某水库枢纽除险加固工程初步设计报告

'某水库枢纽除险加固工程初步设计报告目录工程特性表11综合说明51.1绪言51.2工程水文81.3工程地质91.4工程任务与规模101.5除险加固设计101.6环境保护设计111.7工程管理111.8施工组织设计121.9设计概算132水文142.1概况142.2工程等级与洪水标准152.3水文资料152.4径流计算152.5设计洪水162.6水位~库容、泄流量关系212.7施工洪水222.8水库调洪演算232.9坝顶高程复核252.10防洪标准复核283工程地质293.1坝址工程地质条件、水文地质条件293.2地震效应293.3岩土物理力学特征293.4工程地质评价303.5天然建筑材料评价333.6结论与建议334工程任务与规模354.1工程目前存在的主要问题354.2除险加固的必要性364.3除险加固初步设计的工程措施365除险加固设计38II 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5.1设计原则和依据385.2大坝渗漏加固设计415.3主坝坝体结构加固设计515.4溢洪道设计585.5大坝安全监测设计685.6输水设施加固设计695.7金属结构与机电设备设计705.8副坝渗漏加固设计705.9副坝结构加固设计715.10新建引水隧洞设计716环境保护与水土保持设计726.1环境保护设计726.2水土保持设计797工程管理设计867.1依据867.2管理机构867.3工程管理范围与保护范围867.4交通、通讯设施877.5工程运行管理877.6施工期管理及环境绿化美化898施工组织设计908.1施工条件908.2施工导流918.3主体工程施工928.4施工交通运输978.5施工工厂设施978.6施工总布置988.7施工总进度1008.8施工组织管理1009设计概算1039.1工程概况1039.2编制依据1049.3基础资料1049.4工程概算106II 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告工程特性表序号指标名称单位原设计除险加固后备注一水文1坝址控制流域面积km²0.660.662干流长度km1.151.153平均坡降14.50‰14.50‰4多年平均降雨量mm1300.101300.10二水库1水位校核洪水位m419.83419.17200年一遇设计洪水位m419.24418.7920年一遇正常蓄水位m418.00418.00死水位m404.52404.522正常蓄水位时水库水面km²0.080.083库容总库容(校核洪水位下)万m³47.1244.15校核洪水位正常蓄水位库容万m³39.1639.16正常蓄水位死库容万m³1.171.17三洪水1设计洪水标准年2020重现期设计洪峰流量m³/s6.016.01设计下泄流量m³/s2.233.712校核洪水标准年200200重现期校核洪峰流量m³/s10.2610.26校核下泄流量m³/s4.176.62四主要建筑物1主坝坝型粘土心墙坝斜墙坝坝顶高程m420.00420.00104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告最大坝高m17.517.5坝顶宽m3.53.5坝顶轴长m6565坝底宽m81.4181.41坝底轴长m3535地基特性砂岩砂岩2副坝坝型均质土坝斜墙坝坝顶高程m419.75419.75最大坝高m8.08.0坝顶宽m3.53.5坝顶轴长m3535坝底宽m81.4181.41坝底轴长m3535地基特性砂岩砂岩3泄水建筑物型式正槽式正槽式溢洪堰顶高程m418.00418.00溢流堰宽度m1.503.00闸门型式闸门尺寸（长×宽）m×m无无消能方式无消力池4输水建筑物4.1高涵4.1.1输水涵洞结构型式浆砌石涵砼隧洞输水道长m120116输水道尺寸(宽×高)m0.6×0.81.2×1.6104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告进口底板高程m411.35411.35设计过流量m³/s1.51.5闸门尺寸（长×宽）m×m无无启闭机t/台无无4.1.2高涵卧管型式浆砌石预应力砼管断面尺寸(宽×高)m0.45×0.5DN0.5闸孔尺寸m0.150.15启闭机t/台无34.2低涵4.2.1输水涵洞结构型式浆砌石涵砼隧洞输水道长m100105输水道尺寸(宽×高)m0.6×0.81.2×1.6进口底板高程m404.52404.52设计过流量m³/s1.51.5闸门尺寸（长×宽）m×m无无启闭机t/台无无4.2.2低涵卧管型式浆砌石预应力砼管断面尺寸(宽×高)m0.45×0.5DN0.5闸孔尺寸m0.150.15启闭机t/台无无五工程效益1灌溉面积万亩0.10.1水田万亩0.10.1旱土万亩2城镇及工业及用流量m³/s104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告年用水总量万m³3可养鱼水面亩10104防洪保护面积亩100010005下游影响主要城镇及交通干线km距泸溪县城km5858六施工1主要工程量土石方开挖m³3668.4土石方回填m³839.2混凝土m³883.3预制砼块护坡m³202.4帷幕灌浆t487.02总工期月63总投资万元310.52104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告1综合说明1.1绪言大冲垅水库位于泸溪县浦市镇毛家滩村境内，东经110°08′，北纬28°08′，坝址座落在水系为沅水一级支流，该水库是一座小Ⅱ型水库。坝址以上控制集雨面积0.28km2，大坝最大坝高10.5m，总库容21.11万m³，正常库容19.13万m³。属沅水一级支流武溪，距县城25km，距镇政府3km，有防汛公路经过大坝，交通较为方便。水库于1966年5月动工修建，1967年5月主体工程完工，枢纽工程主要由大坝、灌溉放水涵、卧管、及溢洪道等建筑物组成。主坝坝型为粘土心墙坝，坝顶高程134.2m，最大坝高10.5m，坝顶轴线长89.5m，坝顶宽4.7m，上游坝坡坡比1:1.62，下游坝坡坡比1:1.64，总库容21.11万m3；正常蓄水位132.2m，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(Ⅱ)型水库。该水库设计灌溉面积100亩，而且由于水库位置较高，该水库又具有重要的防洪保安作用，直接影响到下游浦市镇铁柱潭的300亩耕地及230余人的生命财产安全。水库自修建至今已有四十余年的历史。鉴于工程建设年代历史条件的限制，建坝前期坝址区未做必要的地质勘测工作，施工质量也不高，导致工程存在诸多隐患。水库蓄水后，坝基、坝体渗漏严重，主坝外坡有沉陷现，导致变形严重，外坡坝脚两处均有漏水；溢洪道未衬砌。没有修建消力池，泄槽未完工，槽内岩体翻露，槽尾由于未设消力池，因此形成冲刷坑。同时汛期弃水时淹没、冲毁庄稼的情况时有发生。目前大坝坝下放水涵管已经断裂漏水无法运行，大坝的放水卧管已老化损坏漏水,导致水库无法正常蓄水、放水。水库没有健全的管理监测设施，无法正常监测水库的运行情况。由于上述原因，大坝已成危坝，直接威胁下游村民的生命财产安全，经安全鉴定为3类。因此，为了确保水库工程安全运行，发挥水库的工程效益，对水库进行除险加固已势在必行。受泸溪县水利局的委托，我院对大冲垅水库大坝除险加固进行勘测设计（扩大初步设计）工作。编制了《大冲垅水库除险加固初步设计报告》104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告1.2工程水文1.2.1流域概况流域为亚热带季风湿润区，气候温和，四季分明。春多阴雨，夏暑期长，秋多干旱，冬寒期短。年日平均气温16.6℃。年平均无霜期270天。多年平均降雨量1300.10mm，多年平均最大风速12.0m/s。大冲垅水库坝址控制集雨面积0.28平方公里，坝址以上干流长度1.4km，干流平均坡降17.05‰，整个流域属典型的山区峡谷型河流，河谷基本对称，河流纵坡大，水流湍急，两岸冲沟发育，谷坡陡峻。林木茂密，植被良好，水土流失较轻。1.2.2设计洪水大冲垅水库没有水文气象观测资料，因此水库大坝安全评价洪水复核采用的参数均是根据湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨查算手册》（以下简称《查算手册》）查算的。本次水库除险加固设计洪水复核的的参数仍根据《查算手册》推荐的推理公式推求。求得该水库设计洪水成果如表1-1。表1-1调洪演算成果汇总表洪水频率洪峰流量(m³/s)最大下泄流量(m³/s)库水位（m）相应库容（万m³）起调水位（m）正常库容（万m³）消能防冲P=10%2.140.93132.5720.45132.2019.21设计洪水P=5%2.351.28132.6620.75132.2019.21校核洪水P=0.5%4.022.37132.8921.53132.2019.21本次复核结果经合理性检查，它与近年相关的同频率暴雨洪峰模数统计资料相吻合，故本次按《湖南省暴雨洪水查算手册》查算的成果是合理的。1.2.3拦水建筑物顶部高程复核大坝的坝顶高程等于不同运用情况下水库静水位与超高之和的最大值，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的规定，对大坝坝顶高程和溢洪道控制段导墙顶部高程进行了复核，经计算，20年一遇设计洪水位为132.69m，200年一遇校核洪水位为132.91m，现有大坝坝顶高程为420.00m，其结果如下表1-2：经过加固处理后，大坝所要求的坝顶高程为134.2m，现坝顶高程134.2m，高于规范要求的坝顶高程0.58m。水库拦洪满足规范要求。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表1-2坝顶高程计算结果项目净水位设计波浪爬高R5%(m)风壅水面高度安全加高坝顶高程是否低于现状坝顶高程大坝设计P=5％132.660.7940.00050.500133.952是(134.2)校核P=0.5％132.890.4690.00020.300133.659是(134.2)1.3工程地质坝址座落在对称的“U”型沟谷上。两岸地势平缓，山体坡度较缓，一般10°～15°，山顶浑圆。坝址区山体植被发育，主要为杉树、枞树等。库区第四系残坡积土覆盖较薄，分布不连续，强风化基岩裸露，风化后成碎块状，岩层倾向下游偏左岸。1.3.1地质结论(1)大坝外坡因人为破坏与漏水严重，造成变形，主坝坝脚排水棱体已人为破坏。(3)大坝坝体填筑土土质不佳，据经验，粒径大于2mm土重占总土重的20.5%～30.75%；渗透系数2.07×10-4cm/s～2.50×10-4cm/s，均大于碾压式土坝设计规范《SL274-2001》要求（心墙坝渗透系数不大于1.0×10-5cm/s），坝体防渗不能满足规范要求，下游坝坡脚出现散浸。(4)清基不彻底，基岩强风化未作处理，坝体与基岩接触面形成渗漏通道。坝外坡坡脚均出现集中渗漏，流量达10L/s。(5)溢洪道过短，泄洪时对下游农田冲刷严重。(6)输水卧管基础直接座落在风化层与土体上，由于清基未彻底，造成基础下沉及漏水现象；涵管为浆砌石箱型结构，经多年运行，涵管底板断裂，漏水严重。1.3.2地质建议(1)针对坝体存在的渗漏问题，增强坝体填筑土的防渗能力。沿铺盖周边对基岩进行帷幕灌浆且帷幕深度深入坝基基岩面透水率10Lu以下。(2)下游种草护坡，并在下游坝脚新修排水棱体。(3)新建溢洪道、泄槽、消力池，使其达到规范规定的防洪要求。(4)改造放水卧管、涵洞。(5)新建输水隧洞。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告(6)增设大坝安全监测系统，建设管理用房。1.4工程任务与规模根据《防洪标准》GB50201-94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000确定该水库为Ⅴ等工程，主要建筑物级别按5级、次要建筑物按5级、临时建筑物按5级进行加固设计。根据《防洪标准》GB50201-94，大冲垅水库防洪标准洪水重现期：20年一遇设计，200年一遇的校核，溢洪道消能防冲工程设计洪水标准为10年一遇。1.5除险加固设计1.5.1除险加固措施根据现场查勘，确定水库枢纽除险加固初步设计的主要措施如下表1-3。表1-3水库枢纽除险加固工程措施枢纽建筑物设计加固措施挡水建筑物大坝坝基对坝基、坝肩与坝体接触带进行防渗帷幕灌浆处理坝内坡上游坝坡坡进行加固整形，采用C15预制块护坡，采用土工膜防渗处理，新建踏步坝顶增设防护墩，坝顶宽度4.7m，新建200mm厚、C25砼路面坝外坡下游坝坡进行加固整形，清除覆盖层，草皮护坡，增设踏步，新建排水沟，设置围栏排水棱体整修排水棱体，设置反滤层泄洪溢洪道对溢洪道进行整修，完善消能设施，输水取水卧管拆除原高、低涵卧管，新建高、低涵卧管（DN500预应力砼管）涵管封堵原高、低涵管，新建输水隧洞（城门型，宽1200mm、高1600mm）观测及其他观测增设水库水位观测设施防汛公路对到库内外2.0km防汛公路进行硬化防汛仓库新建防汛仓库1.5.2加固后稳定分析本次复核是对加固后的大坝进行稳定安全复核，本次只选取标准断面进行复核，断面参数仍与渗流相同相同，采用简化毕肖普法计算。计算结果见表5-12和图5-5~5-7。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表1-4主坝加固后标准断面稳定计算安全系数成果表部位工况库水位(m)下游水位(m)最小安全系数规范值下游坝坡正常蓄水位132.2无水1.291.25设计洪水位132.69无水1.271.25校核洪水位132.91无水1.251.15上游坝坡水位骤降132.2—128无水1.351.15由计算结果可以看出，坝体经过加固处理后，上下游坝坡抗滑稳定安全系数均在允许范围内，因此加固后上下游坝坡稳定满足要求。1.6环境保护设计本工程属于无污染型工业，该工程加固处理，能使大坝安全运行，同时改造溢洪洞大大提高了水库调度的灵活性，使下游减轻洪灾损失，有助于改善库区周围环境质量。但在除险加固工程的施工过程中可能对区域的自然环境、生态环境产生不利影响，主要有：（1）对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定污染；（2）由于施工人员聚集，可能导致传染病流行；（3）部分地表植被破坏，短期地表新岩土裸露，造成水土流失。针对以上可能性，对施工区的环境保护、水土保持及绿化、施工安全、库区景观建设等环境进行了设计，并提出了环境保护管理监测计划，监测内容包括水质监测，大气质量监测和噪音监测等。1.7工程管理大冲垅水库管理机构为泸溪县小型水库管理中心，主管部门为泸溪县水利局。根据国家建委《关于厂矿企业职工住宅、社会宿舍建筑标准的几项意见》、部颁《关于水利工程设计、施工为管理创造必要的条件的若干规定》、水利部颁《水库工程管理设计规范》（SL106-96）标准和水利部水建【1998】第15号文的规定，结合本工程的规模及具体情况，增加部分生产管理和生活设施，增建和完善大坝安全检测及环境量观测设施等。大冲垅水库工程等别为小Ⅱ型，根据《水库工程管理通则》SLJ702-81并参照《水库工程管理设计规范》SL106-96中有关水库管理等级划分的规定，确定水库主管部门的级别为科级。大冲垅水库管理机构为泸溪县小型水库管理中心，主管部门为泸溪县水利局。大冲垅水库工程的管理范围包括：大坝、副坝、溢洪道、104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告放水涵洞、水库放水渠、水库土地征用线以内的库区，生产、生活福利区。1.8施工组织设计本工程距泸溪县58km，坝址左岸有通村水泥路。加固工程对外交通依靠公路，水可以直接由水库供应，电则由电网供应，施工临时建筑物部分利用水库管理所已有场地和建筑。本工程大多数项目需在枯水期（9月至次年3月）进行施工，计划工期为6个月。为提高水库抗洪能力以及根据资金可能供应情况，第一年优先安排溢洪洞和大坝加固项目。开挖施工主要是坝体防渗、坝面整治及溢洪道改造工程和输水设施改造工程。土方开挖采用机械与人工相结合，反铲挖掘机挖装，自卸汽车运输弃渣；石方开挖采用风钻钻孔爆破，推土机集渣，反铲挖掘机挖装，自卸汽车运输弃渣。大冲垅水库除险加固工程所需材料主要有土料、砼骨料、水泥、钢材、木材、块石、油料等。主要材料来源为：（1）钢筋、水泥、油料：在泸溪县城采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km。（2）木材：在当地采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km，到工地综合单价为错误！链接无效。元/m³。（3）河砂(中粗砂)、碎石、块石从洗溪砂石场采购，运距错误！链接无效。km。其他材料由当地提供。表1-4主要材料用量表名称水泥32.5砂砾石块石钢筋数量428.41394.5162.218.4本次除险加固工程各项目比较分散，且项目规模不大，施工场地可很据工程独立或结合布置，可大大减少施工对场地的要求。1.9设计概算1.9.1概算编制依据（1）概算编制办法为湘水建管（2008）第16号文。（2）建筑工程定额104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告执行水利部水总【2002】116号文颁发的《水利建筑工程概算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》、水总【2005】389号文发布的《水利工程概预算补充定额》、水建管【1999】523号文发布的《水利水电设备安装工程概算定额》等。1.9.2概算投资总投资为3105240元，静态总投资3105240元，其中建筑工程2177596元；机电设备、金属结构及安装工程0元；临时工程284592元；独立费用394231元；基本预备费142821元。征地、水保部分投资106000元。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告2水文2.1概况2.1.1流域概况大冲垅水库位于泸溪县浦市镇毛家滩村境内，沅水一级支流，属小Ⅱ型水库，坝址距乡政府3.0km，大坝距临近公路，交通方便。大冲垅水库坝址以上控制集雨面积0.28km2，最大坝高10.5m，干流平均坡降17.05‰，该水库是一座以灌溉为主的小Ⅱ型水库。整个流域属典型的山区峡谷型河流，河谷基本对称，河流纵坡大，水流湍急，两岸冲沟发育，谷坡陡峻。库区内山高水陡，林木茂密，植被良好，水土流失较轻。洪水以暴雨山洪为主。产流方式以蓄满产流为主。流域为亚热带季风湿润区，气候温和，四季分明。春多阴雨，夏暑期长，秋多干旱，冬寒期短。年日平均气温16.9℃。年平均无霜期278天。多年平均降雨量1300.10mm，多年平均最大风速12.0m/s。2.1.2工程概况大冲垅水库1966年5月动工修建，1967年5月主体工程完工，最大坝高10.5m，现状坝顶高程134.2m，正常蓄水位132.2m，死水位128m，死库容0.5万m³。枢纽建筑物由大坝、灌溉放水涵、卧管、及溢洪道等建筑物组成。大坝为粘土心墙坝，坝顶轴线长89.5m，最大坝高10.50m。溢洪道布置在大坝右岸的台地，全长25m，其中明槽段11m，泄槽段14m。溢流堰为正槽式无闸宽顶堰，堰顶高程132.2m，控制段堰顶宽度为3.7m，溢洪道未护砌,风化、剥落现象严重，影响水库泄洪；没有消力池，水流冲刷形成冲坑；水库溢洪对下游农田冲刷破坏严重。大坝坝下设置了放水涵卧管一处，布置在大坝左岸，卧管为浆砌石箱形结构，涵管的为矩形断面，尺寸为0.6m×0.5m，涵管进口底板高程为125.2m。目前大坝坝下放水涵管已经断裂漏水无法运行，大坝的放水卧管已老化损坏漏水,导致水库无法正常蓄水、放水。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告2.2工程等级与洪水标准大冲垅水库原设计定性为小Ⅱ型水库，原水库洪水标准按20年一遇设计，200年一遇校核。经复核，校核洪水位为132.91m，相应库容19.13万m³。根据《水利水电工程等级及洪水标准》的2.1.1条和2.2.1条规定，水库规模为Ⅴ等，小Ⅱ型。大冲垅水库大坝为粘土心墙坝。位于山丘区，设计灌溉农田1000亩，按《水利水电工程等级及洪水标准》，其主要建筑物为5级，设计和校核洪水重现期分别为20年和200年，消能防冲建筑物设计洪水重现期10年。2.3水文资料大冲垅水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核采用的参数均是根据湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》(以下简称《查算手册》)查算。2.4径流计算2.4.1年降雨经过对1958年至2004年共47年降雨资料进行统计分析，采用PIII型曲线适线，结果如表2-1。表2-1年降雨统计参数均值(mm)CVCS/CV1300.100.12333.5采用泸溪县降雨量实测资料进行计算，得不同设计频率年降雨量统计如表2-2。表2-2不同设计频率年降雨量成果表统计参数频率(%)均值(mm)1300.10/1510205075909599CV0.12模比系数2.962.101.721.340.840.600.500.460.44CS/CV3.5降雨(mm)3848.302730.212236.171742.131092.08780.06650.05598.05572.042.4.1年径流104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告设计流域无水文测站，年径流计算途径采用径流系数推算：根据泸溪县降雨量长序列实测资料计算，年径流查算结果如表2-3。表2-3年径流计算成果表径流系数年降雨量均值(mm)年径流深均值(mm)CVCS/CV0.421300.10546.040.332根据以上成果，得年径流如表2-4：表2-4水库不同设计频率年径流成果表频率(%)1510205075909599年径流深(mm)1616.281146.69939.19731.70458.68327.63273.02251.18240.26年径流量(万m³)25.8618.3515.0311.717.345.244.374.023.84年均流量m³/s0.0080.0060.0050.0040.0020.0020.0010.0010.0012.5设计洪水2.5.1设计暴雨根据大冲垅水库所在的地理位置和集雨面积，利用《查算手册》查得大冲垅水库所在位置属湖南省暴雨一致区第4区，产流分区第3区(降雨初损I0为25mm)。多年平均最大24小时点暴雨量为24点110mm，统计参数Cv为0.45，Cs=3.5Cv，点面关系系数α为1.0，求得各频率降雨量，详见表2-5。表2-5大冲垅水库库区最大24小时暴雨量P(%)0.20.3330.5123.335查算结果Kp3.142.942.792.522.252.051.88H点(mm)367.38343.98326.43294.84263.25239.85219.96H面(mm)367.38343.98326.43294.84263.25239.85219.962.5.2计算方法与步骤2.5.2.1计算方法采用推理公式求各频率的洪水。2.5.2.2计算步骤（1）求设计面雨量，将设计点雨量按式2-1转换成设计面雨量：104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告(2-1)式中：——点面折减系数，可由《查算手册》得到；、-设计年最大24小时点、面雨量；（2）根据流域面积查《查算手册》得暴雨衰减系数、。（3）求设计暴雨24小时时程分配。由式2-2求出1、3、6、12、24小时的面暴雨，(2-2)查《查算手册》表三得出最大24小时概化雨型时程分配。列表计算设计暴雨的时程分配。（4）查《查算手册》图40得出该流域初损。（5）将暴雨时程分配扣除初损,得各时段降水径流深。（6）按式2-3求时段地表径流深，同时求出地下径流深。(2-3)——地表径流占总径流的比值，查《查算手册》表十一得出。（7）采用试算法求净峰流量及汇流时间，计算公式：(2-4)(2-5)(2-6)经R上～θ/m～τ关系图查算后，得到汇流时间及洪峰流量。（8）由《查算手册》径流分配系数表查得径流分配系数，计算地面径流过程，（9）按等腰三角形关系计算地下径流过程。（10）累加地面径流和地下径流，求得洪水过程。（11）由洪水过程得出设计洪水洪峰流量。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告洪水过程线见表2-6，计算过程及结果见表2-8。表2-6大冲垅水库各频率洪水过程线时段洪水过程线时段洪水过程线10202000.2370.2830.30700.0000.0000.000130.2170.2610.33010.2531.9063.243140.1990.2390.30721.2532.3484.023150.1810.2180.28332.1411.8453.164160.1630.1960.26041.2901.3431.976170.1450.1740.23650.8731.1561.630180.1270.1520.21260.7080.8211.389190.1080.1310.18970.5960.5821.106200.0900.1090.16580.5270.5930.936210.0720.0870.14290.5190.4580.653220.0540.0650.116100.8940.4060.554230.0360.0440.091110.4600.3650.471240.2370.2830.307120.4340.2930.3362.5.3各频率相应洪水总量的计算采用Wmp＝R总×F×1000（m³）计算洪水总量，结果详见表2-8。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表2-7暴雨时程分配计算表时段(Δt=1小时)123456789101112131415161718192021222324设计24小时降雨各时段位置及所占百分数H1100100.0071.929187271.93H3-H159.840.2100.0035.3652721.114.235.37H6-H32842.229.8100.0030.792358.62139.1830.79H12-H64.620.330.618.517.68.4100.0017.808280.823.625.453.293.131.517.81H24-H1204.54.54.64.64.64.613.922.7013.613.69.1100.3020.1049200.90.90.90.90.90.92.794.5602.732.731.8320.17Ht00.90.90.90.90.90.92.794.560.823.628.6221.17214.2139.185.453.293.131.52.732.731.83151.06R总00.91.82.73.74.65.58.312.913.717.30.9221.17214.2139.185.453.293.131.52.732.731.83R上0.6815.65310.59.626.794.032.442.321.112.022.021.35111.78104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表2-8大冲垅水库暴雨洪水要素查算表暴雨要素计算方法重现期（年）1020200H点24查图三110.00110.00110.00Cv查图四0.450.450.45Kp查表二1.882.052.94H点24P=H点24×Kp206.80225.50323.40α查图一和图十六~二十三1.001.001.00H面24P=H点24P×a206.80225.50323.40n2查图二十四~三十九0.640.630.61n3查图二十四~三十九0.830.810.76H1=H面24P×24n3-1×6n2-n371.9381.52109.49H3=H面24P×24n3-1×6n2-n3×31-n2107.29122.54167.69H6=H面24P×24n3-1×61-n3138.09158.47219.43H12=H面24P×24n3-1×121-n3155.90181.03259.51I0查图四十25.0025.0025.00R总=H面24P-I0181.80200.50298.40ψ查表一十一0.740.740.74R上=R总×ψ111.78134.59226.80L干流长度1.401.401.40F流域面积0.280.280.28J干流坡降0.01710.01710.0171θ=L/(F1/4*J1/3)7.487.487.48m查图四十一(=0.145*θ0.489)0.390.390.39θ/m19.2819.2819.28τ试算3.293.162.91Qm试算2.142.354.02∑Qi=R上×F/(3.6△t)8.6910.4717.64Qm/∑Qi0.230.220.18Qm地=R下×F/(3.6△t)×1/底宽0.230.280.33Wmp=R总×F×10004.235.097.90洪峰模数=Qm/F7.658.3914.37104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告2.5.4设计洪水复核结论根据《防洪标准》（GB50501-94）规定，本次采用洪水标准为20年一遇设计，200年一遇校核，溢洪道消能设施洪水标准为10年一遇设计，经计算得出Qm10%=2.14m³/s，Qm³5%=2.35m³/s，Qm0.5%=4.02m³/s（详见表2-8）。2.5.5设计洪水复核结果的合理性检查根据湖南省吉首市地区的基本情况，20年一遇洪峰模数一般在8～14m³/s/km²之间，200年一遇洪峰模数一般在12～22m³/s/km²之间，本次初步设计洪水计算所取的点雨量为110.00mm，变差系数为0.45，均符合区域取值要求，取值合理，本次初步设计的20年一遇洪峰模数为9.10m³/s/km²，符合该地区洪峰模数8～14m³/s/km²的取值要求，200年一遇洪峰模数为15.55m³/s/km²，符合该地区洪峰模数12～22m³/s/km²的取值要求，故设计及校核洪峰流量计算是合理的，因此，本次洪水计算是合理的。2.6水位~库容、泄流量关系2.6.1水位~库容关系由于大冲垅水库库区植被良好，水库淤积轻微，因此库容由曲线采用水库安全评价报告的库容曲线，详见表2-9。表2-9大冲垅水库水位~库容关系表水位(m)库容(万m3)水位(m)库容(万m3)水位(m)库容(万m3)128.000.50129.408.02131.0015.01128.201.66129.608.99131.2015.77128.402.78129.809.93131.4016.49128.603.89130.0010.85131.6017.19128.804.96130.2011.73131.8017.87129.006.01130.4012.59132.0018.51129.207.03130.6013.43132.2019.13129.408.02130.8014.23134.2023.842.6.2水位~泄流量关系大坝右岸有溢洪道，为开敝式正槽溢洪道。溢洪道堰顶宽3.7m。堰顶高程104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告132.2m，，泄流曲线根据堰流出流公式计算：(2-7)式中：——淹没系数，取1.0；——侧收缩系数，取0.983；——流量系数，取0.385；——溢流堰宽度，取3.0m；——考虑行近水头的上游水深。现状泄流曲线成果见表2-10。表2-10大冲垅水库水位~泄流关系表水位（m）下泄流量（m3/s）水位（m）下泄流量（m3/s）水位（m）下泄流量（m3/s）132.200.00133.307.16133.9013.75132.400.55133.408.15134.0014.98132.601.57133.509.19134.1016.24132.802.88133.6010.27134.2017.54133.004.44133.7011.39133.206.20133.8012.552.7施工洪水大冲垅水库为年调节水库，相对于很小的集水面积来说库容较大，调蓄能力强，水库施工期选在灌溉结束后的枯水期，这一时期降雨较少，由降雨形成的洪水量抬高水库水位较为有限，因此，施工期洪水位采用施工起始时的水库蓄水位加上施工修筑围堰时段设计洪量增加的高度。施工起始时的水库蓄水位采用灌溉低涵底板高程（即水库死水位）为128m，相应库容0.5万m³。施工期（枯水期）设计洪水采用间接法，即由设计暴雨推求设计洪水。根据本流域的气候特点、降水特性及施工要求计算11~3月和12~2月等两个阶段洪水供施工选用。为了推求面雨量，鉴于大冲垅水库及附近无较完整的降水资料，综合考虑采用《湖南省暴雨洪水手册》查算，各施工期各历时面暴雨频率分析的设计面暴雨成果见表2-11。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表2-11大冲垅水库施工期设计暴雨量表重现期（年）11月~3月12月~2月1日雨量24小时雨量1日雨量24小时雨量537.545.028.634.31042.951.535.142.1经统计，施工期24h暴雨前期影响雨量Pa值取10mm，然后以单位线进行汇流计算，得施工期设计洪水过程。根据本工程的具体情况，水库加固期间可采用灌溉低涵进行施工导流。涵卧管进口高程为292.99m，进口管径0.25m。根据枯水期设计洪水，按水库死水位128m作为起调水位，计算成果如表2-12。表2-12大冲垅水库施工期设计洪水计算成果表项目11~3月12~2月510510入库洪峰流量（m³/s）0.240.350.190.30出库洪峰流量（m³/s）0.000.000.000.00水库水位（m）129130128.5129.5相应库容（104m³）1.52.51.22.32.8水库调洪演算根据时段内水量静态平衡的原理，采用单辅助线法进行调洪演算，基本方程为：(2-8)(2-9)式中：Q1、Q2————-计算时段△t初、末的入库流量（m³/s）;q1、q2————计算时段△t初、末的下泄流量（m³/s）;V1、V2————计算时段△t初、末的水库蓄水量（m³）;t————-计算时段（s），取△t＝1×3600（s）2.8.1确定调洪起始条件水库大坝右岸有溢洪道，泄洪考虑取起调水位等于堰顶高程，即起调水位为132.2m104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告，相应132.2m以上库容为0，下泄流量q＝0，水位超过正常蓄水位，溢洪道开启泄流。2.8.2水库调洪演算2-13水库（P=10％）调洪计算表（单辅线法，△t=1h）2-13水库（P=10％）调洪计算表（单辅线法，△t=1h）t(h)Q入(m³/s)Q泄(m³/s)H(m)V(万m³)W入(万m³)W泄(万m³)洪量差(m³)00.0000.00132.2019.21　　　10.2530.01132.2119.250.050.000.00021.2530.11132.2919.510.270.020.00032.1410.48132.4420.010.610.110.00041.2900.86132.5520.390.620.240.00050.8730.93132.5720.450.390.320.00060.7080.88132.5620.410.280.330.00070.5960.81132.5420.340.230.300.00080.5270.73132.5120.270.200.280.000表2-14水库（P=5％）调洪计算表（单辅线法，△t=1h）t(h)Q入(m³/s)Q泄(m³/s)H(m)V(万m³)W入(万m³)W泄(万m³)洪量差(m³)00.0000.00132.2019.21　　　11.9060.12132.3019.530.340.020.00022.3480.62132.4820.160.770.130.00031.8451.11132.6120.610.750.310.00041.3431.28132.6620.750.570.430.00051.1561.27132.6520.740.450.460.00060.8211.17132.6320.660.360.440.00070.5821.00132.5920.520.250.390.00080.5930.86132.5520.390.210.340.000104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表2-15水库（P=0.5％）调洪计算表（单辅线法，△t=1h）t(h)Q入(m³/s)Q泄(m³/s)H(m)V(万m³)W入(万m³)W泄(万m³)洪量差(m³)00.000.00132.2019.2113.240.26132.3619.750.580.050.0024.021.31132.6620.771.310.280.0033.162.22132.8621.431.290.640.0041.982.37132.8921.530.930.830.0051.632.13132.8421.370.650.810.0061.391.87132.7921.190.540.720.0071.111.62132.7421.010.450.630.0080.941.39132.6820.840.370.540.00根据前面（2-8）、（2-9）两个计算公式，以及q～V/△t+q/2关系曲线，列表对P=10.0%、P=5%、P=0.5%洪水调洪演算，经调洪演算后，得出设计情况及校核情况洪水的有关特性。调洪计算结果汇总见表2-16。表2-16调洪演算成果汇总表洪水频率洪峰流量(m³/s)最大下泄流量(m³/s)库水位（m）相应库容（万m³）起调水位（m）正常库容（万m³）消能防冲P=10%2.140.93132.5720.45132.2019.21设计洪水P=5%2.351.28132.6620.75132.2019.21校核洪水P=0.5%4.022.37132.8921.53132.2019.21从上表计算结果可以得知，除险加固后设计洪水位为(P=5%)132.66m，相应最大下泄流量为1.28m³/s，校核洪水位为(P=0.5%)132.89m，相应最大下泄流量为2.37m³/s，对比库容曲线与下泄流量曲线（具体见表2-11）可知，本次单辅助线法计算成果是合理的。2.9坝顶高程复核根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）规定，坝顶在水库静水位以上超高由下式确定：104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告y＝R＋e＋A（2-10）式中：y————-坝顶超高，m；R————最大波浪在坝坡上的爬高,m；e————最大风壅水面高度,m；A————安全加高,m，设计工况时取A设＝0.5，校核工况时取A校＝0.3m。2.9.1风浪要素的确定根据水库的地形情况，运行情况及水位气象等资料可知：库区地形不规则，在地形图量得等效风区长度D＝0.12km，多年平均最大风速V＝12.0m/s，水库位于丘陵区，因此，波浪的波高和和平均波长可采用鹤地水库公式推出：（2-11）（2-12）式中：h2%-累积频率为2％的波高，m；W-计算风速（m/s），设计工况时取1.5V，校核工况时取1.0V。按规范要求，由上式求得的波高必须进行不同累积频率波高换算，即有计算设计工况下平均波高hm＝h2%/2.23，根据以上条件，可求得设计情况和校核情况的风浪要素见下表2-17。表2-17风浪要素结果表项目频率P波高平均波长平均波高计算风速吹程h2%(m)Lm(m)hm(m)W(m/s)大坝设计P=3.33％0.5142.4300.23018.00120.00校核P=0.33％0.2801.6200.12512.00120.002.9.2波浪爬高计算平均波浪爬高由式（2-13）计算，即：（2-13）式中：K△————斜坡的糙率渗透系数，K△＝0.80，采用砌石护坡KW———经验系数，取KW＝1.02（设计工况），KW＝1.0（校核情况）104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告m————斜坡的坡度系数，m＝2.0设计波浪爬高值按工程等级确定，对4级土石坝采用累积概率P＝5％的爬高值R5%，根据已知条件查《规范》（SL274-2001）表A.1.13有：设计工况下R5%＝1.84,校核工况下R5%＝1.84。据前面已经求得的设计洪水时的波长及波高值，代入公式设计和校核情况下的波浪爬高，详见表2-18。表2-18波浪爬高计算结果项目频率P平均波浪爬高设计波浪爬高e大坝设计P=3.33％0.4320.7940.0005校核P=0.33％0.2550.4690.00022.9.3风壅水面高度计算（2-14）式中：e——计算点处风壅水面高度（m）K——综合摩阻系数，k＝3.6×10-6Hm——水域平均水深（m）,β——风向水域中线的夹角（0），取cosβ＝1经计算风壅水面高度设计工况下e＝0.0016m，校核工况下e＝0.0007m。2.9.4坝顶高程计算经计算坝顶高程结果见表2-19。表2-19坝顶高程计算结果项目净水位设计波浪爬高R5%(m)风壅水面高度安全加高坝顶高程是否低于现状坝顶高程大坝设计P=5％132.660.7940.00050.500133.952是(134.2)校核P=0.5％132.890.4690.00020.300133.659是(134.2)由上述计算可知，除险加固前后，水库坝顶高程均低于实际坝顶高程134.2m；故坝顶高程满足规范要求。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告2.10防洪标准复核通过计算，形成如下主要结论：经过加固处理后，主坝所要求的坝顶高程为133.95m，低于实际坝顶高程134.2m；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告3工程地质3.1坝址工程地质条件、水文地质条件3.1.1地形地貌大冲垅水库座落在对称的“U”字型谷口，两岸地势高于坝顶，山体坡度较缓，一般10°～15°，山顶浑圆。库区多为第四系残坡积粘土覆盖，部分基岩出露于左右两岸山体，为白垩系厚层状（K）石英砂岩。3.1.2地层岩性根据地质测绘及钻孔揭露，坝址区分布有第四系坝体填筑土（Qs）、第四系(Qel)残坡积层及白垩系厚层状（K）石英砂岩。3.1.3地质构造坝址区为单斜构造，无断层通过，岩石为白垩系厚层状（K）石英砂岩，主坝区岩层产状：290°∠10°，副坝区岩层产状：255°∠10°。3.1.4水文地质条件水库属沅水二级支流，库区控制集雨面积0.28km2，多年平均降雨量为1300mm。库区水主要为大气降水、地下水补给。坝址区水文地质条件简单，基岩属于弱含水层，地下水类型为第四系孔隙水与基岩裂隙水，主要靠大气降水与库内水渗透补给，与库内水具有密切的水力联系。实测钻孔稳定水位高程117.3m。地下水水化学类型为HCO3-Ca-Mg型，对混凝土无侵蚀性。3.2地震效应根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）与现行《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），本地区地震动值加速度0.05g，地震反应谱周期为0.35s，即抗震设防烈度为6度区。3.3岩土物理力学特征104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告根据测绘、土工试验、大坝竣工资料及本次钻探成果资料等，可将大坝坝体大致划分为三个区，具体分区如下：Ⅰ区：心墙，填筑土为粘土，棕红色～红褐色，湿～很湿，可塑～软塑状，偶夹砂岩残块，土质不均匀。据经验，粒径大于2mm土重占总土重的20.50%～35.75%。据土工实验结果，塑性指数（Ip）21.0%～30.5%，液限37%～54%，压缩系数为0.29～0.48Mpa-1，中压缩性，局部为高压缩性土。Ⅱ区：坝壳，填筑土成份同心墙，孔隙比较大,透水性强,可塑至软塑状，位于迎水坡库水位以下填筑土由于长期被水浸饱，含水量较高，透水性较大，多呈高压缩性，力学强度较低。坝外坡填土物理力学性质指标相对较迎水坡要高。Ⅲ区：基岩区，基岩为白垩系厚层状（K）石英砂岩：棕红色～红褐色，厚层状石英砂岩，夹少量薄层状砂岩，其容许承载力1000～3000Kpa。浅部强风化，深部微风化且岩体完整，岩石致密坚硬，抗压强度较高。透水性相对较小，可作为防渗接头。3.4工程地质评价3.4.1坝体填筑质量评价坝型为粘土心墙坝，坝体填料为第四系(Qal)坡积粉质粘土，棕红色～红褐色，可塑～软塑状，质量较差。本次勘探取不同深度土样6件，其中钻孔4件，坝内外坡各1件。经室内土工试验及固结慢剪试验，其结果如下：为查清大坝填筑土的透水性，本次勘察依据《注水试验规程》（YSJ-214-89）、（YBJ-89），采用降水头法、试坑法分别对钻孔内土层、主、副坝外坡土层共10段进行了注水试验。土工试验表明，坝体填筑土物理力学参数变化不大，为粉质粘土，据经验，粒径大于2毫米土重占总土重的20.50%～35.75%。湿，可塑～软塑状，一般具中压缩性，局部具高压缩性。钻探过程中发现多个部位结构松散，说明坝体填筑土料碾压不实。坝体透水性具各向异性，渗透系数有差异，渗透系数2.07×10-4cm/s～2.50×10-4cm/s，大于碾压式土坝设计规范《SL274-2001》要求（心墙坝渗透系数不大于1.0×10-5cm/s），坝体防渗不能满足规范要求，将会危及坝身安全。3.4.2坝基稳定性评价大坝坝址河道地形为“U”型河谷，岩层倾向右岸，倾角10°，坝址区地形较缓，坡度为200～400104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告，局部基岩出露于左右山体，未发现有滑坡、崩塌等不良地质现象。多为土质边坡，植被覆盖良好，水库淤积问题不严重，坝基稳定。3.4.3坝基及绕坝渗漏评价坝基座落在强风岩层上，引起生大坝基础渗漏。根据钻孔揭露，造成该坝坝基渗漏的因素大致有：一是填筑土的质量达不到要求，二是建坝时对基岩存在的风化裂隙未作处理，清基不彻底，造成坝体渗漏，两处大坝外坡脚均出现漏水现象，涵管出口处存在沼泽现象，渗流量为10L/s，散浸面积达20m2。本次通过对4个钻孔9段压水试验成果分析，在入基岩1～5.2m范围内属强中等透水，以下为弱透水层。据试验成果分析，坝基岩石透水率＜10Lu，满足基岩防渗要求（本次病险水库除险加固规定相对不透水层标准按10Lu控制）。该水库两座大坝外坡变形、散浸、渗漏的原因主要是坝体填筑土的质量达不到要求，其次是建坝时清基不彻底，未对坝体与基岩接触面进行防渗处理。3.4.4岩土物理力学指标根据各项试验成果的统计分析，结合本区已建工程类比，物理性指标以试验成果平均值作推荐值；力学指标以试验成果的小值平均值为推荐值；渗透性指标以试验成果的大值平均值为推荐值。表3-1物理力学指标推荐值表指标心墙坝坡重力密度(g/cm³)1.751.82土粒比重2.732.73固结慢剪(S)Φ(o)17.016.63C(MPa)0.0250.028Kx(水平)（cm/s）3.20×10-43.44×10-4Ky(垂直)（cm/s）2.87×10-43.11×10-43.4.5溢洪道地质评价溢洪道布置在大坝右岸的台地，总长25m，其中明槽段11m，泄槽段14m。溢流堰为正槽式无闸宽顶堰，堰顶高程132.2m，控制段进口宽度为3.70m。溢洪道基岩为白垩系厚层状石英砂岩，其产状为290°∠104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告10°，倾向下游。溢洪道基础为强风化岩石，左侧墙为浆砌石，墙顶宽0.3m，局部松动，砂浆脱落，右侧墙与地板均为自然地貌，为对其进行衬砌。尾段无消力池。由于溢洪道过短，仅50m左右，洪水时期，对下游农田冲刷严重，应加长。建议新修溢洪道，底板用砼护面，侧墙进行整修，尾段修建消力池。3.4.6卧管、涵管及其基础的质量评价水库放水为卧管接涵管。大坝坝下设置了放水涵卧管一处，布置在大坝左岸，卧管为浆砌石箱形结构，由于清基未彻底，造成基础下沉及漏水现象。涵管为浆砌石箱型，断面0.6×0.8m，涵管进口底板高程125.2m。目前大坝坝下放水涵管已经断裂堵塞无法运行。3.4.7拟建输水隧洞工程地质条件拟建输水隧洞位于主坝右岸山体，进口高程128m，出口高程126m。隧洞沿线地面高程293.42～305.66m，地表分布有厚2～4m的残坡积层。隧洞进口洞脸边坡坡角45°,与岩层倾向相反，出口洞脸边坡50°，与岩层倾向小角度斜交。构成隧洞的围岩为白垩系（K）厚层石英砂岩，岩层产状290°∠10°、255°∠10°。据地质调查，主坝处拟建隧洞进出口5-6m范围内为土层，上覆岩体厚度2～4m。洞身段均处于弱-微风化围岩之中，上覆岩体厚度9～15m。隧洞沿线地下水位与洞身基本处于同一水平。根据隧洞所处地形地貌、地层岩性、地质构造及水文地质条件，并结合《中小型水利水电工程地质勘察规范》有关地下洞室围岩分类标准，对输水隧洞进行洞室围岩工程地质分类及各类围岩物理力学参数如下：遂洞进出口段强风化围岩类别主要为Ⅳ类，岩石坚固性系数f=2～3,k0=8～12MPa/cm³。遂洞洞身段弱-微风化围岩类别主要为Ⅲ类，岩石坚固性系数f=3～4,k0=15～20MPa/cm³。拟建放水隧洞进出口洞脸边坡与岩层倾向一致或小角度斜交，自然边坡基本稳定。但坡角较陡，人工开挖边坡后，洞脸边坡岩体应力重新调整，加之节理裂隙切割，岩体破碎，库水的长期浸泡，洞脸边坡岩体存在沿裂隙面滑塌的可能。洞身中段，岩层层面与洞轴线交角较大，地下水位与洞底板一致，有沿节理裂隙、层面组合块体，产生洞顶坍塌、塌落、掉块等不良地质问题。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告鉴于以上问题，加之红砂岩抗冲刷能力差，故整个隧洞需支护、衬砌，进出口洞脸需加固。3.5天然建筑材料评价3.5.1土料坝体培厚所需土料，可到距大坝下游100m外的山坡脚开采。大坝下游大面积出露第四系残坡积层。残坡积层以黄色粘性土为主，厚约0～5m左右，为砂岩风化、残坡积形成，能满足坝体所需土料的要求。3.5.2砂、块石料该库区局部有基岩出露，结晶结构，厚层状构造，岩石致密坚硬，性脆，用其开凿成的块石质量能满足设计要求。其储量达1000m³以上，能满足用料需求。利用该地岩石采用打砂机制成的砂，也能满足坝体除险加固的要求。3.6结论与建议3.6.1结论(1)大坝外坡因人为破坏与漏水严重，造成变形，主坝坝脚排水棱体已人为破坏。(3)大坝坝体填筑土土质不佳，据经验，粒径大于2毫米土重占总土重的20.5%～30.75%；渗透系数2.07×10-4cm/s～2.50×10-4cm/s，均大于碾压式土坝设计规范《SL274-2001》要求（心墙坝渗透系数不大于1.0×10-5cm/s），坝体防渗不能满足规范要求，下游坝坡脚出现散浸。(4)清基不彻底，基岩强风化未作处理，坝体与基岩接触面形成渗漏通道。坝外坡坡脚均出现集中渗漏，流量达10L/s。(5)溢洪道过短，洪水时期，对下游农田冲刷严重，对防洪不利。(6)卧管基础直接座落在风化层与土体上，由于清基未彻底，造成基础下沉及漏水现象；涵管为浆砌石箱型结构，经多年运行，涵管底板断裂，漏水严重。3.6.2建议(1)针对坝体存在的渗漏问题，增强坝体填筑土的防渗能力。沿铺盖周边对基岩进行帷幕灌浆且帷幕深度深入坝基基岩面透水率10Lu以下。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告(2)坝坡培厚，下游种草护坡，并在下游坝脚新修排水棱体。(3)新建溢洪道、泄槽、消力池，使其达到规范规定的防洪要求。(4)改造放水卧管、涵洞。(5)新建输水隧洞。(6)增设大坝安全监测系统，建设管理用房。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告4工程任务与规模4.1工程目前存在的主要问题大冲垅水利枢纽工程在多年的运行中，出现过一系列隐患，这些隐患部分虽已处理过，但效果不甚明显，有待进一步处理，以保证大坝的安全运行，现以建筑物分序，分述大坝存在的主要问题。4.1.1大坝大坝外坡因人为破坏与漏水严重，造成变形，主坝坝脚排水棱体已人为破坏。大坝坝体填筑土土质不佳，坝体防渗不能满足规范要求，下游坝坡脚出现散浸。清基不彻底，基岩强风化未作处理，坝体与基岩接触面形成渗漏通道。坝外坡坡脚均出现集中渗漏，流量达10L/s。4.1.2溢洪道溢洪道为三合泥砌块石结构，设计标准低，溢洪道过短，洪水时期，对下游农田冲刷严重，对防洪不利。尾端无消能建筑物，严重影响工程的运行。4.1.3输水建筑物4.1.3.1涵洞坝下涵管断面尺寸为0.6m×0.5m，均为石灰砂浆砌块石结构，涵管为浆砌石箱型结构，经多年运行，涵管底板断裂，漏水严重。4.1.3.2放水卧管卧管基础直接座落在风化层与土体上，由于清基未彻底，造成基础下沉及漏水现象。4.1.3.3启闭设施无启闭设施。4.1.4管理设施不配套（1）管理所房屋均为粘土砖木结构，现多处开裂倾斜、部分倒塌已成危房；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告（2）无防汛仓库；（3）未配套相应的监测设施。（4）从乡政府至水库大坝有等外级公路，其中靠近大坝的2.00km机耕道不能正常通车。4.2除险加固的必要性4.2.1继续发挥水库作用，保障下游农田灌溉大冲垅水库运行自今对下游灌区的灌溉起了很大作用，但由于长期管理不善，目前水库已经不能蓄水，无法发挥灌溉作用，为了能够保障下游1000亩农田的灌溉不受影响，发挥其应有的经济效益和社会效益，急需对水库进行修缮加固处理。4.2.2保护下游乡镇人民生命财产安全大冲垅水库居高临下，在溃坝洪水下，水库一旦失事，水库直接影响下游下游1个乡镇、人口230人，耕地面积400亩，房屋4000m²，公路15km，机关学校2个，医院金融2个，厂矿企业1个，固定资产总值0.48亿元。为了确保水库下游人民的生命财产安全，必须尽快对枢纽工程的主要建筑物进行除险加固处理。4.3除险加固初步设计的工程措施根据现场查勘，确定水库枢纽除险加固初步设计的主要内容如下：104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表4-1水库枢纽除险加固工程措施枢纽建筑物设计加固措施挡水建筑物主坝坝基对坝基、坝肩与坝体接触带进行防渗帷幕灌浆处理坝内坡上游坝坡坡进行加固整形，采用C15预制块护坡，采用土工膜防渗处理，新建踏步坝顶增设防护墩，坝顶宽度4.7m，新建砼路面坝外坡下游坝坡进行加固整形，清除覆盖层，草皮护坡，增设踏步，新建排水沟，设置围栏排水棱体翻修排水棱体，设置反滤层泄洪溢洪道对溢洪道进行整修，完善消能设施，输水卧管拆除原高、低涵卧管，新建高低、涵卧管涵管封堵原高、低涵管，新建输水隧洞观测增设大坝水位观测设施其他防汛公路对到库内外2.0km防汛公路进行硬化防汛仓库新建防汛仓库104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5除险加固设计5.1设计原则和依据5.1.1工程等别和主要建筑物级别大冲垅水库主坝为粘土心墙坝，最大坝高10.50m，设计灌溉面积0.10万亩。本次加固设计对大冲垅水库重新进行复核和调洪演算，设计正常蓄水位132.32m，20年一遇洪水设计，设计洪水位132.69m，相应水库总库容20.75万m³，200年一遇洪水校核，校核洪水位132.89m，相应水库总库容21.53万m³。根据《防洪标准》（GB50201-94）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-99）以及安全鉴定成果，大冲垅水库为小二型水库，工程等别为Ⅴ等。主要建筑物大坝（主、副坝）、溢洪道、灌溉涵等按5级建筑物设计，其防洪标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核；坝后渠道等按5级建筑物设计；临时性建筑物按5级建筑物设计。正常溢洪道的消能防冲设施的洪水标准按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）为10年一遇。5.1.2设计基本资料5.1.2.1水库的特征水位及流量本次除险加固设计按照改建后的泄洪建筑物泄量曲线，运用本阶段洪水复核成果，按库水位超过132.32m时，溢洪道开始自动泄洪的控制运用原则，进行库水位调洪演算。水库的特征水位及流量见表5-1。5.1.2.2主要建筑物的特征水位及流量各主要建筑物的特征水位及流量见表5-2。5.1.2.3水文气象大冲垅水库地处亚热带湿润季风气候区，气候温和，光照充足，雨量充沛。多年平均气温16.6℃，多年平均降雨量1300.10mm，降雨主要集中在6~9月份。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表5-1水库特征水位及流量洪水重现期（年）死水位汛限水位正常蓄水位10年20年200年库水位（m）128/132.2132.57132.66132.89洪峰流量（m³/s）///2.142.354.02下泄流量（m³/s）///0.931.282.37最大库容（104m³）0.5/19.1320.4520.7521.53表5-2各建筑物特征水位及流量建筑物名称位置运行工况水库水位（m）渠道水位（m）设计流量（m³/s）溢洪道右坝肩设计泄洪132.691293.71校核泄洪132.911306.62灌溉低涵设计过流1321311.0灌溉高涵设计过流1321311.05.1.2.4地震烈度据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震地震基本烈度为Ⅵ度。5.1.2.5坝基及坝身土料物理力学指标水库主坝为粘土心墙坝，副坝为均质坝，坝体填筑材料均为就近取材，主要来源为坝址区两侧山坡的坡积物与山间凹地、河谷的冲洪积物，大坝坝体为粘土心墙坝，土料主要为粘土，其次为砾质粉质粘土，少量为粉质粘土。大坝坝身土料物理力学指标见表5-3、5-4。表5-3主坝坝身土料物理力学指标指标心墙坝壳重力密度(g/cm³)1.751.82土粒比重2.732.73固结慢剪(S)Φ(o)17.016.63C(MPa)0.0250.028Kx(水平)（cm/s）3.20×10-43.44×10-4Ky(垂直)（cm/s）2.87×10-43.11×10-4104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表5-4坝身、坝基各岩土层物理力学参数推荐值表层号岩土名称允许承载力抗剪强度(q)抗剪强度(UU)压缩模量渗透系数临界水力梯度凝聚力内摩角凝聚力内摩角EsK[R](kPa)C(kPa)φ(°)C(kPa)φ(°)MPacm/sicr0坝身填土10035.67.235.36.95.412.23E-040.32①重～中粉质壤土12053.110.76.483.92E-050.35②粉质粘土~重粉质壤土20010511.2111.511.713.062.01E-050.55③砂岩(全风化层)28061.37.07.074.86E-040.25④砂岩(强风化层)35020.03.56E-04⑤砂岩(弱风化层)450压缩性微小6.04Lu备注表中④层强风化砂岩的抗断强度可取用C’=300kPa，f’=0.45。5.1.2.6建筑物抗滑稳定安全系数根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）和《水闸设计规范》（SL265-2001）等，各主要建筑物抗滑稳定安全系数见表5-5。表5-5各主要建筑物抗滑稳定安全系数允许值建筑物名称级别计算条件荷载组合安全系数大坝5抗滑稳定正常运用1.25非常运用Ⅰ1.15Ⅱ1.10灌溉涵溢洪道5抗滑稳定基本组合1.25特殊组合Ⅰ1.15Ⅱ1.105.1.3设计所依据的主要规程规范及其它资料5.1.3.1采用的主要标准、规程和规范《防洪标准》（GB50201-94）；《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）；《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000）；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告《水闸设计规范》（SL265-2001）；《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95）；《水工砼结构设计规范》（SL/T191-96）；《溢洪道设计规范》（SL253-2000）；《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）；《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）；《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）；《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）；国家现行有关标准以及其它有关规程、规范等。5.1.3.2其它资料地形测量图；地质勘察报告；其它有关设计、批复文件等。5.2大坝渗漏加固设计5.2.1主坝加固设计方案5.2.1.1上下游坝坡及排水、排水沟处理方案对上游坝坡进行坝坡整形处理，从死水位128m至坝顶134.2m坡比为1∶2.1，上游坝坡从126.52m向库内作堆石护脚处理，宽25m，坡比1∶1.62；对上游坝坡126.52m至坝顶作预制砼块护坡；对下游坝坡进行坝坡整形处理，从128.00m至坝顶134.2m共分2级坡，由下至上的坡比分别为1∶2.4、1∶2.27，下游坝坡128.00m以下新建坝脚排水棱体，棱体顶宽1.5m，坡比1∶1.5；对下游坝坡进行草皮护坡并修建砼排水沟及砼踏步。5.2.1.2坝基及坝肩防渗处理方案坝基及坝肩采用帷幕灌浆进行防渗加固，在坝体防渗加固设施下方通过钻孔进行帷幕灌浆，钻孔孔距3.0m。5.2.1.3坝体防渗加固处理方案104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告方案一：在大坝上游至坝顶采用土工膜进行防渗处理。方案二：在主坝坝顶轴线处对坝身冲抓套井回填一排，孔距0.78m，冲抓套井回填深入建基面以下1m。方案三：在坝顶坝轴线位置作坝身高压旋喷灌浆一排，孔距0.8m，高压旋喷灌浆深入建基面以下1m。综合从各方面比较，本次初步设计推荐方案一作为大坝除险加固设计方案。5.2.2主坝坝体防渗加固设计1、土工膜防渗加固设计方案设计对大坝上游面坝趾至坝顶进行复合土工膜防渗处理，范围内铺设复合土工膜铺盖。铺盖前端开挖齿槽，将复合土工膜嵌入齿槽，坝顶开槽后将复合土工膜嵌入原坝体中，坝体与溢洪道、输水洞连接处将复合土工膜与建筑物砼连接，形成半封闭的不透水防渗结构体。2、复合土工膜防渗结构设计1)、复合土工膜规格选择复合土工膜规格的选择与下垫层平整度、材料允许拉应力、材料弹性模量、铺设范围内的最大水头及覆盖层最大粒径等有关，土工膜厚度设计除应考虑主要由水压力要求的强度外，尚应考虑暴露、埋压、气候、使用寿命等应用条件，并按国家现行有关标准的规定确定设计厚度及实际厚度。本工程经综合分析计算，坝坡防渗层采用规格为200g/0.3mm/200g的针刺短线涤纶两布一膜(PE膜)，库底铺盖防渗层采用规格为150g/0.25mm针刺短线涤纶一布一膜(PE膜)，幅宽均为4m。2)、复合土工膜防渗体结构层设计复合土工膜防渗结构自上而下依次为防护层、上垫层、防渗层、下垫层、支持层，由于坝体和库底土层为细粒土，整平夯实后可直接铺设土工膜，因此不再设下垫层。上垫层和防护层针对不同部位作了不同处理。3)、复合土工膜防渗系统稳定复核由于复合土工膜与土石介质间的摩擦系数及土石介质间的摩擦系数将影响防渗体的稳定，必须复核复合土工膜与坝坡、复合土工膜与保护层的抗滑稳定性。复合土工膜稳定性验算根据下式计算：K＝f/tgα(5-3)104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告K——抗滑稳定安全系数；f——上垫层与土工膜之间的摩擦系数；α——坝坡坡角。根据上垫层土料，f＝0.55。坝体上游坡坡比为1：1.62，即tgα＝1/1.62通过计算得复合土工膜防渗系统是稳定的，满足要求，设计中在高程每隔2m设置一道防滑槽，防滑槽深度0.25m。4)、复合土工膜与水库输水洞和溢洪道周边的连接复合土工膜防渗斜墙与水库输水洞和溢洪道刚性建筑物的连接，要求连接严密、牢靠，留有伸缩余量，防止因建筑物沉陷而使复合土工膜破坏。输水洞和溢洪道导流墙浇筑为直立墙，复合土工膜与砼连接时，首先在砼面上间隔20cm打孔，安装膨胀螺栓，沿连接长度通长安装一条厚5mm宽10cm橡皮，再将复合土工膜折叠3层打眼穿入螺栓，然后再用一层橡皮、钢压条通过膨胀螺栓将复合土工膜固定。为防止螺栓、压条锈蚀，在螺栓和钢板压条上刷三层防锈漆。5.2.3主坝坝基与坝肩防渗加固设计5.2.3.1主坝坝基及坝肩除险加固方案根据地勘报告：大冲垅水库大坝坝基清基不彻底，坝肩和坝基浅部强风化岩石裂隙发育，岩石破碎，渗透性较强，是两岸坝肩绕坝渗漏和坝基渗漏的主要原因。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL273-4001）中的有关规定，为解决坝基、坝肩渗漏问题，本次除险加固设计拟采用帷幕灌浆防渗处理。5.2.3.2主坝坝基与坝肩帷幕灌浆设计（1）帷幕厚度的确定帷幕厚度按如下公式计算：T=H/J(5-4)式中：T——帷幕厚度m；H——最大作用水头，计算得H=21.3m；J——帷幕的容许比降，取18；经计算T=1.18m104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告，根据计算的帷幕厚度以及坝基、坝肩实际渗漏情况，拟定主坝坝基帷幕灌浆孔为一排。（2）帷幕布置根据地质建议，坝基及坝端绕渗处理采用帷幕灌浆措施，灌浆孔结合坝体防渗墙布置，根据《碾压式土石坝设计规范》（SL273-2001）的有关规定，坝基岩石透水率q=10Lu为相对不透水层。大坝建基面至相对不透水层之间的透水基岩应设帷幕灌浆。又根据（SL273-2001）6.3.10，6.3.11规定，对该坝两坝肩和坝基灌浆帷幕采用一排灌浆孔（沿坝轴线布设），孔距2.0m；灌浆帷幕伸入两岸至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处；灌浆帷幕下缘则应达到坝基下相对不透水层。（3）钻孔及简易压水试验钻孔：为使灌浆孔更多穿透透水岩体，要求终孔孔径不得小于75mm。钻孔力求铅直，将孔斜率控制在1%以内，钻孔深至弱透水层边界线(q=10Lu)以下1m。钻孔冲洗及简易压水试验：钻孔达到设计深度后，应采用清水冲洗钻孔，直至回水澄清无砂和岩粉为止，残留岩心不应超过0.2m。帷幕灌浆孔在灌浆前，对每一灌段均应以简易压水试验所得之q值来确定开灌水灰比及复核岩层的透水程度。（4）灌浆方法当岸段孔深小于6m，采用全孔一次灌浆法；大于6m分段灌浆，本设计帷幕灌浆采用自上而下法进行，以提高灌浆质量。本设计帷幕灌浆采用循环式。（5）灌浆参数的选取①灌浆段长度灌浆段的长度是根据岩石的裂隙发育程度、破碎情况、渗透性以及设备条件决定的。参照省内外帷幕灌浆取得的成功经验并根据工程的具体情况，为确保工程质量，本设计要求灌浆段一般长5～6m，基岩条件较好的灌段取大值，裂隙发育、岩石破碎的灌段则取小值，甚至3～4m。坝基接触面采用单独灌浆并待凝，灌段长1.5～2.0m，接触灌浆的具体要求应严格按有关规范要求执行。②灌浆压力灌浆压力是影响灌浆质量的重要因素，本次灌浆压力要求现场通过试验确定。③浆液稠度104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告浆液稠度一般应随基岩的单位吸水量而变，基础帷幕灌浆浆液浓度，应遵循由稀到浓逐级变换的原则。一般当q＞10Lu时，起始水灰比采用5：1（重量比，下同）。q=3～10Lu时，起始水灰比采用8：1。以后均采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1；个别灌浆段视个体情况可采用0.5：1。浆液稠度变换原则：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或注入不变而压力持续升高时，不得改变水灰比；当某一比级浆液的灌入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级；注注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。④结束灌浆标准符合下列条件之一者，即可结束灌浆：在设计规定的灌浆压力下，灌浆段已停止吸浆或吸浆量小于0.4L/min，并持续30min以上时；在规定的压力下，当吸浆量徘徊于1.0L/min，时间达1h以上时。（6）灌浆材料及灌浆工艺①灌浆材料灌浆用水泥品质必须符合GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》或所采用的其他水泥标准的规定。帷幕灌浆采用425号水泥，水泥必须是合格的新鲜普通硅酸盐水泥，对进场材料必须具备三证（出厂证、检验单、合格证）方准予进入施工材料仓库，超过出厂日期保存达3个月以上的水泥不准使用，对因受潮而结块的水泥一定要清除，以免影响施工质量。对水泥的供给采取边用边进的原则，以保障水泥不过长时间在工地积存。②灌浆施工次序根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148-2001）规定，本设计帷幕灌浆孔应分三序施工，同序孔距为6.0m（异序孔距为2.0m）。基础帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法时，一个坝段或一个单元工程内，同一排上相邻的两个次序孔之间，在岩石中钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。（7）灌浆结束和封孔在灌浆过程中，对于每一个灌浆孔都应严格按照规程、规范的要求结束灌浆，以确保工程质量。对较深的帷幕灌浆孔，在最后一面灌浆结束后即采用水灰比为0.5的浓浆封孔。封孔分段长15～20m，封孔压力与灌浆压力相同，当注入率不大于1L/min，延续30min停止，在孔口处延续60min，灌注结束后闭浆24h。对于坝体，闭浆24h后，将孔内稀浆取出，用粘土捣实封孔（或投入干粘土球）或采用浓浆封孔。（8）工程质量检查104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告质量检查应以检查孔压水试验成果为主。检查孔数为灌浆孔的10%，应布置在帷幕中心线上或岩石破碎、断层、孔隙等地质条件复杂的部位。检查孔压水试验应在该部位灌浆结束14d后进行。检查孔各段压水试验测得的q值原则上须≤5Lu，如出现大于5Lu的试验段，则段数不得超过检查孔总试验段数的10%；且所有试段的q值必须小于10Lu，才认为该孔符合标准，否则应进行补灌。5-8帷幕灌浆钻孔允许钻孔偏斜值孔深（m）2030405060最大允许偏斜值（m）0.250.500.801.251.505.2.5主坝防渗加固后渗流复核根据大坝安全鉴定结论，大坝存在渗流安全隐患。本次复核的主要目的是计算分析坝体与坝基处理后的防渗效果。计算断面仍选择安全评价报告渗流计算断面，计算工况如下，各断面土层及计算参数不变。按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001），对加固后坝体进行渗流分析，渗流计算选取以下4种工况：（1）正常蓄水位下的稳定渗流；（2）设计洪水位下的稳定渗流；（3）校核洪水位下的稳定渗流；（4）由正常蓄水位降至死水位的非稳定渗流。表5-9计算工况与相应水位组合表计算工况正常水位设计水位校核水位水位骤降上游水位（m）132.2132.69132.91132.2-4128下游水位（m）无水无水无水无水防渗断面加固后渗流计算成果见表5-10、5-11；各种水位组合下流网图见5-2~5-4。表5-10大坝除险加固后典型断面浸润线计算成果汇总表正常蓄水X19.54522.01525.22029.01238.470Y132.200131.500130.800130.100127.676设计洪水X20.34422.75525.8329.65136.981Y132.690131.941131.117130.443128.289校核洪水X20.70322.90325.99429.94331.962Y132.910132.064131.293130.597129.935水位降落(第3增量步)X6.64623.57625.85629.05339.14Y126.655129.814129.500128.093127.141注：表中x、y坐标均为相对于坐标原点(下游坝趾)处的坐标。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表5-11大坝除险加固后典型断面计算成果汇总表计算工况水位(m)逸出点高程(m)坝体土料逸出最大坡降单宽渗流量(m³/d·m)上游下游正常蓄水位132.3无水128.010.050.183设计洪水位132.69无水128.110.060.191校核洪水位132.91无水128.240.070.195水位骤降132.2—128无水0.12根据渗流计算结果表及图，对比安全评价渗硫计算结果可以看出，大坝防渗加固后，防渗体后坝体浸润线降低显著，有利于坝体稳定；单宽渗流量及出逸渗透比降均大幅减小，下游坝脚不存在发生渗透坏的可能性。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-2防渗加固后大坝正常蓄水浸润线104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-3防渗加固后大坝设计洪水浸润线104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-4防渗加固后大坝校核洪水浸润线104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5.3主坝坝体结构加固设计5.3.1主坝坝体结构加固设计由于大坝上、下游坡都不存在有稳定问题，所以本次加固设计拟对上下游坡进行修理整平。具体方案为：坝顶高程134.2m，坝顶道路宽5.0m，上游坝坡为1:1.62，上游坡面在整平填洼后，采用预制砼六方块护砌，由上游坝趾处护砌至高程134.2m。下游坝坡坡比为1:1.64，下游坝坡整平填洼后采用草皮护坡，拆除旧的排水棱体进行新建干砌石棱体。5.3.2主坝坝体加固后稳定复核主坝加固包括防渗加固和稳定加固，本次复核是对加固后的大坝进行稳定安全复核，本次只选取标准断面进行复核，断面参数仍与渗流相同相同，采用简化毕肖普法计算。计算结果见表5-12和图5-5~5-7。表5-12主坝加固后标准断面稳定计算安全系数成果表部位工况库水位(m)下游水位(m)最小安全系数规范值下游坝坡正常蓄水位132.2无水1.291.25设计洪水位132.69无水1.271.25校核洪水位132.91无水1.251.15上游坝坡水位骤降132.2—128无水1.351.15104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-5大坝加固后稳定计算最危险滑动面示意图(正常蓄水)104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-6大坝加固后稳定计算最危险滑动面示意图(设计洪水)104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告图5-7大坝加固后稳定计算最危险滑动面示意图(校核洪水)104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告由计算结果可以看出，坝体经过加固处理后，上下游坝坡抗滑稳定安全系数均在允许范围内，因此加固后上下游坝坡稳定满足要求。5.3.3主坝坝坡护砌5.3.3.1上游护坡（1）上游护坡现状主坝上游护坡原无护坡，由于年长日久，草木生长繁茂，植物根系生长进坝坡。（2）上游护坡加固方案本设计先清除植物，重新对大坝上游坝坡采用预制砼六方块进行护坡。大坝内坡从上游坝趾趾坝顶采用C15砼预制六角块护坡，与山体连接处向山体延伸2m。（3）上游护坡预制块板厚的确定按照《碾压式土石坝设计规范》附录A.2.3规定，对具有明缝的砼护坡，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式（A.2.3）计算：(5-5)式中：t——护坡砼厚度（cm）；——系数，对装配式护面板取1.1；hp——累计频率为5％的波高，1.0488m；Lm——平均波长m，按鹤地公式计算的Lm=9.10m；b——沿坝坡向板长，取0.52m；——砼板的密度（t/m³），2.4t/m³；——水的密度（t/m³），1.0t/m³；m——大坝上游边坡系数，2.0。计算得t=9.5cm，按规范取预制块厚度为100mm。（4）上游护坡的构造设计为保证护坡砼块其稳定性，需先对坡面原护坡块石进行清除，整平坝坡，然后对原护坡块石间缝隙充填砂石料（计量厚度δ=15cm），使其达到砼块基面坡比、高程的要求，然后铺设预制砼块。护坡材料为正六方形预制砼块，边长0.3m，砼强度等级C15。护坡垫层为细砂卵石垫层，厚15cm104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告。在上游坝坡设置现浇砼C15防滑齿。具体见设计详图。护坡施工前要求清除坝坡杂物并进行平整。5.3.3.2下游坝坡大坝的下游坝坡因局部沉陷较大，坡面坑洼极不平整，杂草丛生，使得坝面积水，马道宽窄不一，没有设置排水沟，不利于大坝安全观测，也影响美观，为此，本设计采取如下措施：（1）为防止下游坝坡雨水集中冲刷而形成雨淋沟，需设置纵、横排水沟，汇集坝坡径流，排到坝脚。设计纵向排水沟布置在各级马道内侧，采用明沟，以利清淤，沟底为i=0.02的坡度向坝两端倾斜，；顺着坝坡的竖向排水沟沿坝坡与山体交界布置，并要求与纵向排水沟相连接，断面与纵向沟相同。纵向和顺坡横向排水沟均采用C15砼衬砌，衬砌厚度为10cm。在坝体靠左岸设置人行梯，详见设计图纸。（2）主坝下游坝坡从坝顶（高程134.2.m）至排水棱体顶部（高程134.2m）采用草皮护坡。（3）在坝趾处增设一条纵集水沟将坝坡水排入泄洪渠，集水沟尺寸b×h=30cm×30cm。5.3.4排水棱体翻修改造设计因排水措施失效，导致坝体浸润线抬高。现水库控制在低水位下运行，水库效益不能充分发挥。本次设计拟对排水棱体重建，下游排水体反滤层根据规范要求设置为三层，采用耐风化的砂砾、卵石或碎石构成。在坝趾处增设一条纵排水沟将坝坡水排入泄洪渠。排水棱体顶部高程128m，底部高程123.5m，下游坡1：1.5，上游坡1：1.5。5.3.5堤顶道路及防汛公路5.3.5.1堤顶道路现状坝顶道路为泥石路面，宽5m。由于本次加固需做防渗加固设计、坝身加固设计，实施时会破坏现有路面，坝顶道路为防汛的主要通道，同时是该地区的交通道路，所以需新建坝顶道路。新建道路采用水泥砼路面，路面宽5.5m，长度为65m。坝体防渗加固施工完成后，直接铺筑堤顶道路。防汛路面采用砼路面，宽4.0m，靠近大坝右岸管理所段，路面拓宽为8m，作为会车道。路面结构为20cm砼面层、15cm碎石垫层，下游侧设置路缘石，上游侧设置浆砌条石。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5.3.5.2防汛公路大冲垅水库现有一条防汛抢险公路，与通村公路相接，是水库进出的唯一通道，道路为乡村公路，除水库上坝公路一段2.00km外，其余路段均已经硬化。本次设计对防汛公路进行平整改造，公路设计宽均为4.0m。根据公路重要性的特点，为减少改造工程量，设计路线以原公路为基础，全部修筑成砼路面，总长2000m。（1）路线设计以原公路路线为基础，平曲线最小半径为150m；平曲线半径小于250m时，弯段内侧加宽，加宽值按《公路工程技术标准》TJ001-97第3.0.12条执行。半径小于150m时设平曲线超高，超高横坡为5%。停车视距不小于20m，超车视距不小于100m。竖曲线与平曲线组合时，平曲线包含竖曲线。最大纵坡6.5%。（2）路基以原有公路为基础进行拓宽、挖、填改造，改造后路基宽4.5m。填方路基要求尽量用碎石回填，强风化及浸水后容易崩解的岩石不宜作浸水部位的路基填料，路基稳定密实，表面平整。在填土路基底面以下原0～80cm范围内压实度应大于95%，深80cm以下大于93%；零星填土及路堑底面以下0～30cm范围内的压实度大于93%。土基回填模量大于25MPa。（3）路面设计行车道路面设计为砼路面，厚度0.2m，下设0.15m厚的水泥稳定砂石垫层，路拱坡度为2.0%。考虑路面施工时的交通要求，砼浇筑分两次进行，一半浇捣时，另一半作临时通车道，故中间设纵向施工缝。路面横向缩缝间距为5m，在小半径平曲线处、凹形竖曲线纵坡变换处设胀缝。在平直地段，胀缝间距不超过100m。水泥砼路面做好后，要立即做好排水和路肩。该工程的路肩兼有错车道功能。路面砼设计28d龄期的弯拉强度fcm=4.5MPa，弯拉弹性模量Ec=28×103MPa。采用普通硅酸盐水泥或道路硅酸盐水泥，水泥强度为不低于42.5。砂、石料等符合JTJ012-94《公路水泥砼路面设计规范》要求。砼路面施工应按GBJ97-87《水泥砼路面施工及验收规范》执行。特别要注意胀缝施工时保持传力杆的位置正确和缝的贯通。如为夏季施工，胀缝宽为2cm，冬季施工缝宽为2.5cm。（4）排水设计104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告公路主要为傍山公路，路堑脚设置矩形浆砌石排水沟，排水沟尺寸为40cm×45cm（宽×高），采用20cm厚M7.5浆砌片石护砌。（5）交通安全设施由于该公路地势简单，路线标准不高，为提高其安全性，需在沿线增设警告标志、禁令标志、指示标志、路边轮廓标志等设施，这些标志的名称、设置位置、形状、尺寸、颜色等按现行有关规定执行。5.4溢洪道设计5.4.1工程现状和设计任务溢洪道位于大坝右端，溢洪道施工时受当时的技术条件限制，开挖深度不够，没有清除上部强风化的破碎层。溢洪道为石灰砂浆砌块石结构，设计标准低，无消能设施。现经多年的运行，溢洪道破损严重，不能正常泄洪，影响大坝的安全。据水库管理员讲述，水库因安全问题，已连续多年未达到正常蓄水位，因此，在本次除险加固设计中，为保证水库安全运行，需要加固溢洪道。溢洪道为正槽式溢洪道，位于大坝右坝端，堰顶高程为418.00m，溢流堰过水断面宽为3.00m，溢流堰长5.0m，溢洪道由溢流堰、泄槽段、消能段组成，总长71.0m，0＋000～0＋004.0段为溢流堰段，该段纵坡降为0.01，0＋004～0＋059.段为泄槽段，坡降为0.3，0＋059～0＋077为消能段。溢洪道侧墙底板均采用浆砌石砌筑，过水断面均为矩形断面，溢洪道按20年一遇的洪水设计，消力池按10年一遇洪水设计。5.4.2溢洪道泄水槽水力设计5.4.2.1基本资料（1）计算工况大冲垅水库为小2型水库工程，泄洪建筑物（溢洪道）为5级建筑物，按部颁《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，溢洪道按20年一遇洪水设计，200年一遇校核，而消力池按20年一遇洪水设计，泄洪渠按10年一遇洪水设计：（P=10%）Q=2.14m³/s,相应的库水位为132.57m，溢洪道进口水深0.69m；（P=5%）Q=2.35m³/s,相应的库水位为132.66m，溢洪道进口水深0.79m；（P=0.5%）Q=4.02m³/s,相应的库水位为132.89m，溢洪道进口水深1.17m。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告（2）溢洪道及下游泄槽整体布置溢洪道位于大坝右端，泄槽段底板平均坡降i=0.01，进出口设置八字翼墙，以利于水流平顺处入道，尺寸采用矩形断面结构，直墙段宽度为3m，高2.0m，长5m，进口底板高程为132.2m，出口底板高程为131.48m，泄洪道后接泄槽，坡比i=0.3，槽宽6.5m，长16m，然后接消力池，池长12m，池深1.0m，与泄槽等宽，消力池转弯后进入下游泄洪渠道。5.4.2.2泄槽的水面线计算（1）溢洪道泄槽段按20年一遇设计洪水，200年一遇校核洪水进行水力设计：（2）泄槽的水面线推算由于进水渠后接泄槽陡槽，其临界水深按《水力学计算手册》公式进行：(5-6)式中：hk——临界水深m；q——矩形断面的单宽流量m³/s.m；计算得ik设计=0.0041，ik校核=0.0037。即有i=0.3>ik=0.0041,故泄槽段属陡坡，因此泄槽首断面水深可取为临界水深即h1=hk，经计算：（P=10%）临界水深0.108m；（P=5%）临界水深0.134m；（P=0.5%）临界水深0.229m。泄槽的水面曲线根据能量方程用分段求和法,按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）公式A.3.1-1和A.3.1-2计算：(5-7)(5-8)式中：△L1-2——分段长度，m；h1、h2——分段始、末断面水深，m；V1、V2——分段始、末断面流速，m/s；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告α1、α2——流速分布不均匀系数，取为1.0；θ——泄槽底坡角度，（°）；i——泄槽坡降，i=tgθ；J——分段内平均摩阻坡降；n——糙率，取为0.017；——分段平均流速，=（V1+V2）/2，m/s；——分段平均水力半径，=（R1+R2）/2；R1、R2——分段始末断面水力半径。采用水力计算程序,设计工况(P=5%)下的水面曲线计算结果见表5-13。表5-13水面曲线计算成果表设计频率P断面（桩号）中心线水深（m）相应流速（m/s）备注10%0+0040.311.50泄槽0+0450.182.56消力池0+0701.550.85泄洪渠5%0+0040.371.50泄槽0+0450.192.85消力池0+0701.650.95泄洪渠0.5%0+0040.571.50泄槽0+0450.203.15消力池0+0701.851.05泄洪渠5.4.2.3消力池水力设计（P=10%）Q=5.26m³/s,消力池相应的进口段收缩断面水深为0.17m。该消力池为等宽(10m)矩形断面下挖式消力池,按《溢洪道设计规范》(SL253-2000)公式计算:(5-9)(5-10)LK=0.7Lj(5-11)式中：d——池深，m；σ——水跃淹没度，σ=1.05；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告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，消力池ht=0.78m；△Z——消力池尾部出口水面跌落，m；Q——流量，m³/s；b——消力池宽度，m；——消力池出口段流速系数，可取0.95；Lj——自由水跃的长度。经计算，消力池△Z=0.866m，d=1.0m，Lj=12.0m。5.4.2.4泄洪渠水力计算﹙P=5%﹚Q=6.01m³/s相应的消力池出口水深为0.78m。起始段面（0+076）近似为消力池下游水深，按渠道公式试算确定：(5-12)式中：R——水力半径，m；ω——过流断面积，m²；i——渠底坡降，i=0.03；n——糙率取0.025；其余符号意义同前。经计算，ht=0.78m，V=1.43m/s。5.4.2.5导墙高度计算（1）急流弯道外墙水面与泄槽中心线水面的高差计算急流弯道外墙水面与泄槽中心线水面的高差△h按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A公式（A.3.4-4）计算，即(5-13)式中：△h——弯道外侧水面与中心线水面的高差，m；b——弯道宽度；o——弯道中心线曲率半径，K——超高系数，按表A.3.4查得，本次计算取K=1.0；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告V——弯曲段起始段面的平均流速。经计算，设计洪水情况下消力池弯道处△h为0.06m。（2）导墙收缩引起的冲击波计算溢洪道泄槽弯曲段急流产生的冲击波按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A.3.3和A.3.2-2计算，计算式如下，计算结果见表5.3-5。波角、波峰后水深、流速按下列公式计算：(5-14)(5-15)(5-16)式中：β1——-冲击波波角，（°）；θ——边墙偏转角，（°）；Fr1——起始断面弗劳德数；h1、h2——起始断面与波峰下游断面水深，m；V1、V2——起始断面与波峰下游断面流速，m/s。（3）掺气水深的计算波动及掺气水深按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）附录A.3.2式计算。(5-17)式中：h、hb——泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；V——不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；ξ——修正系数，可取1.0～1.4s/m，流速大者取大值。计算成果见表5-14。（4）泄槽弯道平面布置和横向底板的设计为改善水流条件，泄槽平面弯曲段圆弧曲线，外导墙弯曲半径为22m，内导墙弯曲半径为20m，角度为23.32°。本段泄槽转弯位置均设于消力池段，弯道水流流速减缓，流态较紊乱，内外坡水面壅高较小，因此弯道横向底板横向采用等高布置，不再设内外坡高差。（5）安全超高的计算104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告导墙安全超高按《水工设计手册》第6卷第二十七章的（27-3-46）式计算：Δ=0.61+0.037VH1/3(5-18)式中：Δ——安全超高，m；V——断面平均流速，m/sH——不掺气水深，m；安全超高计算结果见表5-14。表5-14导墙高度计算成果表断面桩号底板高程（m）水位（m）h（m）v（m/s）掺气h（m）安全超高（m）导墙高度（m）0+000132.2132.40.371.5000.750.750+005132.2132.40.372.850.120.80.920+010129.7129.90.202.850.250.821.070+020127.2127.40.202.850.250.851.10+030124.7124.90.202.850.250.861.110+040122.2122.40.202.850.250.871.120+050119.7119.90.202.850.250.791.040+070117.2118.71.650.950.640.841.48（6）导墙高度的确定导墙高度的确定原则：溢洪道泄槽在弯曲段引起的内外水深变化较小。故采用能量方程计算的中心线上水深计算，按内外侧导墙等高布置；并且考虑弯段离心力和收缩急流引起的水流波动，又考虑高速水流的掺气影响；既考虑弯段底板的横向倾斜，又考虑冲击波的反射和适当安全超高，消力池和泄洪渠仅考虑安全超高值。据此原则，确定泄槽两墙的高度列于表5-14。典型断面间导墙以直线相连。5.4.3消能防冲设计泄槽末端的高速水流采用底流消能的方式消能。根据前面消力池水力计算，消力池底板高程为403.00m，池长为12m，池深为1.0m，砼底板厚度为30cm，其下设置40cm厚浆砌石，消力池上设置梅花型Φ50mm排水孔，间距2m。5.4.4溢洪道结构设计5.4.4.1溢洪道导墙的结构设计104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告泄槽与消力池导墙均为M7.5浆砌石重力式结构，顶宽为50cm，迎水面为10cm厚C15砼护面，表面铅直，背水面坡比为1:0.3～1:0.5，底宽随导墙高度而变化，导墙基座厚度为0.4m。泄槽和泄洪渠导墙分缝与底板横缝置于同一横断面，缝中嵌填沥青杉木板，泄槽墙身设置φ50mm排水管。侧墙稳定计算：（取泄槽最大水深位置）（1）溢洪道侧墙结构计算工况：工况1：泄设计洪水，止水失效；工况2：洪水消退。（2）侧墙稳定计算公式取单位长度对溢洪道侧墙进行沿建基面的抗滑稳定及抗倾稳定计算，公式如下：(5-19)(5-20)式中：f——砼与基础磨擦系数取0.4；∑G——作用于侧墙的法向力；∑P——作用于侧墙的切向力；∑My——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩；∑Mo——作用于墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩；——抗倾稳定安全系数；——抗滑稳定安全系数。（3）主要荷载①侧墙上静水压力P=0.5γh2(5-21)式中：P——侧墙上水压力，kN：γ=10kN/m³；h——垂直板面的水深，本设计中为1.27m。计算得P=7.90kN。②侧墙自重G=γcA(5-22)式中：G——侧墙自重；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告γc——砼容重，取为23.0kN/m³；A——挡墙断面面积。计算得G=43.47kN/m。③墙后土重W=γA(5-23)式中：W——土重，kN/m；γ——挡土墙后填土重度，湿容重取18kN/m³，饱和容重取20kN/m³；A——挡墙后土面积。计算得W=1.48kN/m。④墙背土压力Fa=0.5γH2Ka，(5-24)(5-25)式中：Fa——主动土压力，kN/m；γ——挡土墙后填土重度，18kN/m³；H——挡土墙高度，取2.07m；Ka——主动土压力系数；——挡土墙后回填土的内摩擦角，取18°。计算得Fa=18.28kN/m。⑤浮托力U=0.5γhb(5-26)式中：U——挡墙底板所受浮托力；γ——水容重，取10kN/m³；b——挡墙底板宽度，计算得1.93m。计算得泄设计洪水，墙内外水位相等时U=8.06kN，洪水消退，墙厚地下水位等于设计洪水位时U=16.11kN。（4）侧墙稳定计算结果侧墙稳定计算结果见表5-15。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表5-15侧墙稳定计算成果表（排水失效）抗剪强度工况备注泄设计洪水1.94＞1洪水消退1.23＞1抗倾覆工况备注泄设计洪水1.74＞1.5洪水消退1.53＞1.5由上表可见，在排水失效时泄校核洪水及不泄洪工况下，计算断面上侧墙的抗滑稳定系数均大于规范规定的1.00，抗倾稳定系数均大于规范规定的1.5，满足规范要求。5.4.4.2底板的结构设计（1）底板厚度确定初步拟定泄槽底板厚度为δ=30cm砼，消力池底板为50cm厚度砼，底板每隔2m设一D50排水孔，由纵向排水管连接。根据溢洪道的规模及其与坝的相对位置，沿线的工程地质、水文地质、水力特性等一些因素作综合考虑，并根据类似工程经验，对泄槽和消力池的底板进行抗浮分析以确定其厚度。荷载分析：取单宽分析，利用水力学计算成果计算。①板上水压力P=γhL(5-27)式中：P——板上水压力，kN；γ——水容重，γ=10kN/m³；h——垂直板面的水深；L——板块长，L=10m。计算有P=140kN。②板自重：G=γcbL(5-28)式中：G——板自重；rc——砼容重，取为24kN/m³；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告b——计算板块宽，b=2m。计算有G=480kN。③脉动水压力(5-29)按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）公式计算：式中：——面积均化系数，取为0.1；——脉动压强，N/m²；A——作用面积，m²；——脉动压力，N；式中“±”号应按不利设计条件选定，本次取为正号（力向上为正），脉动压强pfr按下式计算：(5-30)式中：Kp——脉动压强系数，按规范取为0.02；ρw——水的密度，kg/m³；v——相应设计状况下水流计算断面的平均流速m/s，计算取v=3.67m/s。计算得：=4.09N/m²=8.17kN④扬压力按底板下排水失效的情况考虑：扬压力=浮力+渗透力，即：(5-31)式中:△H-计算处渗压水头（m）；△H=（Z1+h1）-（Z2+h2），符号意义同前述。计算得扬压力U=308kN。不设计锚筋，不考虑粘着力，抗浮按下式计算：通过计算可知底板满足抗浮要求。（2）结构设计溢洪道泄槽底板厚30cm砼，消力池板厚为30cm砼、其下40cm厚浆砌石，104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告砼强度等级为C20。考虑板自重、侧墙自重，动水压力和假定排水失效存在扬压力等荷载作用下，采用倒置梁法对底板进行结构计算。通过计算，泄槽底板上部配置12@200的纵向受力筋，同时沿横向配置φ8@200的分布钢筋，消力池底板双向配置14@200钢筋（侧墙内侧迎水面C20钢筋砼采用φ8分布钢筋纵横布置，间距200mm）。5.4.5溢洪道细部构造设计5.4.5.1底板和导墙分缝根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）第4.4和4.7的规定，对于0+000～0+046泄槽段等宽设置1条纵缝，4条横向伸缩缝，横缝间距为10m；边墙横缝与底板横缝置于同一横断面，泄洪渠底板宽为3m，不设纵缝，沿程每隔5m设横缝一条。所有纵缝均采用平接形式；泄槽段横缝采用全搭接形式，底板在上游段设置齿墙，齿墙深为0.5m，设1:0.5的斜角，缝中均采用塑料止水。5.4.5.2排水设计为了减少作用在底板上的扬压力，在泄槽和消力池底板下设置排水系统，排水系统由纵横向无砂砼排水管组成，均按纵沟连续、纵横沟十字相交的方式骑缝布置；排水管周围按反滤层原则填以粗砂和碎石。纵向排水沿底板纵缝布置，同时为了能排除边墙后回填土中的渗水，在紧靠边墙外侧的底板下增设2条纵向排水管，纵向排水沟断面尺寸为50cm×50cm，内置直径20cm的无砂砼预制管。为了减少作用在消力池底板上的扬压力，在其底板上设置间排距均为2m布置成梅花型的φ50mm排水孔。5.5大坝安全监测设计考虑大冲垅水库实际情况，仅对其进行水位观测，在主坝、副坝上游各设置一个水位标尺。表5-16主要观测仪器设备序号名称及型号单位数量备注1水尺个2104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5.6输水设施加固设计5.6.1输水设施现状5.6.1.1概况大坝输水设施由卧管与涵洞组成。输水卧管位于大坝左端，沿山坡布置，管长35m，断面尺寸为b×h＝0.6m×0.5m，直径0.25m，分6个闸孔放水，取水口直径为0.6m，放水孔闸门为磨盘式闸门，闸门锈蚀严重，钢绳几近断裂，无启闭设施。坝下箱形涵洞长120m，断面尺寸为b×h＝0.55m×0.8m，进口底板高程321.4m，纵坡坡比1.0%，设计过流量1.0m³/s。涵管为石灰砂浆砌石结构，在运行中已出现沿洞壁渗漏，集中漏水12处。5.6.1.2过流能力据《大冲垅水库大坝安全评价报告》：放水涵卧管和涵洞的过流能力均满足要求。5.6.1.3输水卧管结构现状经过现场踏勘，大冲垅水库大坝输水卧管为三合泥砌石结构，由于运行时间长且年久失修，浆砌石已脱落、开裂，造成卧管漏水严重，危及大坝安全。因此本次安全评价认为大坝卧管结构强度不满足要求。5.6.1.4输水涵洞结构现状经过现场踏勘，大冲垅水库大坝输水涵洞均为三合泥砌石箱涵，由于年久失修，浆砌石已脱落、开裂，且涵卧管均未设涵衣，也未穿截水环，造成涵洞漏水严重，危及大坝安全，因此本次安全评价认为大坝输水涵洞结构强度不满足要求。5.6.2输水设施加固处理5.6.2.1卧管处理因卧管为三合泥砌石砌筑，年久失修，漏水严重，本次加固对高涵卧管拆除重建，采用C20砼现浇，改造后卧管长40m，断面尺寸为b×h＝0.3m×0.5m，纵坡1:1.5，分6个闸孔放水，孔口间距3m，孔口直径0.3m，安装闸门。高涵卧管进口高程分别为321.4m、324.4m、327.4m、330.4m、333.4m、336.4m。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告5.6.2.2涵洞处理结合坝体冲抓回填防渗，对高涵涵洞进口、出口及冲抓回填部位进行固结灌浆，高涵涵洞进口采用砼砌筑，改善高涵稳定条件。5.7金属结构与机电设备设计本次除险加固工程中无金属结构。5.10新建引水隧洞设计本次除险加固设计拟封堵涵洞，新开隧洞引水，隧洞平面见隧洞平面布置图，隧洞断面净尺寸为宽0.8m，高1.4m，C20砼衬砌厚度0.2m，隧洞进口段5m范围内纵横向均配置Φ16@150钢筋，其后素混凝土。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告6环境保护与水土保持设计6.1环境保护设计6.1.1综述6.1.1.1设计依据《建设项目环境保护管理条例》，1998.11.29；《中华人民共和国环境保护法》，1989.12.26；《中华人民共和国水污染防治法》，1996.5.15修订；《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，1997.3.1；《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，2004.12修订；6.1.1.2执行标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类标准；《环境空气质量标准》（GB3095-1996）二级标准；《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）2类标准；《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准；《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准；《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-1990）；《一般工业固体废弃物贮存、处置场污染控制标准》（GB18599-2001）Ⅰ类场要求；《水利水电工程初步设计编制规程》（DL5021-93）；《水利水电工程初步设计环境保护设计规范》。6.1.1.3环境影响评价结论大冲垅水库除险加固工程对环境的影响可分为有利影响和不利影响两方面,其中有利影响均发生在工程实施以后,影响较为深远;而不利影响大部分发生在工程临建施工过程中,影响相对较轻。（1）主要有利影响①工程实施后在较大程度上消除大坝安全隐患，免除了因大坝可能发生事故对下游群众生命财产安全造成威胁和社会的负面影响，其社会、经济效益十分显著。②104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告工程实施后，坝体稳定性大大提高，能保证水库防洪效益的发挥，大大减轻坝址下游河乡镇因洪灾损失对社会、自然及生态环境造成的严重破坏，为区域经济发展提供可靠的保证。③工程实施以后，能大大增加水库蓄水量，保证水库灌溉效益的充分发挥，为下游的农村经济发展打下了良好的基础，保证农业生产的持续发展，灌溉效益十分显著。④工程实施以后，能促进当地工业稳定的发展。⑤加固大坝扩建资金的投入，对改善和促进当地经济发展起着重要作用。⑥随着大坝建设资金的投入，带动区域经济在建材、交通、劳务及物质供应等等方面的发展，对促进区域经济发展有着重要的作用。（2）主要不利影响①工程施工期，由于施工人员相对集中，工地临时生活区卫生条件较差，如预防不力，容易造成某些传染病如呼吸传染病、肠道传染等暴发流行。②施工废水、废气排放及机械施工噪声污染，将对周围环境产生短期不利影响。③建设开挖、取土、弃渣、临时设施的搭建将破坏部分土地、植被资源，可能加剧局部区域流失。6.1.2环境保护设计6.1.2.1水环境保护措施（1）设计标准本项目砂石料采取外购的方式，本身不产生砂石料冲洗废水，本工程主要废水为砼拌和养护废水、临时生活区生活污水及少量机械设备冲洗废水。①砼拌和养护废水：主要污染物为SS，依照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准控制，SS的浓度控制在70mg/L以下。②生活废水：施工区生活污水主要污染物为BOD5和COD，依照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准控制，BOD5和COD的排放浓度分别控制在20mg/L和100mg/L以下。③机械设备冲洗废水：主要污染物为石油类、SS，依照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准控制，石油类、SS浓度分别控制在5mg/L、70mg/L以下。（2）砼拌和养护废水处理措施①废水来源及成分砼养护废水主要来源于砼104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告浇筑构建养护过程中产生的废水，根据类似工程的经验数据，废水的SS浓度2000mg/L左右，pH值11～12，产生量不固定，受天气和施工强度影响较大。②处理或缓减措施砼拌和系统的冲洗废水可通过沉淀池沉淀处理，设计沉淀时间为2h，沉淀池尺寸为2m×1m×1m（长×宽×高），沉淀池布置在砼拌和站内，根据场地地势选择废水能够自流汇集的地方。废水处理达标后排入附近沟渠。砼养护废水产生点分散，受地形的限制，集中处理的可能性很小，集中处理缺乏可操作性，主要采取相应的管理措施，浇水时控制浇水量，减少废水的产生量，采取少量多次的方法。由于砼养护废水产生后不会直接进入水体，经过土壤的渗吸，不会对水质产生大的影响。（3）机械设备冲洗废水处理措施①废水来源及成分污水来源及成份：施工机械大修在龙伏镇完成，施工区含油废水主要来自于运输汽车、施工机械的小修和冲洗，日产污水量约20m³/d，汽车、机械设备检修冲洗污水主要污染物为石油类和SS，其中石油类含量约为40mg/L。②处理或缓减措施冲洗废水由明沟集中收入油水分离池，油水分离池设计为三格，单元格长度为9m,宽度为1m,池深1.5m。6.1.2.2大气环境保护措施（1）设计标准施工区主要大气污染物为TSP和NO2，为面源排放，《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）规定无组织排放污染原周界外最高允许浓度TSP为1.0mg/m³，NO2为0.12mg/m³。（2）扬尘预防与控制措施①土石方施工防尘：浆砌石拆除时采用手工拆除，产尘量较少，不需采取相应的防尘措施。大坝施工区、土料场等地土方开挖、时采取喷洒水防尘。②砼拌和粉尘：水泥输送选择螺旋输送机、管道接口密封。砼拌和采用自动化拌和楼并进行密封，安装布袋除尘器，除尘设备和拌和楼同时运转，平时加强除尘器的维护保养，使其始终处于良好工作状态。在采取以上措施的基础上，砼104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告系统产生的粉尘排放浓度可控制在GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2中规定的无组织排放监控浓度限值以内。③运输过程中防尘：物资运输过程中注意防止扬尘污染。在装载多尘物料时，对物料适当加湿或采取覆盖措施，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，并经常清洗车辆。在办公生活区行驶的车辆，车速30km/h以内。④场区扬尘防治：施工区配备洒水车一辆，专职人员2人，其中1人为司机，在晴好天气每日洒水4~6次，遇高温干旱天气增加洒水次数，对道路要及时进行清渣处理。⑤劳动保护：对处于产尘量较大的砼拌和现场作业人员，按照国家有关劳动保护的规定，发放防尘用品。⑥施工区绿化：加强施工区绿化。场内道路形成乔、灌、草结合的绿化防护体系，在满足公路绿化功能的同时，应尽量选择吸尘作用较强的树种。（3）废气污染控制①燃油施工机械废气控制加强大型施工机械和车辆的管理，执行定期检查维护制度。承包商所有燃油机械和车辆尾气排放应执行GB17691-2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国III、IV、V阶段）》。施工机械使用无铅汽油等优质燃料。严格执行《汽车报废标准》（国经贸经（1997）456号），推行强制更新报废制度。特别是对发动机耗油多、效率低、排放尾气严重超标的老旧车辆，应予更新。②生活燃料废气控制为减轻施工区空气污染，建议施工区生活燃料采用以罐装石油液化气或电力。6.1.2.3噪声防护设计（1）设计标准施工区按GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》的标准控制，本项目涉及的控制标准详见表6-1。表6-1建筑施工场界噪声限值单位：dB（A）施工阶段主要噪声源噪声限值昼夜土石方推土机、挖掘机、装载机等7555打桩各种打桩机85禁止施工结构砼搅拌机、振捣器、电锯等7055104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告（2）噪声控制措施①噪声源控制加强施工区噪声源管理，做好机械设备使用前的检修，减少设备非正常运行时所产生的噪声。改进施工技术，选用低噪声设备和工艺，如砂石筛分系统采用聚氨酯筛网，机动车辆采用指向性强、低噪声喇叭，控制喇叭使用的次数。加强道路养护和车辆的维修保养，防止路面出现坑洼。运输车辆控制超载、限速，在经过龙伏镇居民区时车辆限速在15km/h行进，严禁鸣笛。②传播途径控制合理布置办公生活区和施工场地，将噪声大的场地及设备与生活办公区隔开或拉大两者距离。拌和站、空压机等大于100dB的固定噪声源，采用多孔性吸声材料建立隔声屏障、隔声罩和隔声间，控制噪声的传播途径。利用绿化降低噪声。结合施工区绿化和水土保持流失防护措施，采用植树、植草坪等绿化手段，增加噪声的衰减率，减少噪声对敏感区的污染。③受体噪声防护加强劳动保护，改善施工人员作业条件，高噪声环境下的施工作业人员，每人每天工作时间不多于6h。6.1.2.4固体废弃物处置措施（1）生活垃圾处置措施在施工临时生活区附近设置1个垃圾站，并设10个垃圾桶，安排2人负责日常生活垃圾的清扫，垃圾运输由施工运输车辆兼运，将垃圾集中到垃圾站后，运至龙伏镇生活垃圾填埋场一并处理，垃圾清运采用2日一清，夏季采用1日一清。（2）施工弃渣处置措施本工程的弃渣运至弃渣场处置，严禁乱堆乱弃。对洒落的弃渣及时清扫，收集后运至弃渣场填埋。本项目的弃渣场靠近项目区，面积较大，且四处分散，为减少水土流失影响，本项目的水保措施应及时跟上，渣场填平后及时种植水保林草，具体措施见本报告下一节。（3）库区水面漂浮物处理措施104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告在水库运行期的洪水季节，库区垃圾杂物在洪水的冲刷作用下进入水体，可能导致坝前漂浮物积聚，既影响库区美观，也影响库区水质。运行期水库管理方应购置机动船一艘，设专人或委托其他人清理坝前漂浮物。打捞的漂浮物在垃圾站集中后运往龙伏镇垃圾填埋场进行填埋处理。6.1.3环境管理6.1.3.1机构设置大冲垅水库安全治理项目工程量较大，拟设立专门的环境保护管理机构，负责管理环境保护工作，环境管理机构定员为1人。6.1.3.2机构职能环境管理是项目管理的重要组成部分，根据有关的环境保护法规及项目施工、运行特点，大冲垅水库工程环保部门的管理职能如下：确保工程建设活动符合环境保护法规的要求。协调工程建设与环境保护措施、水土保持措施的关系。确保环境影响报告书中提出的环保措施准确实施。落实本工程环境监测规划的实施。6.1.3.3施工期环境管理（1）宣传、贯彻、执行国家有关部门制定的环境保护方针、政策及法规条例等。加强环境保护的宣传教育和技术培训，提高人们的环境保护意识和参与意识以及工程管理人员的技术水平。（2）根据工程特点，编制出完善的工程环境保护规章制度和管理方法，编制工程影响区环境保护工作实施计划。加强环境监测，委托有相应资质的单位开展有关环境监测工作。整编日常工作资料，建立环境信息系统，编制各年（季）度环境质量报告，作为环境保护“三同时”的依据，并呈报上级主管部门。（3）加强工程建设环境监理，聘请环境监理专业人员开展环境监理工作，业务上接受工程监理的指导。组织和实施环境保护规划，并监督、检查环境保护措施的执行情况和环保经费的使用情况，保证各单项工程建设执行“三同时”制度。（4）协调处理工程引起的环境污染事故和环境纠纷。6.1.3.4运行期库区环境管理104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告通过对各环境因子的监测，掌握其变化情况及影响范围，及时发现潜在的环境问题，提出治理措施并予以实施，配合各级环境保护主管部门完成区域环境治理任务。6.1.4环境监测6.1.4.1施工期环境监测计划（1）水质监测监测断面：位于大冲垅水库坝前100m。监测项目：pH值、SS、COD、石油类、粪大肠菌群等5项。监测时段和频次：工程施工开始后，每2个月监测1次。监测时期：施工开始前1个月至施工结束后3个月。（2）大气监测监测点位：大坝施工区。监测项目：TSP。监测时期和频次：施工期间，每2个月监测1期，每期连续采样3天，每天07时、12时、18时各1次。监测时期：施工期。（3）噪声监测监测布点：大坝施工区。监测项目：等效A声级Leq。监测时段和频次：施工期每季各监测1期，在施工高峰期适当增加监测次数，每次连续采样3天，每天白天、晚上各测1次。监测时期：施工开始前1个月至施工结束后3个月。6.1.4.2运行期环境监测计划断面设置：大冲垅水库坝前100m。监测项目：pH值、高锰酸盐指数、总氮、总磷、石油类、粪大肠菌群等6项。监测时段及频次：每年平、枯水期采样分析，每个水文期各监测1期。监测时期：运行期头三年。6.1.4.3监测机构本工程的环境监测工作由业主单位成立的环境管理机构负责管理，具体监测工作可委托有资质的环境监测站承担。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告6.1.5环境保护投资概算《建设项目环境保护设计规定》第六十三条指出：凡属于污染治理和环境保护所需的装置、设备、监测手段和工程设施等均属环境保护设施。……凡有环境保护设施的建设项目均应列出环境保护的投资概算。本工程环境保护投资包括水质保护0.82万元、环境空气保护措施费0.65万元、人群健康保护措施费0.99万元、环境管理费用0.3万元、环境监理费0.4万元、环境监测费用0.18万元、噪声监测费用0.42万等5个部分，共计3.76万元。本项目环保投资概算见表6-2。表6-2大冲垅水库安全治理工程环境保护投资概算表项目序号项目名称单位单位工程量单价合计一环境保护费用376001水质保护机械设备保养冲洗水处理项5000生活污水处理项32002环境空气保护废水处理项65003人群健康保护施工区卫生清洁项2400生活垃圾项2500施工人工检疫、免疫项2500医疗开办费项25004环境管理费环境管理费项30005环境监理费环境监理费项40006环境监测费水质检测费项18007噪声监测环境空气质量检测项3000噪音检测项12006.2水土保持设计6.2.1编制依据6.2.1.1法律法规（1）《中华人民共和国水土保持法》，1991.6.29；（2）《中华人民共和国水法》，2002.10.1；（3）《中华人民共和国环境保护法》，1989.12.26；（4）《中华人民共和国森林法》，1998.4.29修订；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告（5）《中华人民共和国土地管理法》，1999.1.1；（6）《中华人民共和国防洪法》，1998.1.1；（7）《建设项目环境保护管理条例》，1998.11.29；（8）《中华人民共和国河道管理条例》，1988.6.10；（9）《中华人民共和国水土保持法实施条例》，国务院（1993年）第120号令；（10）《国务院关于加强水土保持工作的通知》，国发（1993）5号；6.2.1.2部委及地方规章规范（1）《开发建设项目水土保持方案管理方法》，水利部、国家计委、国家环保局水保（1994）513号；（2）《开发建设项目水土保持编报审批管理规定》，水利部第5号令；（3）《水土保持生态环境监测网络管理办法》，水利部第12号令；（4）《水利部关于加强水土保持工作的通知》，水利部（1991）16号；（5）《开发建设项目水土保持设施验收管理办法》，水利部（2002）第16号令；（6）《福建省实施〈中华人民共和国水土保持法〉办法》，1997.10.25修订；6.2.1.3执行标准和规范性文件（1）国务院《全国生态环境保护纲要》；（2）《开发建设项目水土保持方案技术规范》（SL204-1998）；（3）《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-1996）；（4）《水土保持综合治理规范通则》（GB/T15772-1995）；（5）《水土保持综合治理验收规范》（GB/T15773-1995）；（6）《水土保持综合治理效益计算规范》（GB/T15774-1995）；（7）《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453-1996）；（8）《水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》；（9）《水利水电工程制图标准水土保持图》（SL73.6-2001）；（10）《水土保持监测技术规程》（SL277-2002）6.2.2防治责任范围104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告根据开发建设项目“谁开发谁保护、谁造成水土流失谁负责治理”的原则，确定防治责任范围为：工程征地范围、租地范围和土地使用管辖范围、临时施工场地、取料、弃料场等。6.2.3预测结论根据大冲垅水库安全治理工程的整体布置，经初步计算，项目施工扰动地面面积为1.68万m²，弃料场2500m²，临建占地为2460m²，料场占地为650m²。防汛和施工道路750m²；毁损水保林草1200m²。枢纽各建筑物（大坝、溢洪道、输水系统等）征地范围及管辖范围，施工场地占地范围（临时施工场地、临建设施占地、施工临时道路、施工生活区、取料场、弃渣场等），面积约1.68万m²。6.2.4水土流失防治方案6.2.4.1防治目标本工程水土流失防治目标是预防和治理因工程建设造成的新增水土流失，保护、改良和合理利用水土资源，重建更好的生态环境。具体为：（1）扰动地表治理率达98%（2）水土流失模数控制比1：1（3）造成水土流失面积治理度达97%（4）拦渣率达到95%以上（5）植被恢复系数达89.3%（6）林草覆盖率达4%。6.2.4.2设计深度和设计水平年本项目水土保持工程设计深度与主体工程设计深度一致，为初步设计阶段，水土保持设计水平年为水土保持措施基本发挥效益后的第一年。6.2.4.3防治责任范围开发建设项目水土流失防治责任范围包括项目建设区和直接影响区。该工程项目建设区包括主体工程建设区、料场、弃渣场、施工临建设施占地范围。防治责任范围总面积1.68万m²。6.2.5防治措施6.2.5.1主体工程区防治措施104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告主体工程建设期间施工工作面上的松散物质基本可以控制在挡水围堰内，受降水影响较小，产生的水土流失轻微。为了更有效地防止主体工程施工过程中水土流失的发生，需补充主体工程施工过程中临时防护措施。由于主体工程开挖裸露面大，施工过程中如遇上下雨天气，需采取覆盖塑料薄膜等临时措施进行水土流失的防治，规划共需塑料薄膜4000m²。6.2.5.2弃渣场防治措施（1）弃渣场的基本情况项目主体工程弃渣量1.6万m³，弃渣场为坝区低洼地，运距1km，弃渣平均堆高4.0m，占地面积2500m²。（2）弃渣场的防治措施①弃渣前修筑浆砌石重力式挡渣墙。弃渣场挡渣墙顶宽0.4m，净高2.0m，内侧坡比1：0.4，外侧垂直，基础埋深1.0m，其顶部高程以上至渣场面按1：2.5放坡。②对表层腐殖土进行剥离，林地0.5～0.8m、荒地0.3～0.5m厚进行剥离，旱塘不剥离，剥离后的表土堆放于渣场内一定的堆集区。③完善周边排水系统。弃渣后渣场的地形较为平坦，修排水沟排泄地面径流，排水沟修沉沙池。④弃渣过程中应分层碾压，弃渣完成后应对弃渣面进行平整，回填剥离的表土层，并营造水保林草。6.2.5.3施工临时工程防治区施工临时工程主要包括施工辅助设施、施工临时道路等。本工程施工辅助设施主要指施工生产生活区、仓库、加工厂、临时堆料场等，占地面积2460m²。为防止水土流失的发生，特别在雨天施工时，需对临时土方堆料场采取塑料薄膜覆盖进行防护，规划覆盖薄膜2000m²；对施工临时道路采取草皮护坡，面积0.2万m²。施工结束后，需对施工临时占地进行土地平整，恢复植被。6.2.5.4其它临时防护措施本工程其它临时防护措施主要针对表土剥离临时集中堆置。为防止水土流失的发生，对这些表土临时堆集区应采取水土保持临时防护措施进行防护。具体如下：①在堆集体边坡坡脚采用人工编织袋装土堆砌临时性挡土墙进行防护；104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告②在堆集区周边设临时排水沟，以排泄地表径流，并在排水沟沟口挖临时沉沙池，过滤沉积泥沙，减少泥沙流失，以免影响周边农业生态环境；③如遇雨天，对临时堆集的剥离土进行薄膜覆盖，以避免水土流失的发生。临时挡土墙平均高度0.5m，宽0.3m；临时排水沟均采用矩形断面，砼护坡护底厚5cm，弃渣场表土堆集区临时排水沟底宽30cm，高40cm。沉沙池采用干砌石衬砌，沉沙池规格1m×1m×0.8m（长×宽×高）。6.2.6水土流失监测本工程新增水土流失主要是由主体工程施工过程中的施工工作面、弃渣造成的，因此水土流失监测重点是监测施工期土方开挖面、弃渣场。建议在主体工程的大坝、水库四周的弃渣场处各设置临时监测点1个，共2个，对水土流失影响因子、水土流失量、水土流失危害和水土保持效益等进行重点监测，并将监测结果纳入水土保持监测网络，统一管理。6.2.7投资估算及效益分析6.2.7.1投资估算水土保持工程投资估算执行《水利水电工程设计概（估）算费用构成及计算标准》及《水土保持概（估）算编制规程》有关规定，并与主体工程保持一致。经计算，本项目增加的水土保持防治措施估算静态总投资3.53万元，植物措施2.14万元，水土保持设施补偿费0.5万元，水土保持设施补偿费0.67万元，水土保持工程总投资6.84万元。主体工程中已有的水土保持措施的投资在主体工程中计列。详见表5-3。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表6-3水土保持措施投资估算表项目序号项目名称单位单位工程量单价合计一水保费用　　　68399.976㈠工程措施　　　35279.1761弃渣场、料场保护工程　　　35279.176　浆砌石衬砌m³120.8245.229620.16　土方开挖m³25017.724430　表土剥离m³374.73.281229.016㈡植物措施　　　21420.81弃渣场防护工程　　　5785　植树（侧柏，含养护费）株8906.557852料场防治工程　1350　7425　植树（侧柏、含养护费）株13505.574253施工企业及办公生活区　　　8210.8　植树（侧柏、含养护费）株14005.57700　白茅草（含撒种）亩2.2164360.8　白茅kg625150㈢水土保持设施补偿费　　　5000㈣施工期水保持检测费元　　67006.2.7.2效益分析本工程水土保持设计以减轻和控制责任范围内的水土流失为主要目的，水土保持措施实施后，具有一定的生态效益、社会效益以及经济效益。（1）通过水土保持措施的实施，可以增加项目区的绿地面积，增加土壤就地入渗和拦蓄、调节地表径流的能力，使项目区生态环境得到恢复和改善；（2）通过水土保持措施的实施，可有效地防止工程建设引起的加速侵蚀，减轻因工程建设带来的水土流失影响，减少河道的淤积，减少洪涝灾害的发生，延长工程寿命，并对保障人民的生命财产安全、维持社会稳定具有积极作用。（3）通过水土保持措施的实施，可使土壤结构得到改善，促进农业生产的发展。6.2.8方案实施管理措施6.2.8.1组织领导与管理措施104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告本水土保持措施由业主负责组织实施，并协调与主体工程的关系。按“三同时”制度要求搞好本项目水土保持工程建设。在施工过程中委托具有资质的监理单位进行监理。由水行政主管部门负责监督，检查水土保持措施的实施和水土保持设施验收。6.2.8.2资金来源及安排水土保持措施所需资金纳入工程总投资，由业主筹措，实行专人、专户、专账管理,专户储存，专款专用，及时到位，保证投入。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告7工程管理设计7.1依据（1）《中华人民共和国水法》及安徽省实施《中华人民共和国水法》办法；（2）《水库工程管理设计规范》（SLl06-96）（下简称《管理规范》）；（3）《水利工程管理单位定岗标准》（试行）（水利部、财政部以水办[2004]307号文颁布）。7.2管理机构7.2.1工程现状大冲垅水库自建成投入运行以来，工程在灌溉、防洪、养殖等方面发挥了较大的效益，对促进当地工农业生产的发展起到了一定的作用。但由于受经济条件的限制，工程监测和管理设施不全，主要表现如下：（1）现管理所办公、生活用房老损严重，水库无防汛调度中心、防汛仓库等设施。（2）库内防汛公路路况差，制约着水库正常运行、调度和防汛抢险工作；另水库下游沿线无防汛通信系统，一旦遇险时，下游人民不能及时安全的撤出危险区。（3）大坝安全监测设施不完善，不利于水库的安全调度及科学管理。7.2.2人员编制大冲垅水库枢纽工程管理机构为泸溪县小型水库管理中心，隶属泸溪县水利局管辖。7.3工程管理范围与保护范围7.3.1工程管理范围工程管理范围包括工程区和生产、生活区。工程区管理范围包括：大坝、溢洪道、水工观测设施、专用通信设施等各类建筑物周围和水库征用线以内的库区。大坝管理范围从坝轴线外侧100m，溢洪道由工程两侧轮廓线向外不小于50m，消力池以外不小于100m；其他建筑物从工程外轮廓线向外不小于20m。本次按照保证工程安全及管理要求征地5.25亩(溢洪道3亩，弃渣场2.25亩)。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告生产、生活区管理范围包括：办公室及宿舍区，其占地范围按不小于3倍房屋建筑面积计。本次除险加固设计管理范围维持原管理范围不变。7.3.2工程保护范围在工程管理范围边界线外延100m为保护范围。水库保护范围为坝址以上、库区两岸土地征地线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地。工程保护范围内的土地不征用，可进行正常的耕种及生产活动。为了保护工程安全运用和防止库区水土流失及水质污染，严禁爆破等对工程有危害的行动。7.4交通、通讯设施7.4.1防汛公路大冲垅水库大坝距水泥路2000m，部分为泥石路面，路面狭窄，而且坑坑洼洼，雨季则更难运行，为保证汛期防汛公路正常通车。参照《水库工程管理设计规范》（SL106-96）标准，拟对此段防汛公路按山丘区四级公路标准进行修建。大坝至村水泥路段50m路面进行拓宽整修且砼硬化，路面宽4.0m，砼厚度20cm，并且沿公路修建排水沟。7.4.2防汛通信设备考虑防汛需要，须架设防汛通信专线，确保防汛命令及时传达和当地政府的及时联络，通信专线3.2km。7.4.3防汛器材仓库大冲垅水库运行四十多年来，至今仍无一座规范的防汛器材仓库，每逢汛期来临，储备和堆放防汛器材就成了老大难的问题，给防汛抢险工作带来极大不便，兴建防汛器材仓库十分必要。拟建防汛仓库总建筑面积200m²。7.5工程运行管理大冲垅水库日常运行管理由泸溪县小型水库管理中心负责；水文观测项目有水库水位，降水量。大冲垅水库104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的水利工程，水库调度要在服从防洪总体安排保证水库工程安全的前提下，协调防洪、兴利及各用水部门的关系，充分发挥水库防洪、蓄水兴利的最大综合利用效益。7.5.1水库调度原则7.5.1.1水库控制运用原则（1）在满足防洪安全的前提下，根据批准的汛期控制运用方案，尽量多蓄水兴利。（2）主汛期服从泸溪县防汛抗旱指挥部统一调度，以保证防洪安全为首要目的。7.5.1.2控制运用方式汛期按预定的合理蓄泄原则调度，既不影响兴利蓄水，又要保证水库安全度汛。汛前限制水位132.2m。当水位超限时，正常溢洪道将自动泄水。灌溉调度：主汛期（4-6月）灌溉、防洪并重；秋汛期（7-9月）以蓄水灌溉为主，兼顾发电，同时注意防洪。7.5.2建筑物管理要建立健全制度，各水工建筑物要经常检查并进行有关设备养护，定期维修。利用布置的观测设施监测建筑物的运行状况，发现异常现象要立即上报主管部门研究处理，以保证建筑物的安全运行。水工建筑物要按规定检查和维护，对大坝表面位移、坝基及两岸地下水位等应按时观测，及时整理观测资料，监测大坝等建筑物的运行安全。（1）每年要及时整理建筑物观测资料，找出建筑物运行规律，经常进行裂缝检查，并在高水位时及时观测建筑物有无异常反应。对大坝、正常溢洪道等，汛前、汛后要认真巡视、检查，做好记录，建立档案。如发现问题，要及时上报，酌情处理，以保证建筑物安全运行。（2）金属结构闸门、启闭机和柴油发电机等电气设备应定期检查，发现漏水、锈蚀或启动不正常等现象时，应及时采取维修或保养措施，保证能正常投入运行。（3）水库大坝由于区域洪水冲刷对护砌结构引起的破坏应及时检查和维修。正常溢洪道以下河道洪水冲刷造成的消能设施等损坏情况应及时修复。（4）水库低水位运行时，应及时进行坝面巡查，了解坝面老化情况。发现情况异常时，应及时报告，并研究解决处理方案。（5）加强对正常溢洪道两岸边坡、进出口暴雨后以及汛后或泄洪后的检查，记录检查结果，出现异常情况应及时报告，并研究处理措施。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告7.5.3工程观测工程观测现状情况下因设备、设施损坏仅观测大坝表面，护坡运行状况、坝体有无沉陷、裂缝、滑塌现象、枢纽建筑物运行状况等。今后，为了解水库枢纽建筑物的运行情况，及时发现问题并妥善采用相应措施，为工程的安全管理提供依据，同时为验证设计和提高设计水平，水库加固工程完成后需进行常规的工程观测。工程观测的主要内容包括：现场检查、仪器观测、资料分析反馈和安全预报等。具体观测项目有：大坝坝面垂直及水平位移，孔隙水压力和浸润线观测，以及泄水建筑物的水位、水面线、扬压力和沉陷观测等。详见“工程观测设计”。7.5.4工程管理维护工程运行管理维护费用，包括工资及福利费、材料、燃料及动力费、维护费、防汛抢险费、管理费和其他费用等，工程完成后管理人员未扩编，年运行费主要用于工程的维护等，由水库管理所每年根据实际情况分项列清单，按申报程序逐级申报，由上级主管部门拨款专用。灌溉用水应按《水法》规定收取水费，年收款数作为管理费用来源，电费和综合经营收入可作为改善职工生活费用开支。工程维修费要足额到位，以确保工程的安全运行。7.6施工期管理及环境绿化美化施工期间，要根据施工进度配备适当的管理人员，其中提前进场人员为水库管理定编人员的10％，以后逐步增加，竣工时管理人员达到额定的人数。管理单位参与工程质量检查、监督，并参加工程验收。在水库主要建筑物周围及生产、生活区，除交通道路、工作场地和文化活动场地外的空闲地，应种植一定的树木、草皮等，绿化美化环境。下阶段需按照《水土保持法》，请有资质的单位提出工程保护范围及工程管理范围的环境绿化和美化规划。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告8施工组织设计8.1施工条件8.1.1工程条件大冲垅水库位于泸溪县浦市镇毛家滩村境内，属小Ⅱ型水库，坝址距乡政府5km，大坝距临近公路，交通方便。距泸溪县城15km，上游地形较为开阔，可资利用的施工场地较广。本次除险加固的主要内容为坝体防渗、坝基以及左、右坝肩灌浆；卧管重建，涵洞加固；大坝上游坝坡砼护坡；大坝下游坝坡整治；泄洪道加固；防汛公路的拓宽整修等。8.1.2自然条件流域为亚热带季风湿润区，气候温和，四季分明。春多阴雨，夏暑期长，秋多干旱，冬寒期短。年日平均气温16.6℃。年平均无霜期270天。多年平均降雨量1300.10mm，多年平均最大风速12.0m/s。8.1.3施工场地条件本次除险加固工程各项目比较分散，且项目工程规模不大，施工场地可根据工程独立或结合布置，可大大减小施工对所需场地的要求。大冲垅水库大坝左、右坝端、溢洪道两岸有部分空闲场地，同时，大坝坝顶宽3.5m，可满足工程施工场地布置的要求。8.1.4建筑材料大冲垅水库除险加固工程所需主要有土料、砼骨料、水泥、钢材、木材、块石、油料等。本工程所需建筑材料来源如下：（1）钢筋、水泥、油料在泸溪县城采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km。（2）木材：在当地采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km。（3）砂石料：河砂(中粗砂)、碎石、块石从洗溪砂石场采购，运距错误！链接无效。km。其他材料由当地提供。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告8.1.5供水、供电条件大冲垅水库由电网供电，供电条件较好。施工生产用水可直接用水泵从库内抽取，生活用水可利用水库管理所现成的用水设施，水量及水质能满足工程施工及生活生产用水要求。8.2施工导流8.2.1施工导流标准本工程为Ⅴ等工程，主要建筑物为5级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）规定，施工导流建筑物为5级建筑物，土石围堰洪水重现期为5～10年一遇，本工程设计导流标准选定采用5年一遇洪水重现期。8.2.2导流时段根据大冲垅水库河流水文特性及施工总进度安排，主体工程施工安排在第一年的9月份至第二年的3月份，故导流时段选择为枯水期9月～次年3月。根据枯水期（9月～次年3月）历史资料洪水分析和设计洪峰流量，为确保工程施工度汛安全，要求水库水位降至404.52m以下，施工时可先利用低涵将库水预泄至死水位，然后利用低涵进行导流。8.2.3导流方式本工程属加固工程，导流方式的选择受到现有水工建筑物的限制。施工期洪水通过低涵导流，完全可满足泄流要求。根据枯水期（9月～次年3月）历史资料洪水分析和设计洪峰流量，为确保工程施工度汛安全，要求水库水位降至128m以下，施工时可先利用低涵将库水预泄至死水位进行导流。即可满足施工要求。8.2.4导流建筑物设计本工程在低涵加固时，修筑围堰，围堰顶宽1m，上下游坡比1:1.5，围堰高3m。8.2.5基坑排水基坑排水分为初期排水及经常性排水，基坑初期排水采用IS125-100J-200型1台，排水流量60m³104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告/h，一天排干，经常性排水主要为基坑渗水、降雨及施工弃水，利用初期排水设备可满足要求。8.3主体工程施工本次除险加固设计主要项目包括：1、坝体防渗、坝基以及坝肩灌浆；2、大坝上游坝坡砼护坡；3、大坝下游坝坡整治；4、放水建筑物处理、5、泄洪道加固；6、坝顶公路及防汛公路的拓宽整修。主要工程量见表8-1。表8-1主要工程量汇总表编号名称单位工程量编号名称单位工程量1土方开挖m³3075.511砼m³883.32土方回填m³839.212钢筋t20.23石方开挖m³592.913止水m64.84石方运输m³566.414伸缩缝m²38.05砂石垫层、反滤层m³452.715模板m²1471.26抛石护底护岸m³172.416帷幕灌浆m487.07干砌石m³58.717土石围堰m³842.48浆砌砼预制块m³202.418土工布(膜)m²2012.49浆砌石m³271.219草皮护坡m²2019.610砌体拆除m³31.4　　　　8.3.1帷幕灌浆工程大坝坝基、坝肩采用帷幕灌浆的方法处理。帷幕灌浆施工顺序为：钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→封孔→检查验收。8.3.1.1钻孔采用回转式钻机钻孔，共设3台，同时钻孔，确保孔向、孔深符合设计要求，力求孔径上下均一，孔壁平整。8.3.1.2冲洗及简易压水试验采用清水冲冼钻孔，直至回水澄清，无砂和岩粉为止。灌浆前，对每一灌浆段应以简易压水试验所得之q值来确定开灌水灰比以及复核岩层的透水程度。8.3.1.3灌浆灌浆104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告设备采用活塞式灌浆管，高压胶管输浆管，灰浆搅拌机，泥浆搅拌机等，灌浆方法采用循环式，自上而下分段灌注，分三序施灌。基础帷幕灌浆沿冲抓回填轴线方向进行，并向两岸山坡延伸一定距离，灌浆施工在坝顶高程420.00m和岸坡进行。8.3.1.4封孔灌浆结束后，采用1：3水泥砂浆进行封堵。8.3.1.5检查验收灌浆结束后14天进行压水试验检查，要求吸水率小于5Lu。检查孔布置在帷幕灌浆轴线上，一般地段按单排孔的10%均匀布置，吸浆量大的地方作适当调整。8.3.2复合土工膜施工一、复合土工膜施工工艺1、施工准备1）复合土工膜材料质量检测本工程所用复合土工膜为两布一膜复合土工膜，使用前委托水利工程质量检测中心对产品的各项技术指标进行检测，各项指标均符合标准规定和设计要求。2）堤坡的清理、平整场地，清除一切尖角杂物，欠坡回填夯实、富坡削坡挖平后经监理验收合格，为复合土工膜铺设提供工作面。3）土工膜场内拼接为了施工方便，保证拼接质量，复合土工膜应尽量采用宽幅，减少现场拼接量，施工前应根据复合土工膜幅宽、现场长度需要，在单位内剪裁，并拼接成合符要求尺寸的块体，卷在钢管上，人工搬运到工作面铺设。2、复合土工膜的铺设1）复合土工膜的铺设方法：合土工膜铺设分渠底铺设、坡面铺设两个部分。铺设方法：沿渠道轴线方向水平滚铺。坡面铺设在坡面验收合格后，从顺坡面轴线方向滚铺，与渠底的复合土工膜连接采用丁字形连接。2）复合土工膜的铺设技术要求铺设应在干燥和暖天气进行，为了便于拼接，防止应力集中，复合土工膜铺设采用波浪形松驰方式，富余度约为1.5%，摊开后及时拉平，拉开，要求复合土工膜与坡面吻合平整，无突起褶皱，施工人员应穿平底布鞋或软胶鞋，严禁穿钉鞋，以免踩坏土工膜，施工时如发现土工膜损坏，应及时修补。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告3、复合土工膜的拼接1）本项目采用两布一膜复合土工膜，焊接采用热熔焊法施工，拼接包括土工布的缝接、土工膜的焊接，为了确保焊接质量，焊接应尽量在厂内进行，但为了施工方便，复合土工膜幅宽又不应太宽，必须在施工现场拼接。2）复合土工膜焊接质量的好坏是复合土工膜防渗性能成败的关键，所以务必做好土工膜的焊接，确保焊接质量，因此，土工膜焊接应由生产厂家派专业技术人员到现场操作，指导，培训，采用土工膜专用焊接设备进行。本工程土工膜焊接采用ZPR-210V型热合土工膜焊接机，土工布采用手提式封包机缝接。3）本项目两布一膜复合土工膜焊接流程：4）焊接工艺：第一幅土工膜铺好后，将需焊接的边翻叠（约60cm宽），第二幅反向铺在第一幅膜上，调整两幅膜焊接边缘走向，使之搭接10cm。5）焊接前用电吹风吹去膜面上的砂子、泥土等脏物，保证膜面干净，在焊接部分的底下垫一条长木板，以便焊机在平整的基面上行走，保证焊接质量，正式焊接前，根据施工气温进行试焊，确定行走速度和施焊温度，一般掌握行走速度1.5～2.5m/s，施焊温度为220～3000C。拼接焊缝两条，每条宽10mm，两条焊缝间留有10mm的空腔，用此空腔检查其焊缝质量。4、复合土工膜的锚固：复合土工膜上部锚固采用在堤顶处嵌固足够长度复合土工膜，砼封顶板形式。5、垫层及砼护砌：复合土工膜的上面均匀铺设10cm砂垫层，找平拍实后铺设10cm砼。坡面复合土工膜铺设合格后应及时铺上垫层压盖，防止风吹及复合土工膜暴晒老化，同时做好砼护砌，加强复合土工膜的保护。二、复合土工膜施工质量控制复合土工膜施工质量控制包括进场原材料质量控制、施工操作过程控制、施工完质量检测。1、原材料质量控制进场的复合土工膜必须有厂家提供的合格证书，性能及特性指标和使用说明书。否则不能用于工程施工，本工程所用的是两布一膜复合土工膜，设计复合土工膜技术参数为：设计克重400g/m2，垂直渗透系数＜1010cm/s。复合土工膜进场后，随机抽取复合土工膜对其性能指标委托有资质的水利工程质量检测中心站进行复检，复检结果全部合格方可采用。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告2、施工操作过程控制复合土工膜铺设前编好施工组织设计，说明铺设方法和技术措施，经监理批准后方使用，施工人员均应穿平底布鞋或软胶底鞋进行铺设，严禁穿钉鞋以防踩坏土工膜，做到随铺随压，复合土工膜铺设要与保护层铺设相协调。拼接中复合土工膜焊缝质量是拼接关键，施工中尤其要加强接缝检测，检测方法有一目测法、二现场检漏。目测法：复合土工膜焊接好后，观察有无漏接，接缝是否烫损，有无褶皱，是否拼接均匀等。现场检漏采用充气法对全部焊缝进行检测，焊缝为双条，两条之间留有约10mm的空腔，将待测段两端封死，插入气针，充气至0.05MPa～0.20MPa，静观0.5min，观察真空表，如气压无下降，表明不漏，焊缝合格，否则要查找原因及时修补。复合土工膜上下部锚固是重要的环节，严格按施工图纸并经监理验收后施工。3、施工完质量检测。施工完质量检测主要是抽样检测，施工每约1000m2取一试件，做拉伸强度试验，要求强度不低于母材的80%，且试样断裂不得在接缝处，否则接缝质量不合格。现场共抽取焊缝试样，作拉伸强度试验，经检测合格率100%，焊缝质量合格。8.3.3砼工程本次砼工程可分为现浇和预制两种，其工程量与施工强度均较大，且各部分工程较分散，对施工管理增加了一定的难度。根据此特点，砼搅拌以及所需骨料的堆放按各工程量的大小呈多点分布，小部分采用移动搅拌机如防汛公路砼施工。本次砼工程，其工程规模与施工难度均不大，但工程却较分散，根据此特点，砼搅拌机布设和所需骨料的堆放按各工程项目工程量的大小从三处布置。设计在大坝左、右坝肩各设一砼拌和站和预制场，预制砼块利用人工转运至作业面；砼搅拌在溢洪道左右端各设1台搅拌机，泄槽和泄洪渠砼料运输采用脚手架平台，人工推胶轮车运送至仓面，砼的浇筑采用人工立模，人工绑扎钢筋，插入式和平板式振捣器密实。砼拌和用料质量应满足设计要求，砂粒石应冲洗干净，水泥质量等指标应符号国家标准，标号应满足设计要求，砼拌和、运输、入仓、振捣及养护等环节均应严格控制，养护时间一般不少于21天，低温施工应采取有效措施。8.3.4砌石工程砌石工程包括大坝下游坡排水棱体翻砌和溢洪道边墙浆砌石基础，块石翻砌采用人工进行。溢洪道边墙浆砌石基础，采用搅拌机制浆人工砌筑。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告浆砌石采用人工砌筑，所需石料从料场采购，采用5t自卸汽车进料，砂浆在现场人工搅拌。要求用来做浆砌的石料锋棱角和泥质要清除干净，进料时须有大中小块石搭配。砌筑时应避免顺水流方向通缝，砌体空隙应填塞小块石挤紧。8.3.5土石方工程土石方工程主要有主坝上游坝坡整治、溢洪道加固、防汛公路改造等项目。8.3.5.1土石方开挖土石方开挖工程量不大，主要为上下游坝坡平整、溢洪渠道侧墙、底板拆除及防汛公路拓宽整修的土石方。开挖方量虽小，但受地形条件制约，需采取机械与人工合力进行，对于少量的采用人工开挖，就近堆放，对于大量的土方开挖采用1m³反铲挖掘机开挖，5t自卸汽车运输。开挖土料部分可用于坝顶整治及防汛公路的土方填筑，其余部分弃料可运至碴场，平均运距0.5km。施工机械采用：风钻、电动移动式空压机6m³/min、挖掘机；防汛公路的土石方可采用机械开挖。8.3.5.2土石方填筑土石方填筑主要是溢洪道导墙两侧回填，溢洪道左右岸回填主要利用溢洪道基础开挖的石方。石方开挖主要有溢洪道改造拆除开挖。可采用风钻钻孔，人工爆破，出碴采用推土机集碴，1m³反铲挖掘机装运，5t自卸汽车运至碴场。8.3.6主坝上游护坡工程先对上游原护坡块石进行清除，块石清除从上至下进行。清除块石后对坝面进行整平压实，将坝坡修整到设计坡比，浇筑阻滑墩，然后先设砂石垫层，后用预制砼块护坡，此过程自上而下进行，坡脚处设防滑槽。预提砼块由自卸汽车运至坝顶，再由人工搬运铺砌，要求平稳、美观、错缝，缝中用砂填充。8.3.7排水棱体改造主坝排水体改造，排水棱体开挖以1m³反铲挖装，8t自卸汽车运输至弃碴场。开挖后续回填新鲜土料，以8t自卸汽车运石料至坝脚，以推土机设计坡比整平，部分棱体块石可再次利用。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告8.3.8防汛公路工程施工顺序：土方开挖→土方回填→基础及垫层→路面砼施工土方开挖采用1m³反铲配合74kW推土机推土或挖土，就近进行挖填平衡。石方开挖采用手风钻钻孔，浅孔爆破，就近进行挖填平衡，多余采用1m³反铲挖掘机装车，5t自卸汽车运输至弃渣场。土石方回填利用公路开挖料，74kW推土机推土平土，12t内燃机压路机压实。浆砌石所用石料和水泥等由5t汽车运至施工点，0.2m³砂浆搅拌机现场拌制砂浆，砂浆人工挑运，座浆法砌筑浆砌石。泥结石路面采用5t自卸汽车运材料至工作面卸料，12-15t内燃机压路机压实。8.3.9金属结构制作安装金属结构制作和安装主要为闸门和启闭机，闸门、启闭设备可在土建工程开工前进行制作，并进行防腐喷锌或喷漆，后用自卸汽车送至各工地。闸门相应的埋件制作和安装可在工地进行，施工时需配备电焊机，千斤顶等机具。8.4施工交通运输8.4.1对外交通运输坝址距泸溪县58km，有公路与各地相通，且有乡村公路相通，对外交通尚为方便。本工程对外交通运输主要为水泥、钢材、木材、炸药运输加上外购的砂石料。8.4.2场内交通运输右岸上坝公路已初具规模，场内交通主要利用这些道路，按照本次加固处理内容，左岸上坝公路等作为防汛公路进行拓宽整修，故防汛公路拓宽整修安排在施工前期进行。8.5施工工厂设施8.5.1砼系统加固工程砼主要有大坝护坡、溢洪道、防汛公路，由于项目多且较分散，按照分标段初步规划分为如下：（1）坝顶左岸和右岸分别设置一砼拌和站，左岸及右岸砼拌和站负责护坡砼的施工，同时右岸砼拌和站也负责溢洪道砼的施工，左岸拌和站负责坝顶及防汛公路砼施工。（2）为便于施工管理，施工指挥部设在大坝右岸104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告的防汛公路旁边，配电房、施工机械维修场、钢筋加工场、模板加工场也依次毗邻施工指挥部。（3）防汛公路内侧设水泥仓库，水泥仓库及砾石料场，同时也可便于大坝上游护坡砼的施工时的运输。（4）大坝下游靠排水棱体处在荒地中设块石堆积场。8.5.2机械修配及综合加工系统木材加工：主要制作木模，占地面积100m²，配有大小圆锯2台，带锯机1台，压刨、平刨、平刨机各1台和圆锯盘修理闸。钢筋加工：主要制作锚杆、钢筋。配有钢筋切断机、弯曲机、对焊机和钢筋冷拉调直设备以及擦锈机等。建筑面积80㎡，占地120m²。修配厂：主要进行钻头、钻杆修配及机修小修。建筑面积100㎡，占地面积200㎡。砼拌和厂及砼预制厂：主要用于砼拌和砼预制构件的制作，配置，0.8m³砼搅拌机2台，0.4m³砼皎皎机3台。建筑总面积300m²，占地面积400m²模板加工厂：主要制作木模，面积80m²，配有大小圆锯两台，带锯机、压刨机、平刨机各一台。占地面积120m²。钢筋加工厂：主要制作钢筋，面积80m²，配有钢筋切割机、弯曲机、对焊机、钢筋冷拉直设备及绑扎台等。占地面积120m²。修配厂：进行金结制作以及钻头、钻杆的修配，面积100m²，占地面积200m²。灌浆中心站：用于帷幕灌浆和回填灌浆等。其建筑面积为30m²，占地面积50m²。施工设备、物资库：主要用于存放施工设备及物资。建筑面积200m²，占地面积400m²油库：用来储油的仓库，建筑面积50m²占地面积100m²。生活福利设施：建筑面积400m²占地面积600m²。8.6施工总布置8.6.1施工总布置的原则施工总布置方案遵循因地制宜、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）根据本工程地形条件较为开阔，项目多且较为分散，施工时间较为集中（枯水期）的特点，所有生产生活设施采用分区布置。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告（2）尽量利用管理单位现有生活设施，尽可能利用地形条件，减少临建规模。（3）相对独立的项目单独布置，同时尽量傍路布置。8.6.2分区布置规划（1）大坝右岸布置职工生活福利设施，辅助企业，施工仓库及其它。（2）泄洪道右岸布置块石料，辅助企业。（3）大坝右岸布置砼拌和系统，砂石骨料堆场。（4）防汛公路施工临建设施主要为砼拌和系统，布置采用沿程移动布置。8.6.3临建设施生产规模施工临建设施的建筑面积和占地面积见表8-2。表8-2施工临建设施面积表项目名称建筑面积（m²）占地面积（m²）砼拌和站300400砂浆拌和站3050灌浆中心3050钢筋加工厂80120模板加工场80120修配厂100200砂石堆场300块石堆场350水泥仓库160320施工设备、物资库200400油库50100生活福利设施400600合计148031108.6.4风水电施工用风主要为帷幕灌浆、石方开挖和少量钢筋加工用风，用风量较少，不集中供风。各施工点选用6m³/min移动式空压机供风，共2台。施工用水包括生产用水和生活用水，生产用水主要为浆砌石砂浆拌和用水、砼拌和及养护用水、灌浆用水和机械设备用水等，施工期采用水泵抽水。拟选用1台1000D167型多级离心式水泵，流量Q=54m³/h。生活用水利用水库管理所自来水。施工用电从现有电网接电。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告8.7施工总进度本次除险加固工程在枯水期不受施工导流影响,但应保证溢洪道加固整修和护坡工程及放水隧洞防渗加固应在枯水期完成。考虑到工程规模小，不太可能选择大型施工企业，因此施工进度应结合小型施工队伍的施工水平。本工程施工期总工期6个月。其中准备工期半个月，主体工程施工5个月，完工扫尾半个月。8.7.1安排原则（1）根据工程特点，大多项目需在枯水期完成，而本工程水文特点，每年11月至次年3月为枯水时段。（2）为提高水库泄洪能力以及根据资金可能供应情况，第一年优先安排溢洪道和大坝加固施工项目，其他项目均推后到第二年，力争在二年内完成本加固处理工程。8.7.2施工分期本工程从第一年10月进场开工，第二年3月完工，共6个月。施工准备期半个月，主体工程施工期5个月，完工扫尾半个月。工程筹建期不计入总工期，主要完成项目招标、施工征地等。施工准备期半个月，主要进行临时房屋、施工生产设施的修建、防汛公路的施工等工作。主体工程施工期5个月，主要进行大坝加固、溢洪道加固改造、输水设施加固改造、防汛公路硬化等项目。完建扫尾一个月，主要为扫尾工作施工、场地恢复与撤离等。施工总进度表详见附表。8.8施工组织管理泸溪县小型水库管理中心作为项目法人单位,对工程建设负全面责任,实行统一领导,统一指挥,对逐项、逐段、逐个工程实行法人责任制、招标投标制、建设监理制和合同管理制。从项目开始，就要选择好合格的项目经理，组建得力的经验丰富的管理班子，并充分授权，合同文件得到甲、乙双方的充分确认，能够清楚规定双方权利、义务和利益、并建立健全激励机制。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告施工管理分为施工质量管理，项目财务管理、竣工验收管理及工程档案管理。施工质量是工程的生命，强化项目施工质量管理是确保“优质、高速、安全、低耗”重要措施。为保证工程质量，实现预定目标，由法人选择监理单位，对整个项目的施工进行监理，同时制定切实可行的项目施工技术质量和奖罚措施。工程施工应有施工日志，隐藏工程应有现场记录、标示图验收手续。工程结束后，按照标准予以奖罚。工程项目财务应建立专户、专款，做到专款专用，国家、地方、自筹资金比例必须及时到位，严格按合同进度拨款，财务报表应做到准确、及时，以利保证资金及时到位，不影响施工方的施工进度。竣工验收根据不同的项目制定验收细则，绘制竣工图，收集整理施工记录，对工程质量进行评价，对不合格工程项目，要按合同执行处罚措施，经费应由承担项目实施的单位负责。工程验收和财务决算后，收集整理所有原始资料，按项目内容分类逐项建档，尤其是隐藏工程，要有详细现场记录、图例，包括地质情况，处理问题的方式，模块试验数据，记录及可能存在的问题分析，并办理必要的签收手续，统一归档。项目竣工后验收后必须及时交接手续，明确管理主体，制定管理措施，建立健全各项规章制度，以保证工程的正常运行和发挥效益。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表8-3主要施工机械设备表序号设备名称规格单位数量1地质钻机150型台32反向铲1m³台23推土机80马力台24装载机2.5m³台15自卸汽车8t辆36洒水汽车2500公升辆17内燃压路机12～15t台18砼拌和机0.4m³台39砼振动棒3HP根2010移动式空压机6m³/min台211风钻03-11把612单级离心泵20kW台213潜水泵7kW台2序号设备名称规格单位数量14大带据D71410HP台215开榫机10～20mm台216圆锯机D5005.6kW台217电焊机交流50kVA台218对焊机WJ40台219钢筋弯曲机6～40mm台220钢筋切断机20kW台221钢筋调直机4～14kW台222桅杆式起重机10t台123汽车起重机10t台124修钎设备GK-5台125冲抓式打井机8JZ-95台126全液压灌浆泵YGB5-10台227双筒式砂浆搅拌机200L台2104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告9设计概算9.1工程概况大冲垅水库位于泸溪县踏虎乡(已并入合水镇)大冲垅村境内，属小Ⅱ型水库，坝址距乡政府5km，大坝距临近公路，交通方便。大冲垅水库1956年11月动工修建，1957年4月主体工程完工，最大坝高10.50m，现状坝顶高程134.2m，正常蓄水位132.2m，死水位128m，死库容0.5万m³。枢纽建筑物由大坝、副坝、溢洪道、卧管、放水涵洞组成。水库枢纽除险加固初步设计的主要内容如下：（1）对坝基、坝肩与坝体接触带进行防渗帷幕灌浆处理；（2）对大坝内、外坡进行加固整形，坝体采用土工膜防渗处理；外坡翻修排水棱体，设置反滤层；（3）对溢洪道进行整修，完善消能设施，增设纵、横向排水沟，踏步。（4）封堵涵管，新开隧洞、新建卧管放水；（5）改造管理所危房，增设防汛仓库和通讯设备；（6）增设大坝位移及渗流观测设施；（7）对到坝址的2.00km机耕道进行硬化。主要工程量见表9-1，本工程主要材料用量见表9-2。表9-1主要工程量表编号名称单位工程量编号名称单位工程量1土方开挖m³3075.511砼m³883.32土方回填m³839.212钢筋t20.23石方开挖m³592.913止水m64.84石方运输m³566.414伸缩缝m²38.05砂石垫层、反滤层m³452.715模板m²1471.26抛石护底护岸m³172.416帷幕灌浆m487.07干砌石m³58.717土石围堰m³842.48浆砌砼预制块m³202.418土工布(膜)m²2012.49浆砌石m³271.219草皮护坡m²2019.610砌体拆除m³31.4　　　　表9-2主要材料用量表名称水泥32.5砂砾石块石钢筋数量428.41394.5162.218.4104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告9.2编制依据9.2.1概算编制依据本次概算编制依据为水利部水总【2002】116号文；湖南省水利厅湘水建管【2008】16号文。9.2.2工程定额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》、《水利工程施工机械台时费定额》、水总【2005】389号文发布的《水利工程概预算补充定额》、水建管【1999】523号文发布的《水利水电设备安装工程概算定额》、《水利水电设备安装工程概算定额》、水建[1993]63号文发布的《中小型水利水电设备安装工程预算定额》、《中小型水利水电设备安装工程概算定额》等；水文观测部分采用《水利工程概算预案补充定额（水文设施工程专项）》（水利部水总【2006】140号）。9.2.3取费标准费用标准执行湘水建管（2008）第16号文的规定。勘察设计费用标准执行国家发改委、建设部计价格（2002）第10号文颁发的《工程勘察设计收费标准》。其建筑工程取费标准见表9-3，如下：表9-3定额分组费率表序号名称工程名称土方工程石方工程砌石工程砼工程模板工程灌浆钢筋其它工程1其他直接费3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%2现场经费8.0%8.0%7.0%7.0%7.0%6.5%4.0%6.5%3间接费8.0%8.0%7.0%7.0%5.5%6.5%3.5%6.5%4企业利润7.0%7.0%7.0%7.0%7.0%7.0%7.0%7.0%5税金3.268%3.268%3.268%3.268%3.268%3.268%3.268%3.268%9.3基础资料9.3.1人工预算单价104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告根据水利部水总[2002]116号文的有关规定，并结合湖南省水利水电行业的实际情况进行分析，执行湘水建管（2008）第16号文的规定：表9-4湖南省水利水电工程人工预算单价表技术等级工长高级工中级工初级工人工预算单价（元/工时）9.879.327．225.69.3.2主要材料预算价格主要材料的原价参考《湘西建筑管理》2011年第2期发布的材料预算价格，按当地运价、保管等资料进行计算运输、采保费；次要材料采用自治州物价信息最新公布材料价格计算。超过限价部分计入差价。（1）钢筋：在泸溪县城采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km，到工地综合单价为错误！链接无效。元/t。（2）木材：在当地采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km，到工地综合单价为错误！链接无效。元/m³。（3）水泥：在泸溪县城采购，运距错误！链接无效。km，到工地综合单价：32.5#水泥错误！链接无效。元错误！链接无效。/t。（4）油料：在泸溪县城采购，运距错误！链接无效。错误！链接无效。km，到工地综合单价：90#汽油错误！链接无效。元/kg、0#柴油错误！链接无效。元/t。（5）砂石料单价河砂(中粗砂)、碎石、块石从洗溪砂石场采购，运距错误！链接无效。km，到工地综合单价为：河砂(中粗砂)错误！链接无效。元/m³，碎石、卵石错误！链接无效。元/m³，块石错误！链接无效。元/m³。其他材料由当地提供。9.3.3次要材料预算价格次要材料价格详见材料预算价格汇总表。9.3.4风、水、电单价电、风、水：施工用电可就近接线；施工用水采用离心单级水泵（2×7.5kW）抽取；采用移动式电动空压机供风。施工电价为0.85元/kWh；风价为0.23元/m；水价为1.19元/m³。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告9.3.5临时工程根据施工组织设计提供的工程量乘以相应的单价计算，其它临时工程按建安工作量的2%计。9.3.6其他费用执行湘水建管（2008）第16号文的规定：按省水利厅湘水建管（2008）第16号文的规定进行计算。本工程属小(Ⅰ)型水库加固工程，建设单位人员经常费=费用指标（元/（人·年））×定员人数×经常费用计算期（年）枢纽工程为39245元/人·年，建设单位定员取2人，经常费用计算期为2.0年。按照国家发展计划委员会、建设部《建设监理与相关服务收费管理规定》即发改价格[2007]670号文计算。工程勘测设计费按照国家发展计划委员会、建设部《工程勘测设计收费标准》即计价格[2002]10号文件规定执行。9.3.7预备费基本预备费按工程项目一至五部分合计的5%计算，年物价指数取零，价差预备费为0。9.4工程概算总投资为错误！链接无效。元，静态总投资错误！链接无效。元，其中建筑工程错误！链接无效。元；机电设备、金属结构及安装工程错误！链接无效。元；临时工程错误！链接无效。元；独立费用错误！链接无效。元；基本预备费错误！链接无效。元。征地、水保部分投资错误！链接无效。元。详见表9-5。104 某水库枢纽除险加固工程初步设计报告表9-5总概算表单位:元序号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费合计占一至五投资部分%Ⅰ第一部分建筑工程2177596217759676.24%一大坝除险加固工程569025569025二副除险加固工程112648112648三溢洪道改造工程7531975319四输水设施加固处理10223251022325五防汛公路改造工程300000300000六管理设施工程9828098280Ⅳ第四部分施工临时工程2845929.96%一导流工程费131904131904二施工交通工程费5126751267三场外供电费4054840548四施工房屋工程费3500035000五其他临时工程费2587225872Ⅴ第五部分独立费用39423139423113.80%一建设管理费7386673866二工程监理费4924449244三科研勘测设计费160042160042四安全评价费100000100000五其他1108011080工程保险费1108011080一至五部分合计21775963942312856419100.00%Ⅵ基本预备费　5%142821静态总投资2999240价差预备费Ⅶ移民环境部分投资106000一水土保持费68400二环境保护费37600总投资3105240104'