洪；③、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，不能正常运行。结构安全评定为C级。5、渗流安全评价：坝基、坝肩渗漏严重。坝体渗透系数大，渗漏严重。溢洪道基础渗漏。坝下浆砌石方涵漏水严重。左岸崩塌堆积体渗漏严重。渗流安全评定为C级。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.1.3勘测设计简要过程和工程现状2009年，受恩施市水利水产局委托，我院开始对马者水库大坝进行安全鉴定工作，多次赴现场踏勘调查和野外测绘等工作，认真复核，完成了《湖北省恩施市屯堡乡马者水库大坝安全鉴定报告》（以下简称《安全鉴定报告》），并于2009年3月通过恩施市水利水产局组织的专家审查，将大坝鉴定为三类坝。2011年初，受恩施市水利水产局委托，由我院承担本工程除险加固初步设计工作。在进行了大量现场地质钻探、试验等工作后，认真复核了《安全鉴定报告》，现提出《马者水库除险加固工程初步设计报告》并上报核定。另外，在《安全鉴定报告》审定之后、除险加固初设报告编制工作开展之前，当地村民自发组织完成了马者水库溢洪道交通桥及其附近局部的溢洪道整修施工，但溢洪道仍无法满足相关规范要求，其问题主要表现在：①、整修不全面，溢洪道进口段狭窄、过流通道不通畅；②、横跨溢洪道的交通桥筑有桥墩，占据溢洪道近1/3的过水断面；③、溢洪道边墙及底板采用的浆砌石结构，无排水设施且边墙欠高；④、溢洪道出口段无消能防冲设施。这些问题将导致溢洪道过流能力仍达不到设计要求，水库校核洪水位抬高，对大坝安全不利、对溢洪道洪道自身的结构安全不利，马者水库溢洪道仍须进一步完善。1.2水文1.2.1流域概况马者水库位于清江支流流料河上，流料河属于清江的一条小支流，水库流域内最高点高程1200m，最低点高程1080m，落差120m。坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。1.2.2水文气象流域内无气象站，在清江干流上设有恩施水文站，3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明恩施站位于东经109°28′，北纬30°17′，测站高程457.1m，可以用恩施气象站的实测资料来说明流域的气候状况。据恩施站实测资料显示，其多年平均气温为15～17℃，7、8月份气温最高一般为27～30℃，12、1月份最低一般为2～8℃，极端最高气温44.9℃（1953年8月19日），极端最低气温-12℃（1977年1月30日）。流域受季风影响，冬季多北风，夏季多南风，平均风力在2级以上。1.2.3设计洪水因本流域面积较小，无实测洪水资料，本阶段采用瞬时单位线和推理公式两种方法计算坝址洪水并进行比较。两种计算结果相差不大，均在10%以内，说明本次设计成果是合理可行的。由于瞬时单位线应用广泛，洪峰、洪量、洪水过程线易于求得，因此本次复核，马者水库坝址设计洪水采用瞬时单位线计算成果。表1.2.1　　　　　　　瞬时单位线法坝址洪水成果表洪水频率P（%）0.330.523.3310洪峰流量（m3/s）10.19.67.97.25.81.3工程地质（1）工程区地处鄂西南山区、地势上北西高，东南低，区内山势陡峻，呈典型的构造剥蚀、溶蚀中山地貌景观。构造不甚发育。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为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。相应的地震基本烈度为Ⅵ度。（2）库区右岸部分为二叠系下统茅口组（P1m）浅灰、深灰色厚层块状灰岩。大部分为第四系松散堆积体构成，其成分主要为碎石土，透水性较强。在水库运行中，发现水库蓄水到高程1085米以上时左岸外侧渗水较严重。渗水又直接影响水库左岸堆积体的稳定，有可能引起左岸堆积体的整体滑坡。库区工程地质条件较差。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明（3）坝基为堆积体，且厚度较厚，其成份主要为碎石土。其物理力学指标和抗渗性都较差。总体上讲坝基的工程地质条件较差。从马者水库工程的规模和对地质条件的要求来看，坝基地质条件基本满足承建土石坝的要求。需要对坝基及坝肩进行灌浆处理。（4）坝体填土由全新统残坡积粉质粘土夹角砾（碎石）构成。土质较硬，呈松散均匀状，填筑上坝时，没有严格控制填筑质量，碾压不密实。填筑土渗透系数在10-3cm/s～10-4cm/s量级，局部透水性较强。不能满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）的要求。大坝施工质量差，碾压不密实，渗透系数大，不满足防渗要求。上游块石护坡剥落、损毁严重，上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重。坝体填筑质量较差。需要对坝体进行静压或劈裂灌浆处理。（5）大坝溢洪道基础为碎石土，边坡的稳定较好。但溢洪道底板和边墙的护坡衬砌及溢洪道尾部的消能设施有待完善。（6）拟建放水设施为埋管。因为在右坝肩区域内民房较多，不利于隧洞的开挖施工，左坝肩较低矮，和坝顶高程差不多，部分位置比坝顶还低，且覆盖层较厚，不利于管线的布置。因此就在左坝肩即溢洪道底部布置埋管，作为放水设施。在溢洪道的开挖过程中，发现左坝肩覆盖层较厚，有利于开挖施工。由于本工程的放水管道很小，对基础的工程地质条件要求较低。其基础的承载力能满足本工程的要求。（7）须对工程坝体灌浆所需土料进行室内试验。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务马者水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。水库坝址以上控制流域面积0.3km2，总库容10.56万m3。本工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.4.2工程现状及除险加固的必要性1.4.2.1工程现状马者水库是一座均质土坝枢纽工程。其枢纽主要建筑物由：均质土坝、左岸溢洪道、左岸坝内引水建筑物等组成。1、水位库容水库校核洪水位1088.76m，总库容10.56万m3；设计洪水位1088.55m，其相应的库容为10.02万m3；正常蓄水位1087.5m，其相应的库容为6.73万m3；死水位1084.0m，死库容为1.2万m3。2、拦河坝大坝坝型为均质土坝。大坝坝顶高程1090.00m，坝底高程1079.50m；最大坝高10.5m，坝顶宽4.5m，坝顶长172.0m，迎水坡1:2.75，背水坡1:2.25，坝体迎水坡面为块石护坡，但破坏较严重，块石已全部剥落堆至坝脚，且有不均匀沉降。坝体背水坡面，表部由粘土质砾砂及粉土质粘土组成，松散，坡面凸凹不平，存在众多凹坑，在雨水等地表水的冲刷下，形成集水。3、溢洪道溢洪道布置于大坝左端，为无闸门控制的开敞式溢洪道，控制段净宽3.0m，堰顶高程为1087.5m。在水库进行安全鉴定之后由当地村民组织完成了交通桥附近部分衬砌施工，但溢洪道仍存在诸多安全问题，无法安全溢洪，需要进一步完善。4、引水系统大坝左岸坝基设有0.5×0.7m（宽×高）的坝下三合土混合砂浆砌石方涵，用于下游供水放水和放空水库。输水管管长约为60.0m，进水口高程1084.00m，出口底高程1082.00m，平均坡比为3.33%。进水口为斜卧管，取水口采用石块封堵控制取水，设计放水流量0.27m3/s。大坝输水管座为大坝填筑体上，进口段为和出口段均为堆积体，边坡稳定；因此影响输水管稳定的因素是坝体填土的物理力学性质。输水管的工程地质条件较差。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明由于工程地质条件差，经过多年运行，管身出现不均匀沉降，裂缝、破损较为严重。渗水恶化了大坝坝体的工程条件，不利于坝体稳定，需要进行处理。1.4.2.2水库运行管理情况1、工程有运行管理制度和防洪调度规程，聘请了当地农民对大坝进行不定期检查。2、无工程管理设施，无专人管理，有防汛道路，但路况差，需整修，无通讯设施。3、工程建成后未全面对大坝、溢洪道、输水系统进行过维修。坝基、坝肩渗水，影响工程安全；上游坝坡护坡损毁严重，坝坡凹凸不平；溢洪道边墙未衬砌，抗冲刷能力弱，溢洪道不能安全泄洪；溢洪道无消能设施；输水涵管破损漏水严重，影响大坝安全。4、大坝无安全监测设施。1.4.2.3水库工程存在的主要问题根据大坝安全鉴定成果及工程现状，马者水库目前存在的问题为：1、大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡；上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重；坝肩和坝基渗漏；大坝欠高0.101m（本阶段复核欠高0.054m），水库防洪能力不满足要求。2、溢洪道在处理之后仍存在泄洪能力不足的问题。目前为保证汛期大坝安全，只能降低水库水位运行，空库度汛。另外溢洪道的结构无法满足要求，消能设施不完善，不能安全泄洪。3、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，不能正常运行，为保证大坝安全，输水建筑物需重建，并封堵原石方涵管。4、无观测、管理、通讯设施。防汛道路路况差，晴通雨阻。5、在多次现场踏勘后发现，水库左岸库壁有一处集中渗漏，须作防渗处理。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.4.2.4水库除险加固的必要性马者水库大坝安全鉴定级别为三类坝。水库主要作用是灌溉并兼有防洪等综合作用。水库一旦失事，损失十分严重。因此，对马者水库进行整险加固是十分必要和非常紧迫的。1.4.3洪水调节1、设计标准：马者水库为均质坝，现实际坝顶高程1090.00m，建基面高程1079.50m，最大坝高10.50m，总库容10.56万m3，为小2型水库，工程等级为五等，主体工程建筑物为5级。洪水复核标准：根据国家《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）的规定，采用30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核；消能防冲采用10年一遇洪水标准。2、起调水位：马者水库溢流堰顶高程1087.50m，设计正常蓄水位1087.50m，原设计起调水位1087.50m，本次除险加固仍按原设计要求不变。3、调洪运用方式：马者水库为开敞式溢洪道，进口为无底坎宽顶堰，堰顶无闸门控制，堰顶高程与正常蓄水位相同。4、调洪计算成果：防洪标准复核采用坝址洪水调节计算成果列于表1.4.1。表1.4.1马者水库调洪成果表洪水频率（%）最高库水位（m）最大库容（万m3）最大泄量（m3/s）0.33（校核）1088.7610.566.243.33（设计）1088.5510.024.5210（消能）1088.309.523.421.5加固设计1.5.1工程等别与洪水标准马者水库总库容10.56万m3，按《水利水电枢纽工程等级划分及洪水3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明标准》(SL252—2000)规定，为Ⅴ等小（2）型水库。大坝、溢洪道等主要建筑物级别为5级，采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核；溢洪道消能防冲设施设计采用10年一遇洪水标准。1.5.2加固设计方案根据马者水库存在的问题，依据《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）、《水库工程管理设计规范》、《马者水库大坝安全鉴定报告书》等标准、规范、报告和批文，确定如下整险加固方案：1、大坝加高、坝坡整治，坝体静压灌浆、坝基帷幕灌浆；2、溢洪道进一步完善满足泄洪要求；3、重新布置输水建筑物，完成原输水涵的封堵；4、配套部分管理设施完善；5、库岸漏水段防渗补漏。1.5.2.1大坝加固设计1、大坝防洪能力加固根据大坝安全鉴定抗洪能力计算，坝顶高程不满足要求，经本阶段抗洪能力进一步复核，大坝欠高0.054m。为解决大坝抗洪能力，本阶段根据大坝和溢洪道的实际地形情况，比较了降低溢洪道进口高程和增加坝高等不同加固方案，择优推荐现有溢洪道进口高程和宽度不变，增加大坝坝顶高程的加固方案，原因在于大坝本就存在不均匀沉降问题，需要对大坝进行回填处理，同时还需修建坝顶公路，且大坝欠高较小，直接对大坝进行加高，既满足了抗洪能力要求，又不降低工程效益等优点。2、大坝坝基、坝肩及坝身防渗加固由于大坝坝体填筑质量较差，填土渗透系数超过10-4cm/s量级，具中等透水性，达不到防渗要求，有必要对大坝坝体进行防渗加固。本次除险加固拟采取垂直防渗对坝体进行加固，加固方案选用工程中常见的劈裂灌浆和混凝土防渗墙两种型式进行比较。由于混凝土防渗墙造价高，对施工要求高，最终选定劈裂灌浆。沿坝轴线进行劈裂灌浆，钻孔穿过坝基覆盖层，3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明具体深度根据现场先导孔试验数据而定，灌浆范围向两岸延伸10m。灌浆轴线长182m，最大孔深12.8m，沿轴线采用单排布孔，孔距2m，泥墙设计厚度20cm。坝基、坝肩作帷幕灌浆处理，深入基岩1m作接触灌浆，与坝体劈裂灌浆同孔。3、坝面护坡、坝顶公路和坝体表面排水加固马者水库为均质土坝，大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡；上、下游坝坡均严重沉降、变形。针对大坝坝体存在的问题，根据类似工程经验，本阶段拟采用在迎水面增设混凝土面板、下游面设砌石网格草皮护坡、完善坝顶公路、设置坝体表面排水及恢复下游排水棱体等措施对大坝进行加固。上游坝面采用厚0.12m现浇砼护坡，下设0.1m厚碎石垫层。为保护坡面干砌石在高水位和水位突降时不滑移，在上游死水位1084.00m高程处设立浆砌块石脚槽，脚槽深0.6m，宽0.5m。坝后坡采用砌石网格草皮护坡并恢复下游排水棱体。坝后坡排水增建纵横排水沟。纵向排水设在新建排水内侧，断面0.3×0.4m，浆砌块石结构，水泥砂浆抹面。根据山区和工程特点，在坝山结合部设立横向排水沟并于原引水明渠相连接，横向排水沟断面0.3×0.4m。1.5.2.2溢洪道加固设计从溢洪道的现状来看，溢洪道交通桥附近部位采用浆砌石进行了简单的衬砌，其未作任何基础处理措施，未作消能工。加之流线不够平顺、交通桥墩侵占溢洪道过水断面等原因，本报告认为对已加固的溢洪道需要进行重建。重建的溢洪道仍为开敞式溢洪道，全长100.50m，不设控制闸门，具体方案如下：平面布置：重建溢洪道仍在原址上进行，进口高程由1087.50m降低至1086.00m，在控制段末端设置宽顶堰，堰顶高程1087.50m，宽3.0m，仍采用开敞式无闸门控制运行方式。其主要结构物包括：进口段、控制段、泄槽段和出口消能设施。1、进口段：进口八字段净宽由15.0m减至3.0m。结构型式，底板为砼结构，厚3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明0.5m。挡土墙为衡重式挡土墙，均为砼结构。两侧挡土墙的回填材料均采用粘土回填。2、控制段：控制段宽度3.0m。为适当加大泄洪流量，采用低坎宽顶堰，堰顶高程1087.50m，堰高1.0m。两侧导墙直立，均为衡重式，砼结构。两侧挡土墙的回填材料均采用粘土回填。3、泄槽段：泄槽段全长为40.0m。根据地形条件，泄槽纵坡为1：4。结构型式，为砼结构，厚0.3m。根据地形地质条件，分别设置重力式挡土墙和衡重式挡土墙。其槽身高度根据水面线确定。根据溢洪道布置设置8条横缝，缝间设橡胶止水带和横向排水管。4、消能设施本工程溢洪道泄槽下游接排洪沟，本次设计采用底流消能方式。消力池长9.0m，池尾设1.0m高消力坎，消力池底板高程1077.0m。1.5.2.3输水设施加固由于现有输水系统为坝下埋管型式，涵管已断裂，严重渗水，产生渗透破坏，是重大工程隐患，危及大坝安全。加固设计比较了多个方案，推荐封堵现坝下埋管，在左岸溢洪道底部另建小型输水管方案。新建引水管由进口段、管身段和出口段组成，设计放水流量0.27m3/s，前段按溢洪道轴线布置管线，后段穿越溢洪道泄槽段边墙后贴于边墙布置。进水口为钢筋混凝土结构的喇叭口，进水口底板高程1084.0m，为矩形断面，进口设置拦污栅，其后渐变为圆形并接Φ400PE管，出口段接下游引水明渠，尾端设置闸阀控制流量，出口中心高程1078.50m。原输水涵管封堵：全线封堵，封堵材料为C15砼及水泥砂浆。封堵方法为先封堵上下游进出口，然后在坝顶进行钻孔灌注水泥砂浆和水泥浆液。在大坝轴线处要进行多次压力灌浆，确保充填密实。1.5.2.4观测设计水库无观测设施，根据运行需要，需要增设部分观测设施，内容为库水位观测、3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明位移观测和渗流观测等。1.5.2.5库岸防渗工程在多次现场踏勘过程中还发现，马者水库左岸上游库壁有一处存在漏水现象，本阶段拟定采用铺设土工膜的方式进行防渗处理。1.6金属结构马者水库金属结构集中布置在输水设施上，其包括进水口0.8m×0.8m（宽×高）拦污栅和出水口Φ400手动铸铁闸阀两部分。根据《水工拿属结构防腐蚀规范》(SLl05—95)中有关条文的要求，水工金属结构应进行良好的防腐保护，故拦污栅及埋件外露表面均采用喷铝防腐处理，喷涂总面积为2m2。1.7施工组织设计1.7.1施工条件马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，属于清江的一条小支流。距恩施市区17km，工程对外交通较为便利。本工程为加固改造工程，所需施工场地面积不大，水库管理站、大坝上游及其两端开敞地带均可作为施工场地之用，可满足施工布置要求。施工临时道路布置：为与场外交通运输衔接方便，场内交通同样采用临时公路运输。除充分利用场内现有公路外，新建施工临时道路1.0km，路面为泥结碎石路面。施工用电可采用就近电网接入供电。施工通讯可利用无线电话与外界联系。施工用水可直接从水库中抽取。1.7.2导流标准及方式本工程河流为山区河流，11月至次年4月为枯水期，5至10月为汛期。为保证水库枢纽的正常运行及施工期大坝、泄洪设施等建筑物的安全，主要工程项目的施工拟在枯水期（11月～次年3月）进行，部分可安排在4～6月进行。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明本工程为五等工程，主体工程为5级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2000）的有关规定，导流建筑物的级别为5级。其洪水标准为5年一遇洪水。根据施工期水库正常运行的实际情况，先利用输水涵管将水库放空，砌筑输水管前围堰后进行输水管施工，输水管及溢洪道衬砌施工期间，水库水位控制由原输水涵管调节；大坝上游面及输水涵管封堵施工期间，水库水位由已改建的输水管调节，因水库下泄水量较小，现有的输水管满足施工期水位控制要求。施工围堰为5级建筑物，施工洪水标准为5年一遇。施工围堰采用袋装土型式。1.7.3施工总布置本工程属于已建工程的加固改造，加固内容主要包括坝顶改造，坝体防渗等，工程建设规模相对集中。施工辅助设施本着不占农田或少占农田的原则进行施工区布置，其主要项目包括砼拌合系统、砂石骨料堆放场、机械维修停放场、钢筋加工厂及综合仓库等，根据本工程工区分散、工程规模小的特点，采用相对集中，分散布置的方式布置。1.7.4施工工期本工程初拟施工总工期为10个月，其中，施工准备期1个月，主体工程施工期8个月，工程完建期1个月。1.8环境保护设计1.8.1环境现状马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离），水库属于清江的一条小支流，水库流域内最高点高程1200m，最低点高程1080m，落差120m。坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。流域内植被一般，河谷狭窄，两岸崇山峻岭，坡陡流急，洪水陡涨陡落。水库以上无水利工程及现代工商企业、无污染源，环境状况原始，水质良好。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.8.2环境影响分析本除险加固工程施工期对环境将带来短暂的不利影响，但由于周围系山区，居民稀少，其影响对象主要为施工现场作业人员。环境影响因子主要有水质、空气、噪声、水土保持等。1.8.3环境保护措施设计1、生产废污水处理；2、噪声控制；3、空气污染控制；4、生活垃圾处理；5、人群健康保护。工程管理部门应设置专门负责施工过程中的环境管理工作，安排专业环保人员作好环保监测工作。1.9水土保持设计1、水土流失预测工程施工临时占地分布在大坝两侧的较宽阔地带，工程临时占地总面积5.6亩。工程项目的水土流失主要有：破坏原地貌植被的面积；弃土石渣量；水土流失造成的危害等方面。工程建设中产生的大量扰动土和石渣，如不采取水保措施防治，松散堆积，则会造成大量水土流失。2、水土保持方案结合工程项目的特点，主要采取工程措施和生物措施来防治本工程的水土流失，水土流失治理包括渣场和工程临时占地治理两部分。3、投资概算本工程的水土保持项目主要包括渣场和工程临时占地的费用。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.10工程管理1.10.1管理机构、工程管理范围与保护范围水库主管部门属恩施市水利局。水库的运行、管理和维护由水库工程管理处负责管理。工程区的管理和保护范围已划定，水库除险加固后，工程区的管理和保护范围维持不变。1.10.2管理设施的完善与改建根据《水库工程管理设计规范》的有关规定，结合本工程的现状，拟新增和改造如下管理设施：1、完善通讯系统。为保证管理处与各级主管部门、各管理工程联系，增设程控电话1部。2、上坝公路改建。根据防汛需要，改建上坝道路，采用砼路面，路面宽为4.5m，在溢流坝段上增设公路桥，确保左坝段防汛需要。3、完善观测设施，并配备必要的管理设备。水库无观测设施，根据运行需要，需要增设部分观测设施，内容为库水位观测、渗流观测和大坝位移观测。1.11工程征占地1.11.1征占地范围水库征占地范围为本次整险加固工程涉及到的所有施工临时占地。临时占地主要为弃渣区、采料料场、施工道路等施工时所需要的临时占地。1.11.2征占地实物指标工程临时占地包括料场、临时施工道路和临时建筑用地等，总面积5.6亩。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明1.11.3征占地补偿投资工程完工后对工程临时占地进行恢复，未列永久征占地补偿投资，临时占地补偿0.5万元。1.12设计概算以鄂水利发[2005]3号文颁发的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制规定》为依据。建筑工程执行水利部水总（2002）116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》。设备安装工程：执行水建管[1999]523号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》。机械台时：执行水利部水总（2002）116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。费用标准执行枢纽工程相关费用标准。1.12.1主要工程量及材料用量本工程主体工程主要工作量为：土石方明挖3926m3，土石方填筑3562m3，浆砌石1455m3，混凝土浇筑1324m3，模板727m2，钢筋31t，帷幕灌浆882m，劈裂灌浆783m；主材用量：钢材33t，水泥624t，柴油2t，汽油1t，砂1336m3，碎石1815m3，块石2463m3；总工时10.33万工时。1.12.2工程投资马者水库除险加固工程概算总投资282.59万元，其中工程部分总投资281.59万元，包括建筑工程投资227.82万元，金属结构设备及安装工程投资1.29万元，施工临时工程投资18.63万元，独立费用33.86万元，不计基本预备费；环境保护和水土保持部分总投资1.0万元。由于本工程投资采用国家政府投资，未进行贷款，故工程建设期贷款利息0万元。1.13经济评价1.13.1国民经济评价依据SL72-94《水利建设项目经济评价规范》，项目经济计算期为25年，取社会折现率为8%，经分析得项目经济评价指标如下：经济内部收益率EIRR=15.56%3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告1综合说明经济净现值（is=8%）ENPV=166.73万元经济效益费用比EBCR=1.59本工程经济内部收益率大于社会折现率，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，因此该工程在经济上是合理的。1.13.2综合评价马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。水库除险加固后，提高了对下游防洪的保护能力，为当地农业生产和人民生命财产提供可靠保障，为社会、经济、环境的可持续发展创造有利条件，具有重要的经济意义与社会意义。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文2水文2.1工程概况2.1.1流域概况流料河是清江的一条小支流，马者水库位于流料河河源附近，河床高程1080.7m左右。水库流域内山顶呈岗坡状，最高点高程1200m，最低点高程1080m，落差120m。坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。流料河流域水文气象特性与清江流域相同，属亚热带季风区，气候温和，雨水丰沛，多年平均气温16℃左右，多年平均降水量1452.8mm。2.1.2工程简介马者水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库，水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离），属于清江的一条小支流。水库于1958年1月动工兴建，1959年12月竣工投入运行。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。水库坝址以上控制流域面积0.3km2，水库正常蓄水位1087.50m，总库容10.56万m3，兴利库容5.53万m3。大坝坝型为均质土坝，设计最大坝高10.5m，建基面高程1079.50m，坝顶长172.0m；溢流堰顶高程1087.50m，为开敞式溢洪道。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文2.2水文气象本次水库除险加固工程初步设计，引用并复核了《马者水库安全鉴定报告》、《马者水库大坝安全评价报告》成果。马者水库位于清江支流流料河，流域内无气象站，在清江干流上设有恩施水文站，恩施站位于东经109°28′，北纬30°17′，测站高程457.1m。据恩施站实测资料显示，其多年平均气温为15～17℃，7、8月份气温最高一般为27～30℃，12、1月份最低一般为2～8℃，极端最高气温44.9℃（1953年8月19日），极端最低气温-12℃（1977年1月30日）。流域受季风影响，冬季多北风，夏季多南风，平均风力在2级以上。恩施站特征值见表。表2.2.1　　　　恩施站气象特征值表序号项目单位数值极值发生时间备注1年平均气温℃16.22极端最高气温℃41.21959年8月24日3极端最低气温℃-12.31977年1月30日4多年平均降水量mm1452.85多年平均蒸发量mm10756多年平均相对湿度%817多年平均风速m/s0.48最大风速m/s16.01985年9月2日9多年平均日照小时数h1267.210无霜期d26211多年平均雾日d58.6马者水库坝址以上流域参数本次采用1/10000地形图进行量算，复核成果与《马者水库大坝安全评价报告》成果基本一致，因此，本次仍采用原成果，其参数为：流域面积0.3km2，干流河道平均比降38.3‰，河长0.8km。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文2.3设计洪水2.3.1暴雨洪水特性1、暴雨特性流料河是清江左岸支流，根据暴雨的空间分布情况，暴雨随高程增高有明显的增加，说明地形对暴雨的作用较明显。流域内暴雨最早出现在4月，大多于10月结束。6~9月为暴雨集中期，7月份西南季风加强，气温高，水汽丰沛而降雨强度普遍增大；流域内发生的暴雨多属涡切形暴雨。2、洪水特性本地区洪水主要由暴雨形成，洪水变化特性受暴雨地区分布和季节变化影响，年最大洪峰流量一般出现在5-9月，以6、7月最多。流料河为典型的山区型河流，河道比降大，汇流时间短，河道调蓄能力小，洪水陡涨陡落，反映了山溪性河流的汇流特性。洪峰形状大多位比较尖瘦的单峰，洪水季节变化基本与暴雨过程分布一致。2.3.2流域设计雨量1、设计点暴雨本工程附近雨量站均无实测暴雨资料，流域设计点暴雨参数根据湖北省水利厅鄂水利函［2008］332号印发的《湖北省暴雨统计参数图集》（以下简称《图集》）而得，查《图集》，流域设计点暴雨参数如表。表2.3.1设计点暴雨参数表时段均值（mm）CVCS/CV频率（%）0.330.523.331010min15.80.353.537.936.230.428.223.21h440.423.5117.2111.491.684.270.26h880.453.5259.2245.3197.7181.0143.924h1200.443.5339.7322.0261.6239.0206.22、设计面暴雨3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文设计面雨量由设计点雨量根据点面关系推求。综合《湖北省暴雨时面雨型分析与综合》查算成果，各历时面雨量用递减指数计算，面递减指数以6小时为折点，按下式公式计算：当10′≤t≤60′，Ht面=H24面·4n2-1·6n1-1·60n0-1·t1-n0当1≤t＜6时，Ht面=H1面·t1-n1当6≤t≤24时，Ht面=H24面·24n2-1·t1-n2式中：n0=1+0.558lnn1=1+0.558lnn2=1+0.721ln设计暴雨成果见表。表2.3.2　　　　　设计面雨量成果表项目时段点面系数频率（%）0.330.523.3310设计面雨量（mm）10min137.936.230.428.223.21h0.9993117.1111.391.584.170.16h0.9995259.1245.1197.6180.9143.824h0.9996339.6321.8261.5238.9206.12.3.3坝址洪水本工程位于鄂西南恩施市境内，属我省水文气象分区第十分区。本阶段设计暴雨通过查《湖北省暴雨径流查算图表》（以下简称《图表》）和《湖北省可能最大暴雨图集》（以下简称《图集》）中提出的瞬时单位线法和推理公式法两种方法进行推求。2.3.3.1瞬时单位线法计算坝址设计洪水1、设计净雨及雨型本工程控制流域面积小于20km2，净雨历时tc选取6h，净雨时段Δt=0.5h，设计雨型选用《湖北省暴雨径流查算图表》中地区综合概化雨型，雨型分布见表。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文表2.3.3　　　　　六小时雨型分布表　　　　　　　　Δt=0.5h时段123456789101112占H1的%3862占（H3-H1）的%21.735.526.616.2占（H6-H3）的%161718201514净雨过程采用6小时雨量不扣初损只扣稳损。稳渗强度fc=0.0615，式中R总为24小时的设计总径流，为扣除初损I0后的24小时设计面雨量，即R总=H24面－I0。初损I0采用全省综合的设计条件下的数值。取I0=0.25Im，设计条件下Im=90mm，则I0=22.5mm。各历时净雨量计算式为Ii=Ri－fcΔt。2、汇流计算流域汇流采用瞬时单位线法推求设计断面洪峰流量及洪水过程线。1）汇流参数本流域属湖北省第十水文分区，按十水文分区综合汇流参数计算水库设计洪水（不考虑天坑影响）。十水文分区汇流参数m1和n值按下列公式计算：m1=0.8F0.3L0.1J-0.06n=0.69F0.224J0.092式中：F——集水面积，km2；　L——主河道长，km；　J——主河道加权平均比降，‰；由于本流域属岩溶地质不发育地区，不计算天坑率，应对汇流参数m1作非线性改正。计算结果：m1=0.43，n=0.70，k=m1/n=0.622）地面径流计算由所求汇流参数n、k，按瞬时单位线法计算无因次单位线并转换为时段单位线配以相应的设计净雨过程，推求地面径流过程。3）地下径流计算地下径流由下列经验公式计算：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文T≤T时：Qt＝Q0＋（Qg－Q0）t＞T时：Qt＝Qg·e－β（t－T）其中：Q0——起涨流量，Q0＝0.021F；Qg——地下径流洪峰（即退水拐点流量），Qg＝：β——退水指数，β＝0.133F-0.28；T——地面径流过程线底宽，T＝tc＋D－Δt；D——时段单位线底宽；tc——净雨历时；fc——稳渗强度。3、瞬时单位线法计算洪水成果将地面径流过程与地下径流过程迭加即可得出设计洪水过程，由瞬时单位线法计算的洪水成果见表。表2.3.4　　　　　　　瞬时单位线法坝址洪水成果表洪水频率P（%）0.330.523.3310洪峰流量（m3/s）10.19.67.97.25.82.3.3.2推理公式法计算坝址设计洪水1、暴雨递减指数N和雨力S的计算已知1、6、24小时面雨量HT面，则面递减系数为：1≤τ＜6时，n1=1+0.558Lnβ16≤τ≤24时，n2=1+0.721Lnβ2上式中β1=H1面/H6面，β2=H6面/H24面当1≤τ＜6时，采用n1，则S1=H1面当6≤τ≤24时，采用n2，则S2=H6面6n2-12、汇流参数m3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文本工程所在水文分区属第十区，属于鄂西地区森林覆盖面积占50%以上且植被良好的小流域，则m=0.28θ0.275=0.28(L/j1/3)0.2753、损失参数u损失参数按下式计算：u=0.0384RR24＝H24面－22.5H24面为设计频率的面雨量。4、洪峰流量Q设计洪峰流量Q＝Qm+Qo，其中Qm＝K1(m/θ)K2(SF)K3－K4μFQo＝0.22u0.92F式中：K1＝0.2784(1-n)/(4-n)，K2＝4n/(4-n)，K3＝4/(4-n)，K4＝0.278×（4.05/（4-n））。根据以上公式可得洪峰流量结果如表。表2.3.5　　　　推理公式法计算坝址洪水成果表洪水频率P（%）0.330.523.3310洪峰流量（m3/s）10.09.47.56.85.22.3.4洪水复核成果合理性分析不同计算方法计算的洪水成果比较如表5-7。表2.3.6　　　　　　　　洪水成果比较表频率P（%）0.33%0.5%2%3.33%瞬时单位线法Q1（m3/s）10.19.67.97.2推理公式法Q2（m3/s）10.09.47.56.8Q1比Q2增加（m3/s）0.10.20.40.4Q2与Q1相差（%）1.00%2.13%5.33%5.88%3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文两种计算结果相差不大，均在10%以内，说明本次设计成果是合理可行的。本次采用暴雨途径瞬时单位线计算的洪水成果作为马者水库坝址设计洪水成果。水库洪水过程线见表2.3.7。表2.3.7　　　马者水库洪水过程线时段（0.5h）P（%）0.330.523.331000.010.010.010.010.010.51.181.100.860.770.5811.561.471.151.030.771.51.781.681.311.180.8822.021.901.491.331.002.52.362.221.751.581.2033.643.432.722.461.883.56.145.824.764.353.46410.119.607.887.245.794.55.064.793.873.532.7752.992.832.272.061.605.52.132.011.591.441.1061.741.641.291.160.886.50.590.560.440.400.3170.280.270.220.200.157.50.160.160.130.120.1080.120.110.100.090.078.50.100.090.080.070.0690.090.090.080.070.069.50.090.090.080.070.06100.090.090.080.070.0610.50.100.090.080.080.07110.090.090.070.070.0611.50.080.080.070.060.05120.070.070.060.060.052.3.5分期洪水马者水库所在小流域无实测水文资料，本流域内无水文站，施工洪水的计算借用恩施水文站的实测资料，其控制流域面积为2928km2。依据恩施水文站1958～2007年的实测水文资料，统计得出50年的分期洪水（11月1日至次年3月31日）系列。采用P-III型曲线适线，求得恩施水文站的设计值，详见表2.3.8。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告2水文表2.3.8恩施站分期洪水成果表单位：m3/s分期P(%)25102011～次年3月902731601467马者水库的施工洪水，按与恩施站分期洪水面积比的2/3次方进行修正移置，得分期设计洪水成果，详见表2.3.9。表2.3.9马者水库分期设计洪水计算成果表单位：m3/s分期P(%)25102011～次年3月1.981.601.321.022.3.6坝下水位流量关系水库溢洪道位于大坝左岸，开敞式溢洪道堰顶高程1087.50m，宽3.0m，水库洪水经溢洪道泄入大坝下游排洪沟。采用曼宁公式计算坝下水位、流量关系。1、基本资料大坝下游现未修建排洪沟，本阶段初步拟定排洪沟为矩形断面，断面尺寸2.0m×3.0m，底坡按1:1000，为浆砌石结构，砂浆抹面。2、曼宁公式Q=1/n×ω×R2/3×i1/2式中：Q—断面流量；n—糙率，取0.023；ω—断面面积；R—水力半径；i—坡降。坝下水位流量关系于表2.3.10。表2.3.10马者水库坝下水位流量关系表渠道水深（m）0.51.01.52.02.52.8泄流量（m3/s）0.661.732.934.205.496.283恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质3工程地质3.1工程概况马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区47km。水库于1958年1月动工兴建，1959年12月竣工投入运行。水库属于清江的一条小支流，水库流域内最高点高程1200m，最低点高程1080m，落差120m。坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。坝型为均质土坝，设计最大坝高10.5米，总库容10.56万m3。本工程是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。当时属困难时期，国家大力推进农田水利基本建设，设计资料不全，施工情况无文字记载。据调查了解，大坝由当地民工挑抬填筑，石辗、木夯辗压、夯实而成，密实度达不到现行规范规定；由于建坝当初生产技术条件落后，对坝体填土的物理力学性质指标不甚了解，也没有对土料的物理力学指标做任何测试和分析，坝体填筑质量较差。坝基、岸坡存在清基不彻底的问题，强风化岩体未清除，长期的渗水带走了细颗粒，导致大量漏水。水库多年限制水位运行，一直未得到改善。该水库自修建完成至今已运行了近40年，在这40年里，对该水库大坝进行过维修，但由于资金不够，没有从根本上解决问题，以至水库存在较多的安全隐患。通过安全鉴定，本水库主要有以下问题：1、大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡。上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重。坝肩和坝脚有集中渗流。2、溢洪道仅开挖形成进口段，未衬砌，基础和边坡均为松散的碎石土，局部垮3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质塌，堵塞严重，形状不规则，开挖边坡高约2.5m，抗冲能力极差。无泄槽和消能设施；后来当地村民组织施工完成了交通桥附近的溢洪道开挖衬砌施工，有待完善。3、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵断裂、漏水，不能正常运用。4、库岸边坡基本稳定，水库蓄水到一定高程后，通过左岸崩塌堆积体向外渗漏，有多处集中渗漏。5、有一专管人员进行水库现场管理，无必要的观测、管理、通讯设施。防汛道路路况差，晴通雨阻。为保证水库安全运行，达到水库设计效益，发挥水库的应有作用，须对以上隐患进行加固维修处理。3.2区域地质工程区地处鄂西南山区、恩施市西北部；区内地势上北高南低，东西高中间低，谷底高程1080.0m，山脉走向受构造线控制，呈NE向展布。区内以构造剥蚀、侵蚀为主，呈中低山山地地貌。河床为区内最低排泄基准面。区内地形以构造剥蚀、侵蚀地貌为特征。沿河阶地发育，岸坡山体多呈浑圆状。工程区碎屑岩广布，构造剥蚀现象明显。受地壳运动的影响，工程区处于长期稳定的上升过程中，在构造剥蚀作用下形成区内沟谷波状地形。区域内出露地层较全，除少数统段缺失外，一般均有分布。工程区一带主要分布地层有第四系、三叠系和二叠系。岩性以灰岩、页岩为主，各地层间的接触关系、岩性组合特征及分布情况由老至新分述如下。⑴二叠系（P）二叠系下统马鞍组（P1ma）：为深灰、灰黑色含炭质泥灰岩，底部为含炭质页岩及石英细砂岩夹煤线，厚18m。二叠系下统栖霞组（P1q3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质）：为灰色、深灰色厚层瘤状灰岩，内夹含炭质页岩及含燧石结核灰岩。厚127m。二叠系下统茅口组（P1m）：为浅灰、深灰色厚层块状灰岩，内夹厚及中厚层状含燧石条带灰岩，顶及底部为薄层炭质灰岩与硅质岩夹炭质页岩。厚347m。二叠系上统吴家坪组（P2w）：为深灰色中厚层含燧石结核灰岩，底部为3m厚的土黄色页岩。总厚66m。二叠系上统长兴组（P2c）：为浅灰、深灰色厚层状灰岩，含燧石结核。厚40m。⑶三叠系三叠系下统大冶组（T1d）：中上部为灰色薄～中厚层灰岩夹粘土质灰岩、泥灰岩；底部为黄绿色粘土质页岩夹灰色薄～中厚层状灰岩，厚447.4m。与下伏二叠系长兴组呈整合接触。三叠系下统嘉陵江组：总厚度733.4m，与下统大冶组整合接触，分为3段。一段（T1j1）：灰色薄～中厚层状生物屑灰岩夹角砾状灰岩，厚150.60m。二段（T1j2）：薄～中厚层灰岩，夹角砾状灰岩，厚256.6m。三段（T1j3）：灰色中～厚层状灰岩，夹一层溶崩角砾岩，厚331.6m。三叠系中统巴东组（T2b）：中段（T2b2）为灰色薄～中厚层灰岩、泥灰岩、局部夹页岩、细砂岩、白云岩和鲕状灰岩，厚340m。下段（T2b1）为红绿色页岩，粉细砂岩，底部为钙质页岩及白云质灰岩，厚506m。总厚846m。⑶第四系（Ｑ）全新统残坡积堆积（Ｑedl）：主要为粘土、粘土夹块石，分布于斜坡地带或台地上。全新统洪冲积堆积（Ｑal+pl）：主要为现代河床、河漫滩的卵石、砂、砂壤土。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质本区所处构造部位属新华夏构造体系第三隆起带、湘黔隆起带的北端，鄂西隆起带的南端；自早元古代以来，区内沉积了巨厚层的海陆相沉积岩层，燕山运动使沉积盖层产生强烈褶皱，并伴随一系列的断裂构造。从构造分区来看，属扬子准地台之次级构造单元上扬子台褶带。构造线以北东、北北东向为主体，褶皱、断裂均较发育。工程场区区域构造位于屯堡～茶山背斜，长60公里，宽12公里，总体轴向为北东40°，由于晚期构造的复合改造，轴线呈反“s”型弯曲。核部为寒武系，地层产状平缓，两翼由奥陶系—三叠系组成。东南翼倾角较陡，在30°～45°，局部倒转，北西翼倾角较缓，为20°～40°左右。本区地震记载较少，明朝以前几无记载，清朝以后才有较详记录，现代仪器记录地震不多，建国前后恩施共发生4次有记录的地震，最大一次地震为1403年：咸丰大路坝于1856年发生6.5级地震一次，黔江于1860年发生（M=6）地震，震中位于黔江断裂上盘，地震产生山崩，形成天然堤坝。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001），区内地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。图1区域构造纲要图3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质　图2工程区地震动参数区划图区内水文地质条件比较简单；由于地下水的赋存条件不同，其补给、储存、运移及排泄条件差异较大，按地下水的赋存条件将区内地下水划分为两类：1）孔隙水：赋存于第四系松散堆积层孔隙中，含水层为第四系冲积堆积、坡积堆积的砂、砾石、壤土、碎石中富水性受岩性的控制，砂砾石层中含水丰富，壤土层中较为贫乏；区内孔隙水一般无压，主要接受大气降水补给，向区内河谷排泄。2）裂隙水：分布于基岩的裂隙中，其富水性受岩性、构造及地形的共同影响极不均匀，碎屑岩层中裂隙水埋藏较浅，碳酸盐岩区埋藏较深；断层带内往往富集地下水。裂隙水的补给源以大气降水为主，以泉水或地下径流的形式向河流或地下暗河排泄。总的来说，区内水位较为稳定，径流条件好；裂隙水水量较为贫乏，水位变幅大；而孔隙水与地表和大气降水联系紧密，水位变化与地表水同步。3.3库区工程地质条件及评价3.3.1库区工程地质条件马者水库位于清江水系流料河支流上，马者水库控制流域面积0.3km23恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质。水库两侧山顶高程1090～1280m，山顶呈岗坡状，河床高程1080.7m左右。水库所在的溪沟是区域内最低侵蚀基准面，库岸边坡较缓，一般坡度为15～35度；区内岩溶不甚发育。库内地层主要为二叠系下统茅口组（P1m）：为浅灰、深灰色厚层块状灰岩，内夹厚及中厚层状含燧石条带灰岩，顶及底部为薄层炭质灰岩与硅质岩夹炭质页岩。地表大面积覆盖第四系松散堆积层，岩性为第四系上更新统冲积砂砾石、残坡积粉质粘土夹碎石；厚度一般在5.0～30.0m间。库区物理地质现象不发育。区内地表水和地下不均为HCO3--Ca型水，对混凝土无腐蚀。3.3.2库区工程地质评价（1）水库渗漏水库右库岸山体雄厚，库右岸、库底为二叠系下统茅口组（P1m）：为浅灰、深灰色厚层块状灰岩，内夹厚及中厚层状含燧石条带灰岩，顶及底部为薄层炭质灰岩与硅质岩夹炭质页岩。岩层产状稳定。水库的封闭性较好。但在水库左岸为第四系的堆积体，厚达几十米，宽有50米左右，其成分主要为碎石土。水库蓄水后，水通过堆积体渗漏到外侧。（2）库岸稳定马者水库库壁绝大部分由由第四系堆积体覆盖，其成分主要为碎石土，但边坡较平缓，经过水库的多年运行后库岸保持稳定下来。但水库左岸的堆积体为古滑坡体，现在基本稳定。水库蓄水后，水通过堆积体渗漏到外侧，必将影响水库左岸的稳定和安全，有可能引起左岸堆积体的整体向外侧滑坡。（3）水库淤积马者水库库岸坡度平缓，植被发育，地表分布有第四系上更新统冲积、坡积堆积层，雨季会造成轻微水土流失现象，库区人类活动少，库岸中较软岩的风化碎屑物是水库中固体物质的主要来源；而这些风化碎屑量有限，水库淤积量较小。水库运行以来的实践证明，水库淤积轻微。对水库运行没有影响。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质3.4坝体工程现状及质量评价3.4.1坝体工程概况马者水库大坝为均质土坝，坝顶高程1090.0m，坝高10.5m，坝顶长172m，宽4.5m；河床断面坝基最底高程1079.50m。坝基开挖清除了表层的松散层，开挖面与基岩面平行，左、右坝肩基本对称式开挖，开挖面坡度均为1：1左右。1971年10月，马者水库破土动工，开工时成立了建设指挥部。指挥部根据施工方案对施工管理做了详细的规定。实际施工时，由于以生产小队为单位，分段、分项、分块进行施工，作业单位各自为阵，加之料场复杂，施工场地小，民工多，群众作战，不同部位、不同方向同时进料，进料分层高低不同，造成土层厚薄不均，工作界线难以控制，碾压质量差。大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求。上游块石护坡剥落、损毁严重，下游无护坡，坝坡沉陷、变形严重。反滤排水设施损毁严重。3.4.2坝体物理力学性质本次地质勘察对不同部位填土均采集了一定数量的原状土样，在室内进行了土样的物理力学性质试验及渗透实验，抗剪试验采用饱和固结快剪法。通过收集前期资料和钻探取样分析，及颗粒分析试验成果，大坝坝体填土成分不均匀。钻孔揭示：坝体中填土不均匀，表层0～1.0m为碎石含量高的碎石土，碎石粒径一般为2～15cm，最大为20cm块石，最大厚度1.5m；该层土粘性差、透水性强，不具防渗挡水条件。1.5m以下填土粘性较好，中夹碎石、粉砂，碎石成分以风化灰岩为主。从试验成果中可以看出，坝体填土中碎石含量较高，最大粒径较大，其中大颗粒含量平均值达到12.0%，细筛后粒径大于0.075mm含量大于15%。采用类比法提出砾石质碎石质粘土的力学指标如下；砾石土（含粘粒、粉细砂）：承载力fk取值350kpa，变形模量取EO=2MPa；渗透系数k取10-3cm/s。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质碎石质粘土：承载力fk取350KPa，压缩模量Es=12MPa，C=30KPa，φ=16°；渗透系数k=10-3~10-4cm/s。3.4.3坝体抗渗性坝体填土的物质组成是影响坝体抗渗性的主要因素；同时坝体填筑过程中施工条件对大坝的抗渗性也有较大的影响。经过多年运行后，马者水库大坝已经过多次洪水考验，也暴露一些问题。为了了解坝体填筑料的抗渗性，本阶段在坝体布置了3个钻孔并进行了现场注水试验，其成果统计见表3.4.1。表3.4.1马者水库坝体钻孔注水试验成果表试坑编号位置起止深度（m）渗透系数（k）cm/sZK1坝顶左岸1.0~6.56.17×10-36.5~15.43.07×10-3ZK2坝顶中部1.5~10.52.74×10-310.5~20.04.95×10-3ZK3坝顶右岸2.0~11.01.7×10-311.0~15.73.75×10-3坝体的填土中含碎石、砂粒比较普遍，从现场注水试验成果看，坝体的渗透系数为1.7×10-3cm/s～6.17×10-3cm/s，介于中等~强透水之间，根据《碾压式土石坝设计规范》均质土坝防渗土料的渗透系数不大于10-4cm/s，很明显，坝体填土的透水性偏大，不能满足规范对大坝防渗的要求。需要对坝体进行静压灌浆。3.4.4坝体工程质量评价坝区钻探资料显示：坝体填土中含碎石较多，局部呈层分布，架空现象较明显，参考同地区坡积粘土层的试验资料，区内土的最大干密度区1.62g/cm3，最优含水量约为22%。坝体填土普遍存在碾压不实，坝体中粗颗粒含量影响到坝体的抗渗性，尤其是坝体的上部土层碎石含量较高，抗渗性较差。坝基及坝肩清理不彻底，未采取有效防渗处理措施。大坝上、下游坝坡无护坡，上、下游坝坡损毁变形严重，坝顶沉陷变形。大坝坝体填筑料碾压不密实。反滤排水设施损毁严重。坝体工程质量较差，不满足防渗要求。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质3.5坝区工程地质条件及评价3.5.1坝区工程地质条件坝区地貌单元为构造剥蚀、侵蚀的中山地貌，坝区两岸山顶高程1080～1280m左右，谷底高程1080.00m，谷宽约60.0m左右，呈“v”字形。左右岸坡基本对称，坡角15～25°。水库坝基地层较单一，主要为第四系残坡积层和二叠系茅口组。第四系残坡积（Qedl）：碎石质粘土：褐黄色，粘性较差，在剖面上具成层性，可分为下部含砂质、岩屑粘土、中部粉质粘土、上部含碎石、块石粘土，其中表层碎石含量较高，碎石含量约为15～20%，粘性较差，呈可～硬塑状。中部粉质粘土较纯，粘性较强，下部土层粘性差。厚度5.0～30.0m，分布不均匀。二叠系下统茅口组（P1m）：为浅灰、深灰色厚层块状灰岩，内夹厚及中厚层状含燧石条带灰岩。工程场区区域构造位于屯堡～茶山背斜的北西翼，屯堡～茶山背斜长60公里，宽12公里，总体轴向为北东40°，由于晚期构造的复合改造，轴线呈反“s”型弯曲。核部为寒武系，地层产状平缓，两翼由奥陶系—三叠系组成。东南翼倾角较陡，在30°～45°，局部倒转，北西翼倾角较缓，为20°～40°左右。坝区岩性以碎石土为主。地下水主要以第四系松散堆积孔隙水为主，孔隙水分布不均，含水层厚度小，富水性差，属弱含水透水岩组；接受大气降水补给，向库区及低洼处排泄。参考区内相同环境地表水水质分析成果：区内地表水和地下水无侵蚀性CO2，PH值大于7，对混凝土均无侵蚀性。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质为了查明坝区岩土物理力学性质，通过地质钻探和取样试验，坝区土层主要分布在大坝，为人工填土，分布较均匀，性质较稳定；表中地质建议值取值原则是按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487--2008）要求进行。对于物理性质指标建议值采用平均值。压缩模量和土的抗剪强度建议值采用小值平均值，压缩系数采用大值平均值中选取。坝基岩体为灰岩夹页岩，根据对坝基岩体现场鉴定结果，结合地层岩性及岩石破碎程度，采用工程地质类比法，坝基岩体物理力学性质指标见表3.5.1。表3.5.1马者水库坝基岩体物理力学指标建议值地层岩性密度抗压强度变形模量泊松比地基承载力ρRcE0μσg/cm3MpaGMpaMpa灰岩2.7456.00.302.0碎石土1.820.2坝基主要为碎石土，属透水层。实际大坝建成后，坝后有渗水现象，其出水部位为坝肩和坝脚。长期的渗水带走了细颗粒，导致漏水。水库多年限制水位运行，一直未得到改善。为了查明坝区基岩的透水性，本阶段在基岩段进行了现场压水试验。在坝区共进行了4段压水试验，从压水试验成果来看：坝区岩层的透水率值一般小于10Lu，基岩中透水率最大值为6.67Lu，最小值为1.58Lu。总体上来说，坝区河床段和两坝肩岩体的抗渗性较好。3.5.2坝基工程地质条件评价1）坝基岩体评价地基岩层二叠系下统茅口组（P1m）浅灰、深灰色厚层块状灰岩，岩层产状为走向NE6°倾NW∠11°。地表岩石呈弱风化态，单块岩石的湿抗压强度类比采用值为45MPa，属较坚硬岩。总体上讲坝基岩体的质量较好。从马者水库工程的规模和对地质条件的要求来看，坝基岩体能够满足承建土石坝的要求。2）坝基、坝肩渗漏分析地表地质调查发现坝基和左右坝肩存在接触带渗漏现象，由于基岩中渗漏带厚度小，总的渗漏量不大。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质本次地质钻探揭示，坝基表层为厚度较小的中等透水的岩层，钻孔中见较多小于2cm直径的溶孔或溶隙。未发现溶洞。中等透水层厚度小于8m，坝基大部分为弱透水岩组。建议对坝基和左右坝肩采取防渗处理。3.6溢洪道工程地质条件及评价溢洪道布置于大坝左端，为无闸门控制的开敞式溢洪道，控制段净宽3.0m，堰顶高程为1087.5m。在水库进行安全鉴定之后由当地村民组织完成了交通桥附近部分衬砌施工，但溢洪道仍存在诸多安全问题，无法安全溢洪，需要进一步完善。溢洪道基础为碎石土。整个溢洪道的边坡都较平缓，高差不大，自然边坡稳定性较差。出口段抗冲能力较差，工程地质条件较差。应对溢洪道底板和边坡进行衬砌，对溢洪道尾部的消能设施进行完善。3.7输水工程地质条件及评价马者水库原水涵管位于大坝左岸，为坝下三合土混合砂浆砌石方涵，输水涵管进口斜卧管基本完好，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，漏水严重。不利于坝体稳定，需要重新修建放水设施。拟建放水设施为埋管。因为在右坝肩区域内民房较多，不利于隧洞的开挖施工，左坝肩较低矮，和坝顶高程差不多，部分位置比坝顶还低，且覆盖层较厚，不利于隧洞的布置。因此就在左坝肩即溢洪道的左边布置埋管，作为放水设施。根据勘查成果，发现左坝肩覆盖层较厚，有利于开挖施工。由于本工程的放水管道很小，对基础的工程地质条件要求较低。其基础的承载力能满足本工程的要求。3.8天然建材3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质本工程所需天然建筑材料主要有块石料、土料和混凝土骨料。工程区为二叠系中下统灰岩区，是较好的块石料和混凝土骨料料源。在库区右岸山体，可以作为料场，其质量和储量能满足本工程的要求。本工程所需要的土料主要是坝体的静压灌浆浆液材料，其质量要求较高，工程区附近有较好的土料，但需要做室内实验。3.9结论及建议（1）工程区地处鄂西南山区、地势上北西高，东南低，区内山势陡峻，呈典型的构造剥蚀、溶蚀中山地貌景观。构造不甚发育。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为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度。（2）库区右岸部分为二叠系下统茅口组（P1m）浅灰、深灰色厚层块状灰岩。大部分为第四系松散堆积体构成，其成分主要为碎石土，透水性较强。在水库运行中，发现水库蓄水到高程1085米以上时左岸外侧渗水较严重。渗水又直接影响水库左岸堆积体的稳定，有可能引起左岸堆积体的整体滑坡。库区工程地质条件较差。（3）坝基为堆积体，且厚度较厚，其成份主要为碎石土。其物理力学指标和抗渗性都较差。总体上讲坝基的工程地质条件较差。从马者水库工程的规模和对地质条件的要求来看，坝基地质条件基本满足承建土石坝的要求。需要对坝基及坝肩进行帷幕灌浆处理。（4）坝体填土由全新统残坡积粉质粘土夹角砾（碎石）构成。土质较硬，呈松散均匀状，填筑上坝时，没有严格控制填筑质量，碾压不密实。填筑土渗透系数在10-3cm/s～10-4cm/s量级，局部透水性较强。不能满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）的要求。大坝施工质量差，碾压不密实，渗透系数大，不满足防渗要求。上游块石护坡剥落、损毁严重，上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重。坝体填筑质量较差。需要对坝体进行静压灌浆处理。（5）大坝溢洪道基础为碎石土，边坡的稳定较好。但溢洪道底板和边墙的护坡衬砌及溢洪道尾部的消能设施没有修建，应进行完善。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告3工程地质（6）拟建放水设施为埋管。因为在右坝肩区域内民房较多，不利于埋管的开挖施工，左坝肩较低矮，和坝顶高程差不多，部分位置比坝顶还低，且覆盖层较厚，不利于埋管的布置。因此就在左坝肩即溢洪道的左边布置埋管，作为放水设施。在溢洪道的开挖过程中，发现左坝肩覆盖层较厚，有利于开挖施工。由于本工程的放水管道很小，对基础的工程地质条件要求较低。其基础的承载力能满足本工程的要求。（7）须对工程坝体灌浆所需土料进行室内试验。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模4工程任务和规模4.1地区社会经济概况马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离）。恩施市地理位置处于东经109°04′～109°58′，北纬29°50′～30°39′之间，其东邻湖北省建始县，南与湖北省咸丰、宣恩、鹤峰三县接壤，西接湖北省利川市，北靠湖北省建始县和重庆市奉节县。交通四通八达，成为通往川、渝交通中枢，具有重要的地理和区域优势。恩施市是一个以土家族、苗族、汉族混居的边远山区县级市，属西部大开发范畴。全市辖19个乡镇及3个街道办事处，全市自然面积3967km2，耕地面积80.25万亩，总人口76.45万人，其中农业人口64.39万人。本市以农业经济为主，适宜发展多种经济作物和林木土特产，农作物以粮食和油料为主，土特产以茶叶、烟叶、药材、林木等多种经营。工业主要有电力、烟草、造纸、水泥、化肥、煤矿等，近年来有较大发展，据统计，2000年全市工农业产值为15.05亿元，其中工业产值为11.21亿元，到2003年全市工农业产值为20.31亿元，其中工业产值15.37亿元，年平均产值增长率为10.5%，其中工业产值增长率为11.1%。4.2工程任务马者水库坝址以上控制流域面积0.3km2，总库容10.56万m3，是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模4.3工程现状及除险加固的必要性4.3.1工程现状马者水库坝址以上承雨面积0.3km2，是一座均质土坝枢纽工程。其枢纽主要建筑物由：均质土坝、左岸溢洪道、左岸坝内引水建筑物等组成。1、水库水库校核洪水位1088.76m，总库容10.56万m3；设计洪水位1088.55m，其相应的库容为10.02万m3；正常蓄水位1087.5m，其相应的库容为6.73万m3；死水位1084.0m，死库容为1.2万m3。2、拦河坝大坝坝型为均质土坝。大坝坝顶高程1090.00m，坝底高程1079.50m；最大坝高10.5m，坝顶宽4.5m，坝顶长172.0m，迎水坡1:2.75，背水坡1:2.25，坝体迎水坡面为块石护坡，但破坏较严重，块石已全部剥落堆至坝脚，且有不均匀沉降。坝体背水坡面，表部由粘土质砾砂及粉土质粘土组成，松散，坡面凸凹不平，存在众多凹坑，在雨水等地表水的冲刷下，形成集水。3、溢洪道溢洪道布置于大坝左端，为无闸门控制的开敞式溢洪道，净宽3.0m，堰顶高程为1087.5m。在水库进行安全鉴定之后由当地村民实施完成交通桥附近部分的开挖与衬砌，但溢洪道仍无法安全溢洪，需要完善。4、引水系统大坝左岸坝基设有0.5×0.7m（宽×高）的坝下三合土混合砂浆砌石方涵，用于下游供水放水和放空水库。输水管管长约为60.0m，进水口高程1084.00m，出口底高程1082.00m，平均坡比为3.33%。进水口为斜卧管，取水口采用石块封堵控制取水，设计放水流量0.27m3/s。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模由于工程地质条件差，经过多年运行，管身出现不均匀沉降，裂缝、破损较为严重。渗水恶化了大坝坝体的工程条件，不利于坝体稳定，需要进行处理。4.3.2运行情况1、工程有运行管理制度和防洪调度规程，聘请了当地农民对大坝进行不定期检查。2、无工程管理设施，无专人管理，有防汛道路，但路况差，需整修，无通讯设施。3、工程建成后未全面对大坝、溢洪道、输水系统进行过全面维修。坝基、坝肩渗水，影响工程安全；上游坝坡护坡损毁严重，坝坡凹凸不平；溢洪道未完建，抗冲刷能力弱，溢洪道不能安全泄洪；溢洪道无消能设施；输水涵管破损漏水严重，影响大坝安全。4、大坝无安全监测设施。4.3.3工程存在的主要问题根据大坝安全鉴定成果及工程现状，马者水库目前存在的问题为：1、大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡；上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重；坝肩和坝基渗漏；大坝欠高0.101m（本阶段复核欠高0.054m），水库防洪能力不满足要求。2、溢洪道泄洪能力不足。目前为保证汛期大坝安全，只能降低水库水位运行，空库度汛。另外溢洪道的结构无法满足要求，消能设施不完善，不能安全泄洪。3、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，不能正常运行，为保证大坝安全，输水建筑物需重建，并封堵原石方涵管。4、无观测、管理、通讯设施。防汛道路路况差，晴通雨阻。5、在多次现场踏勘后发现，水库左岸库壁有一处集中渗漏带，须作防渗处理。4.3.4水库除险加固的必要性由于马者水库大坝未达到设计高程，防洪不满足要求；施工中未对坝基进行防渗处理；大坝上下游坝坡护坡剥落、严重沉降变形，反滤排水设施损毁严重；3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模且溢洪道不满足设计要求等问题，大坝安全鉴定为三类坝。而水库主要作用是灌溉并兼有防洪等综合作用，水库一旦失事，损失十分严重。因此，对马者水库进行整险加固是十分必要和非常紧迫的。4.4水库调洪计算4.4.1设计标准马者水库拦河坝为均质土坝，设计最大坝高10.5m，总库容10.56万m3。根据《水利水电工程等级及洪水标准》（SL252-2000）的规定和工程规模，该工程为小（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主体工程建筑物为5级。洪水复核标准：根据国家《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）的规定，采用30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核；消能防冲采用10年一遇洪水标准。4.4.2起调水位马者水库为开敞式溢洪道，采用低坎宽顶堰，堰顶无闸门控制，堰顶高程与正常蓄水位相同。因此水库调洪计算起调水位为正常蓄水位1087.5m。4.4.3调洪工作曲线1、库容曲线复核马者水库的容积曲线采用1∶1000实测地形图量算，成果见表4.4.1。表4.4.1　　　　　　　　马者水库水位～容积曲线水位（m）108010831084108510861087108810891090容积V（万m3）00.41.22.23.95.88.911.213.72、溢洪道水位、泄量关系曲线复核本阶段拟定在原溢洪道拆除后原位置重建水库溢洪道，并保证溢洪道控制过水断面宽3.0m。根据溢洪道布置型式和水力边界条件，按宽浅式无底坎宽顶堰溢洪道进行泄流能力计算，泄流能力计算公式如下：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模Q＝σεmB其中：σ——淹没系数，取σ＝1.0（自由出流）；ε——淹没系数；m——流量系数，取m=0.33；B——溢流堰顶净宽，B＝3.0m（控制段）；H0——堰顶全水头，H0＝H＋/2g；Q——下泄流量，m3/s。马者水库溢洪道水位～泄量关系如下表4.4.2。表4.4.2马者水库溢洪道水位～泄量关系曲线表水位（m）1087.51088.010891090.0流量（m3/s）01.68.117.34.4.4调洪计算1、调洪运用方式本工程溢洪道为宽浅式溢洪道，堰顶无闸门控制下泄流量，洪水来时库水位超过正常蓄水位，洪水由溢洪道自由泄流，随库水位上涨，泄量增大，洪水过后水位逐渐降至正常蓄水位。2、调洪计算方法水库水量平衡法按下式进行计算：△t+△t=V2－V1式中：Q1、Q2——时段初、末入库流量（m3/s)；q1、q2——时段初、末库流量（m3/s）；V1、V2——时段初、末库蓄水量（万m3)；△t——时段长（h）。3、调洪计算成果3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告4工程任务和规模根据本次计算的设计洪水成果以及复核的泄流曲线，对水库进行洪水调节计算。起调水位为正常高水位。调洪原则：本工程溢洪道为宽浅式溢洪道，堰顶无闸门控制下泄流量，洪水来时库水位超过正常蓄水位，洪水由溢洪道自由泄流，随库水位上涨，泄量增大，洪水过后水位逐渐降至正常蓄水位。其成果见表4.4.3。表4.4.3　　马者水库调洪成果表洪水频率（%）最高库水位（m）最大库容（万m3）最大泄量（m3/s）0.33（校核）1088.7610.566.243.33（设计）1088.5510.024.5210（消能）1088.309.523.423恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5工程加固设计5.1工程等别与洪水标准马者水库总库容10.56万m3。为均质土坝，最大坝高10.7m，按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）规定，马者水库枢纽工程的规模为小2型，工程等别为五等，主要、次要建筑物级别均为5级。根据国家《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，Ⅳ等土石坝的防洪设计标准洪水重现期为50—30年，校核标准重现期为1000年—300年。本工程30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核；溢洪道消能防冲设施按《溢洪道设计规范》（SL253—2000）规定，采用10年一遇洪水标准。5.2水库水位及基本参数5.2.1水库水位根据调洪演算洪水标准复核计算结果，水库相应水位泄量见表5.2.1。表5.2.1马者水库调洪成果表洪水频率（%）最高库水位（m）最大库容（万m3）最大泄量（m3/s）0.33（校核）1088.7610.566.243.33（设计）1088.5510.024.5210（消能）1088.309.523.425.2.2基本参数(1)特征水位及流量：正常库水位：1087.50m；死水位：1084.00m。(2)水文气象：多年平均气温：16.2℃3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计多年平均降雨量：1452.8mm最大日降雨量：227.5mm最大风速：16.0m/s(3)地基特性及设计参数、地震设防烈度：大坝坝基及坝肩在大坝修筑过程中清基不彻底，为较厚的堆积体，其成份主要为碎石土，其物理力学指标和抗渗性都较差。地基岩层二叠系下统茅口组（P1m）浅灰、深灰色厚层块状灰岩，岩层产状为走向NE6°倾NW∠11°。地表岩石呈弱风化态，单块岩石的湿抗压强度类比采用值为45MPa，属较坚硬岩。总体上讲坝基岩体的质量较好。坝体的填土中含碎石、砂粒比较普遍，从现场注水试验成果看，坝体的渗透系数为1.7×10-3cm/s～6.17×10-3cm/s，介于中等~强透水之间。根据国家标准1/400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，本地区地震动峰值加速0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，区内相应地震基本烈度为Ⅵ度。(4)建筑材料特性及设计参数根据地质勘察结果，大坝为均质坝，填筑土砂性土含量较高，以砂性土为主，其填筑土天然密度20.5KN/m3，干密度16.6KN/m3，粘聚力C=30KPa，内摩擦角Φ=16°，渗透系数K=4.9×10-3cm/s～5.2×10-4cm/s之间。(5)安全系数根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)，大坝抗滑稳定安全系数允许值：正常运用条件：瑞典法K=1.15，毕肖普法K=1.25非常运用条件：瑞典法K=1.06，毕肖普法K=1.155.3工程布置现状概况马者水库坝址以上流域面积0.3km2，其枢纽主要建筑物有：均质土坝、左岸岸边式溢洪道和坝下放水涵管等。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计水库坝基地层较单一，主要为第四系残坡积层和二叠系茅口组。坝区岩性以碎石土为主。地下水主要以第四系松散堆积孔隙水为主，孔隙水分布不均，含水层厚度小，富水性差，属弱含水透水岩组；接受大气降水补给，向库区及低洼处排泄。为了查明坝区岩土物理力学性质，通过地质钻探和取样试验，坝区土层主要分布在大坝，为人工填土，分布较均匀，性质较稳定。坝基主要为碎石土，属透水层。实际大坝建成后，坝后有渗水现象，其出水部位为坝肩和坝脚。长期的渗水带走了细颗粒，导致漏水。水库多年限制水位运行，一直未得到改善。为了查明坝区基岩的透水性，本阶段在基岩段进行了现场压水试验。在坝区共进行了4段压水试验，从压水试验成果来看：坝区岩层的透水率值一般小于10Lu，基岩中透水率最大值为6.67Lu，最小值为1.58Lu。总体上来说，坝区河床段和两坝肩岩体的抗渗性较好。枢纽各部分建筑物布置型式如下（现状）：1、挡水建筑物大坝坝型为均质土坝。坝顶高程1090.00m，坝底高程1079.50m；最大坝高10.5m，坝顶宽4.5m，坝顶长172.0m，迎水坡1:2.75，背水坡1:2.25。坝体迎水坡面为块石护坡，但破坏较严重，块石已全部剥落堆至坝脚，且有不均匀沉降。坝体背水坡面，表部由粘土质砾砂及粉土质粘土组成，松散，坡面凸凹不平，存在众多凹坑，在雨水等地表水的冲刷下，形成集水。2、泄水建筑物溢洪道布置于大坝左岸，为无闸门控制的开敞式溢洪道，净宽3.0m，堰顶高程1087.5m。在大坝安全鉴定之后由当地村民实施完成了交通桥附近的溢洪道开挖与衬砌，采用浆砌石结构，控制段堰宽3.0m，边墙高均为1.0m、厚0.5m。交通桥墩侵占溢洪道过水断面近1/3。从整体上来看，由于溢洪道局部转弯半径较大，流线不够平顺，又加上交通桥墩侵占过水断面，其泄流能力十分有限；泄槽下游无消能防冲设施，有待进一步完善。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计3、输水建筑物大坝左岸设有0.5m×0.7m（宽×高）的坝下三合土混合砂浆砌石方涵，用于下游供水、放水和水库放空。输水管管长约为60.0m，进水口高程1084.00m，出口底高程1082.00m，平均坡比为3.33‰。进水口为斜卧管，取水口采用石块封堵控制取水，设计放水流量0.27m3/s。输水方涵基础为大坝填筑体，由于填筑料质量较差，经过水库多年运行，管身出现不均匀沉降，裂缝、破损现象较为严重。渗水恶化了大坝坝体的工程条件，不利于坝体稳定，需要进行处理。5.4工程存在的主要问题和出险加固的主要内容5.4.1工程存在的主要问题根据大坝安全鉴定成果及工程现状，马者水库目前存在的问题为：1、大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡；上、下游坝坡均严重沉降、变形。反滤排水设施损毁严重；坝肩和坝基渗漏；大坝欠高0.101m（本阶段复核欠高0.054m），水库防洪能力不满足要求。2、溢洪道在处理之后仍存在泄洪能力不足的问题。目前为保证汛期大坝安全，只能降低水库水位运行，空库度汛。另外溢洪道的结构无法满足要求，消能设施不完善，不能安全泄洪。3、输水建筑物进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，不能正常运行，为保证大坝安全，输水建筑物需重建，并封堵原输水涵管。4、无观测、管理、通讯设施。防汛道路路况差，晴通雨阻。5、在多次现场踏勘后发现，水库左岸库壁有一处集中渗漏，须作防渗堵漏处理。5.4.2除险加固的主要内容根据马者水库工程及运行管理存在的问题，大坝安全评价结论，和《湖北省小（2）型病险水库出险加固项目前期工作指导意见》的要求，对马者水库重点病险问题进行复核和加固。其加固加固内容如下：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计一、加固工程设计内容1、大坝抗洪能力加固，坝顶加高至1090.20m；2、坝体稳定加固，上、下游坝坡分别采用混凝土块、草皮护坡；3、坝体和坝基防渗处理，单排布置帷幕灌浆、双排布置坝体静压灌浆并整修排水反滤设施；4、提高溢洪道过水能力，重建溢洪道、完建下游消能防冲设施、拆除桥墩并另行修建交通桥；5、输水建筑物重建，封堵原坝内输水涵管、在溢洪道底部布置新的输水建筑；6、库岸渗水处理，采用土工膜防渗。二、管理设施配套1、设置必要的大坝安全监测设施；2、配备必要的防汛、交通及通讯设备。5.5大坝加固设计5.5.1大坝抗洪能力加固5.5.1.1大坝抗洪能力复核依照《湖北省恩施市马者水库大坝安全评价报告》及专家审查意见，坝体抗洪能力方面主要存在的问题是：坝顶欠高0.101m，不满足规范要求。现依据初设阶段的调洪成果，对坝顶高程进行复核。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，坝顶高程等于水库静水位与超高之和，按以下运行条件计算，取其最大值。设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高。按水库区域气象特征，多年平均最大风速16m/s，风向与大坝纵轴线交角0度，吹程0.3km，上游坝坡1：2.75，本阶段采用混凝土板护坡。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计坝顶在水库静水位以上的超高按下式确定：y=R+e+A式中：y——坝（墙）顶在静水位以上超高，m；e——最大风壅水面高度，m；R——最大波浪在坝坡上的爬高，m；A——安全加高，m。（1）风浪要素计算水库坝址处无实测风速资料，根据恩施市气象站多年平均风速估算库区多年平均最大风速W10=16m/s。风浪要素按《规范》附录一第一节中“蒲田试验站”公式计算：式中：hm——平均波高，mTm——平均波周期，s；W——计算风速，m/s，正常运用条件下采用多年平均最大风速的1.5倍，非常运用条件下采用多年平均最大风速；D——风区长度，取300m；Hm——水域平均水深，m；g——重力加速度，取9.81m/s2；3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计Lm——平均波长，m；H——坝迎水面前水深，m。风浪要素计算结果如下。表5.4.1　　风浪要素计算表计算工况水库静水位（m）计算风速W（m/s）平均波高hm（m)平均坡周期Tm（s）平均波长Lm（m）正常蓄水位1087.50024.000.2722.3168.372设计洪水位1088.55024.000.2722.3168.377校核洪水位1088.76016.000.1751.8585.392（2）波浪在坝面上的爬高R确定波浪的平均爬高Rm按下式计算：Rm＝式中：KΔ——斜坡的糙率渗透性系数，本水库上游面拟采用混凝土块护坡，取KΔ=0.9；KW——经验系数，正常蓄水位时，=1.0，取KW=1.185，设计洪水位时，=1.0，取KW=1.166，校核洪水位时，=1.0，取KW=1.042；m——斜坡的坡度系数，本工程m=2.75。设计爬高值按工程等级确定，本工程为Ⅴ级土石坝，且设计爬高值取累积概率P＝5%的爬高值R5%，即R=R5%=1.84Rm。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计表5.4.2波浪的设计爬高R计算表计算工况W/(gH)^0.5糙率渗透性系数KΔ经验系数KW平均爬高Rm（m）设计爬高R（m）正常蓄水位2.7090.901.1850.5501.012设计洪水位2.5470.901.1660.5420.997校核洪水位1.6830.901.0420.3120.573（3）风雍水面高度e确定风雍水面高度e按下式计算：e＝cosβ式中：K——综合摩阻系数，取k=3.6×10-6；β——风向与水域中线夹角（度），β=0°。其它符号同前。（4）安全加高本水库大坝为5级建筑物，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，正常运用条件下，安全加高A=0.5m，非常运用条件下，安全加高A=0.3m。（5）坝顶高程的确定坝顶高程计算成果见下表。表5.4.3坝顶高程计算成果表计算工况水库静水位（m）波浪爬高R（m）风壅高度e（m）安全加高A（m）坝顶高程（m）正常蓄水位1087.5001.0120.0080.51089.020设计洪水位1088.5500.9970.0070.51090.054校核洪水位1088.7600.5730.0030.31089.637结论：经过计算，大坝在设计工况下，坝顶高程需为1090.054m，高于实际坝顶高程0.054m，在校核工况下，坝顶所需高程为1089.637m，低于于实际坝顶高程。大坝最大欠高0.054m。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.5.1.2大坝抗洪能力加固方案比较本工程大坝抗洪能力不满足要求，大坝欠高0.054m。本阶段根据大坝和溢洪道的实际地形情况，为解决大坝抗洪能力，初步拟定如下加固处理方案。(1)方案比较与选定方案一、降低溢洪道堰顶高程方案本方案的基本思路是通过降低溢洪道堰顶高程来提高堰上水头，增加泄洪能力，以解决大坝防洪能力不满足要求问题。但是，由于降低了堰顶高程，减少了水库有效库容，降低水库效益，不宜采用。方案二、溢洪道加宽方案本方案的基本思路是通过加宽溢洪道的控制段的宽度，来增大泄洪能力，从而降低校核洪水位与设计洪水位，进一步降低坝顶高程。经计算，在不加高大坝的情况下，设计情况下，溢洪道的宽度需要增加0.1m至3.1m；校核情况下，溢洪道的宽度不需要增加。方案三、加高大坝的方案坝顶高程为1090.00m，坝顶宽4.5m。坝顶要修建坝顶混凝土路面，使用12cm厚的混凝土和10cm厚的碎石垫层，把大坝加高至1090.20m。综合比较3种方案：方案一，通过降低溢洪道的高程来满足大坝抗洪要求，减少了水库有效库容，降低水库效益，不宜采用；方案二，通过加宽溢洪道来满足大坝的抗洪要求，需要的溢洪道宽度为3.1m，地形条件允许，工程量不大，可以采用；方案三，通过修建公路来加高大坝满足大坝抗洪要求，施工上较方便，工程量较小，投资较少。经方案比较认为，方案一降低水库效益，不宜采用。方案二和三增加的工程量均不大，由于本阶段要对大坝上游坝坡进行护坡处理，并且大坝坝顶现状有不均匀沉降的现象，本身就需要采取回填找平的施工措施，方案三在未增加工程投资、施工难度的前提下解决了问题，本阶段推荐采用方案三对大坝抗洪能力加固。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.5.1.3大坝抗洪能力加固设计方案坝顶高程为1090.20m，坝顶宽度4.5m。根据公路规程及坝顶公路的特点，坝顶公路采用混凝土路面结构，宽4.5m，路面厚0.22m，下设0.1m厚级配碎石垫层，结合浆砌石路肩石将路面加高至1090.20m。5.5.2坝体结构加固设计5.5.2.1坝体结构稳定问题复核根据现场观测与土工试验，坝体中结构稳定方面主要存在以下问题：①、大坝土质不均，碾压不密实，渗透系数大；②、坝基、坝肩清基不彻底，存在渗漏问题；③、上、下游护坡及下游排水反滤设施损毁。以下对坝体结构的稳定问题进行计算复核。一、大坝抗滑稳定计算1、计算内容复核目前现状坝体上下游坝坡稳定情况。坝体现状工况下的坝体上下游边坡稳定在大坝安检阶段进行了详细计算，本阶段主要复核计算参数和计算过程。2、计算条件根据《防洪标准》（GB50201-94）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，本工程等别为Ⅴ等小（2）型，主要建筑物和次要建筑物均为五级建筑物。本次复核采用的防洪标准为30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核，水库坝顶高程10902.0m，正常蓄水位1087.50m，设计洪水位1088.55m，校核洪水位1088.76m。复核选用河床段最大断面。根据《中国地震动峰值区划图》（GB18306-2001），境内地震动峰值加速度等于0.05g，地震反应谱特征周期0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，本次复核计算不考虑地震荷载的作用。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）并结合水库的运用情况，计算工况取：⑴正常工况正常蓄水位下形成稳定渗流时下游坝坡稳定设计洪水位下形成稳定渗流时下游坝坡稳定⑵非常工况①校核洪水位形成稳定渗流时下游坝坡稳定；②校核洪水位骤降至死水位时上游坝坡稳定。⑶计算参数的选取根据工程类比法选取大坝土体有关物理力学指标如表5.5.1。表5.5.1水库大坝稳定分析计算参数土的类别湿容重（kN/m3）浮容重（kN/m3）C′（kPa）φ′（°）坝体填土18.510.53016排水棱体1710036碎石土基础19.51125224、计算方法⑴分析方法及依据根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，土体抗剪强度采用有效有应力法，按刚体极限平衡理论采用计及条块间作用力的简化毕肖普法计算坝坡稳定安全系数。圆弧滑裂面，用建立垂直方向的静力平衡及整体对园心的力矩平衡求得安全系数。⑵计算程序及结果分析依照上述计算方法，采用河海土石坝边坡稳定分析系统HH-Slope1.222进行计算，各计算工况的自由水面线由渗流分析成果确定。按《3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)要求，对4、5级坝，采用毕肖普法进行稳定分析时，正常运用条件下，坝体抗滑稳定最小安全系数为1.25，不考虑地震作用的非常运用条件下，抗滑稳定安全系数不应小于1.15。表5.5.2　　马者水库大坝现状坝坡稳定计算成果表（加固前）计算工况坝坡简化Bishop法最小安全系数规范允许最小安全系数正常运用正常蓄水位1087.50m、下游水位为1079.50m，形成稳定渗流。下游坡1.8091.25设计洪水位1088.55m、下游水位1079.50m，形成稳定渗流。1.7331.25非常运用校核洪水位1088.76m、下游水位1079.50m，形成稳定渗流。下游坡1.7301.15库水位自校核洪水位1088.76m降落至死水位1084.00m，形成非稳定渗流。上游坡2.3911.15上述计算结果表明：加固前马者水库大坝坝坡在正常运行和非正常运行各种工况下，安全系数最小值均大于现行规范的容许值，因此，上、下游坝坡的抗滑稳定满足规范要求。二、渗流计算1、计算目的通过渗流计算，求得坝体渗流场内水头和渗透比降，并进行渗流安全分析，为大坝坝坡稳定复核和水库除险加固工程设计提供可靠的依据。2、计算内容根据渗流场内各点水头，求出坝体浸润线及其出逸点位置、坝体和坝基渗流量以及坝壳内部及其与坝基结合面的平均水力渗透坡降。3、大坝渗流计算分析与评价①、计算方法与计算工况渗流计算按平面问题采用有限单元法计算完成，计算断面选取河床最大断面。计算工况列于表5.4.6。表5.5.3渗流计算工况3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计计算工况上游水位（m）下游水位（m）备注11088.761079.50校核洪水位21088.551079.50设计洪水位31087.501079.50正常蓄水位②、计算参数选取根据本阶段地质钻探及试验成果，大坝各土层的渗透系数取值见表5.4.7，其中坝体的渗透系数是在处理之后的预计值。表5.5.4坝体各土层渗流计算参数序号土层渗透系数(cm/s)备注1填土2.83×10-3河床最大断面2排水棱体7.82×10-33碎石土基础3.11×10-3③、计算结果采用由河海大学工程力学系（工程力学研究所）研制的河海水工结构有限元分析系统AutoBANK软件进行计算，计算结果如表5.4.8。表5.5.5大坝二维渗流计算成果表（加固前）计算工况出逸坡降渗流量（m3/m.d）出逸点高程(m)备注工况上游水位（m）出口段11088.760.488.79×10-51079.50校核洪水位21088.550.488.68×10-51079.50设计洪水位31087.500.396.87×10-51079.50正常蓄水位④、渗流安全评价通过渗流计算结果表明：（1）在以上工况，出逸坡降大于允许渗透坡降0.4，坝体产生渗透破坏，因此渗流形态为不安全。（2）坝基清基不彻底，强风化岩体未被清除，形成渗水通道，通过对单宽渗流量的分析，计算所得的渗流量较大，引起的水量损失不容忽视。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计根据马者水库大坝的现状及大坝安全鉴定结论，大坝加固工程主要内容包括：（1）对坝体、坝基和坝肩渗漏进行防渗处理；（2）上、下游坝坡护坡，恢复下游排水反滤设施。以下，分别针对两个问题，进行加固设计。5.5.2.2坝体、坝基和坝肩防渗处理1、坝体质量现状本次地质勘察对不同部位填土均采集了一定数量的原状土样，在室内进行了土样的物理力学性质试验及渗透实验，抗剪试验采用饱和固结快剪法。通过收集前期资料和钻探取样分析，及颗粒分析试验成果，大坝坝体填土成分不均匀。钻孔揭示：坝体中填土不均匀，表层0～1.0m为碎石含量高的碎石土，碎石粒径一般为2～15cm，最大为20cm块石，最大厚度1.5m；该层土粘性差、透水性强，不具防渗挡水条件。1.5m以下填土粘性较好，中夹碎石、粉砂，碎石成分以风化灰岩为主。从试验成果中可以看出，坝体填土中碎石含量较高，最大粒径较大，其中大颗粒含量平均值达到12.0%，细筛后粒径大于0.075mm含量大于15%。采用类比法提出砾石质碎石质粘土的力学指标如下；砾石土（含粘粒、粉细砂）：承载力fk取值350kpa，变形模量取EO=2MPa；渗透系数k取10-3cm/s。碎石质粘土：承载力fk取350KPa，压缩模量Es=12MPa，C=30KPa，φ=16°；渗透系数k=10-3~10-4cm/s。坝体填土的物质组成是影响坝体抗渗性的主要因素；同时坝体填筑过程中施工条件对大坝的抗渗性也有较大的影响。经过多年运行后，马者水库大坝已经过多次洪水考验，也暴露一些问题。为了了解坝体填筑料的抗渗性，本阶段在坝体布置了3个钻孔并进行了现场注水试验，其成果统计见表。表5.5.6　　马者水库坝体钻孔注水试验成果表3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计试坑编号位置起止深度（m）渗透系数（k）cm/sZK1坝顶左岸1.0~6.56.17×10-36.5~15.43.07×10-3ZK2坝顶中部1.5~10.52.74×10-310.5~20.04.95×10-3ZK3坝顶右岸2.0~11.01.7×10-311.0~15.73.75×10-3坝体的填土中含碎石、砂粒比较普遍，从现场注水试验成果看，坝体的渗透系数为1.7×10-3cm/s～6.17×10-3cm/s，介于中等~强透水之间，根据《碾压式土石坝设计规范》均质土坝防渗土料的渗透系数不大于10-4cm/s，很明显，坝体填土的透水性偏大，不能满足规范对大坝防渗的要求。2、渗透处理方案的比较及选择由于大坝坝体填筑质量较差，填土渗透系数超过10-4cm/s量级，具中等~强透水性，达不到防渗要求，有必要对大坝坝体进行防渗加固。本次除险加固拟采取垂直防渗对坝体进行加固，加固方案选用工程中常见的劈裂灌浆和混凝土防渗墙两种型式进行比较。（1）混凝土防渗墙混凝土防渗墙是一种地下连续墙，具有较好的整体性与防渗性能。它是利用专门的造槽机械钻造槽孔，并在槽孔内注满泥浆，防止槽壁坍塌，最后用导管在注满泥浆的槽孔中浇筑水下混凝土，将泥浆置换出来，筑成墙体。混凝土防渗墙广泛应用于大坝防渗加固，这种防渗加固技术具有以下特点：①适用性广，深可达100m左右；适用于各种地质条件，如砂土、砂壤土、粉土以及直径小于10mm的卵砾石土层。②安全、可靠；现在槽孔接头的施工技术有了很大进步，防渗墙渗透系数可达到10-7cm/s以下，允许渗透比降值达60～100。③施工速度相对较慢。在坝轴线上游建造混凝土防渗墙，形成可靠的防渗体，较为彻底地解决大坝的渗漏问题。（2）劈裂灌浆3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计劈裂灌浆是沿土坝轴线小主应力面，用一定的泥浆压力人为地劈开坝体，灌注泥浆，利用浆坝互压，泥浆析水固结和坝体湿陷密实等作用，使所有与浆脉连通的裂缝、洞穴、砂层等隐患得到充填，挤压密实，形成竖直连续的浆体防渗墙。同时，由于灌浆压力在坝体内部所产生的应力再分配，也能改善坝体的应力状态，促进变形稳定。它的适用范围包括以下几点：①坝体浸润线较高，坝后坡存在大面积湿润，或者管涌、流土破坏现象。②坝体铺土过厚，分层分段施工，碾压不实，土质疏松，存在架空现象等。它的优点在于可以就地取材，工艺简单，工效高，工期短，效果好，投资省。（3）方案设计1）混凝土防渗墙方案（方案1）沿坝轴线上游侧增设混凝土防渗墙，防渗墙穿过坝基覆盖层，底部落于坝下强风化灰岩层。防渗墙轴线长192m，墙顶高程1090.20m，最大墙深20m左右，中心线位于坝轴线上游1m。混凝土防渗墙厚0.4m，抗渗等级W6，允许比降[J]=60～80。2）劈裂灌浆方案（方案2）沿坝轴线进行劈裂灌浆，钻孔穿过坝基覆盖层底部落于坝下强风化灰岩层。灌浆轴线长192m，最大孔深20m，沿轴线采用单排布孔，孔距2m，泥墙设计厚度20cm。方案1和方案2的工程量及工程投资比较见表5-4-1。表5.5.7防渗加固方案工程量及投资比较表方案项目单位数量方案1混凝土防渗墙面积（墙厚0.4m）m21616直接投资万元25.3方案2劈裂灌浆进尺m783.2直接投资万元18.36（4）方案比选表5.5.8防渗加固方案特性表方案优点缺点混凝土防渗墙施工技术成熟先进，防渗效果好,成墙厚度均匀连续投资大，工艺较复杂劈裂灌浆工艺简单，工效高，投资省，防渗效果较好成墙厚度不均匀连续两方案在技术上均可行，劈裂灌浆方案的工程直接投资比防渗墙方案经济，结合马者水库的实际考虑，其坝体透水性一般，采用一种工艺简单、投资经济的防渗方式可以解决大坝存在的渗漏问题，因此将方案二作为设计推荐方案。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.5.2.3坝基坝肩防渗处理1、坝基、坝肩工程地质条件大坝基础以碎石土为主，粘性较差，在剖面上具成层性，可分为下部含砂质、岩屑粘土、中部粉质粘土、上部含碎石、块石粘土，其中表层碎石含量较高，碎石含量约为15～20%，粘性较差，呈可～硬塑状。中部粉质粘土较纯，粘性较强，下部土层粘性差。厚度5.0～30.0m，分布不均匀。地基岩层二叠系下统茅口组（P1m）浅灰、深灰色厚层块状灰岩，岩层产状为走向NE6°倾NW∠11°。地表岩石呈弱风化态，单块岩石的湿抗压强度类比采用值为45MPa，属较坚硬岩。总体上讲坝基岩体的质量较好。从马者水库工程的规模和对地质条件的要求来看，坝基岩体能够满足承建土石坝的要求。地表地质调查发现坝基和左右坝肩存在接触带渗漏现象，由于基岩中渗漏带厚度小，总的渗漏量不大。本次地质钻探揭示，坝基表层为厚度较小的中等透水的岩层，钻孔中见较多小于2cm直径的溶孔或溶隙。未发现溶洞。中等透水层厚度小于8m，坝基大部分为弱透水岩组。2、渗透处理方案大坝在施工期间未进行清基，坝体填筑直接在碎石土基础上进行，从钻孔资料来看，基岩至坝体之间的碎石土透水率较大，需进行帷幕灌浆处理。按《碾压式土石坝设计规范和小型土石坝设计导则》并结合本工程实际地质结构情况，确定基岩ω≥10Lu为坝基处理深度，即帷幕底线伸入基础ω=10Lu分布线以下2m，对于两岸坡部分根据水文地质剖面延长10m，帷幕灌浆孔深15~20m，孔距2m，单排，分3序灌浆。帷幕孔与劈裂灌浆孔同孔。5.5.2.3坝面护坡、坝顶公路和坝体表面排水加固马者水库为均质土坝，大坝坝顶凹凸不平，形状不规则，上游块石护坡剥落、损毁严重，下游坝坡无护坡；上、下游坝坡均严重沉降、变形。针对大坝坝体存在的问题，根据类似工程经验，本阶段拟采用在迎水面增设混凝土面板3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计、下游面设草皮护坡、完善坝顶公路及设置坝体表面排水等措施对大坝进行加固。1、上游坝面护坡上游坝面护坡在长期的风浪影响下，块石剥落、损毁严重，本阶段拟定混凝土板和砌石护坡两个方案进行比较，通过计算采用混凝土板和砌石的厚度分别为12cm和30cm。虽混凝土板护坡造价稍高，但其施工简单、维护费用低，便于管理且更为美观，故优先选用。按设计坡比对坝面进行清理后，设10cm厚砂石垫层找平（局部回填土料后再垫层找平），其上再浇筑12cm厚混凝土板护坡，混凝土板护坡范围为死水位至坝顶高程。为保护坡面混凝土板在水位变化较大时不产生滑移，在死水位设立浆砌块石角槽，角槽宽1.0m。2、坝后坡护坡及排水对下游坝面清理后，按设计坡比对坝面回填找平后铺设草皮护坡，并在坝山结合部设置横向排水沟，浆砌石结构，水泥砂浆抹面，断面尺寸0.3m×0.4m。在坝后坡脚重建排水体，贴坝后尾坡而建，后缘坡比1:2.5，其结构为砌块石，排水体顶部高程1082.0m。3、坝顶公路坝顶公路采用20cm混凝土路面，首先设10cm厚砂石垫层找平，宽4.5m。5.5.2.4坝体结构加固设计计算1、大坝抗滑稳定计算马者水库大坝加固前坝坡抗滑稳定在正常运用状态和非常运用状态下，采用瑞典圆弧法计算安全系数最小值均大于现行规范的允许值，坝坡的抗滑稳定满足要求。初设阶段采用的加固方案仅是对坝顶结构进行了修建，并对上下游坝坡进行了修整，另外提出的坝体材料参数较安全鉴定拟定的参数更偏于安全，因此安全系数将加大，亦能满足规范要求。在此，不再进行加固后的大坝抗滑稳定计算。2、渗流计算3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计计算方法与5.5.2.1中渗流复核时采用的计算方法相同，计算结果如下表。表5.5.5大坝二维渗流计算成果表（加固后）计算工况出逸坡降渗流量（m3/m.d）出逸点高程(m)备注工况上游水位（m）出口段11088.760.371.79×10-51079.50校核洪水位21088.550.371.68×10-51079.50设计洪水位31087.500.311.87×10-51079.50正常蓄水位从加固后计算成果得知，出逸坡降小于允许渗透坡降0.4，坝体不产生渗透破坏，因此渗流形态是安全的；通过劈裂灌浆有效降低了坝基、坝体的透水性单宽渗流量，大坝的渗流性态较加固前更稳定。3、混凝土护坡计算本工程拟采用砼作为大坝上游护坡，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的护坡计算：式中：—系数，对整体式大块护面板取1.0，对装配式护面板取1.1，式中取η=1.1；—累积频率为1%的波高，m，查《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；—沿坝坡向板长，b=0.6m；—板的密度，t/m3；—水的密度，t/m3；—平均波长，m；—上游坝坡平均坡度。计算板厚为t=0.114m，护坡厚度12cm可以满足要求。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.6溢洪道加固设计5.6.1溢洪道布置方案比选从溢洪道的现状来看，当地村民实施了溢洪道交通桥附近的扩挖工程，采用浆砌石进行了简单的衬砌，其未作任何基础处理措施，未作消能工。加之流线不够平顺、交通桥墩侵占溢洪道过水断面、边墙高度不够等原因，本报告认为须对溢洪道进行重建。马者水库为均质土坝，溢洪道的布置只能选择在左、右两岸坝肩，大坝右岸住宅密集，而左岸溢洪道进口已开挖成形，根据工程实际地形地质条件，新建溢洪道在原溢洪道拆除后修建工程量最小、投资最省。新的溢洪道布置在大坝左岸，在原浆砌石溢洪道拆除后实施，全长100.50m。由于大坝下游无天然河道，下泄水流必须经过消能后方能正常归槽，根据工程实际状况，拟定溢洪道由进口段、泄槽段和消力池段组成。开挖宽由16.6m减少至4.6m，衬砌后净宽由15.0m减少至3.0m，长17.91m，进口段段底板高程1086.50；控制段宽3.0m，末端设低坎宽顶堰，堰顶高程1087.50m；泄槽段宽3.0m，坡比1：4，边墙高1.5~2.5m，泄槽段全长40.0m；工程采用消力池消能方式，消力池长度9.0m，池尾设1.0m高消力坎，消力池底板高程1077.0m，其后接排洪明渠。整个溢洪道边墙和底板均采用C25钢筋混凝土浇筑，根据溢洪道布置设置8条横缝，缝间设橡胶止水带和横向排水管，边墙设排水孔，梅花形布置。1、进口段：进口段布置在埋设输水管并回填的浆砌块石基础之上，全长17.91m。其净宽由15.0m减至3.0m。进口底板高程1086.50m、厚0.5m，左、右岸挡土墙为衡重式挡土墙，墙厚0.8m，均为钢筋砼结构；两侧挡土墙的回填材料均采用粘土回填。2、控制段：桩号0+017.91至0+046.50为控制段，净宽3.0m。为适当加大泄洪流量，采用低坎宽顶堰，堰顶高程1087.50m，堰高1.0m。堰前直墙高0.7m，用半径为0.3m的弧线与坎顶相连，下游接坡比为1:4的泄槽段，半径为2.0m的圆弧平顺连接。两侧导墙直立，均为衡重式，为0.8m厚的钢筋砼结构。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计3、泄槽段：桩号0+046.50至0+091.50为控制段，净宽3.0m。泄槽段全长为40.0m。根据地形条件，泄槽纵坡为1：4。结构型式为砼结构，底厚0.3m，边墙厚0.6m。根据地形地质条件，设置衡重式挡土墙可满足要求。其槽身高度根据水面线确定。4、消能设施本工程溢洪道泄槽下游接排洪沟，本次设计采用底流消能方式。消力池长9.0m，池尾设1.0m高消力坎，消力池底板高程1077.0m。5.6.2溢洪道设计计算1、陡槽段水面线（1）按最大泄洪流量Q=6.24m3/s复核水面线。首先求临界水深：临界水深计算公式：式中：hk—临界水深；q—计算断面处的单宽流量；a—1.0;g—重力加速度。计算得：hk=0.76m。（2）泄槽水面的计算泄槽段水深根据能量方程公式分段求和进行计算。其控制断面水深均为泄槽与陡坡交接处，公式和前述明渠渐变流公式相同。式中：h1、v1—相应1－1断面的水深及流速；h2、v2—相应2－2断面的水深及流速；3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计—流段的长度；—流速分布不均匀系数，取1.05；—泄槽底坡角度；i—底坡坡度；—流段的平均水力坡度,；；；n—糙率系数，取n=0.017。（3）泄槽段掺气水深的计算掺气水深根据《水力计算手册》书中所述采用下列公式进行计算：式中：hb—掺气水深，m，当流速大于6m/s时考虑掺气水深；ξ—掺气系数，取1.2。本工程为小（2）型水库，泄洪陡槽边墙为5级建筑物，其侧墙高度按掺气后的水面线，再加上1m的安全超高，确定侧墙顶部高程。通过计算，整改处理后溢洪道满足要求。计算成果见表5.6.1。表5.6.1校核洪水时泄槽水面线计算表桩号底板高程底宽b断面水深h掺气后水深h1计算侧墙高程实际采用侧墙高程0+046.501087.5031.261.261088.761090.200+055.501085.62531.111.111086.7351087.870+064.501083.37530.960.961084.3351084.920+073.501081.12530.810.811081.9351082.670+082.501079.87530.660.661080.5351080.620+091.501077.00030.590.591077.591079.504、消能防冲计算根据《溢洪道设计规范》（DL/T5166-2002）的规定，马者3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计水库溢洪道消能防冲设计洪水标准为10年一遇设计，采用底流消能型式，消力池采用矩形断面坎式消力池。其计算公式为：式中：v1—收缩处流速(m/s)；h2—跃后水深(m)；h1—收缩水深(m)，陡坡水面线末端水深；q—过闸单宽流量(m3/s)；Fr1—收缩断面弗劳德数；L—水跃长度。经试算，当10年一遇洪水时，最大泄量为3.42m3/s，计算得最大水平段池长L=8.12m。取水平段池长L=9m。5、薄壁边墙设计计算①计算情况从溢洪道进口至尾水明渠，过水断面均设计为矩形，两岸均设钢筋砼边墙，验算工况为不泄洪槽内无水情况。现选取溢洪道进口断面边墙0+000，按边墙排水良好，不计入基地扬压力和地下水压力进行验算。②计算公式边墙抗滑稳定按《水工设计手册》（7）所述抗剪公式进行计算，其公式为：式中：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计Kc—抗滑稳定安全系数；f—基底面与地基之间的摩擦系数，本工程取f=0.30；ΣG—包括墙身自重、土重等垂直荷载的总和，kN；ΣH—土压力，kN；—侧墙底板与水平面的夹角，10°。地基应力按偏心受压公式进行计算，其公式为：式中：B—墙底宽度；ΣG—墙底面上垂直合力，kN；ΣM—作用于墙身各力对墙底中心的力矩，kN.m。计算成果见表5.4.2。表5.4.2　　　　边墙稳定与应力计算结果表抗滑安全系数(Kc)地基应力（KPa）σmaxσmin2.266456计算结果表明：边墙的抗滑稳定安全系数σmax＝2.26>Ks=1.05,满足抗滑稳定要求，最大地基应力未超过地基允许应力，最小地基应力大于0，满足设计规范要求。5.7输水设施加固设计5.7.1原输水涵管基本情况及存在问题水库输水管现布置于大坝左坝肩下，从坝内穿过，为三合土混合砂浆砌石方涵，用于下游供水、放水和水库放空。输水方涵基础为大坝填筑体，由于填筑料质量较差，经过水库多年运行，管身出现不均匀沉降，裂缝、破损现象较为严重，其进口斜卧管局部损毁，坝下浆砌石方涵管身断裂、破损，不能正常运行，为保证大坝安全，输水建筑物需进行加固或重建。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.7.2输水设施加固设计方案比较为确定合理、安全、经济的输水设施改造处理方式，本阶段拟定了新建输水设施和修复原输水设施两个方案进行比较。方案一：新建输水设施本方案的基本思路是将原输水方涵进行封堵回填以彻底消除隐患。根据工程实际条件，原引水明渠布置于左岸，且左岸山体无成洞条件，选择在溢洪道底部埋设一条管径为400mm的PE管，以作水库放水之用。原输水方涵需要进行封堵处理，拟定采用素砼封堵，封堵时预埋灌浆蜂管，待砼初凝后灌浆填缝。新建引水管由进口段、管身段和出口段组成，设计放水流量0.27m3/s，前段按溢洪道轴线布置管线，后段偏移出溢洪道以便于布置闸阀互为备用。进水口为钢筋混凝土结构的喇叭口，进水口底板高程1084.0m为矩形断面，进口设置拦污栅，其后渐变为圆形并接Φ400PE管，出口段接下游引水明渠，尾端设置两个闸阀，出口中心高程1078.50m。方案二：修复原输水设施本方案的基本思路是挖开坝体翻修原输水方涵再回填坝体。由于涵管断面太小，仅0.5m×0.7m（宽×高），使得施工设备和人员无法进入施工作业，而且大坝坝体高度较小，采取挖开涵管段坝体修复或重建原输水设施同样具备可行性。其基本做法是：输水方涵上部坝体两侧按1:1.5的边坡进行开挖，挖开后拆除原方涵后埋设预先制作好的Φ400输水钢管（含进水口和出口闸门装置）并外包混凝土，再回填坝体并碾压密实。两方案优缺点见下表。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计表5.7.1输水设施加固方案比较表方案主要优点主要缺点新建输水管方案1、土石方开挖较挖开坝体少，石渣可用于坝顶加高；2、彻底解除坝下埋管的隐患；3、施工导流方式简单；4、不阻断坝顶交通，不影响其它工程施工；5、可常年施工；6、工程土石方开挖投资较挖开坝体少。1、须对坝下现有涵洞进行封堵。2、输水管要穿过溢洪道边墙，对施工有拒不干扰。挖开坝体改造涵洞方案1、施工场面宽，可投入大量机械和人力施工。1、土石方开挖量大，转运土料场地窄小，施工拥挤；2、阻断交通，严重影响溢洪道及其它单项工程施工；3、抢占枯水期总体工期安排；4、施工导流方式较复杂，相对方案上而言增加导流部分工程投资。总的来看，方案一施工简便，投资节约，施工干扰小，本阶段推荐采用方案一作为输水设施加固处理方案。5.7.3处理设计方案为彻底消除坝下埋管渗透破坏坝体的隐患，拟定在封堵现有坝下埋管，溢洪道底部开挖埋管后回填，新建输水设施由进口段、管身段和出口段组成，输水隧洞进口至原渠道进口总长140m。设计引用流量0.27m3/s。一、坝内输水涵洞封堵根据坝体断面形状，全线封堵原输水涵管，封堵材料采用现浇砼。⑴、封堵长度原输水涵管全线封堵，共60m。⑵、封堵方法拟定先在涵管进出口处设立砼预制块封堵墙，墙厚2.0m。然后在坝顶进行钻孔灌注水泥砂浆和水泥浆液。在大坝轴线处要进行多次压力灌浆，确保充填密实。二、输水管设计1、进口段3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计进水口为钢筋混凝土结构的喇叭口，进水口底板高程1084.0m。矩形断面，进口设置拦污栅，其后渐变为圆形并接Φ400PE管。2、管身段洞身段长120m，为Φ400PE管外包混凝土。为减少开挖量，管身布置于溢洪道正下方，开挖边坡为1:0.6，在管身埋设好之后回填浆砌块石以作为溢洪道基础。在溢洪道泄槽起始段附近穿出溢洪道边墙并贴于边墙布置。3、出口段出口段接下游引水明渠，尾端设置两个闸阀，出口中心高程1078.50m。由于引水流量小，不设消能设施。5.8观测设计5.8.1大坝观测设施现状马者水库自建成以来，没有建立相应的大坝安全观测设施，不能满足大坝的安全监测要求。5.8.2大坝观测设施设计1、沉降和水平位移观测大坝的水平和垂直位移观测布置了4个观测断面，每个观测断面布设2~3个标点，兼测水平和垂直位移，共设12个位移标点。另布置起测基点3个，水准基点2个。沉降位移采用水的测量，水平位移采用视准线法进行观测。2、水位观测水位观测采用浮子式水位计，在坝前设水位测井，测井采用φ300的钢管。另在大坝的相关部位埋设水尺1根，长10m。3、渗流观测为观测渗漏量，在坝脚设置量水堰一座。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告5工程加固设计5.9库岸防渗补漏工程在多次现场踏勘过程中还发现，马者水库左岸上游距离溢洪道约200m库壁有一渗漏带，考虑到其将直接影响水库的作用和效益，对其处理是十分必要的。此库岸渗漏带范围在80m范围内，本阶段拟定采用铺设土工膜并在底部设置浆砌石压条，岸坡坡比1:2.5，具体布置见附图。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告6金属结构6金属结构马者水库金属结构集中布置在输水设施上，其包括进水口0.8m×0.8m（宽×高）拦污栅和出水口Φ400手动闸阀两部分。根据《水工金属结构防腐蚀规范》(SLl05—95)中有关条文的要求，水工金属结构应进行良好的防腐保护，故拦污栅及埋件外露表面均采用喷铝防腐处理，喷涂总面积为2m2。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计7施工组织设计7.1施工条件7.1.1对外交通马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，属于清江的一条小支流。距恩施市区17km，工程对外交通较为便利。7.1.2施工场地条件本工程为加固改造工程，所需施工场地面积不大，水库管理站、大坝上游及其两端开敞地带均可作为施工场地之用，可满足施工布置要求。7.1.3水文气象恩施市属中亚热带季风型山地湿润性气候。由于北部的大巴山和巫山的天然屏障作用，大大削减了南侵冷空气势力，气候随着地形的垂直变化，影响光、热、水的再分配，一般是雨热同季，夏多冬少。全市气候是冬暖夏凉，无霜期长，雨量充沛，热资源充足。年平均气温14~17℃，无霜期256~292天，年降雨量1200~1500mm，蒸发量在1000~1100mm，相对湿度为82％左右。本带春暖早、秋凉迟，气候温暖。汛期为4~10月，枯水期在11~次年3月。7.1.4施工期水、电供应及通信条件施工用电可采用就近电网接入供电。施工通讯可利用无线电话与外界联系。施工用水可直接从水库中抽取。7.1.5建筑材料来源⑴建筑料源工程所需建筑材料主要有钢筋、钢材、水泥、木材、油料、块石、砂石骨料和土料等。其中钢筋、钢材、水泥、木材、油料等在恩施市区采购，工程用砂在恩施市区购买，运距5km。混凝土骨料用量不大，在龙凤坝附近料场直接购买。⑵土、石料料源3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计本工程所需天然建筑材料主要有块石料、土料和混凝土骨料。工程区为二叠系中下统灰岩区，是较好的块石料和混凝土骨料料源。在库区右岸山体，可以作为料场，其质量和储量能满足本工程的要求。本工程所需要的土料主要是坝体的静压灌浆浆液材料，其质量要求较高，工程区附近有较好的土料，但需要做室内实验。7.2施工期洪水控制7.2.1导流时段划分为保证枢纽的正常运行及施工期大坝的安全，坝体上游面护坡、输水管封堵、新建输水管拟在枯水期进行，溢洪道及坝顶、下游坡施工受库水位影响不大，可穿插安排施工，选择11月1日-次年3月31日为导流时段。7.2.2导流方式及导流标准马者水库为Ⅴ等小(2)型水库，主要建筑级别为5级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89)的规定，相应导流建筑物为5级，施工导流建筑物设计标准为5年一遇。根据流域水文状况，结合施工进度安排，采用输水涵管导流，大坝自身挡水。采用5年一遇洪水，施工期（11月1日至次年3月31日）流量为1.02m3/s。7.3主体工程施工除险加固工程主要包括大坝加固、坝下输水涵管封堵及输水管新建、溢洪道加固和交通桥整修等四部分内容，各主要工程的施工方法如下：7.3.1大坝加固施工大坝加固施工项目包括坝身静压灌浆、坝基和坝肩帷幕灌浆防渗、上游坝面混凝土护坡、坝顶加高及交通维修、下游坡面护坡及排水系统完善等。（1）土方开挖一般的土方开挖主要采用1m3反铲挖掘机挖装，5～8t自卸汽车运输，人工开挖土方即是人工挖、脚轮车运输。用于工程土方回填的开挖料可就近堆放，多余部分运至指定弃渣场堆放，运距2.0km。（2）土石方回填土方回填主要包括坝顶加高和大坝陪坡填筑等。一般土方回填采用1m3反铲挖掘机挖装，5～8t自卸汽车运输至作业面，74kw推土机摊铺，8t3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计拖拉机及振动碾（或打夯机）压实。机械施工不到的边角部位，采用人工施工的方法。在正式填筑施工前，应根据规划料场的土料进行与实际工程条件相仿的生产性试验，并取得满意的施工参数，如铺料厚度和碾压遍数等。填筑时应按《碾压式土石坝施工技术规程》进行压实检查和取样试验，质量检查的仪器和操作方法，按《土工试验规程》（SL128-87）进行。填筑干密度合格率不小于90%，且不合格的部位不得集中，不合格干密度不得低于设计干密度的98%。回填土筑到最后一层时，应注意面层土料整平、碾压、并确保面层平整、符合设计规范要求。大坝回填土料填筑应满足压实度不小于96%的要求。土方填筑先利用开挖能利用料，不足部分采用料场料，粘土料来自大坝左岸山体设置的料场。（3）砼路面浇筑模板采用槽钢，砼振捣采用平板振捣器振捣，其他施工方法同砼防浪墙。（4）上游砼护坡施工模板采用槽钢，砼振捣采用平板振捣器振捣，入仓方式采用溜槽入仓。溜槽前端接集料斗，浇筑过程中人工配合扒动末端下料。应防止溜槽脱节漏浆，尽量避免砼堵塞溢出，在砼滑动过程中将溜槽末端左右摆动，避免溜槽砼堆积过多而给平仓振捣带来困难。（5）下游草皮护坡施工面积较小，待坡面排水沟施工完成后，人工种植。（6）砂砾料回填由于工程量小，填筑厚度较小，且填筑部位为斜坡，故采用人工填筑、人工夯实。（7）劈裂灌浆①施工平面布置沿大坝轴线布设，单排孔，孔距2.0m。②主要施工设备主要施工设备的名称、规格型号、数量见表7.3.1。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计表7.3.1劈裂灌浆主要施工设备表序号设备名称规格型号单位数量1钻机XY-100台12搅浆机WJG-80台13灌浆泵YSB-250/120台24储浆罐1000L个1③注浆试验根据设计要求和本劈裂灌浆防渗工程有代表性地质的地层，进行试验。开挖检查以便直接观察情况，测定灌浆厚度。有关技术要求分别参照《水利水电工程钻孔试验规程》执行。根据试验确定起初劈裂压力P、裂缝扩展压力Pc、最大控制注浆压力Pmax、注浆量Q等，以指导本工程整个过程的施工。④主要技术参数注浆深度：为坝体清基线以上人工填土部分。布孔：采用单排布孔，孔距2.0m，分二序施工。段高：为全孔一次灌注法。浆料选择：选用红粘土浆，浆液比重为1.30。⑤施工劈裂灌浆施工采用“坝体分段，单排布孔，分序钻灌，孔底注浆，全孔灌注，综合控制，少灌多复”的原则。施工工艺流程：开挖沟槽→钻孔→制浆→灌浆→终灌→封孔施工方法：劈裂灌浆施工采用XY-100型钻机1台套造孔，YSB-250/120型调速注浆泵1台套，分两序施工，先进行Ⅰ序孔施工，再进行Ⅱ序孔施工。材料采用粘土浆，浆液比重为1.30。⑥施工要点钻孔施工：a．钻孔采用回转钻机钻进，泥浆护壁；钻孔孔径φ89mm。b．钻孔开孔位置与设计位置偏差不得大于50mm。c3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计．钻孔施工时应采取预防孔斜的措施，并应按设计要求测量孔斜。孔底偏斜率不应超过1.5%。d．钻孔的有效深度应穿过待注浆地层进入下部地层1.0～2.0m为宜。e．选定部分一序孔作为向导孔，采用芯样、划分层位，其深度应大于墙体深度，间距不宜大于20m。钻进时应详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况。f．孔口管埋设：注浆钻孔时埋设孔口管，以防止孔口塌落及孔口返浆，使坝的顶部注浆压力由孔口管承担，以避免地层表面劈裂，使灌注浆液在地层内始终处于封闭状态，因而可施加较大的注浆压力，促使浆液析水固结；当孔口压力消失后，地层所产生的回弹压力较大，有利于提高浆液的固结速率和浆体固结的密实度。在黏性土地层注浆压力不大的情况下，直接将孔口管打入地层3～5m，利用黏性土的黏结力来防止冒浆及平衡注浆顶托力；在松散无黏性地层或注浆压力较大的情况下，应在孔口预先挖2m左右深的坑，将孔口管下入3～5m后，在管周边回填黏性土并夯压密实，必要时可回填塑性混凝土。制浆：采用搅拌机湿法制浆，随时测定泥浆密度，控制达到设计要求，浆液比重为1.30。开始采用稀浆灌注，待坝体被劈裂后，改用浓浆。灌浆：施灌原则是“稀浆开始，浓浆灌注，分序施灌，先疏后密，少灌多复，控制浆量”，施工时要将注浆管下到离钻孔底部0.5～1.0m处。启动灌浆泵泥浆由射管喷出。浆液劈裂坝体始于注管底部，沿小主应力作用面，逐渐向上发展。孔底注浆可施加较大压力，使坝体内部劈开，把较多的泥浆压入坝体，产生挤压变形，待停灌后，坝体产生回弹，有利于提高坝体和浆脉的密度。全孔灌注，浆液从注浆管底部涌出，自下而上、从压力大处向压力小处、从坝体质量好部分向质量差部分、从已充填部分向未充填的部分、从裂缝中间向边缘流动和充填。要求每次灌浆后，要提一提注浆管，以免孔底堵塞和孔口冒浆。灌1～2次后，可提管1～2m。终灌：经反复轮注后，浆体帷幕厚度须达到设计标准20cm。如连续3次不再吃浆或坝顶连续3次冒浆即可终灌，直观上要以饱、满、实为度。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计封孔：在终灌后，先将注浆管插入孔底，再注入浓浆将稀浆或清水置换掉，直至浓浆（采用0.5∶1以上的浓浆）填满全孔为止，待浆液折水沉淀后，再进行第二次封填，直至钻孔封满为止。灌浆期原型观测：按设计要求沿坝轴线方向每隔20m设一观测标点，每级至少分别在坝顶上、下游坝肩处各设一个观测标点，标点用砼桩或木桩做成。灌浆施工前应对布设的各桩垂直位移点观测2次，灌浆期每班观测1～2次，坝面出现裂缝时，应增加观测次数，灌浆间歇期每2天观测1次。灌浆期间坝顶上下游坝肩处横向水平位移每次不得大于25mm。注浆中特殊情况的处理：注浆过程中，有时会遇到冒浆、串浆等一些特殊情况，对这些情况的处理往往需采用一些特殊的方法。分述如下：a、冒浆：对孔口冒浆可采用重新回填黏土或在黏土中掺入少量水泥的方法，封堵套管外壁与孔壁之间间隙。对孔口以外部分的冒浆，可采用限流、限压及嵌缝的方法处理，如该法处理无效，则应停注待浆液凝结后再进行复注。b、串浆：在注浆过程中，若出现相邻两孔或隔孔冒浆，这表明堤坝地基已经劈裂，串浆两孔之间浆脉已经沟通。处理这种现象，一是将冒浆孔用止浆塞堵上，然后在注浆孔再继续注浆，另一种是将注浆孔与冒浆孔并联，同时进行灌注。c、隆起：注浆期地层隆起，一是由于注浆时产生水平劈裂，在注浆压力作用下，对地层产生抬动。在这种情况下，应采取限压方法或在保持注浆压力的前提下，控制注入量。二是由于在注浆压力作用下，对湿陷性大的土体产生挤压变形，而造成局部隆起。这时，则应降低注浆压力或调整施工方案。总之，注浆中地层的隆起是应尽量避免的，若发生，则应找出原因，采用相应的处理措施后，再继续注浆，以免对土坝质量造成不良影响。d3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计、吸浆量过大：一种情况是注浆土体过于疏松，在注浆压力作用下，伴随着出现较大的压缩变形，使裂缝加宽，吸浆量增大。这时，伴随注浆量的增加，压力将逐步上升，应继续灌注到压力上升至设计压力或反复灌注到地层不吸浆为止。另一种情况是地层存在掏刷形成的空洞，这时应一直灌注到空洞填满为止。（8）帷幕灌浆对坝肩、坝基进行帷幕灌浆处理。以地质渗透剖面作为坝基、坝肩防渗处理基本的依据，按《碾压式土石坝设计规范和小型土石坝设计导则》并结合本工程实际地质结构情况，确定基岩ω≥10Lu为坝基处理深度，即帷幕底线伸入基础ω=10Lu分布线以下2m，对于两岸坡部分根据水文地质剖面延长10m，帷幕灌浆孔深15～20m，孔距2m，单排，分3序灌浆。帷幕孔布置于大坝轴线。7.3.2溢洪道加固施工溢洪道加固施工包括土石方开挖、原浆砌石挡墙拆除、混凝土底板和侧墙浇筑等。土方开挖由于工程量不大，采用人工挖土及装车；石方开挖、原浆砌石挡墙拆除采用手风钻钻孔、预裂爆破开挖和人工撬挖相结合，渣料运至临时堆渣场，块石料可作为大坝上游坝坡浆砌石脚槽材料；混凝土采用机械拌制，机动翻斗车或胶轮斗车运输，人工平仓，插入式和平板振捣器振捣。7.3.3输水涵管封堵和新建输水管输水设施重建主要包含对原有输水涵管封堵，输水管进口段、管身段、出口段和出水渠施工等。对原坝下输水管进行混凝土封堵，采用泵送混凝土入仓。采用人工方式拆除，避免对原有建筑物的伤害。新建输水管布置于溢洪道左岸边墙下方，为管径0.4m的PE管。溢洪道原浆砌石挡墙和底板拆除后抽槽开挖形成输水管基础，埋设PE管后回填密实，待溢洪道施工完成具备过水能力后，完成输水管进出口的混凝土施工及金属结构制作安装。7.3.4交通桥整修采用组合钢模和木模配合施工，拟用0.4m3的混凝土搅拌机拌制混凝土，混凝土用胶轮斗车运输，溜槽入仓。混凝土人工平仓，人工振捣。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计7.3.5施工要求⑴钢筋制安钢筋制安应保持表面洁净，采用钢筋调直机上调直，钢筋调直后应平直、无局部弯折和表面裂纹；施工中钢筋布设位置准确，必要时设短钢筋支撑，钢筋接头的布置应符合设计要求和技术规范有关规定。⑵模板施工模板安装前应检查模板质量(平面尺寸、清洁、破损等)，安装时必须按混凝土结构物的施工详图测量放样，确保模板的刚度和支撑牢固，重要结构部位应多设控制点，以利检查校正。浇筑过程中，如发现模板变形走样应立即采取纠正措施，直至停止混凝土浇筑，以免可能导致气蚀及局部凹凸不平。⑶混凝土浇筑混凝土制作应严格按技术规范和设计文件执行，并尽可能采用小的坍落度；混凝土在运输过程中应尽量缩短运输时间或减少转运次数，避免发生分离、漏浆、严重泌水或过多降低坍落度；混凝土产生初凝时，应作废料处理。混凝土浇筑应保证连续性，在倾斜面施工时，应从低处开始，并使浇筑面保持水平；仓内的泌水应及时排除，严禁在模板上开孔赶水，已浇筑的混凝土在硬化之前不得受水流的冲刷；强度未达到2.5Mpa前，不得进行上一层施工准备；模板拆除时混凝土应满足规定强度；后期应采取洒水等养护措施。7.4施工交通运输根据各建筑物的施工项目和施工条件，需维修场内临时施工道路1.0km，路宽3.0m；一是从大坝左侧与溢洪道之间的混凝土拌合点为溢洪道加固运送混凝土；二是坝内坡清理及溢洪道开挖多余土石运至弃料场；拟采用1m3反铲挖掘机就近挖土平整路面。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计7.5施工总体布置㈠施工总布置的规划原则⑴本项目为除险加固工程，施工布置尽量利用原有工程设施。⑵在尽量少占耕地的基础上，充分利用现有场地条件，使布置紧凑，又不相互干扰。㈡施工辅助设施结合具体情况采用集中布置的方式。在大坝左岸防汛道路两侧靠近大坝布置砼拌和系统，砂石料堆放场，机械维修停放场及仓库等，在大坝右侧空旷地布置生活营地。弃渣场布置在水库附近山沟内，并做好水土保持措施。(三)临时施工设施汇总加固工程土石方平衡规划见表7.5.1，各辅助设施建筑面积及占地面积详见表7.5.2。表7.5.1土石方平衡表单位：m3开挖部位开挖量利用量弃渣量大坝2102100溢洪道723600123输水涵管92920合　计1025436123表7.5.2施工辅助企业临时占地面积一览表序号项目建筑面积(m2)占地面积(m2)备注1混凝土拌和站3060工棚结构2砂石骨料堆放场2003钢筋、木材加工厂50100工棚结构4仓库水泥仓库3060砖混结构5综合仓库100150砖混结构6油料仓库3050砖混结构8机械设备停放保养场100200工棚结构9供水、供电系统50150工棚结构10生活营地150300工棚结构11施工道路210012弃渣场600合计51037103恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计7.6施工总进度本工程初拟施工总工期为10个月，其中，施工准备期1个月，主体工程施工期8个月，工程完建期1个月。⑴施工准备期本工程为加固工程准备工作量不大，初拟工期为1个月，主要完成场地平整，进场公路整改，场内交通，水电通讯系统，临时房屋建筑和料场准备等工作。⑵主体工程施工期主体工程施工包括大坝、溢洪道、输水涵管封堵、新建输水管和交通桥施工等工作，工期8个月。其中，大坝内坡及灌浆加固自第一年11月份开始至第二年4月份结束；输水涵管封堵、新建输水管和溢洪道加固自第一年11月份开始至第二年3月结束，大坝下游坝坡平整、排水设施维修、交通桥、坝顶混凝土及防汛道路等从第二年4月至第二年6月底完成。⑶工程完建期工程完建期内主要完成坝体下游观测设施，场地清理和资料清理等工作项目，收尾期1个月，全部工程于第二年7月底完工。各主要施工项目的进度安排详见“施工总进度表”。7.7主要技术供应工程所需主要建材见表7.7.1。表7.7.1　主要建材供应量表项目单位数量水泥t624钢筋t33成品砂m31336成品碎石m31815成品块石m32463总工日万个6.39施工所需主要机械和设备见表7.7.2。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告7施工组织设计表7.7.2施工机械设备清单序号设备名称规格型号单位数量备注1挖掘机1m3台12推土机59kW台13推土机74kW台14风钻手持式台45风镐台46自卸汽车5～8t辆57货车12t辆38拖拉机74kW台19振动碾8t台110蛙式打夯机2.8kW台411汽车吊吊8t台112自卸汽车3～5t辆313胶轮车辆1014插入式振捣器2.2kW台515变频式振捣器4.5kW台516混凝土拌和机0.25m3台117混凝土拌和机0.4m3台１18钻机XY-100台119搅浆机WJG-80台120灌浆泵YSB-250/120台221储浆罐1000L个13恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计8环境保护设计8.1设计依据及采用标准设计依据：（1）《建设项目环境保护管理条例》；（2）《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021—93）；（3）《建设项目环境保护设计规定》。采用标准：（1）《地表水环境质量标准》(GHZB1—1999)；（2）《生活饮用水卫生标准》(GB5749—86)；（3）《污水综合排放标准》(GB8978—1996)；（4）《环境空气质量标准》(GB3095—1996)；（5）《城市区域环境噪声标准》(GB3096—93)；（6）《建筑施工场界噪声限值》(GB12523—90)。8.2环境保护内容水环境：保护水库下游水质，不因工程施工生产废水和生活污水的排放而造成明显污染，局部水域污染得到控制。人群健康：搞好施工区环境卫生，预防与工程施工较为密切的传染性疾病的发生和流行。环境空气质量：保护对象为工程影响涉及区施工人员，尽量减轻施工对局部区域的环境空气污染，施工区的总体环境空气质量控制在《环境空气质量标准》（GB3095-1996）二级标准内。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计声环境：采用各种措施控制噪声污染，使施工场地内噪声控制在《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）标准内。固体废弃物：拆除的固体废弃物、临时施工弃渣和施工人员生活垃圾应及时清理，保持良好的施工区环境卫生。土地资源：保护和合理利用土地资源，对施工临时占地及时采取恢复措施，减轻对土地资源的不利影响。8.2.1人群健康保护㈠保护目标搞好施工区环境卫生，加强工区环境卫生和食品卫生的监督管理，切断各种传染病的传播途径，防止传染病的流行和暴发，保护施工人员和施工区附近居民身体健康。施工生活饮用水执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）。㈡保护措施⑴公共卫生①卫生清理：根据《中华人民共和国传染病防治法》中的第十九条，承担工程施工的承包商，正式开工前应申请当地卫生防疫站对施工区环境进行卫生调查。在施工人员进入施工现场前，对施工生活区进行一次性清理和消毒，如粪坑（厕所）、牲畜圈（栏）的内容物掏出、摊晒；粪池消毒后新土填充；选用石炭酸使用机动喷雾器进行大面积消毒；消除垃圾堆、固体废弃物等，有效消除病原性（细菌、病毒、寄生虫卵）污染物，防止施工人员传染性疾病的发生与流行，避免对当地居住人群健康造成不利影响。②施工区临时卫生设施：为防止施工期间生活污水及生活垃圾堆对施工区环境卫生的破坏，应设置临时简易厕所和生活垃圾桶。根据施工组织布置，施工高峰期人数约50人，日产垃圾约100㎏，修建简易厕所1座、设垃圾桶4个。厕所和生活垃圾委托施工区附近的环卫部门定期用生石灰等消毒处理，及时清运，保持良好的环境卫生。⑵卫生防疫3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计①卫生检疫：施工人员进场前需进行健康检查，如发现传染性肝炎、肺结核、流脑、疟疾等传染性疾病携带者，禁止进入施工区。给合格人员发放“作业人员健康许可证”。由于施工区人口密集，为防止传染性疾病在施工期间交叉感染与流行，保护施工人员和当地人群的身体健康，根据《全国计划免疫工作条例》有关规定，对施工人群需进行计划免疫。定期开展动物性传染源和传播媒介的清理，主要是灭鼠和灭蝇，灭鼠用鼠夹法或毒保法（溴敌隆颗粒），在1月和4月进行一次；灭蝇选用灭害灵，施工期一次。②现场疾病处置：在施工区设一简易医疗点，配备医务人员以及简易的医疗设备和常用药剂，对突发的工伤、食物中毒等事故进行治疗，对重伤人员进行紧急处理后迅速送往附近的医院。⑶食品卫生管理施工人员的饮食卫生应执行我国现行的相关法律法规，针对施工人员在作业期间工地就餐的特点，须加强饮食卫生的监督与管理；食品在采购、制作、发放过程中注意卫生；施工人员就餐食堂应配备灭鼠、灭蝇、灭蟑螂等害虫的药品，但必须加强对药物的监督管理，防止出现中毒事故；严禁乱倒剩菜剩饭，每天在就餐时间应安排专门的值日人进行监督管理。施工现场设立2个开水供应点。8.2.2水质保护㈠保护标准水质按《地表水环境质量标准》（GBZBI-1999）Ⅲ类标准控制，施工产生的废水排放执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准。㈡保护措施⑴生产废污油的处理3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计施工机械的维修和保养利用当地现有的维修和设备保养厂，施工现场布置临时停放场和维修车间，须加强施工机械停放场的漏油检查，发现漏油问题，及时采取措施处理，避免漏油污染水质。⑵生产废污水的处理施工中产生的生产废水主要成分是泥砂等悬浮物，一般不含易溶于水的有毒物质，经沉淀后即可用于生产，这样即可节约用水又可以减少生产废水的排放量。该工程在对施工机械进行冲洗时会产生一定量的含油废水，拟设立含油废水集水池1个，对含油废水进行沉淀，除油达标后便可以就近排放。⑶生活污水处理本工程施工人员生活用水按人均日用水150L，污水形成率80%计，为此，设立生活污水初级处理池2.0×1.5×2.0（m3）（三格化粪池）1个，对施工人员所产生的生活污水集中处理后再进行排放。施工完毕后，所修建临时厕所和生活废污水处理池要经无害化处理后予以拆除。8.2.3环境空气保护⑴保护标准执行《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中的二级标准。⑵保护措施空气污染主要是施工机械尾气的排放和车辆所产生的扬尘，为了减轻机械尾气对空气的污染，可给燃油机械配备尾气净化器来降低污染；施工过程中定期检查、维修施工作业机械。施工过程中对机械使用的各种润滑油，清洗的零件的各种油脂要处理好，防止洒落，污染水土。同时，为了避免产生大量扬尘，必须指定专门人员定期给施工地面和运输道路路面撒水。施工区内道路一般每日洒水3次，以减少扬尘量，在干旱多风季节、运输高峰期及居民活动较多地段，交通干道每天洒水4次。土石方开挖、水泥拌和等产尘量较大的施工采取湿法作业，并按照国家有关劳动保护的规定，承包商向现场施工人员发放防尘用品。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计在物资运输过程中注意防止空气污染。装载多尘物料时，应对物料适当加湿或用帆布覆盖，运送散装水泥车辆的储罐应保持良好密封状态，运送袋装水泥必须覆盖封闭，经常清洗运输车辆。实行场内干道车辆速度控制，限速15Km/h。8.2.4噪声防治施工区远离城镇，噪声污染主要是影响现场施工人员。施工场界噪声执行《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）。防护措施主要做到以下几点：⑴加强对施工机械与运输车辆的维护和保养，减少运行噪声。⑵重视劳动保护。承包商给受高噪声影响的施工作业人员定期配发噪声防护用具。对操作砼拌和机、推土机等噪声大于70db的作业人员实行轮班制，每人每天工作时间不多于6h。8.3环境影响评价（1）对水质的影响本工程产生污水的施工项目主要有：1）砂石骨料冲洗废水本工程混凝土加工时冲洗砂石骨料的过程中会产生一定量的废水，对施工区周边水域造成一定的影响。2）机械养护废水推土机、自卸汽车等施工机械在运用及养护过程中产生一定量的含油废水，若不经处理直接排入水库或下游河道，将会对水库水域及下游水域水质产生不利影响。3）施工人员生活污水本工程施工期间施工人员排放一定量的生活污水，但相对于项目区的水环境容量，这部分污水量很小，不至于对水库水质产生明显影响。（2）对声环境的影响3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计施工区噪声源自车辆及各种机械设备如搅拌机等。运输车辆声与车流量、车型、车速及路况等有关。本工程施工需要车辆运输的任务较少，不会对工程区的声环境带来太大的影响。（3）对空气质量的影响施工过程中土石料开挖及运输过程中起尘量较大，产生的粉尘将造成局部空气污染；燃油机械和车辆运用时还将产生废气，对局部空气质量有一定的不利影响。（4）对人群健康的影响工程施工期间，施工人员来自不同地区，可能带来各种病原体，从而引起交叉感染，应注意监控。工程实施后，区域生态环境得以改善，有利于区域人群健康水平的提高。（5）对生态环境的影响因工程建设区植被良好，在施工结束后，将及时采取施工迹地恢复措施，因此施工期的影响将随施工活动的结束及植被的恢复而消失，不会对影响范围内的生态资源产生明显的不利影响。工程造成的水土流失主要集中在施工期，主要为施工中的开挖、回填、沙石料的开采、弃渣流失、施工场地和施工便道等造成的水土流失。（6）综合评价和结论1）综合评价工程产生的有利影响为：马者水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、供水等综合利用的小2型水库，但由于该水库存在诸多问题，需要加固，通过采取一系列的工程措施对水库除险加固后，增加水库的整体效益。工程产生的不利影响主要是：施工期间产生的废水、废气、噪声对工程区环境造成一定程度的污染，在经过采取一定的防治措施后可以缓减。另外，施工开挖土石方和废渣的堆放对工程区的植被产生一定的影响，也容易产生土壤侵蚀，采取适当的防护措施后可以得到控制。2）结论3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告8环境保护设计水库除险加固后对工程区有一定的影响，但从总体上来说，工程加固后提高了水库的综合效益，并且对水库下游的防洪安全有了保障，当地人民的生存环境得到了较大的改善。虽然在施工期间会对工程区的环境产生不利的影响，但影响是局部的，暂时的，通过采取相应的对策后可以得到控制，因此从环境角度讲，不存在制约因素，不会产生大的不利影响，工程实施是可行的。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告9水土保持设计9水土保持设计9.1编制依据9.1.1法律法规（1）《中华人民共和国水土保持法》（1991年6月29日颁布）；（2）《中华人民共和国水法》（2002年8月29日颁布）；（3）《〈中华人民共和国水土保持法〉实施条例》（国务院令120号，1993年8月）；（4）《中华人民共和国河道管理条例》（国务院令第3号，1988年6月10号）；（5）《湖北省实施〈中华人民共和国水土保持法〉办法》（1994年12月2日）等。9.1.2部委规章（1）《开发建设项目水土保持方案编报审批管理规定》（水利部令第5号，1995年5月30日，2005年7月8日修订）；（2）《水土保持生态环境监测网络管理办法》（水利部令第12号，2000年1月31日）；（3）《开发建设项目水土保持设施验收管理办法》（水利部令第16号，2002年12月1日执行，2005年7月8日修订）。9.1.3规范性文件（1）《全国水土保持预防监督纲要（2004～2015）》（水保[2004]332号）；（2）《湖北省人民政府关于划分水土流失重点防治区公告》（鄂政发［2000］47号）；（3）《湖北省人民政府关于征收水土保持设施补偿费和水土流失防治费的通知》（鄂政发［2000］28号）；（4）《关于水土保持设施解释问题的批复》（水利部水保[1996]3933恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告9水土保持设计号）；（5）《省水利厅关于“水土保持设施”问题解释的批复》（鄂水保复[2001]593号）等。9.1.4技术标准（1）《开发建设项目水土保持方案技术规范》(SL204－98)；（2）《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453－1996)；（3）《水土保持综合治理效益计算方法》(GB/T15774－1995)；（4）《水土保持工程概（估）算编制规定》（水利部水总[2003]67文）等。9.2水土保持方案设计㈠工程措施⑴料场恢复。单项工程完工后应及时利用废弃土石料回填整平，并覆盖土方开挖工程中收集的表层土，造成农田或林地，恢复土地的生产力。⑵弃渣场建设：合理选择渣场，并对弃渣按水土保持规范要求进行可靠处置。弃渣场选择在大坝右侧的山坳处，为自然坑凹地，弃渣时堆渣高度控制在2m以下。弃渣场填平后，先铺一层粘土，碾压密实，形成防渗层，再铺收集的表层土，将弃渣场改造成农田。⑶施工开挖过程中，对开挖边坡应及时进行支护，并做好排水措施。㈡植物措施⑴交通道路绿化。在防汛公路两侧各栽一行道树，树种以塔柏等小树冠树种为主，株距5m，宜在春季栽植。道路两侧边坡种草，预防水土流失。⑵坝区绿化。坝区绿化主要考虑大坝周边地区的绿化。大坝周边地区的绿化以布设水土保持林带为主，林带采用乔灌木混栽，隔行种植，树种以常青树种为主。通过植树造林，在库区营造青山碧水的自然环境，提高库区的环境的可观赏性，为库区旅游开发创造条件。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告9水土保持设计⑶对施工用地及时恢复生态植被。9.3环境管理与监测9.3.1环境管理根据《建设项目环境保护设计规定》第二条的规定，为保护好施工区的环境，须加强环境管理与监督。㈠管理机构：在水利服务中心中配置环境管理、监理人员1名，负责工程施工各项环境管理工作，业务上接受当地环保部门的检查与指导。其职责如下：⑴贯彻执行环境保护法、水污染防治法、大气污染防治法、水土保持法等法律法规。根据本工程环境保护要求，制定施工期间工程施工环境保护有关办法、规章、制度。⑵建设单位在编制工程招投标文件中，必须按照隐藏工程除险加固设计的环境保护设计，规定承包商所要承担的环境保护任务。⑶制定环境监测计划，并委托有相应资格等级的监测机构组织实施。⑷委托环境监理工程师在施工期间对所有施工单位的施工活动进行环境监理。㈡环境监理主要内容如下：⑴严格按照工程招投标文件规定的承包商应承担的环境保护任务，监督工程承包商完成施工中的环境保护工作。⑵对环境保护措施的工程质量、工期、资金到位及使用管理进行监理。⑶根据有关法律法规及施工承包合同，协助有关部门处理污染事故和各种纠纷。⑷对施工单位的环境保护工作进行抽查、监测，包括发出指令文件要求施工单位限期完成有关环境保护工作，若施工单位拒绝执行，监理工程师有权进行处理，由此所需费用由施工单位承担。⑸环境监理工程师应编写环境监理日志，每月编写一份环境监理月报上报环境管理办公室，并对每季度环境监理工作进行总结，提出存在的重点环境问题和解决问题的建议，说明后续环境监理工作安排和工作重点。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告9水土保持设计9.3.2环境监测㈠监测目的和监测机构对施工区水质、环境空气质量和噪声进行监测，掌握各施工阶段的污染程度和范围等环境状况，为及时调查原因和采取相应措施提供科学依据。监测任务由有相应资质的监测单位承担。㈡监测计划⑴水质监测点布设：在大坝、输水涵管处各设一处监测点，共2处监测点。监测项目：悬浮物（SS）、PH、溶解氧、化学需氧量（COD）和石油类共5项。监测方法：按《环境监测技术规范》中规定的方法进行监测。监测频率：施工期每隔1月监测1次，共6次。施工结束后，每半年监测一次。⑵环境空气监测点：在水库大坝处设1处监测点。监测项目：总悬浮微粒、二氧化硫和二氧化氮共3项。监测方法：按《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中的规定的方法进行。监测频率：在施工期每月监测1次。按规范要求，月监测≥18天；每天连续监测≥18小时。⑶噪声监测点：在水库大坝处设1处监测点。监测项目：交通噪声检测方法：按《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623）中规定的方法进行监测。监测频率：施工期内每月监测1次，共12次。9.4环境保护及水土保持投资概算环境保护及水土保持投资概算根据实际发生的工程量，总投资按1万元计列。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告10工程管理10工程管理10.1管理机构及人员设置马者水库是一座以防洪、灌溉、发电效益为主，结合养殖、城镇供水等综合利用的小2型水库，由水库管理处负责管理根据《水利工程管理单位编制定员试行标准》（SLJ705—81），结合马者水库的实际情况，水库人员编制定员为2人。10.2工程管理范围与保护范围马者水库工程管理范围是坝脚下游20m，主要建筑物外轮廓线外20m。工程保护范围在工程管理范围边界线外沿30m。除险加固后，工程区的管理范围和保护范围内加强管理，确保建筑物安全。10.3工程管理设施10.3.1管理设施现状管理处无固定的的管理用房，没有设置雨量、蒸发、水位观测设施以及观测设施，在防汛抗旱和日常管理过程中不能提供定量的数据。在通讯方面，水库管理处没有程控电话，也没有无线通讯设施以及防汛交通车辆。不能满足防大汛、抗大灾的要求。总之，水库管理设施远不能适应工程运行管理和调度的需要，应配套完善。10.3.2管理设施的完善与改建1、增设大坝观测设施。2、为观测水位变化，在坝前设水位观测尺。3、通讯调度设施，增加程控电话1部，以保证对上级防汛指挥系统防洪调度的畅通。4、新建值班室60m2。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告10工程管理11工程占地及移民马者水库由恩施市屯堡乡水利水产服务中心负责管理，有一专管人员进行水库现场管理。无永久占地，无移民，临时性施工用地主要包括施工占地、场内施工道路占地、施工弃渣场占地等，共需5.6亩。工程完工后，临时占地恢复原状，不计补偿费。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算12设计概算12.1工程概况马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离），水库属于清江的一条小支流，坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。水库于1958年1月动工兴建，1959年12月竣工投入运行。是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。马者水库地理条件较好，工程对外交通较为便利。工程使用钢筋、钢材、水泥、木材、油料等在恩施县城采购，运距20km。工程区为二叠系中下统灰岩区，是较好的块石料和混凝土骨料料源。在库区右岸山体，可以作为料场，其质量和储量能满足本工程的要求。工程所需要的土料主要是坝体的劈裂灌浆浆液材料，其质量要求较高，库区右岸山坡上有一定的土料，做室内实验后可酌量采用。施工用电：施工用电可采用就近电网接入供电。施工用水：施工用水可直接从水库中抽取。施工通讯设备：工程指挥部结合今后水库管理，施工通讯可利用无线电话与外界联系。本工程初拟施工总工期为10个月，其中，施工准备期1个月，主体工程施工期8个月，工程完建期1个月。本工程主体工程主要工作量为：土石方明挖3926m3，土石方填筑3562m33恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算，浆砌石1455m3，混凝土浇筑1324m3，模板727m2，钢筋31t，帷幕灌浆882m，劈裂灌浆783m；主材用量：钢材33t，水泥624t，柴油2t，汽油1t，砂1336m3，碎石1815m3，块石2463m3；总工时10.33万工时。12.2投资主要指标马者水库除险加固工程概算总投资282.59万元，其中工程部分总投资281.59万元，包括建筑工程投资227.82万元，金属结构设备及安装工程投资1.29万元，施工临时工程投资18.63万元，独立费用33.86万元，不计基本预备费；环境保护和水土保持部分总投资1.0万元。由于本工程投资采用国家政府投资，未进行贷款，故工程建设期贷款利息0万元。12.3编制依据按照本阶段设计深度要求，以国家和湖北省现行定额、费用构成及计算标准为依据，编制恩施市马者水库除险加固工程的投资概算。12.3.1工程量依据以根据本阶段各专业设计文件计算的建筑工程、机电设备及安装工程、金属结构设备及安装工程、临时工程等各单位工程的设计工程量为概算计算工程量。12.3.2定额依据（1）建筑工程：执行水利部水总（2002）116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》。（2）设备安装工程：执行水建管[1999]523号文颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》。（3）机械台时：执行水利部水总（2002）116号文颁发的《水利工程施工机械台时费定额》。（4）设计收费：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》，勘测设计费按5%计列。（5）施工监理服务收费：根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》，监理费按3%计列。12.3.3编制办法及费用标准以鄂水利发[2005]3号文颁发的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制规定》为依据。建筑、安装工程单价的编制采用概算定额。费用标准执行枢纽工程相关费用标准。12.3.4应用软件本概算书采用水利部水利建设经济定额站和中水北方勘测设计有限公司共同开发的HECES水利水电工程造价管理系统（V2.1版）进行编制。12.4编制说明12.4.1基础单价（1）人工预算单价人工工资标准执行鄂水利发[2005]3号文规定，工程所在地湖北省恩施市为六类工资区，按费用构成计算结果为：工长：6.83元/工时，高级工：6.34元/工时，中级工5.35元/工时，初级工：2.92元/工时，安装工5.35元/工时，机械工5.35元/工时，建设单位人员经常费用37922.08元/人.年。（2）材料预算价格主材：普通硅酸盐水泥42.5级：450+34.04=484.04元/吨(现场价)普通硅酸盐水泥32.5级：390+34.04=424.04元/吨(现场价)钢筋：4950+32.96=4982.96元/吨(现场价)炸药：18200.0元/吨(现场价)汽油：9.40元/kg(现场价)3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算柴油：8.3元/kg(现场价)混凝土骨料：本工程砂石料概算价格按工程区内2011年度第一季度工程材料市场信息价加一定的运费计为：中粗砂：70+11.21=81.21元/m3(现场价)碎石：70+11.21=81.21元/m3(现场价)块石：45+11.21=56.21元/m3(现场价)混凝土配合比由卵石、粗砂混凝土改用碎石、中砂混凝土，相应换算系数为水泥1.177（1.10×1.07）、砂1.08（1.10×0.98）、石子1.04（1.06×0.98）、水1.177（1.10×1.07）。其它材料价格均以恩施自治州建设委员会监督发布的工程区内2011年第一季度工程材料市场信息价为准。材料限价：根据鄂水利发[2005]3号文规定，钢筋、水泥等限价进入工程单价，余额以补差形式计算税金后列入相应单价中。水泥限价：270.00元/吨　　　钢筋限价：2700.00元/吨汽油限价：3400.0元/吨　　　柴油限价：3300.0元/吨骨料限价：70.00元/m3由于程序限制，安装工程单价中汽油、柴油的材料补差与定额未计价装置性材料费用合并进入“未计价装置性材料费”中，计算税金后进入工程安装单价。（3）施工用风、水、电价格电：0.95元/kw·h风：0.18元/m3水：0.55元/m3（4）设备价格主要设备按当前市场价计算，运杂费费率为6%，采保费费率为0.7%，经计算，综合运杂费率为6.74%。12.4.2取费标准3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算（1）其它直接费计算基础直接费，建筑工程费率为2.0%，安装工程费率为2.7%。（2）现场经费表12-1　　　现场经费费率表序号工程类别计算基础现场经费%1土方工程直接费72石方工程直接费73混凝土工程直接费84钻孔灌浆工程直接费75模板直接费86其它工程直接费67机电、金属结构设备安装工程人工费45（3）间接费表12-2间接费费率表序号工程类别计算基础现场经费%1土方工程直接工程费72石方工程直接工程费73混凝土工程直接工程费54钻孔灌浆工程直接工程费75模板直接工程费66其它工程直接工程费67机电、金属结构设备安装工程人工费50（4）企业（计划）利润按直接工程费和间接费之和的7%计算。（5）税金由于本工程属于市区或县城镇以外，税金按直接工程费、间接费和企业利润之和的3.22%计算。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算12.4.3建筑工程根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》：管护设施一般设坝前水位尺，存在白蚁危害的应明确治理方案，无上坝道路的，结合临时道路进行设计，原则上不新建管理房屋。本工程不涉及永久性生活文化福利建筑工程及室外工程。仅内外部观测工程设置一水位尺和量水堰。12.4.4施工临时工程其他施工临时工程，按工程一至四部分建安工作量的2%计算。12.4.5其它费用（独立费用）根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》：独立费用投资控制在总投资的15%以内，不计开办费，建设单位经常费、管理费不超过10万元计列，监理费按3%计列，勘测设计费按5%计列，安全鉴定费按2-3万元计列。工程投资中临时占地可适当考虑，一般不考虑永久占地。（1）建设管理费（项目建设管理费）结合本工程实际情况，本项目不计建设单位开办费，建设单位定员2人，经常费计算期为12个月。按文件规定计算建设单位人员经常费用为37922.08元/人·年。工程管理经常费，按建设单位开办费和建设单位人员经常费之和的35%计取。（2）科研勘测设计费　a.勘测设计费按5%计列，本工程勘察设计费为11.0万元。b.监理费按3%计列，本工程施工监理费为7.0万元。c.工程科学研究试验费，按一至四部分建安工作量的0.5%计算。d.安全鉴定费计列3万元。（3）建设及施工场地征用费3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告12设计概算按工程所在地有关规定计算。编制方法和计算标准参照移民和环境部分编制规定执行。其中临时占地的荒山补偿费为1000元/亩。（4）其他根据财综[2008]78号文规定，自2009年1月1日起，在全国统一取消定额编制管理费和工程质量监督费。a.工程保险费，按一至四部分合计的0.5%计算；b.其他税费，按一至四部分合计的0.2%计算。12.4.6预备费根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》：工程投资中不取基本预备费。本工程不计基本预备费和价差预备费。12.4.7建设期还贷利息（建设期融资利息）由于本工程投资采用国家政府投资，未进行贷款，故工程建设期贷款利息0万元。12.4.8移民和环境部分投资估算根据《湖北省小（2）型病险水库除险加固项目前期工作指导意见》：水保、环评共按1万元计列。本工程环境保护及水土保持工程部分投资概算计列1万元。12.5工程投资本工程投资情况见表12-3。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价表12-3　工程总概算表单位：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投资合计所占比例Ⅰ工程部分投资281.59第一部分：建筑工程227.82227.8280.9一大坝加固工程144.24144.2451.2二泄洪加固工程64.0164.0122.7三输水隧洞工程16.4016.405.8四房屋建筑工程0.400.400.1五其他建筑工程2.772.771.0第二部分：机电设备及安装工程第三部分：金属结构设备安装工程0.191.101.290.5一引水设施除险加固工程0.191.101.290.5第四部分：施工临时工程18.6318.636.6一导流工程1.641.640.6二施工交通1.501.500.5三施工供电工程7.217.212.6四施工房屋建筑工程3.673.671.3五其他施工临时工程4.604.601.6第五部分：独立费用33.8633.8612.0一建设管理费16.3916.395.8二科研勘测设计费15.2315.235.4三建设及施工场地征用费0.510.510.2四其他1.731.730.6一至五部分投资合计246.631.1033.86281.59100.0静态总投资281.59100.0总投资281.59100.0Ⅱ水土保持和环境保护部分投资1.00∑项目静态总投资282.59项目建设期利息0项目总投资282.593恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价13经济评价13.1概述马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，距恩施市区17km（直线距离），水库属于清江的一条小支流，坝址以上控制流域面积0.3km2，坝址以上河长0.8km，河道加权平均坡降为38.3‰，属于山区扇形流域。水库于1958年1月动工兴建，1959年12月竣工投入运行。是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。本次对水库工程进行较为全面的除险加固后，可以从根本上消除影响水库正常运行的安全隐患，更好地发挥水库的综合利用效益，促进地方社会经济的发展。13.2经济评价方法工程属改、扩建水利建设项目性质，根据《水利建设项目经济评价规范(SL72—94)》的有关规定，此类项目的国民经济评价可采用有、无该项目的增量费用和效益进行，该计算方法能较好地反映实施加固措施后其防洪作用的提高和灌溉效益的增加，因此，本工程采用增量费用效益进行国民经济评价。13.3经济评价依据及参数13.3.1经济评价依据经济评价遵照国家及水利行业有关法律、法规及规程、规范。其主要依据为：（1）国家计委、建设部2006年颁布的《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）（发改投资[2006]1325号）；（2）水利部1994年3月颁布的《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）；3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价（3）《国务院关于固定资产投资项目试行资本金制度的通知》（国发[1996]35号）；（4）国家现行财税制度和有关规定。13.3.2经济评价参数经济评价采用的基本参数如下：（1）基准年及基准点：计算期的基准年选在建设期第一年，并以该年年初作为折现计算的基准点，投入的费用和产出的效益均按年末发生和结算；（2）水利工程社会折现率采用8.0%；（3）工程建设期为12个月，正常运行期采用25年，则国民经济评价计算期均采用26年。13.4增量费用计算增量费用主要包括工程投资、年运行费和流动资金。13.4.1工程投资本工程投资概算包括枢纽建筑工程、金属结构设备及安装工程、临时工程、其他费用、环境保护和水土保持工程等，建设投资概算是以鄂水利发[2005]3号文颁发的《湖北省水利水电工程设计概（估）算编制规定》为依据。材料价格均以恩施自治州建设委员会监督发布的工程区内2011年第一季度工程材料市场信息价为准。概算的工程建设静态总投资为282.59万元。由于工程所需的劳力、设备、材料已按市场价格计算，国内市场价格已基本能反映供求状况，可作为影子价格使用，本项目投资的国民经济费用不予调整。剔除属于国民经济内部转移支付费用的各种利息、计划利润和税金及有关税费，这部分费用约占建安工作量的10%。则国民经济评价投资为254.33万元。13.4.2年运行费考虑到水库除险加固工程实施后，不增加人员编制，故增量年运行费仅包括材料、修理和维护费维护费、保险费和其他费用等。参考水库除险加固前的实际运行情况，增加的年运行费用分项计算如下：3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价（1）材料、修理和维护费材料、修理和维护费（包括水库的维护和养护费用）按占固定资产投资的1%计算，即每年2.83万元。（2）保险费根据有关规定，在没有明确签定保险合同时，暂按固定投资的0.25%交纳保险费，即每年保险费为0.71万元。（3）其他费用其他费用:按以上两项合计的40%计为1.41万元。经计算马者水库增量年运行费为4.95万元。13.4.3流动资金流动资金是指在项目建成投产后，为维持生产，在供应、生产、销售过程中，供购置生产资料、支付工资和其他生产经营费用所占用的全部周转资金。按年运行费的10%计，约为0.50万元。13.5增量效益计算马者水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。水库除险加固工程属改、扩建水利建设项目，其效益应按有、无本除险加固工程的增量效益分析计算。水库带病运行效益发挥受到较大限制并威胁下游的安全。加固的增量效益主要体现：一是工程实施后将排除安全隐患，使枢纽工程得以安全运行以保证下游的安全；二是水库能正常发挥工程设计的综合效益，使灌溉、供水效益增加。其防洪、灌溉、供水的增量效益估算如下：13.5.1防洪效益按照《规范》的规定，防洪效益可计算特大洪水年效益，因而可计算水库特大洪水情况下的防洪效益。（1）估算水库除险加固后其防洪可减免下游保护区遭遇20年一遇洪水情况下3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价1000亩耕地的洪灾损失作为其增量防洪效益。水库下游保护区遭遇设计洪水（P=5%）时，耕地亩均产值加上抢险、救灾费用损失约为500元/亩，合计损失50万元；（2）估算水库除险加固后其防洪可减免下游保护区遭遇20年一遇洪水情况下龙凤坝集镇2300人的洪灾损失作为其增量防洪效益。水库下游保护区遭遇设计洪水（P=5%）时，人均直接、间接损失之和约500元/人，合计损失115万元；目前水库汛期空库运行，现状防洪能力低于设计洪水标准，遇20年一遇洪水时则可能因而渗漏导致溃坝失事。前述洪灾总损失合计为165万元，按重现期20年平均，所以估算水库除险加固年平均增量防洪效益为8.25万元。13.5.2灌溉效益马者设计灌溉面积4100亩，现实灌面积2500亩。根据灌区目前农业发展的规划和灌溉配套工程的实际情况，水库除险加固后能改善现有灌溉面积2500亩，恢复灌溉面积1600亩。依据灌区技术经济分析，考虑灌区灌溉效益分摊，改善灌溉面积的灌溉年效益为40元/亩，恢复灌溉面积的年效益80元/亩，则合计可增加灌溉效益22.8万元。13.5.3供水效益马者水库是一座兼有供水效益的小（2）型水库，可解决马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，使农村群众生活用水困难、饮水水质不符合饮水卫生标准或用水极不方便的问题得到了改善和解决，使农村集镇绿化、农舍庭院美化等环境面貌明显改观，农民家庭和个人的卫生条件随之改变，精神面貌、健康水平大有提高，特别是用水条件的改善，极大地促进了农村种植、养殖、食品加工等工、副业及乡镇企业的兴旺发达。从解放劳动力、减少农民医药费支出、发展庭院经济三个方面分析计算，根据2011年一季度物价水平当地居民人均每年可增加直接、间接效益共约30元，合计增加供水效益14.63万元。合计马者水库整险加固后的防洪、灌溉、供水年效益为45.68万元。13.6经济分析及敏感性分析13.6.1经济分析在经济效益和费用分析的基础上，编制本项目经济效益费用流量表（见13-1），计算经济内部收益率（EIRR）和经济净现值（ENPV3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价）。经计算，该项目经济内部收益率为15.56%，大于社会折现率8%；经济净现值（is=8%）ENPV=166.73万元，大于0，经济效益费用比1.59，大于1；各项指标均满足《规范》要求，说明建设本工程在经济上是合理的。13.6.2敏感性分析该项目的不确定性分析主要针对经济分析中的效益与投资向不利方向变化对经济指标的影响进行分析。敏感性因素主要考虑投资增加10%和15%，效益减少10%和15%。根据分析可知，投资增加10%和15%后经济内部收益率分别为13.8%、13.0%，效益减少10%和15%后经济内部收益率分别为13.6%、12.6%，从经济角度分析，该项目具有一定的经济抗风险能力。敏感性分析成果表见表13-2。由于该工程为国家基础设施项目，且其投资采用国家政府投资，未进行贷款，故在此不进行财务经济评价。13.7综合评价马者水库位于恩施市屯堡乡马者村，是一座以灌溉为主，兼有防洪、人畜饮水、生态等综合效益的小（2）型水库。工程建设至今发挥了良好的经济效益，它担负着马者村15组1428户4876人和5000多头牲畜饮水供应，可灌溉农田4100亩，下游影响耕地1000亩，人口2300人。工程一旦失事，将影响下游0.23万人、0.1万亩农田的安全。水库除险加固后，提高了对下游防洪的保护能力，为当地农业生产和人民生命财产提供可靠保障，为社会、经济、环境的可持续发展创造有利条件，具有重要的经济意义与社会意义。本次水库除险加固工程经济指标较好，国民经济评价可行，建议尽快组织实施。3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价表13-1国民经济效益费用流量表单位：万元序号项目年份建设期运行期123456789101112131效益流量B045.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.681.1项目各项功能的效益045.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.681.1.1防洪效益8.258.258.258.258.258.258.258.258.258.258.258.251.1.2灌溉效益22.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.81.1.3供水效益14.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.631.2回收固定资产余值1.3回收流动资金1.4项目间接收益2费用流量C254.335.454.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.952.1固定资产投资254.332.2流动资金0.52.3年运行费4.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.952.4项目间接费用3净效益流量-254.3340.2340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.734累计净效益流量-254.33-214.1-173.37-132.64-91.91-51.18-10.4530.2871.01111.74152.47193.2233.93经济内部收益率15.56%经济净现值(is=8%)￥166.73万元经济效益费用比(is=8%):1.59经济净现值(is=7%)￥205.56万元经济效益费用比(is=7%):1.70续表13-1国民经济效益费用流量表单位：万元3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告13经济评价序号项目年份合计运行期141516171819202122232425261效益流量B45.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6846.181142.51.1项目各项功能的效益45.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6845.6811421.1.1防洪效益8.258.258.258.258.258.258.258.258.258.258.258.258.25206.251.1.2灌溉效益22.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.85701.1.3供水效益14.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.6314.63365.751.2回收固定资产余值01.3回收流动资金0.50.51.4项目间接收益02费用流量C4.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.95378.582.1固定资产投资254.332.2流动资金0.52.3年运行费4.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.954.95123.752.4项目间接费用03净效益流量40.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7340.7341.23763.924累计净效益流量274.66315.39356.12396.85437.58478.31519.04559.77600.5641.23681.96722.69763.92经济内部收益率经济净现值(is=8%)经济净现值(is=7%)3恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告11工程占地及移民表13-2国民经济评价敏感性分析成果表单位：万元方案效益增减比例费用增减比例内部收益率经济净现值经济效益费用比110%0%17.50%2121.74215%0%18.40%2341.8230%0%15.60%1671.594-10%0%13.60%1221.435-15%0%12.60%991.3560%10%13.80%1381.4470%15%13.00%1241.3880%0%15.60%1671.5990%-10%17.70%1951.76100%-15%18.90%2091.8711-10%15%11.20%791.2412-15%10%11.00%711.233恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告目录目录1综合说明11.1概述11.2水文31.3工程地质41.4工程任务和规模51.5加固设计81.6金属结构121.7施工组织设计121.8环境保护设计131.9水土保持设计141.10工程管理151.11工程征占地151.12设计概算161.13经济评价162水文182.1工程概况182.2水文气象192.3设计洪水203工程地质273.1工程概况273.2区域地质283.3库区工程地质条件及评价313.4坝体工程现状及质量评价333.5坝区工程地质条件及评价353恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告目录3.6溢洪道工程地质条件及评价373.7输水工程地质条件及评价373.8天然建材373.9结论及建议384工程任务和规模404.1地区社会经济概况404.2工程任务404.3工程现状及除险加固的必要性414.4水库调洪计算435工程加固设计465.1工程等别与洪水标准465.2水库水位及基本参数465.3工程布置现状概况475.4工程存在的主要问题和出险加固的主要内容495.5大坝加固设计505.6溢洪道加固设计655.7输水设施加固设计695.8观测设计725.9库岸防渗补漏工程736金属结构747施工组织设计757.1施工条件757.2施工期洪水控制767.3主体工程施工767.4施工交通运输823恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告目录7.5施工总体布置837.6施工总进度847.7主要技术供应848环境保护设计868.1设计依据及采用标准868.2环境保护内容868.3环境影响评价909水土保持设计939.1编制依据939.2水土保持方案设计949.3环境管理与监测959.4环境保护及水土保持投资概算9610工程管理9710.1管理机构及人员设置9710.2工程管理范围与保护范围9710.3工程管理设施9711工程占地及移民9812设计概算9912.1工程概况9912.2投资主要指标10012.3编制依据10012.4编制说明10112.5工程投资10513经济评价10713.1概述1073恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院 湖北省恩施市屯堡马者水库除险加固工程初步设计报告目录13.2经济评价方法10713.3经济评价依据及参数10713.4增量费用计算10813.5增量效益计算10913.6经济分析及敏感性分析11013.7综合评价1113恩施土家族苗族自治州水利电力勘测设计院'