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'1综合说明1.1工程概况谭家山水库位于湖北省嘉鱼县高铁镇的临江村境内,距高铁镇约7.5km,距嘉鱼县城约30.0km。本次复核水库承雨面积1.2km2,水库总库容101.8万m3,设计灌溉面积1500亩,是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益的小(一)型水库。谭家山水库大坝枢纽工程始建于1965年9月,1966年10月建成,形成目前布置型式。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的规定,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级。本次复核设计洪水标准为20年一遇,相应下泄流量2.8m3/s,相应水位46.03m;校核洪水标准为100年一遇,相应下泄流量4.3m3/s,相应水位46.36m。水库正常蓄水位45.0m,死水位40.50m。谭家山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水管等主要建筑物组成。(1)主坝:坝顶高程47.30m,最大坝高10.3m,坝顶长240.0m,坝顶宽6.0m,坝底宽66.0m。迎水坡没有马道,坡比为1:2.42和1:2.01;背水坡设有一级马道,宽度为5.0m,背水坡一级坡比为1:2.33,二级坡坡比为1:5.81,河床高程37.0m。(2)副坝:位于主坝左侧山凹,坝顶高程47.50m,最大坝高5.4m,坝顶长72.5m。迎水坡坡比为1:2.05,背水坡坡比为1:1.85,坝脚为耕田,坝底高程为42.1m。(3)溢洪道:溢洪道设在副坝左坝肩。分溢洪洞和溢洪管。溢洪洞:溢洪洞宽2.0m,全长11.0m。进口高程45.0m,出口高程为44.7m。溢洪洞后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪管:溢洪管紧靠溢洪洞,在溢洪洞的右边,管径1.0m,全长11.0m,进口高程45.4m,出口高程45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。(4)输水管设有东输水管和西输水管。东输水管:东输水管安设在主坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过主坝坝底,为坝内埋管。管长35.0m,纵坡1:500,进口端高41.0m,出口端高40.2m。西输水管:西输水管安设在副坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过副坝坝底,为坝内埋管。管长20.0m,进口端高程40.5m,出口端高程40.29m,管径φ0.4m,设计最大引用流量为0.37m3/s。99
1.2水文1.2.1流域概况嘉鱼县谭家山水库位于距离嘉鱼县城30.0km的临江村境内。大坝拦截山冲来水。水库区处于鄂东南长江中下游区,地处扬子准台的下扬子台凹大冶褶皱带。水库位于的嘉鱼高铁镇临江村属丘陵地区,山体起伏较平缓,两岸山顶高程一般在50~100m,相对高差30~80m,山坡地形坡度200~600,局部达800的。河谷宽展,区内山脉、河流及主要构造线均作NE~NEE向展布。地势南高北低,主要表现为低山、丘陵区。流域植被较好,水土流失不算严重。本流域自然灾害主要有倒春寒、夏涝、秋旱以及局部性的洪灾。1.2.2水文气象谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。但降水年内分配不均,主要集中在5—10月。本流域所处地区一般5月进入汛期,10月份结束。1.2.3设计洪水复核谭家山水库为小(一)型水库,因水库位置的重要性,本次加固设计按20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核。根据水文资料和复核的要求,设计洪水可采用由流量资料推求或由暴雨资料推求。由于谭家山水库承雨面积仅为1.2km2,并缺乏流量实测资料,只能由暴雨资料推算设计洪水。又由于本流域无雨量站,无实测暴雨资料,因此本次洪水复核计算拟采用《湖北省暴雨径流查算图表》(以下简称《图表》)上的三湖连江水库雨量观测站设计暴雨参数,作为本次设计洪水计算的依据。洪水复核成果见表1-1。表1—1谭家山水库洪水设计成果比较表本次复核成果(6小时)频率推理公式法瞬时单位线法洪峰(m3/s)洪量(万m3)洪峰(m3/s)洪量(万m3)P=5%34.020.530.719.1P=1%48.327.840.925.799
1.3工程地质1.3.1地质概况谭家山水库区处于鄂东南长江中下游区,地处扬子准台的下扬子台凹大冶褶皱带。水库位于的嘉鱼高铁镇临江村属丘陵地区,山体起伏较平缓,两岸山顶高程一般在50~100m,相对高差30~80m,山坡地形坡度200~600,局部达800的。河谷宽展,区内山脉、河流及主要构造线均作NE~NEE向展布。河谷两岸零星分布有一级阶地和小型漫滩,一级阶地一般被开垦为田地。两岸谷坡冲沟较发育,河谷多为“U”型谷。库区两岸局部有基岩出露,主要以碳酸岩风化剥蚀山地及河溪水流下切沟谷为主要地貌形态,在河流及沟谷两岸局部存有重力堆积地貌。库区位于扬子准地台(Ⅰ)下扬子台凹(Ⅱ)大冶褶皱束(Ⅲ)中的四级构造单元沔阳凹陷与汉川隆起带之间。控制本区的构造形迹主要为北东~南西向的一组洪湖~嘉鱼的金口断裂和隔水库约5km以西的高铁小断裂。坝址区未发现大的断裂构造,但受区域性断裂的影响,岩体节理裂隙及片理化构造极发育。坝区的主要构造形迹为规模不大的褶皱及裂隙。本区区内构造相对稳定。根据《中国地震动参数区划图》,本地区取地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征参数周期为0.35s,相应的地震基本烈度为Ⅵ度。1.3.2坝体填筑土组成及特征根据大坝现场钻孔和室内土工试验成果可见,大坝填筑土和坝底残坡积土组成无差异,均为粘土、粉质粘土夹少量小砾石、风化碎石为主,砾石、风化碎石含量为5%-35%。土质均一性差。主坝填筑土填筑密实程度不均匀。填筑土为粘土、含少量砾粉质粘土、含少量砾粘土,从室内试验结果看,其成分较均一,但其密实程度变化较大,土体含水量最大有32.0%,最小只有20.6%,孔隙比最大为0.914,最小为0.662,干容重14.2~16.1KN/m3,压缩系数为0.312~0.722MPa-1,压缩模量为4.51~9.05MPa,属中压缩土层,该土层进行原位标准贯入试验13段次,最大击数有6.0击,最小只有4.0击,平均击数为4.6击。副坝填筑土与主坝略同,土体含水量最大有30.1%,最小只有23.0%,孔隙比最大为0.960,最小为0.570,干容重14.4~15.7KN/m3,压缩系数为0.360~0.478MPa-199
,压缩模量为4.48~7.47MPa,属中压缩土层,该土层进行原位标准贯入试验4段次,最大击数有7.0击,最小只有5.0击,平均击数为5.8击。密实性较差。钻探揭露,坝基在修建时未进行清基处理,大坝填筑土下卧有一层残坡积土。该层在主坝分布厚度为0~3.9m,在副坝分布厚度有2.9-4.4m。根据室内结果,残坡积土成分与填筑土无较大差异,其含水量一般在25.0%~33.1%,孔隙比0.557~0.830,干容重14.8~16.2KN/m3,压缩系数为0.239~0.522MPa-1,压缩模量为5.35~8.20MPa,属中压缩土层,透水性为1.20×10-6~4.20×10-5,平均为5.11×10-6,防渗性相对较好。1.3.3溢洪道工程地质溢洪管坐落在副坝左山体斜坡的残坡积土上,从副坝钻孔分析,该层土厚度有4.0m,土体以含砾粉质粘土,夹有较多的风化碎石。下伏基岩为强-弱风化灰岩,岩体裂隙较发育,裂隙一般呈张开性,充填有泥质物,岩石岩性、产状似副坝。溢洪洞下卧为填筑土,其性质见副坝坝体。1.3.4天然建筑材料坝址区石料场可选在大坝下游临江村产石场,石料场距大坝不到3.0km,运输方便,储量充足,岩体呈微风化状,岩石坚硬,质量满足规范要求。坝址区土料料场在水库下游山体,该料场距大坝1.0km左右,该料场0~0.4m为耕植层,土中含有较多的植物根系,呈可塑状态,0.5~6.5m为含少量砾粘土,呈可塑至硬塑状,土质较好,除去土层表部0~0.4m无用层,用平均厚度法计算所选料场储量为5万m3,基本上满足了设计的用料要求。混凝土用砂需外购,建议利用陆水河河砂。1.4工程任务和规模1.4.1主要险情和存在的问题根据谭家山水库《安全检测报告》及水库安全鉴定结果,枢纽工程目前存在的主要问题:1、主、副坝坝顶高程欠高。2、坝基岩石透水性较大,未作防渗处理。主、副坝脚有漏水现象,下游坝坡渗流出逸点偏高。3、主、副坝上下游坝坡表面凸凹不平。4、大坝施工质量差,填筑不密实。99
5、溢洪道无消能设施和尾水渠,结构不完善。6、东、西输水管漏水严重。7、金属盖板已大部损失,且已超过折旧年限。8、大坝无监测设施、无通讯设施、无管理用房,管理经费未落实到位,运行管理落后。1.4.2除险加固的必要性谭家山水库建成后,为高铁镇的综合利用起到了重要的作用。不仅减轻了高铁镇临江村的防洪压力,同时使下游0.15万亩农田的灌溉得到了保证。谭家山水库下游是村庄,乡村公路从主坝和副坝经过,谭家山水库一旦失事,将造成下游重大损失。该水库以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益。但由于工程存在诸多险情,影响水库正常蓄水,水库效益未能充分发挥。综合上述,对水库进行除险加固是非常必要的,同时也是迫切的。1.4.3工程规模1.4.3.1工程等别本次复核谭家山水库总库容101.8万m3,属小(一)型水库。《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,水库防洪标准为Ⅳ等,主要建筑物为4级。1.4.3.2地震基本烈度库区地震烈度小于Ⅵ度,根据规范,可不进行抗震设计。1.4.3.3工程任务及规模水库大坝枢纽工程始建于1965年9月,1966年10月建成,运行至今存在诸多重大险情。本次除险加固涉及到大坝坝基防渗加固、上下游坝坡加固、溢洪道整治、输水管加固及有关金属结构更新、溢洪道交通桥新建等。加固主要工程量:土方开挖9610m3,石方开挖75m3,土方填筑8985m3,干砌块石1299m3,浆砌块石270m3,砂石垫层988m3,砼459m3,灌浆总进尺1180m,草皮护坡6089m2,钢筋39.2t。施工总工期为一年。1.5水工建筑物加固设计1.5.1工程等别及防洪标准谭家山水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水建筑物等组成。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,谭家山水库为小(一)型水库,工程等别为99
Ⅳ等,主要建筑物级别为4级。根据安全鉴定报告及批复意见,防洪标准为20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核。根据《中国地震参数区划图》(2001年),工程区地震动峰加速度为0.05g,确定本区地震基本烈度为Ⅵ度。1.5.2加固设计主要内容根据谭家山水库枢纽《安全检测报告》的检测分析结果及谭家山水库枢纽建筑物安全鉴定结果,针对谭家山水库枢纽工程目前存在的问题,按照有关规程规范的要求,对水工建筑物进行加固设计的主要内容如下:(一)挡水建筑物加固项目1)主、副坝上、下游坝坡整治;2)主坝坝基防渗处理;3)主、副坝坝体下游新建贴坡反滤设施;4)主、副坝新建防浪墙。(二)泄水建筑物加固项目1)溢洪道现有建筑拆除重建;2)新建消能设施。(三)输水建筑物加固项目原斜卧管拆除,新建预制钢筋砼方涵、新建进口闸室,分别安设1台100KN手电两动螺杆启闭机。东西输水管分别新建工作桥,由钢筋砼排架桥支承。1.5.3大坝加固1.5.3.1上、下游坝坡加固(1)主坝上游为部分浆砌石护坡,因风浪侵蚀及坝体局部不均匀沉陷,现已凹凸不平,应进行整治。整治范围是从死水位40.50m高程到坝顶,整治方案为对产生沉陷的部位进行修整,填平。(2)主坝下游为草皮护坡,坝面凹凸不平,杂草丛生,应进行整治。主坝下游坝坡整治范围是从坝脚至坝顶,整治方案:将下游坝坡清基整平,进行草皮护坡。(3)副坝上游为草皮护坡,坝面凹凸不平,杂草丛生,应进行整治。副坝上游坝坡整治范围是从坝脚至坝顶,整治方案:将下游坝坡清基整平后30cm干砌块石护砌。(4)副坝下游坝坡坡比为1:1.85,本次加固对下游坝坡进行缓坡,99
坝坡由1:1.85放缓为1:2.0,整平后进行草皮护坡。1.5.3.2坝基防渗本着措施安全、技术可行和投资合理的原则,综合比选,推荐单排帷幕灌浆方案为大坝坝基防渗除险加固处理措施。坝基防渗采用单排帷幕灌浆,帷幕轴线布置在心墙轴线上,向左岸延伸10m,右岸延伸10m,孔距2.0m,帷幕深度按透水率小于10Lu和坝高0.6倍控制。分三序孔布置,按分序加密的原则,自上而下分段进行灌浆,灌浆材料采用425#普通硅酸盐水泥。主、副坝坝脚表面清除整理厚0.5m,新建贴坡反滤,坡比为1:2.33,反滤体顶宽2.5m,顶部高程分别为39.80m、43.0m。1.5.4输水管加固谭家山水库东、西输水管结构强度及抗裂均满足要求。但施工质量差,管头接缝止水失效,漏水严重。此次加固方案采用新建输水管及排架,方案为:新建输水管及进口闸室,新建启闭房和排架。1.5.5溢洪道加固溢洪道设施不完备,施工质量差,工程严重老化,无法正常泄洪,应予重建。具体方案为:溢洪道全部改造为C20砼结构,其进口堰顶高程45.0m,底宽2.0m,控制段长8.0m;陡坡坡比1:3.0,长12.0m;消力池长8.0m,深0.5m。1.6金属结构1)东西输水管分别新增铸铁工作闸门各一扇。2)输水管进口设QL-100-SD型100KN手电两用螺杆启闭机各1台。1.7施工组织设计1.7.1施工条件谭家山水库位于嘉鱼县高铁镇的临江村境内,距嘉鱼县城区30.0km。谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。99
根据地勘报告,坝址区石料场可选在大坝下游临江村产石场,石料场距大坝不到3.0km,运输方便,储量充足,质量满足规范要求。坝址区土料料场在水库下游山体,该料场距大坝1.0km左右,土质较好,基本上满足了设计的用料要求。混凝土用砂需外购,建议利用陆水河河砂。1.7.2施工导流输水管工程加固施工作业面低,需要围堰保护。大坝及溢洪道加固常年施工,必须控制水库运行水位。1.7.3料源规划钢筋、钢材、水泥、油料、砼骨料由市场采购。1.7.4施工方法与机械(1)帷幕灌浆施工帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆,分三序布置,按分序加密的原则进行施工。施工机械为150型地质钻机、BW-200型水泥浆泵,WJG80-1型泥浆搅拌罐。(2)土石方工程土方开挖采用0.5m3和1.0m3反铲挖掘机挖装,59kw推土机集土,配5T自卸汽车运输;土方回填采用5T自卸汽车运输卸料,59kw推土机推平,振动碾碾压,局部采用蛙式打夯机夯实;石方采用钻孔爆破法施工,59kw推土机集土,1.0m3反铲挖掘机挖装,5T自卸汽车运输。(3)砼施工在溢洪道进口、出口及主坝左岸各布置一台0.8m3砼搅拌机供料,配3.5T自卸汽车水平运输,10T汽车吊罐入仓,插入式振捣器振捣。1.7.5施工总布置在主坝左侧有场地可供利用,布置基础处理基地、砼系统、综合加工厂、备料场等,办公生活区利用主坝左岸现有房屋;弃渣场选在副坝下游。1.7.6施工总进度总工期12个月,其中大坝加固工程11个月,溢洪道加固工程5个月,输水管加固工程4个月。99
1.8工程占地及拆迁本加固工程施工临时占地2.0亩,无房屋拆迁和人口迁移。1.9环境保护及水土保持土石方工程、砼工程、机械设备冲洗过程及施工人员生活污水对水质产生一定影响,但由于量小且分散,不会对水库水质产生明显影响。开挖和弃土可能会引起水土流失,需采取一定的防护措施。施工期将产生一定的扬尘和废气,但因库区扩散条件好,不会对大气质量产生显著影响。施工期须预防疾病传染,严格控制爆破规模,确保居民生命财产安全。公路改扩建可能引起交通不便,但对公路运输影响不大。施工过程中应加强环境管理和环境监测,定期编制施工期环境质量报告。环境保护投资1.20万元,水土保持投资1.86万元,共计3.06万元。1.10工程管理1.10.1管理机构及人员编制设谭家山水库管理站,由高铁镇代管,编制定员4人,其中生产人员2人,管理人员2人。1.10.2管理范围及保护范围(1)工程管理范围工程区管理范围包括大坝、输水管、溢洪道、水文及工程观测设施、通讯及交通设施和水库征用线以内的库区。上游从坝轴线向上100m(不含工程占地、库区征地重复部分),下游从坝轴线向下150m,上、下游均与坝头管理范围端线相衔接,大坝两端向外150m。溢洪道管理范围为两侧轮廓线向外30m,消力池以下100m。(2)工程保护范围工程保护范围为工程管理范围边界线外延,大坝、输水管、溢洪道外延200m,其他建筑物向外延50m。水库保护范围为坝址以上,库区两岸土地征用线以上至第一道分水岭之间的陆地。99
1.10.3水库调度与工程管理谭家山水库加固后,正常水位45.0m,死水位40.5m,水库调度原则不变。1.10.4工程运行管理费用年运行费包括工程运行期内各年所支出的燃料动力费、工程维护费、管理费、工资及福利费及其它直接费用。根据水利部1995年颁布的水利工程年运行标准(水财[1995]281号文)的规定,考虑工程实际情况,并参照类似工程资料,经分析计算本工程年运行费为24.85万元。1.11投资概算1.11.1编制概况(1)鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概(估)算编制办法》;(2)水利部水总[2002]116号文发布的《水利水电建筑工程概算定额》;(3)水利部水建管[1999]523号文发布的《水利水电设备安装工程概算定额》;(4)水利部水总[2002]116号文发布的《水利水电工程施工机械台班费定额》;(5)水利部水总[2003]67号文颁发的《水土保持工程概算编制规定和定额》;(6)计价格[2002]10号文颁发的《工程勘察设计收费标准》;(7)发改价格[2007]670号文印发的《建设工程监理与相关服务收费管理规定》。1.11.2基础价格(1)人工预算价格: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(2)施工风、水、电施工用风0.15元/m3施工用水0.48元/m3施工用电0.91元/m399
1.11.3总投资按2008年第三季度价格水平计算,工程部分投资305.30万元,其中建筑工程200.56万元、机电设备及安装工程0万元、金属结构设备及安装工程13.61万元、施工临时工程23.22万元、独立费用59.02万元,基本预备费8.89万元,环境及水保专项费用3.06万元,工程总投资308.36万元。1.12经济评价谭家山水库整险加固工程实施后,具有较好的经济效益,多年平均减少洪灾损失50.45万元。本项目内部收益率为12.17%,大于社会折现率12%;经济净现值48万元,大于零;经济效益费用比1.13,大于1,各项评价指标均达到国家规定的标准值,实施该项目在经济上合理可行的。本工程的社会效益和环境效益十分显著。工程实施后,由于水库防洪标准的提高,能减免洪灾造成人员伤亡和财产损失,有效地防止洪灾引起的疾病流行和环境污染等问题,为本区工农业生产和人民生产提供可靠保障,增加了社会安全感,改善了生存环境和投资环境,为防洪保护区的社会、经济、环境的可持续发展创造了有利条件。99
2水文2.1流域概况嘉鱼县谭家山水库位于距离嘉鱼县30.0km临江村境内。大坝拦截山冲来水。水库位于的嘉鱼高铁镇临江村属丘陵地区,山体起伏较平缓,两岸山顶高程一般在50~100m,相对高差30~80m,山坡地形坡度200~600,局部达800的。河谷宽展,区内山脉、河流及主要构造线均作NE~NEE向展布。2.2水文气象谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。本流域所处地区一般5月进入汛期,10月份结束。2.3洪水复核标准谭家山水库原洪水标准为20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,本次复核总库容101.8万m3。根据《水利水电枢纽划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,谭家山水库属小(1)型水库,大坝及主要水工建筑物为Ⅳ等4级,次要建筑物为5级,该库大坝为粘土均质坝,最大坝高10.3m。水库防洪标准复核为:20年一遇洪水标准设计,100年一遇洪水标准校核。消能防冲设计洪水标准为20年一遇。2.4基本资料2.4.1洪水复核雨量资料根据水文资料和复核的要求,设计洪水可采用由流量资料推求或由暴雨资料推求。由于谭家山水库承雨面积仅为1.2km2,并缺乏流量实测资料,只能由暴雨资料推算设计洪水。又由于本流域无雨量站,无实测暴雨资料,根据《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93),采用湖北省水文水资源局《短历时暴雨等值线图》相关资料作为该库设计暴雨依据。99
2.4.2洪水复核流域参数谭家山水库设计洪水复核流域参数如下:水库承雨面积F=1.2km2;坝址以上干流长度L=1.2km;坝址以上干流平均比降J=28‰。2.5设计暴雨复核据查《短历时暴雨等值线图》查算,水库设计暴雨成果表见表2—1。设计点雨量采用Cs=3.5Cv皮Ⅲ曲线Kp值计算,公式为:Hp点=。设计面雨量公式为Ht面=аtHt点,аt点面系数,流域面积小于是100km2,故аt不需作流域形状改正。根据谭家山水库承雨面积查得点面系数,计算得各频率设计面雨量成果,详表2—1。设计面暴雨递减指数n0=1+0.558ln,n1=1+0.558ln,n2=1+0.721Ln,雨力S=H1面表2—1谭家山水库设计面雨量成果表时段暴雨参数设计面雨量(mm)CvCs/Cv1%5%10"16.50.273.529.924.81h450.423.5107.681.96h900.453.5226.8169.224h120.20.503.5329.3239.2据此计算得:P=1%时,n0=0.29,n1=0.58,n2=0.73;P=5%时,n0=0.45,n1=0.48,n2=0.81。99
2.6设计洪水推求本次谭家山水库洪水复核运用根据《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93)规定,作为计算设计洪水的依据,分别采用推理公式和瞬时单位线两种方法推求设计洪水。设计暴雨根据水库承雨面积,参照原水利电力部(83)号文批准使用的《湖北省暴雨径流查算图表》(以下简称《图表》)上的表2-1之选取建议,采用最大6小时暴雨。2.6.1推理公式法推求设计洪水2.6.1.1设计地面洪峰流量及洪水参数计算(1)设计地面洪峰流量设计地面洪峰流量公式为Qm=K1(式中:F——水库承雨面积,Km2;θ——与流域持性有关的经验参数θ=L/j(L—主干流长度,km,J—主河道平均比降)m——与汇流有关的经验参数,根据H24点值和流域所在分区有关,选用公式m=0.50θ0.21。S——雨力,相当于最大1小时降雨量,即S=H1面(mm);U——平均损失率,u=0.0384R,(R24为一次洪水24小时总径流深,R24=H24面-22.5)K1、K2、K3、K4——为暴雨递减指数的函数,设τ<6小时,则由n1查《图表》得K1、K2、K3、K4。根据以上公式计算设计地面洪峰流量,据此计算汇流历时:当>6,则改用n2查算洪峰流量Qm(2)其它洪水计算参数:洪水形状系Cr数计算:Cr=式中:h—设计净雨总量,h=Rtc-utc;tc为设计净雨历时,设计净雨历时采用699
小时,Rtc为等于tc历时的面雨量。T—地面径流历时(小时),T=0.46F0.535+tc峰现时间tp=T/4,(小时)计算得的洪峰流量及其有关参数列于表2-2。 表2-2谭家山水库设计地面洪峰流量及其参数成果表频率p=5%p=1%F1.21.2L1.21.2J0.0280.028θ3.953.95M0.670.67S81.9107.6H24239.2329.3U2.242.91K10.5470.553K20.7060.679K31.1761.170K40.3310.329Qm33.447.6τ0.680.63Htc169.2226.8tc66H155.8209.3T6.56.5tp1.631.63Cr0.240.23以上各洪水频率的τ都小于6小时,原假设采用n1正确,不必改用n2计算Qm。99
2.6.1.2设计洪水推求设计洪水过程线由设计地面洪水过程线加入起始流量叠加而成。设计地面过程线推求方法为:先求各频率洪水的洪水形状系数Cr和峰现时间tp,然后根据Cr查出各值相对应的值,再以tp乘以、Qm乘以即得ti时刻地面洪水过程线Qi。起始流量按公式Q0=0.22u0.92F计算。各设计频率的设计地面洪水过程线Qi加上对应频率洪水的起始流量Q0即为所求频率的设计洪水过程线Qi(总)。按照以上所述方法及公式推算P=5%、P=1%设计洪水过程线,洪水过程线详见表2-3、2-4。99
推理公式法20年一遇洪水过程线表2—3tp=1.63小时△t=0.33hTi/ltQi/QpTi(h)Qi(m3/s)Q0(m3/s)Qi总(m3/s)0.0000.000.00.60.60.200.020.330.70.61.20.400.070.652.30.62.90.600.270.989.00.69.60.800.731.3024.40.625.01.001.001.6333.40.634.01.200.781.9526.10.626.61.400.552.2818.40.618.91.600.392.6013.00.613.61.800.302.9310.00.610.62.000.213.257.00.67.62.200.163.585.40.65.92.400.113.903.70.64.22.600.084.232.70.63.22.800.064.552.00.62.63.000.054.881.70.62.23.200.045.211.30.61.93.400.035.531.00.61.63.600.025.860.70.61.23.800.016.180.30.60.94.0006.510.00.60.6Q洪=20.5万m399
推理公式法100年一遇洪水过程线表2—4tp=1.63小时△t=0.33hTi/ltQi/QpTi(h)Qi(m3/s)Q0(m3/s)Qi总(m3/s)0.0000.000.00.70.70.200.020.331.00.71.70.400.050.652.40.73.10.600.230.9811.00.711.70.800.721.3034.30.735.01.001.001.6347.60.748.31.200.771.9536.70.737.41.400.522.2824.80.725.51.600.372.6017.60.718.31.800.282.9313.30.714.02.000.203.259.50.710.22.200.153.587.10.77.82.400.103.904.80.75.52.600.074.233.30.74.02.800.054.552.40.73.13.000.044.881.90.72.63.200.045.211.90.72.63.400.035.531.40.72.13.600.025.861.00.71.73.800.016.180.50.71.24.0006.510.00.70.7Q洪=27.8万m32.6.2瞬时单位线法推求设计洪水2.6.2.1雨型选择谭家山水库区间承雨面积1.2km299
,根据《图表》规定,采用最大6h历时面均暴雨推求设计洪水,设计雨型采用《图表》成果,见表2-5。表2—5最大6h暴雨设计雨型(△t=0.5h)时段123456789101112占—小时3862占(H3-H1)%21.735.526.616.2占(H6-H3)%161718201514注:表中H1、H3、H6为1、3、6h雨量。各时段面雨量由下式推算:p=5%和p=1%和的各历时面雨量计算结果及其按设计雨型排序后见表2—6。2.6.2.2设计净雨根据《查算图表》,采用最大6h雨量可不扣初损,各时段雨量扣减稳损后即可得到设计净雨。稳损f0按公式:fC=0.0615R计算,式中:R24=H24面-22.5(mm)经产流计算,净雨过程及设计净雨成果表分别见表2—6。99
表2-6各种频率净雨过程计算表时程P=5%P=1%雨量扣损净雨量雨量扣损净雨量16.61.55.19.11.97.227.01.55.59.71.97.737.51.55.910.21.98.348.31.56.811.41.99.4510.01.58.413.51.911.6616.31.514.822.11.920.2731.11.529.640.91.939.0850.81.549.266.71.964.8912.21.510.716.61.914.7107.41.55.910.11.98.2116.21.54.78.51.96.6125.81.54.38.01.96.02.6.2.3瞬时单位线计算本流域位于《查算图表》中水文分区第一片1、2、4区,地区综合瞬时单位线(10mm/h)参数按下式计算:m1=1.38F0.27L0.216J-0.185n=0.34F0.35J0.1对50年一遇及以上洪水的m1进行非线性改正,改正后的公式为:m1i=m1(0.2)λ1·(50/ip)λ式中:ip=HtR/tR为造峰面降雨强度。tR为造峰雨历时,根据流域形状选用公式。由于j=28‰>15‰和f=F/L2=0.83>0.4,故区间流域按山丘区扇形流域计算,tR=0.35F0.52=0.38h。10′≤tR≤1h所以按HtR=H1面t计算HtR当ip<50mm/小时时,λ=λ199
当ip>50mm/小时时,λ=λ2根据θj、F分别查得λ1、λ2,代入非线性改正公式计算m1i。根据(θj=j1/3F1/4)m1或m1i计算K值K=m1/n(不需非线性改正时)K=m1i/n(非线性改正后)瞬时单位线参数成果见表2—7。表2-7瞬时单位线参数计算成果表频率P=5%P=1%M10.810.81N0.50.5tR0.380.38HtR43.354.4iP112.6141.3θj2.902.90λ10.640.64λ20.30.3M1i0.230.21K0.450.422.6.2.4地表径流过程计算地表径流由净雨程及瞬时单位线参数推算。根据各频率的综合瞬时单位线n和k,计算出相应的无因次时段单位线,再以Σq=F/3.6△t乘以无因次时段单位线,计算各频率下的0.5小时10mm时段单位线。按《查算图表》介绍的方法,将各频率时段单位线结果(△t,t)与相应频率△t时段的净雨相乘,错时段相加,即可求得各频率下的地表径流过程。计算过程省略,各频率下的地表径流过程成果分别见表2—8、表2—9。2.6.2.5地下径流计算和设计洪水过程线计算地下径流过程计算式:当t≤T时,Qt=Q0+(Qg-Q0)×t/T当t>T时,Qt=Qg×e-β(t-T)99
Qg=[fC×tc×F/3.6-(T/2-1/β)×Q0]/(T/2+1/β)式中:F=1.2km2,△t=0.5小时,tc=6小时,D=5小时fC=0.0615R(稳损,设计净雨中已计算两种频率fC)β=0.133F-0.28=0.126(退水指数)T=tC+D-△t=6+5-0.5=10.5(地面径流过程线底宽)Q0=0.021fC1.14F(按净雨过种计算的三种频率的fC计算)将式中各参数代入Qg计算式,计算Qg,然后根据Q0、Qg、T、t计算出各频率洪水地下径流Qt,将地下径流Qt与相应频率同时段的地表径流相加即得设计洪水过程线,结果详见表2-8、2-9。2.6.2.6设计洪水计算结果将各频率下的地面径流与地下径流同时段相加,即可求得各频率下的洪水。计算汇流成果见表2-8、2-9。99
表2-8瞬时单位线法20年一遇洪水过程线时段地表径流地下径流设计洪水过程 备注00.00.040.0Q0=0.04m3/s12.90.053.0Qg=0.24m3/s23.50.063.6ß=0.12633.90.073.9T=10.5小时44.40.084.5fc=1.53mm55.40.095.5tc=6小时69.20.109.3 718.20.1118.3 830.60.1230.7 910.10.1310.2 105.10.145.3 113.60.153.7 123.00.163.2 130.40.160.6 140.10.170.3 150.00.180.2 160.00.190.2 170.00.200.2 180.00.210.2190.00.220.2200.00.230.2 210.00.240.2V洪=19.1万m3 220.00.230.2230.00.210.299
表2-9瞬时单位线法100年一遇洪水过程线时段地表径流地下径流设计洪水过程 备注00.00.050.1Q0=0.05m3/s14.20.074.3Qg=0.3m3/s25.00.085.1ß=0.12635.40.095.5T=10.5小时46.20.106.3fc=1.93mm57.50.117.6tc=6小时612.70.1212.9 724.30.1424.4 840.70.1540.9 913.20.1613.4 106.80.176.9 114.80.185.0 124.20.204.4 130.50.210.8 140.10.220.3 150.00.230.3 160.00.240.3 170.00.260.3 180.00.270.3190.00.280.3200.00.290.3 210.00.300.3V洪=25.7万m3220.00.290.3230.00.270.399
2.6.3洪水设计成果比较及核定将推理公式法和瞬时单位线法推求的区间洪水设计成果一并列于表2—10。表2—10谭家山水库洪水设计成果比较表本次复核成果(6小时)频率推理公式法瞬时单位线法洪峰(m3/s)洪量(万m3)洪峰(m3/s)洪量(万m3)P=5%34.020.530.719.1P=1%48.327.840.925.7本次洪水复核成果是依据《洪水设计规范》允许采用的《图表》的规定,根据水库承雨面积1.2km2,选择6小时暴雨进行复核而得,因此本次复核符合规范要求。比较本次两种方法复核的成果,推理公式法推求的洪峰流量和洪水总量均较大。从加固安全角度考虑,本次设计采用推理公式法计算的洪水成果。2.7施工洪水设计谭家山水库施工洪水设计主要是确定水库加固工程的施工导流洪水,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)和《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338-89),谭家山水库施工导流建筑物属5级建筑物,施工导流洪水按枯水期5年一遇洪水标准设计。具体任务为计算枯水期10-2月份月平均来水量和5年一遇日降雨量的相应来水量。2.7.1枯水期10-2月份各月水库降雨量根据收集到的与该库处于同一暴雨区的水文站嘉鱼站1977年-2002年历年枯水期10-2月月降水量,计算得嘉鱼站25年枯水期10-2月份各月平均降水量,如表2-15:表2—15嘉鱼站1977-2002年枯水期10-2月份各月平均降水量月份10111212降水量H月(:mm)70.363.543.849.176.399
2.7.2枯水期施工挡水期5年一遇来水量根据嘉鱼站枯水期10-2月多平平均各月降雨分布情况,考虑谭家山水库施工导流安排,确定10-1月为水库施工围堰挡水期,共计4个月。根据收集到的嘉鱼站1977年-2002年历年枯水期内的10月-1月4个月降水总量进行排频计算,求得挡水期10-1月5年一遇降水量H挡20%为272mm。据此推求谭家山水库施工挡水期10-1月水库平均来水量W挡20%。公式为:W挡20%=α挡H挡20%F式中:α挡——枯水期日径流系数,根据该地区情况,取0.5; F——水库承雨面积,1.2km2。据此求得谭家山水库枯水期10-1月5年一遇来水量W=16.3万m3。99
3工程地质谭家山水库枢纽由大坝、溢洪道、输水管等建筑物组成。水库于1965年9月动工兴建,1966年10月建成,形成目前布置型式。开工前未做地勘工作,坝体填筑之前,清基除障工作不彻底,大坝碾压设备落后,施工质量无控制措施。2004年7月咸宁市水利勘察设计院为配合水库大坝安全鉴定工作,做了相应的地勘工作,对坝体及各种险情,取得了一定地质资料。2006年5月受嘉鱼县水利局的委托,我院地质大队承担了该项目初步设计阶段地勘工作。主要完成勘探工作量如下:表3-1谭家山水库初步设计地质勘探工作量统计表工作项目单位工作量测量实测钻孔/坑槽孔/坑8/3实测地形剖面km/条1.2/3地质测绘比例1:1000Km20.6勘探钻探m/孔192.8/8坑槽探m/个13.5/3封孔回填m/孔192.8/8原状样组29扰动样组3试验室内土工试验组32标准贯入试验次31钻孔压水试验段24钻孔注水试验段399
3.1区域地质概况谭家山水库区处于鄂东南长江中下游区,地处扬子准台的下扬子台凹大冶褶皱带。水库位于嘉鱼高铁镇临江村,属丘陵地区,山体起伏较平缓,两岸山顶高程一般在50~100m,相对高差30~80m,山坡地形坡度200~600,局部达800的。河谷宽展,区内山脉、河流及主要构造线均作NE~NEE向展布。河谷两岸零星分布有一级阶地和小型漫滩,一级阶地一般被开垦为田地。两岸谷坡冲沟较发育,河谷多为“U”型谷。库区两岸局部有基岩出露,主要以碳酸岩风化剥蚀山地及河溪水流下切沟谷为主要地貌形态,在河流及沟谷两岸局部存有重力堆积地貌。库区位于扬子准地台(Ⅰ)下扬子台凹(Ⅱ)大冶褶皱束(Ⅲ)中的四级构造单元沔阳凹陷与汉川隆起带之间。控制本区的构造形迹主要为北东~南西向的一组洪湖~嘉鱼的金口断裂和隔水库约5km以西的高铁小断裂。坝址区未发现大的断裂构造,但受区域性断裂的影响,岩体节理裂隙及片理化构造极发育。坝区的主要构造形迹为规模不大的褶皱及裂隙。本区区内构造相对稳定。根据《中国地震动参数区划图》,本地区取地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征参数周期为0.35s,相应的地震基本烈度为Ⅵ度。3.2库区工程地质条件库段全长为1.8km,两岸地层有志留系中统坟头群组泥质粉砂岩、志留系下统高家边组泥质粉砂岩、二叠系下统茅口组(P1m)灰色、深灰色中~厚层状生物屑灰岩,偶包云质团块、厚~巨厚层含燧石结核条带状灰岩及石炭系下统大埔组白云质灰岩。近坝库段表层风化剥蚀现象较发育,主要为剥蚀-溶蚀构造,可见溶沟、溶槽等溶蚀现象,但未见落水洞、岩溶泉及地下河等,库区不存在低临谷分布。水库运行多年,未见有较大的库水外渗外,坝脚是常年见有库水呈散浸方式外渗。库岸岩层产状300°~340°∠10°~30°,较平缓,无不良构造组合,兴库后未发现大的崩岸现象,岩质边坡相对较稳定。3.3坝基工程地质条件及评价3.3.1地质概况(1)地形地貌99
坝址区为丘陵地貌形态,两岸山顶高程50~100m,地形起伏不大,相对高差约30~50m,河谷呈“U”形谷,两岸山体平均坡度20°~30°,局部较陡为50°~70°,植被发育。侵蚀河谷高程约30.0m,宽约40~50m,覆盖层厚1.5~2.5m,河谷基本呈对称的“U”型谷,次一级的冲沟较发育,但切割较浅,主要为水库渗水及暂时性的地表降雨流水冲刷作用所形成。坝址左岸岩层倾向河谷,右岸岩层倾向山内侧,为单一的斜结构,为侵蚀~溶蚀地貌。(2)地层岩性一)石炭系下统大埔组(C1d)中厚层状微晶云岩、白云质灰岩夹微晶云岩。结晶结构,层理块状构造。岩体强风化程度较浅,一般数0.9~1.5m,弱风化带相对较深,有数米~上十米深。地表多为强风化产物,疏松,易散,部分地表近为全风化状,岩石强烈风化成毫米级左右的片状小岩块,其产状为300°~340°∠10°~30°。二)第四系(Q4)1、残坡积层(Q4del)褐黄色、棕红色粉质粘土夹灰岩风化小碎块,主要分布于区内斜坡坡脚及由风化碎石组成的缓坡地带。厚度为3~5m,结构松散,易形成地表顺层变形。沟谷处残坡积较为密实,以灰褐色粘土为主。坝体下残留有残坡积地层,厚度为2.5~3.6m,稍密~中密状。2、崩积土(Q4)崩积物主要由砂岩岩块、碎石夹少量粘土组成,成分复杂,大多数分布于地形陡峭部位,厚度变化大,结构松散。3、冲积层(Q4al)主要分布河床附近,现已多被辟为耕土。成分以灰褐色~灰黄色粉质粘土为主,含有中~粗砂土、砂砾石等,土质均一性差,分布厚度1.5~3.5m。4、大坝填筑土(Qs)主要来源于库区下游残坡积土,以棕黄色、黄褐色粉质粘土、粘性土为主,夹有少量小砾石,该层厚度最大的有11.3m,坝顶上部0.3~0.5m为碎块石夹土,块石成分主要为风化岩,大小一般为5~13cm,少量达30cm,坝体表面未干砌。(3)地质构造库区位于扬子准地台(Ⅰ)下扬子台凹(Ⅱ)大冶褶皱束(Ⅲ99
)中的四级构造单元沔阳凹陷与汉川隆起带之间。控制本区的构造形迹主要为北东~南西向的一组洪湖~嘉鱼的金口断裂和隔水库约5公里以西的高铁小断裂。坝址区未发现大的断裂构造,但受区域性断裂的影响,岩体节理裂隙及片理化构造极发育。坝区的主要构造形迹为规模不大的褶皱及裂隙。1、褶皱坝区为单斜地层,无明显褶皱,在坝右肩山体基岩出露处,见有揉褶现象,以斜卧式展布,见侵蚀风化和卸荷作用形成的裂隙。2、裂隙第一组:走向300°~340°,倾角为10°~30°,倾向东南,层面呈缓波状,以半张开状或闭合状为主,部分充填有泥质物。第二组:走向90°~140°,倾向南西,近似直立,裂隙面微起伏,无充填。第三组:走向200°~230°,倾角为50°~80°,倾向北东,裂面较平直,附有泥膜。3.3.2坝址区主要工程地质条件3.3.2.1坝基岩体风化特征及完整性由于该区属于亚热带温湿气候,四季分明,年降雨量充沛,岩石的物理化学风化作用极为明显,以化学风化作用为主。坝基下伏为石炭系下统大埔组中厚层状微晶云岩、白云质灰岩夹微晶云岩。结晶结构,层理块状构造。风化程度较深,强风化有0.9~1.5m,弱风化带一般有数米~上十米,而地表多为强风化产物,疏松,易散,部分地表近为全风化状,岩石强烈风化成毫米级左右的片状小岩块。根据地表调查及地质钻孔资料,可将坝址区地层分为强风化带、弱风化带及微风化带。1、强风化带岩石结构大部分破坏,风化裂隙发育,岩石呈碎片状,矿物成分变异大,岩石结构本身变得疏松,强度低,岩石内部尚保持原岩特征。坝区强风化灰岩呈灰黄色、灰色,连结性弱。钻孔岩心破碎,主要呈块状,产芯率低。2、弱风化带岩石沿裂隙、层面有明显风化现象,风化裂隙较发育,岩石强度降低,锤击有哑声,岩石整体性一般。坝区弱风化灰岩呈灰状,钻探取芯多呈短柱状、柱状,少数呈长柱状,裂隙面粗糙,裂隙面上有红色铁质浸染,裂隙一般呈张开性,无充填物。99
1、微风化带岩石风化裂隙一般发育,裂隙面一般较新鲜,少量被铁质浸染,岩石强度大于小刀,锤击声清脆,岩石整体性较好。坝区微风化白云质呈灰色、灰白色状,钻探取芯多呈短柱状、柱状,少数呈长柱状。3.3.2.2坝基岩体透水性为了解坝基及坝肩岩体的透水性,在本次勘察过程中对其进行了8段钻孔压水试验,从统计结果来看,坝基强风化带透水性较强,属中等透水层;弱风化带透水性相对减弱,其透水性以中等透水性为主导,占66.7%以上(统计钻探结果),弱透水性次之,约占33.3%。3.3.2.3坝基岩土体强度特征坝基(坝肩)岩体岩性单一,呈中~厚层状,强风化较深,坝基岩体工程地质分类为Ⅱ类层理块状结构岩体。室内岩石物理试验指标:比重1.80~2.35,容重22.0~24.7KN/M3,饱和容重24.5~26.0KN/M3。根据工程岩体实际受力方向及剪切强度平行层面小于垂直层面的特点,确定室内力学试验边界条件。试验结果表明,岩体应力应变曲线呈非线性变形类型,为软质岩,建议指标见表3-2、表3-3。表3-2岩石力学试验成果表样号层位岩性状态方向抗压强度(MPa)抗剪强度弹模(GPa)泊桑比试验类型C(KPa)fZk3-1C1d灰岩干平行3021.25抗剪Zk3-2斜交5613.60.25单向抗压表3-3岩体力学指标建议值层位岩性坝基允许承载力(MPa)抗剪强度弹模(GPa)泊桑比C(KPa)fS2fn粉砂岩5.01051.1613.60.2599
3.4坝体工程地质条件3.4.1坝体填料现状及质量评价根据大坝现场钻孔和室内土工试验成果,大坝填筑土和坝底残坡积土组成无差异,均为粘土、粉质粘土夹少量小砾石、风化碎石为主,砾石、风化碎石含量为5%-35%。土质均一性差。主坝填筑土填筑密实程度不均匀。填筑土为粘土、含少量砾粉质粘土、含少量砾粘土,从室内试验结果看,其成分较均一,但其密实程度变化较大,土体含水量最大有32.0%,最小只有20.6%,孔隙比最大为0.914,最小为0.662,干容重14.2~16.1KN/m3,压缩系数为0.312~0.722MPa-1,压缩模量为4.51~9.05MPa,属中压缩土层,该土层进行原位标准贯入试验13段次,最大击数有6.0击,最小只有4.0击,平均击数为4.6击。分析其主要原因是填筑土碾压不均匀,如碾压质量好,土体密实,孔隙比较小,其防渗性较好,相对其含水量也较低;若土体碾压质量差,结构松散,颗粒见架空,为库水外渗提供通道,造成了大坝外脚大面积散侵,同时土体长期在饱水状态下,其力学性质指标相对减弱。根据现场调查,大坝两坝肩外脚均有散浸,坝中心外脚有散浸。副坝填筑土与主坝略同,土体含水量最大有30.1%,最小只有23.0%,孔隙比最大为0.960,最小为0.570,干容重14.4~15.7KN/m3,压缩系数为0.360~0.478MPa-1,压缩模量为4.48~7.47MPa,属中压缩土层,该土层进行原位标准贯入试验4段次,最大击数有7.0击,最小只有5.0击,平均击数为5.8击。密实性较差。3.4.2质量评价(1)密实性评价室内击实试验表明:填土最大干容重16.1KN/m3,最优含水量18.8%。依据《导则》SL189-96,粘性土的填筑密度以压实干容重为设计指标,并按压实度确定,压实度应为95%~97%,故取压实度为0.96,以控制干容重15.51KN/m3,对坝体填料进行质量评价。按《导则》SL189-96要求,粘性填土的含水量应按最优含水量控制,允许偏差±3%。填土最优含水量平均值18.8%,坝体填土最优含水量取控制值19.4%。坝体粘土填料干容重平均值15.15KN/m3,压实度仅0.94,未达到压实度0.96的基本要求。天然含水量20.6%-32.0%,平均含水量24.5%,高于最优含水量控制值18.8%,部分填筑土含水量不合格。99
(2)渗透性评价本次地质勘察为研究填土渗透性,不仅在钻孔中进行了钻孔注水试验,还取样进行了室内渗透试验。室内土工渗透试验统计:原状土样渗透系数达1.05×10-6~2.48×10-4cm/s之间,平均值3.00×10-5cm/s;钻孔注水试验测得填土渗透系数4.80×10-5~7.01×10-6cm/s之间,平均值1.97×10-5cm/s。填土渗透性两种测试结果差别较大,现场注水试验渗透参数较大,而室内原状土样渗透参数较小。这主要是由于室内渗透试验仅能反映粘土团块的渗透性,而不能代表整个试件的渗透性,有很大的局限性,而钻孔注水试验试验段长较长,包含了所有层面及软弱松散层及碎石层,它所反映的渗透性是一个总体、综合性渗透性,故建议以钻孔注水试验渗透性指标反映坝体渗透性。坝体填料钻孔注水试验渗透系数均在1.05×10-6~2.48×10-4cm/s之间,平均值3.00×10-5cm/s,满足规范要求。依据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)附录M,经分析计算,建议允许渗透坡降J允许取0.40。3.5溢洪道区工程地质条件及评价3.5.1溢洪道概况溢洪道:溢洪道设在副坝左坝肩。分溢洪洞和溢洪管。溢洪洞:溢洪洞为城门型,宽2.0m,高1.7m,长8.0m。进口底部高程45.0m,出口为斜坡段,长3.0m,高程为44.7m。溢洪洞后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪管:溢洪管紧靠溢洪洞,在溢洪洞的右边,管径1.0m,长8.0m,进口管底高程45.6m,出口为斜坡段,长3.0m,高程为45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。3.5.2溢洪道主要险情1、溢洪道无消力池、无尾水渠,洪水直接进入坝后良田;出口段水毁,淤积严重;2、溢洪道进出口两岸护砌单薄,主要浆砌条块石,沟缝砂浆脱落,墙体已局部变形。3、溢洪道底板淤积土层有30-50cm厚,影响溢洪。99
3.5.3溢洪道设计方案溢洪道位于副坝左侧,为开敞式宽顶堰,堰顶高程45.00m,堰宽2.0m,控制段长8.0m,边墙高1.8m;陡坡段坡比1:3,长12.0m;消力池长8.0m,边墙高2.5m,断面尺寸见附图。溢洪道进水渠、控制段、陡坡段底板及边墙均采用C20砼浇筑。底板设纵、横缝,横缝间距5m,边墙分缝与底板相同;纵缝设在边墙外侧。控制段纵、横缝为平缝,陡坡段纵缝为平缝,横缝为搭接缝,纵、横缝均设塑料片止水,详见附图。溢洪道消力池后接尾水渠,尾水渠断面为梯形,底宽2.2m,高2.0m,边坡1:0.75,尾水渠长100m。3.5.4溢洪道场区工程地质条件根据现场调查结果,溢洪管坐落在副坝左山体斜坡的残坡积土上,从副坝钻孔分析,该层土厚度有4.0m,土体以含砾粉质粘土,夹有较多的风化碎石。下伏基岩为强-弱风化灰岩,岩体裂隙较发育,裂隙一般呈张开性,充填有泥质物,岩石岩性、产状似副坝。溢洪洞下卧为填筑土,其性质见副坝坝体。粘土虽密实度及其他物理指标均符合持力层的要求,但抗冲刷能力极弱,一旦溢洪,冲刷将使溢洪道底板高程迅速降低,破坏溢洪道,对下游人民生命财产构成威胁,建议对整个溢洪道进行砼衬砌。根据《水利水电工程勘察规范》(GB-50287-99)有关附表确定抗滑稳定计算的有关参数如下:砼与粘土间的摩擦系数:f=0.30-0.40。3.6输水管工程地质条件及评价3.6.1输水管概况输水管:输水管设有东输水管和西输水管。东输水管:东输水管安设在主坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过主坝坝底,为坝内埋管。管长35.0m,进口端高程40.5m,出口端高程40.29m,管径φ0.4m,设计最大引用流量为0.37m3/s。西输水管:西输水管安设在副坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过副坝坝底,为坝内埋管。管长20.0m,纵坡1:500,进口端高41.0m,出口端高40.2m。3.6.2输水管场区工程地质条件99
由于缺乏原施工资料,输水管处岩土工程地质条件只有通过现场调查对比进行评述。根据现场观测,东、西输水管均座落在第四系残坡积土层上,土层的压缩性及湿陷性因地而异,在上部荷载作用下,当下卧土层饱水时会产生不均匀沉降,从而导致混凝土圆管断裂或错动。输水管漏水可能就是基础不均匀沉降所引起。按输水管所在部位,东、西输水均为坝下埋管,管道一般都座落在坚实土层或基岩上。输水管地基应力不大,但因坝体填筑高度不一致,加上管道施工质量,特别是管节间的止水缝质量较差,经多年运行,老化情况突出,普遍漏水。3.7天然建筑材料3.7.1土料坝址区土料料场在水库下游山体,该料场距大坝1.0km左右,该料场0~0.4m为耕植层,土中含有较多的植物根系,呈可塑状态,0.5~6.5m为含少量砾粘土,呈可塑至硬塑状,土质较好,除去土层表部0~0.4m无用层,用平均厚度法计算所选料场储量为5万m3。基本上满足了设计的用料要求。3.7.2石料坝址区石料场可选在大坝下游临江村产石场。岩体呈微风化状,岩石坚硬,质量满足规范要求,储量极丰富,开采运输距离为3.0km。3.7.3砂料工程场区现代河床已无多少冲积河砂及砂卵石,而且冲积层上已农田化,含泥量较高,从质量及储量上看,混凝土用砂都不可能利用场区冲积河砂,混凝土用砂需外购,建议利用陆水河河砂。3.8结论及建议通过本阶段的地质调查、勘察工作,基本查明了谭家山水库坝区的工程地质条件,重点针对大坝存在险情布置适量的勘察工作,并对溢洪道作了相应的地质调查,现将结论与建议分诉如下:(1)库区位于扬子准地台(Ⅰ)下扬子台凹(Ⅱ)大冶褶皱束(Ⅲ)中的四级构造单元沔阳凹陷与汉川隆起带之间。控制本区的构造线主要为北东~南西向的一组金口断裂。大坝区未见有断裂,但受区域性断裂的影响,坝区两岸岩体裂隙极为发育,局部岩体被切割成块状。坝区出露地层为石炭系下统大埔组(C1d99
)中厚层状微晶云岩、白云质灰岩夹微晶云岩。(2)本区区内构造相对稳定。根据《中国地震动参数区划图》,本地区取地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征参数周期为0.35s,相应地震基本烈度为Ⅵ度。(3)通过坝区工程地质测绘和开展岩石节理、裂隙、断层及岩石风化等专门调查,以及配合8个钻孔的钻探、3个探井及岩土物理力学性质试验等手段的勘察工作。基本查明了坝址区建筑物区的地形地貌、地层岩性、地质构造及发育规律、岩体风化分带及特征、岩土物理力学性质,为大坝整险加固初步设计阶段提供了地质依据。(4)通过上述勘察手段,基本查明了主坝填筑土料的物质组成,物理力学性质及渗透性。坝为粘土均质土坝,坝体填筑土填筑不均匀是造成大坝散侵的主要原因之一。(5)基本查明了坝基(肩)渗漏问题。①主、副坝下伏基岩清基不彻底,基岩在未彻底清基的情况下填筑,至使岩屑残留于坝基之下及裂隙中,造成基岩上部渗水较大;②受区域性断裂影响,坝址构造断裂十分发育,多呈张开性,为基岩渗水提供了通道。坝基岩体裂隙发育是导致坝体渗漏的一主导因素。(6)根据嘉鱼水利局提供的水库运行期间漏水险情资料并结合本次勘察成果,已初步查明了主坝左坝肩存在有渗透问题,主坝左、右坝肩出现大面积的散浸,河床中心也有渗水,输水管长年漏水;副坝坝脚散浸。(7)溢洪道布置设在副坝左坝肩,分溢洪洞和溢洪管。其主要险情有1、溢洪道无消力池、无尾水渠,洪水直接进入坝后良田;出口段水毁,淤积严重;2、溢洪道进出口两岸护砌单薄,主要浆砌条块石,沟缝砂浆脱落,墙体已局部变形。3、溢洪道底板淤积土层,影响溢洪。(8)根据现场观测,东、西输水管均座落在第四系残坡积土层上,土层的压缩性及湿陷性因地而异,在上部荷载作用下,当下卧土层饱水时会产生不均匀沉降,从而导致混凝土圆管断裂或错动。输水管漏水可能就是基础不均匀沉降所引起。(9)本次对天然建筑材料进行了调查,粘土土料料场及石料选在水库附近,坝体填筑土可就近采取。储量丰富,质量满足要求。99
4工程任务及规模4.1工程现状及险情4.1.1工程现状谭家山水库位于湖北省嘉鱼县高铁镇的临江村境内,距嘉鱼县城区30.0km,大坝拦截山冲来水。本次复核水库承雨面积1.2km2,,水库总库容101.8万m3,设计灌溉面积1500亩,是一座以灌溉、供水为主,兼有防洪、养殖等综合效益的小(一)型水库。谭家山水库大坝枢纽工程始建于1965年9月,1966年10月建成,形成目前布置型式。谭家山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水管等主要建筑物组成。(1)主坝:顶高程47.30m,最大坝高10.3m,坝顶长240.0m,坝顶宽6.0m,坝底宽66.0m。迎水坡没有马道,坡比为1:2.42和1:2.01;背水坡设有一级马道,宽度有5米,背水坡一级坡比为1:2.33,二级坡坡比为1:5.81,河床高程37.0m。(2)副坝:位于主坝左侧山凹,副坝坝顶高程47.5m,最大坝高5.4m,坝顶长72.5m。迎水坡坡比为1:2.05;背水坡坡比为1:1.85,坝脚为耕田,坝底高程为42.1m。(3)溢洪道:溢洪道设在副坝左坝肩。分溢洪洞和溢洪管。溢洪洞:溢洪洞宽2.0m,全长11.0m。进口高程45.0m,出口高程为44.7m。溢洪洞后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪管:溢洪管紧靠溢洪道,在溢洪道的右边,管径1.0m,全长11.0m,进口高程45.4m,出口高程45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。(4)输水管设有东输水管和西输水管。东输水管:东输水管安设在主坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过主坝坝底,为坝内埋管。管长35.0m,纵坡1:500,进口端高41.0m,出口端高40.2m。西输水管:西输水管安设在副坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过副坝坝底,为坝内埋管。管长20.0m,进口端高程40.5m,出口端高程40.29m,管径φ0.4m,设计最大引用流量为0.37m3/s。4.1.2工程存在的问题工程存在的主要问题有:①99
坝基岩石透水性较大,未作防渗处理。主坝脚有漏水现象,下游坝坡渗流出逸点偏高。②主、副坝上下游坝坡表面凸凹不平。③大坝施工质量差,填筑不密实。④溢洪道无消能设施和尾水渠,结构不完善。⑤东、西输水管漏水严重。⑥金属盖板已大部损失,且已超过折旧年限。⑦大坝无监测设施、无通讯设施、无管理用房,管理经费未落实到位,运行管理落后。4.2除险加固的必要性谭家山水库建成后,为高铁镇的综合利用起到了重要的作用。不仅减轻了高铁镇临江村的防洪压力,同时使下游0.15万亩农田的灌溉得到了保证。谭家山水库下游是村庄,乡村公路从主坝和副坝经过,谭家山水库一旦失事,将造成下游重大损失。该水库以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益。但由于工程存在诸多险情,影响水库正常蓄水,水库效益未能充分发挥。综合上述,对水库进行除险加固是非常必要的,同时也是迫切的。4.3调洪演算4.3.1调洪计算4.3.1.1洪水标准根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL25-2000),谭家山水库防洪标准确定为:20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,消能防冲设计洪水按20年一遇。4.3.1.2调洪基本资料(1)谭家山水库泄洪设施为无闸门控制宽顶堰,堰顶高程为45.0m,堰宽2.0m。正常蓄水位为45.0m。(2)2.6节已复核的谭家山水库各复核标准洪水过程线。(3)库容曲线谭家山99
水库流域内植被较好,淤积量不大,且泥沙淤积对库容影响甚微,本次库容曲线复核仍采用原设计成果,经复核后的谭家山水库库容曲线见表4-1。(4)泄流曲线按宽顶堰公式对谭家山水库溢洪道现有泄流能力进行复核:Q=εmB(2g)1/2H3/2式中:Q—下泄流量,m3/s;B—溢流堰净宽,B=2.0m;ε—侧收缩系数;m—流量系数;H—堰顶水头(m)。复核的泄流曲线成果见表4—1。表4—1谭家山水库“水位—库容—泄量”关系曲线水库水位(m)泄量(m3/s)库容(万m3)450.078.945.61.388.745.81.991.245.852.192.945.92.393.746.13.197.246.354.2101.646.454.7103.346.65.4106.846.76.0109.247.07.6113.44.3.1.3调洪计算方法(1)根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL25-2000)规定,谭家山水库防洪标准确定为:20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,消能防冲设计洪水按20年一遇。谭家山水库设计死水位40.5m,正常蓄水位45.0m。99
谭家山水库溢洪道为无闸门控制宽顶堰,洪水调算原则是:从正常蓄水位45.0m起调,当超过正常蓄水位时,溢洪道按泄流曲线下泄。调洪计算成果表见表4-2,4-3。表4-2谭家山水库20年一遇调洪演算成果(△t=0.33h)时段进库洪流量(m3/s)下泄洪流量(m3/s)库水位(m)00.6045.0011.20.045.0122.90.045.0239.60.145.07425.00.445.19534.00.845.40626.61.345.62718.92.045.81813.62.245.86910.62.445.93107.62.645.98115.92.746.00124.22.846.02133.22.846.03142.62.846.03152.22.846.02161.92.846.02171.62.846.01181.22.746.00190.92.6745.99200.62.6245.9899
表4-3谭家山水库100年一遇调洪演算成果(△t=0.33h)时段进库洪流量(m3/s)下泄洪流量(m3/s)库水位(m)00.7045.0011.70.045.0123.10.145.03311.70.245.08435.00.545.25548.31.145.54637.42.145.84725.52.946.04818.33.446.16914.03.846.251010.24.046.30117.84.246.34125.54.346.35134.04.346.36143.14.246.35152.64.246.34162.64.246.33172.14.146.32181.74.046.31191.24.046.29200.73.8646.2799
4.3.2洪水复核和洪水调节成果现将谭家山水库洪水复核和洪水调节成果汇总于表4-4。表4-4洪水设计和洪水调节成果汇总表频率最大洪峰流量(m3/s)最大下泄流量(m3/s)最高洪水位(m)相应库容(万m3)5%34.02.846.0396.01%48.34.346.36101.8本次谭家山水库洪水复核和洪水调节严格依照《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93)进行,洪水复核分别采用了该规范推荐的瞬时单位线方法和推理公式法两种方法推求比较而得,计算成果较为接近。调洪演算采用的是经比较确定的推理公式法洪水过程线进行。故本次谭家山水库洪水复核和洪水调节方法正确,成果可靠。4.4工程规模4.4.1工程等级及防洪标准本次复核谭家山水库承雨面积1.2km2,总库容101.8万m3,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级,设计洪水标准为20年一遇,校核洪水标准为100年一遇。4.4.2工程规模水库大坝枢纽工程始建于1965年9月,1966年10月建成,运行至今存在诸多重大险情。本次除险加固涉及到大坝防渗加固、上下游坝坡加固、溢洪道整治、输水管加固及有关金属结构更新、溢洪道交通桥新建等。加固主要工程量:土方开挖9610m3,石方开挖75m3,土方填筑8985m3,干砌块石1299m3,浆砌块石270m3,砂石垫层988m3,砼459m3,灌浆总进尺1180m,草皮护坡6089m2,钢筋39.2t。施工总工期为一年。99
5水工建筑物除险加固设计5.1设计依据和基本资料5.1.1采用的主要技术规范(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000);(2)《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997);(3)《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-1997);(4)《水工混凝土结构设计规范》(DL5057-1996);(5)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001);(6)《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96);(7)《溢洪道设计规范》(SL253-2000);(8)《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95)。5.1.2设计原则及依据(1)本次除险加固是按照国家有关的主要技术标准及规程规范的规定,依据大坝安全鉴定的结果,对工程存在的病险项目进行加固,解决工程存在的安全隐患,并根据工程管理的有关要求,完善大坝安全监测、防汛等工程管理设施等。(2)除险加固实施方案所需的地质资料来源于《谭家山水库除险加固初步设计工程地质勘察报告》。(3)除险加固设计对水库的功能和规模不作改变。5.1.3基本资料(1)基本参数1)气象资料:年平均气温17℃;最冷月平均-5.4℃;最热月平均38.1℃;多年平均最大风速15m/s。2)水库特征水位正常高水位:45.0m;设计洪水位:46.03m;99
校核洪水位:46.36m;死水位:40.5m。3)安全系数大坝抗滑稳定安全系数允许值(瑞典圆弧法):正常运用条件:[K]=1.15;非常运用条件:[K]=1.05。(2)基本资料1)《湖北省谭家山水库大坝安全评价报告》(修改本),湖北省咸宁市水利勘察设计院;2)《湖北省谭家山水库检测报告》,湖北省咸宁市水利水电工程测试所;3)本阶段实测大坝地形图,溢洪道地形图,纵、横断面图。5.2工程等级和标准5.2.1工程等别及主要建筑物级别谭家山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水管等组成。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,谭家山水库为小(一)型水库,工程等别为Ⅳ等,主要建筑物级别为4级。5.2.2主要建筑物的防洪标准根据安全鉴定报告及批复意见,枢纽主要建筑防洪标准为20年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,其相应的设计洪水位46.03m,校核洪水位46.36m,正常蓄水位45.0m,死水位为40.5m。溢洪道消能防冲建筑物防洪标准为20年一遇洪水设计。5.2.3地震设防烈度根据《中国地震动参数区划图》(2001年),工程区地震动峰加速度为0.05g,确定本区地震基本烈度为Ⅵ度。按《水工建筑物抗震设计规范》设计不予设防,不作抗震计算。5.3加固工程总体布置谭家山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水管等主要建筑物组成,是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖等综合效益的小(一)型水库。99
谭家山水库位于湖北省嘉鱼县境内,距嘉鱼县城区30.0km,大坝拦截山冲来水,承雨面积1.2km2,总库容101.8万m3,设计灌溉面积0.15万亩,水库大坝枢纽工程始建于1965年9月,1966年10月建成,形成目前型式。本次除险加固设计的主要任务是弄清水库病险,查明其原因,通过实施除险加固措施,消除水库建筑物的隐患,使水库达到规定的防洪标准,恢复水库正常兴利功能。本次除险加固设计的主要内容包括大坝加固设计,溢洪道加固设计,输水管加固设计,金属结构维修更新,溢洪道交通桥新建等。5.4主要建筑物的复核计算5.4.1坝顶高程复核加固后的谭家山水库设计水位46.03m,校核洪水46.36m,多年平均最大风速15.0m/s,设计风速:设计水位时采用当地多年平均最大风速的1.5倍,即W设=22.5m/s,校核水位时采用当地多年平均最大风速W校=15m/s,其它参数列于表5-1。根据所列参数计算坝顶在水库静水位以上的超高。5.4.1.1水库坝顶超高复核谭家山水库大坝的级别按《水利水电枢纽等级划分及洪水标准》(SL252-2000)中的有关规定确定,水库大坝为均质土坝,大坝最大坝高10.3m,坝顶在水库静水位以上的超高按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96)(以下简称《导则》)公式计算:y=R+A,式中:y——坝顶超高m;R——最大波浪在坝坡上的爬高,m;A——安全加高m。(1)波浪爬高计算:对土石坝按正向来波计算在单坡上的平均波浪爬高,由于主、副坝坝坡度系数m均大于1.5,所以波浪爬高Rm按下式计算:Rm=式中:KΔ—斜坡糙率,查规范附表A.1.12-1,浆砌石护坡,KΔ取0.8;Kw——经验系数,由风速W、坝前水深H、重力加速度g所组成的无维量W/99
查表A.1.12-2确定。hm——平均波高,mLm——平均波长,m由于谭家山水库地处丘陵地区,W<26.5m/s,D<7500m,按规范A按.1.6要求,采用鹤地水库公式计算h2%和Lm。式中:h2%——累积频率为2%的波高,其计算值根据hm/Hm比值选择系数转换为hm。Hm为水域平均水深。根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),对4级土石坝波浪爬高应取累积概率P=5%的爬高值R5%。按照本节以上所选用的计算公式及所述计算条件,分别计算设计洪水位和校核洪水位时大坝的波浪爬高,成果列于表5—1。表5-1谭家山水库大坝波浪爬高计算成果表项目主坝副坝设计条件校核条件设计条件校核条件坡度系数m2.422.422.052.05平均水深Hm(m)88.566.5坝迎水面前水深(m)9.039.363.934.26吹程D(km)0.50.50.280.28风速W(m/s)22.51522.515糙率及渗透系数K△0.900.900.900.90经验系数Kw1.131.031.261.12平均波高hm(m)0.520.280.430.23平均波长Lm(m)6.24.144.643.09平均波浪爬高Rm(m)0.690.380.700.37累积频率爬高R5%(m)1.270.701.290.6899
(2)安全加高谭家山水库大坝为4级建筑物,设计标准,A=0.50m,校核标准,A=0.30m。(3)坝顶超高坝顶超高计算成果列于表5—2。表5-2谭家山水库坝顶超高计算成果表坝类运用情况计算波浪爬高安全加高坝顶超高R(m)A(m)y(m)=R+A主坝设计标准1.270.501.77校核标准0.700.301.00副坝设计标准1.290.501.79校核标准0.680.300.985.4.1.2坝顶高程复核(1)主坝:主坝坝顶高程复核:按设计标准为:46.03+1.77=47.80m;按校核标准为:46.36+1.00=47.36m。据此取较大值,加固后主坝坝顶高程为47.80m。(2)副坝:副坝坝顶高程复核:按设计标准为:46.03+1.79=47.82m;按校核标准为:46.36+0.98=47.34m。据此取较大值,加固后副坝坝顶高程应为47.82m。复核的主坝坝顶高程为47.80m,主坝坝顶实际高程47.30m,欠高0.50m;复核的副坝坝顶高程为47.82m,主坝坝顶实际高程47.50m,欠高0.32m。故主、副坝现状坝顶高程均欠高,不满足规范要求的复核标准坝顶高程。5.4.2大坝渗流稳定复核(1)计算断面选取根据大坝测量和地质勘察实际情况,主要对大坝最大断面进行渗流计算。99
大坝断面由本次《地质勘察报告》提供,其地层及坝体剖面与原设计有出入处,均按本次提供断面进行复核计算。(2)计算工况计算工况见表5-3。表5-3大坝渗流计算工况表工况上游水位(m)下游水位(m)主坝正常水位45.0037.0设计水位46.0337.2校核水位46.3637.3副坝正常水位45.0042.1设计水位46.0342.3校核水位46.3643.4(3)计算基本原理平面稳定渗流计算的基本原理可归结为求解满足具体问题边界条件的拟调和方程:式中:H=y+p/r为渗流场的水头函数:P——压力;r——水的容重;kx——土的水平方向渗透系数;ky——土的垂直方向渗透系数。本次复核渗流计算采用平面稳定渗流计算程序(stse),该程序经我院多次运用,计算精确性较高,程序利用有限元数值分析方法确定渗流场参数。(4)计算参数选取渗流计算指标根据本次安全鉴定地质勘察土工试验物理力学指标,计算指标见表5-4。99
表5-4大坝渗流计算参数部位岩土类型渗透系数渗透性分级主坝坝体填筑土含少量砾粉质粘土3.00×10-5cm/s弱等透水坝基残坡积土含砾粉质粘土5.18×10-6cm/s弱等透水强风化基岩4.43×10-3cm/s中等透水副坝坝体填筑土含少量砾粉质粘土3.03×10-5cm/s弱等透水坝基残坡积土含砾粉质粘土4.95×10-6cm/s弱等透水强风化基岩4.11×10-3cm/s中等透水(5)计算成果及分析计算成果见表5-5。表5-5 大坝渗流计算成果表部位计算工况渗流量Q(m3/天/m)逸出坡降逸出高程主坝最大端面正常水位2.890.2539.90设计水位3.790.3040.31校核水位4.300.3340.70副坝最大端面正常水位2.530.2242.63设计水位3.420.2442.74校核水位4.080.3142.91计算结果等势线图见下图。99
99
结论:经计算主坝和副坝渗流逸出坡降均满足规范要求,由于浸润线过高,且无任何保护措施,因此,下游坝坡易发生散浸,危及大坝安全。5.4.3大坝稳定计算复核(1)计算断面根据渗流计算成果,谭家山水库大坝在河床各断面的渗流情况比较接近,河床段最大断面代表性最好,取该断面为计算断面。(2)计算工况根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96),本次复核计算工况选取:1、正常工况正常水位下形成稳定渗流时上、下游坝坡稳定;99
设计洪水位下形成稳定渗流时上、下游坝坡稳定。2、非常工况校核洪水位降至正常洪水位时上游坝坡稳定。计算工况如表5-6。表5-6 大坝坝坡稳定计算工况表部位工况计算库水位上游坡非常工况水位降落:46.36~45.00m上、下游坡正常工况(1)正常水位:45.00m正常工况(2)设计洪水位:46.03m(3)计算方法按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96),大坝的静力稳定计算采用瑞典圆弧法,计算公式为:式中:W——土条重量;Q、V——分别为水平和垂直地震惯性力(向上为负,向下为正);u——作用于土条底面的孔隙压力;a——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角;b——土条宽度;c’’——土条底面的有效应力抗剪强度指标;Mc——水平地震惯性力对圆心的力矩;R——圆弧半径。(4)计算指标选取坝体及坝基物理力学指标根据本次实施方案《地质勘察报告》选用,物理学指标见表5-7。稳定计算采用武汉水利电力大学编制的稳定计算系统(SSCV3.0)99
进行计算。各计算工况的自由水面线由审理分析成果确定。按《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》(SL189-96),对4、5级坝,采用瑞典圆弧法进行稳定分析时,正常运用条件下,坝坡抗滑稳定最小安全系数Kf≥1.15,非常运用条件下,坝坡抗滑稳定最小安全系数Kf≥1.05。表5-7 大坝土体物理力学参数表土体类型土类名称比重含水量干重度孔隙比压缩性指标抗剪强度压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角GsωγdeαEsCφ%KN/m3MPa-1MPaKPa度主坝填筑土含少量砾粘土2.6827.315.30.8230.5215.7820.518.2残坡积土粘土2.7127.815.50.7710.3857.2521.317.8副坝填筑土含少量砾粘土2.6826.315.10.7930.4186.0421.719.8残坡积土粘土2.6927.215.20.6940.3516.4820.517.5(5)计算成果本次大坝稳定复核的计算成果见表5-8、5-9:表5-8 主坝稳定计算成果表计算工况计算安全系数允许最小安全系数瑞典法上游坝坡正常情况(1):45.00m1.35瑞典法:正常1.15非常1.05正常情况(2):46.03m1.33非常情况(2):46.36~45.00m1.27下游坝坡正常情况(1):45.00m1.17正常情况(2):46.03m1.1699
表5-9 副坝稳定计算成果表计算工况计算安全系数允许最小安全系数瑞典法上游坝坡正常情况(1):45.00m1.42瑞典法:正常1.15非常1.05正常情况(2):46.03m1.40非常情况(2):46.36~45.00m1.31下游坝坡正常情况(1):45.00m1.25正常情况(2):46.03m1.1799
99
99
(6)结论经复核,谭家山水库主坝上、下游坝坡稳定满足规范要求,副坝上、下游坝坡抗滑稳定也满足规范要求。5.4.4溢洪道结构复核5.4.4.1溢洪道现状溢洪道设在副坝左坝肩。分溢洪洞和溢洪管。溢洪洞:溢洪洞宽2.0m,全长11.0m。进口高程45.0m,出口高程为44.7m。溢洪洞后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪管:溢洪管紧靠溢洪道,在溢洪道的右边,管径1.0m,全长11.0m,进口高程45.4m,出口高程45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。99
5.4.4.2溢洪洞拱顶结构复核溢洪洞为城门型,采用下列经验公式复核溢洪洞拱顶尺寸:(1)拱顶厚度计算:式中:R1—拱顶内半径护拱在120°中心角处厚度计算:式中:R1—拱顶内半径(2)侧墙顶宽计算:式中:R1—拱顶内半径h—侧墙高(3)拱顶推力计算:式中:Gi—作用在各拱段上的垂直荷载(包括自重);Hi—作用于各拱段的水平荷载;y0—拱顶截面上三分点至拱脚内三分点的垂直距离;x,y—分别为各垂直力和水平对拱脚内三分点的力臂。经过计算溢洪洞拱顶尺寸满足要求。已知拱顶尺寸满足要求,对溢洪洞拱顶结构进行复核:计算简图:99
荷载计算:a).拱顶自重式中:---拱顶的平均半径;---拱顶圆弧夹角---钢筋混凝土容重;h---拱壁厚度;b).垂直土压力式中:---拱顶以上填土高度;---回填土容重;---拱顶外直径;---土压力系数;c).侧土压力D式中:---拱顶中心线以上填土高度;---侧向土压力系数;d).温度荷载99
Mt(φ)=△αΔt——水温与气温差值Δt=±3℃α——砼线膨胀系数Cm——修正系数e).车载荷载——q5.4.4.3拱顶结构强度复核根据《水工钢筋混凝土设计规范》(SDJ120-78),并参考华东水利学院等学校编写的《水工设计手册》,《水工钢筋混凝土结构》等书籍进行强度和抗裂计算。计算成果见表5-10:表5-10拱顶强度及抗裂安全系数计算成果表名称抗裂安全系数强度安全系数溢洪洞拱顶1.201.18复核结论:通过对溢洪洞拱顶按有关资料进行结构复核,得出结论为拱顶结构强度和抗裂都满足要求。5.4.4.4溢洪洞边墙结构复核溢洪洞边墙为浆砌石挡土墙,用50#水泥沙浆砌筑。按内侧无水时进行稳定复核。抗滑稳定计算:式中:——浆砌基础与地基接触面的抗剪摩系数,岩基=0.45,土基=0.30;—作用在边墙上的全部荷载对计算滑动面的法向分量(KN);—作用在边墙上的全部荷载对计算滑动面的切向分量(KN);抗倾稳定计算:式中:99
—作用在墙体的荷载对墙前趾产生的稳定力矩;—作用在墙体的荷载对墙前趾产生的倾覆力矩;计算结果见表5-11:表5-11溢洪洞边墙抗滑及抗倾稳定安全系数计算成果表部位墙高(m)顶宽(m)底宽(m)填土高(m)溢洪洞中部0.90.401.01.01.171.58复核结论:经过计算溢洪洞边墙抗滑、抗倾稳定满足要求。5.4.4.5泄洪管结构安全复核泄洪管紧靠溢洪洞,在溢洪洞的右边,管径1.0m,进口管底高程45.6m,出口为斜坡段,长3.0m,高程为45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。根据《水工钢筋混凝土设计规范》(SDJ120-78),并参考华东水利学院等学校编写的《水工设计手册》,《水工钢筋混凝土结构》等书籍进行强度和抗裂计算。计算成果见表5-12:表5-12泄洪管强度及抗裂安全系数计算成果表名称抗裂安全系数强度安全系数泄洪管1.241.60复核结论:通过对溢洪管按有关资料进行结构复核,得出结论为溢洪管结构强度满足规范要求,抗裂也满足要求。5.4.5输水管结构复核输水管设有东输水管和西输水管。东输水管:东输水管安设在主坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过主坝坝底,为坝内埋管。管长35.0m,进口端高程40.5m,出口端高程40.29m,管径φ0.4m,设计最大引用流量为0.37m3/s。西输水管:西输水管安设在副坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过副坝坝底,为坝内埋管。管长20.0m,纵坡1:500,进口端高41.0m,出口端高40.2m。输水管运行至今有损坏,本次复核旨在检验混凝土及原配置钢筋是否能够满足现行规范的要求。(1)计算工况99
根据工程实际运用情况,选择计算工况见表5-13。表5-13输水管复核计算工况表计算工况库水位m下游水位m工况一:管内无水,计算断面为坝体中部45.0040.20工况二:管内有水,计算断面为出口末端45.0040.21(2)荷载与荷载组合a.水管自重,式中:---水管的平均半径;---钢筋混凝土容重;h---管壁厚度。b.满管水重,式中:---水管的内半径;---水的容重。c.均匀内水压力,式中:H---管顶的静水水头。d.垂直土压力,式中:---管顶以上填土高度;---回填土容重;---水管外直径;---土压力系数。e.侧土压力D,式中:---水管中心线以上填土高度;99
---侧向土压力系数。f.外水压力,式中——水管的外径;——水容重。g.均匀外水压力,式中——水管外顶部到最高地下水位的高度。h.温度荷载Mt(φ)=△αΔt——水温与气温差值Δt=±3℃;α——砼线膨胀系数;Cm——修正系数。表5-14荷载组合表组合情况荷载(M、N)(1)输水管关闭,无内水压力(断面一)a+d+e+f+g+h(2)输水管开启,有内水压力(断面二)a+b+c+h(3)输水管结构强度复核根据《水工钢筋混凝土设计规范》(SDJ120-78),并参考华东水利学院等学校编写的《水工设计手册》、《水工钢筋混凝土结构》等书籍进行强度和抗裂计算。计算成果见表5-15。表5-15输水管强度及抗裂安全系数计算成果表名称计算断面强度安全系数抗裂安全系数东管断面(一)1.551.17断面(二)2.231.29西管断面(一)1.571.18断面(二)2.241.3199
注:表中强度和抗裂安全系数允许值分别为1.6和1.1。经复核,通过对坝下输水管按有关资料进行结构复核,得出结论为东、西输水管结构强度均满足规范要求,抗裂也满足要求。5.5大坝加固设计如前所述,谭家山水库大坝主要存在以下险情:一是主坝欠高0.50m,副坝欠高0.32m;二是坝体防渗性能差。从主坝钻孔压水试验成果分析,坝基岩体透水性较强;三是输水管混凝土老化,局部裂缝、漏水严重;四是溢洪道已建部分施工质量差,边墙单薄、破损,出口无消能设施。针对以上险情,必须进行整险加固,确保工程安全。5.5.1坝基加固设计本次钻探结果揭露,主坝坝基岩体主要为中厚层白云质灰岩,坝基未清基,上覆为强风化体,层厚一般为0.9~1.5m,其下限高程为30.6m,下卧弱~微风化岩体。从主坝钻孔压水试验成果分析,坝基岩体透水性较强,白云质灰岩岩体透水率在2.58~36.1Lu,属中~弱透水岩体。大坝坝基透水性特征,坝肩大于坝中段,坝肩透水深度大于坝中段。根据有关加固工程的经验,拟对谭家山水库主坝坝基全线采用防渗帷幕灌浆处理。1)帷幕灌浆的位置帷幕灌浆必须与坝体防渗体紧密相连,以达到有效阻水的目的,由此确定帷幕灌浆位置在大坝轴线上,以使坝基防渗与坝体防渗形成一个有效完整的防渗体系。2)帷幕灌浆的长度为了减少绕坝渗流,降低两岸孔隙水压力,以保证岸边坝体的稳定,灌浆帷幕需要沿坝轴线两端延伸一定距离,其延长度可根据“帷幕末端延伸至水库正常水位与相对不透水岩层标准范围与两岸的相接处”这一原则进行布置,根据这一原则,帷幕向坝肩两侧各延伸10m,主坝帷幕轴线长258m。3)灌浆帷幕深度根据有关工程经验和工程实例,帷幕深度一般为坝高的30~70%,小型水库高坝相对不透水岩层的标准根据岩层透水率10Lu确定,本工程确定帷幕深度按透水率10Lu99
和坝高0.6倍控制。4)灌浆帷幕厚度帷幕的厚度主要是根据地质条件,帷幕允许的水力坡降、大坝基础的防渗标准和幕体的密实性、稳定性而决定的,一般可采用下式进行计算。T=式中:T——帷幕灌浆厚度(m);——通过帷幕灌浆的水头衰减系数,它和坝底宽B与帷幕深S比值有关,当B/S>2时,=0.7-0.65;——帷幕后没有排水设施时,值降低系数,=20-25%;H——水头(m),H=10m;I——帷幕体内的允许水力坡降,当T<1.0m,I=10;T=,因此确定灌浆帷幕厚度20cm。5)帷幕灌浆孔排数、排距和孔距的选用根据本次钻探及现场观测,坝基岩体存在基岩裂隙漏水,坝脚处已形成集中漏水,且随库水位的升高而漏水量增加。从主、副坝钻孔压水试验成果分析,坝基岩体透水性较强,白云质灰岩岩体透水率在2.58~36.1Lu,属中~弱透水岩体。大坝坝基透水性特征,坝肩大于坝中段,坝肩透水深度大于坝中段。参照有关工程经验,本工程布置一排灌浆孔,考虑到大坝高度,孔距取2.0m,分三序布置,按分序加密的原则实施。6)灌浆材料以水泥灌浆为主,为确保灌浆质量,要求使用425#普通硅酸盐水泥。7)灌浆压力采用自上而下的灌浆顺序,首先对坝体与坝基接触面进行低压接触灌浆,然后分段自上而下进行灌注。99
灌浆前应先进行灌浆试验,确定基岩的可灌性、灌浆方法及灌浆压力,初拟接触面的灌浆压力采用1.0~1.5kg/m2,其下逐渐增加到2.0~4.0kg/m2。5.5.2大坝上游坝坡整治1)主坝上游干砌石护坡现已凹凸不平,本次加固先对原护坡干砌石护坡进行整平修补。2)副坝上游草皮已凹凸不平,本次加固对原坝坡进行整平修补铺10cm砂石垫层,再用厚30cm的干砌块石护坡。5.5.3大坝下游坝坡加固设计1)主坝下游坝坡经复核计算,稳定满足规范要求,无需再进行加坡处理,本次加固对主坝下游坝坡进行整坡处理,主坝下游坝坡整平后进行草皮护坡。2)副坝下游坝坡坡比为1:1.85,本次加固对上游坝坡进行缓坡,坝坡由1:1.85放缓为1:2.0,整平后进行草皮护坡。3)大坝坝体下游新建贴坡反滤设施。加固措施如下:主、副坝坝体下游按中粗砂料、碎石及块干砌石顺序由里向外分层铺筑,厚度依次为30cm、15cm和15cm。加培后反滤体顶部水平宽度250cm,外坡坡比为1:2.33,顶部高程分别为39.80m、43.00m。为完善主、副坝坡面排水,在主、副坝下游坝坡与两侧山体交界处、下游坝脚及马道内侧设置坡面排水沟,排水沟均为混凝土结构,排水沟截面尺寸30×30cm(宽×深,下同)。为便于管理,在主坝下游坝坡设置1个踏步,踏步宽1.5m,采用15cm厚混凝土结构,沿踏步两边分别设置1条纵向排水沟,排水沟截面尺寸30×30cm。5.5.4坝顶加固设计谭家山水库大坝现状坝顶高程不满足洪水要求,主坝欠高0.50m,副坝欠高0.32m。加固方案:主坝、副坝坝顶上游侧新建直墙型C20砼防浪墙,防浪墙分别高于坝顶路面0.6m、0.4m,墙顶高程47.90m,墙厚30cm,防浪墙底部与坝体紧密结合。主坝防浪墙全长240m,副坝防浪墙全长72.5m,每10.0m长设一伸缩缝,缝宽2.0cm,缝内嵌填沥青杉板。5.5.5大坝加固后渗流计算(1)计算断面的选取计算断面同加固前渗流稳定复核断面,即大坝最大断面进行渗流计算。(2)计算工况、计算基本原理、边界条件及模型,详见5.4.2大坝渗流稳定复核。99
(3)计算参数坝体、坝基基岩渗透性按各向同性土考虑,渗透系数取值根据地勘报告取用,见表5-16。表5-16大坝渗流计算参数部位岩土类型渗透系数渗透性分级主坝坝体填筑土含少量砾粉质粘土3.00×10-5cm/s弱等透水坝基残坡积土含砾粉质粘土5.18×10-6cm/s弱等透水强风化基岩4.43×10-3cm/s中等透水防渗帷幕幕体(厚0.2m)7.50×10-5cm/s弱等透水副坝坝体填筑土含少量砾粉质粘土3.03×10-5cm/s弱等透水坝基残坡积土含砾粉质粘土4.95×10-6cm/s弱等透水强风化基岩4.11×10-3cm/s中等透水(4)计算成果大坝渗流计算成果见表5-17。表5-17 大坝加固后渗流计算成果表部位计算工况渗流量Q(m3/天/m)逸出坡降逸出高程主坝最大端面正常蓄水位1.620.2239.50设计洪水位1.570.2739.61校核洪水位2.620.3139.75副坝最大端面正常蓄水位1.500.2142.50设计洪水位1.850.2442.27校核洪水位2.250.3042.5099
计算结果等势线图见下图。99
结论:谭家山水库主、副坝坝基帷幕灌浆后,防渗性能达到规范设计要求。5.5.6大坝加固后坝坡抗滑稳定计算(1)计算断面根据渗流计算成果,谭家山99
水库大坝在河床各断面的渗流情况比较接近,河床段最大断面代表性最好,取该断面为计算断面。(2)计算工况根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),本次复核计算工况选取:1、正常工况正常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。2、非常工况校核洪水位降落至正常洪水位时上游坝坡稳定。计算工况如表5-18。表5-18 大坝加固后坝坡稳定计算工况表部位工况计算库水位上游坡非常工况水位降落:46.36~45.00m下游坡正常工况(1)正常水位:45.0m正常工况(2)设计洪水位:46.03m(3)计算方法按设计规范(SL274-2001),对4级建筑物,抗剪强度应采用有效应力法,并以其中较小的安全系数作为依据。采用瑞典圆弧法进行计算。计算公式为:瑞典圆弧法式中:W——土条重量;Q、V——分别为水平和垂直地震惯性力(向上为负,向下为正);u——作用于土条底面的孔隙压力;a——条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角;b——土条宽度;c’’——土条底面的有效应力抗剪强度指针;Mc——水平地震惯性力对圆心的力矩;99
R——圆弧半径。(4)计算指标选取坝体及坝基物理力学指标根据《地质勘察报告》选用,物理学指标见表5-19。表5-19 大坝稳定计算参数表土体类型土类名称比重含水量干重度孔隙比压缩性指标抗剪强度压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角GsωγdeαEsCφ%KN/m3MPa-1MPaKPa度主坝填筑土含少量砾粘土2.6827.315.30.8230.5215.7820.518.2残坡积土粘土2.7127.815.50.7710.3857.2521.317.8副坝填筑土含少量砾粘土2.6826.315.10.7930.4186.0421.719.8残坡积土粘土2.6927.215.20.6940.3516.4820.517.5(5)计算成果加固后大坝抗滑稳定计算成果见表5-20、5-21。表5-20主坝加固后稳定计算成果表计算工况计算安全系数允许最小安全系数瑞典法上游坝坡正常情况(1):45.00m1.38瑞典法:正常1.1599
非常1.05正常情况(2):46.02m1.35非常情况(2):46.53~45.00m1.29下游坝坡正常情况(1):45.00m1.20正常情况(2):46.02m1.18表5-21 副坝加固后稳定计算成果表计算工况计算安全系数允许最小安全系数瑞典法上游坝坡正常情况(1):45.00m1.45瑞典法:正常1.15非常1.05正常情况(2):46.03m1.43非常情况(2):46.36~45.00m1.34下游坝坡正常情况(1):45.00m1.27正常情况(2):46.03m1.1899
99
99
(6)结论99
谭家山水库大坝加固后,上、下游坝坡在各种工况均满足现行规范要求。5.6输水工程加固设计5.6.1基本情况输水管设有东输水管和西输水管。东输水管:东输水管安设在主坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过主坝坝底,为坝内埋管。管长35.0m,纵坡1:500,进口端高41.0m,出口端高40.2m。西输水管:西输水管安设在副坝右坝肩,为斜卧管型式,输水管通过副坝坝底,为坝内埋管。管长20.0m,进口端高程40.5m,出口端高程40.29m,管径φ0.4m,设计最大引用流量为0.37m3/s。经复核,通过对坝下输水管按有关资料进行结构复核,得出结论为东、西输水管结构强度均满足规范要求,抗裂也满足要求。经检测输水管管壁破损、剥蚀现象严重,裂缝众多,管接头止水砂浆脱落,漏水严重,存在安全隐患,需进行加固处理。以下就输水管工程存在的质量问题作补充说明:1、谭家山水库输水管采用普通钢筋混凝土砼预制管,运行多年,管材严重老化。据检测,管内砼表面剥蚀、脱落严重,管内多处钢筋外露,钢筋锈蚀严重。2、该水库输水管接缝为水泥砂浆抹带,抹带中未放钢筋或钢丝网,接缝中也没有强化止水功能嵌缝材料。目前,止水缝多已失效漏水,漏水导致管外填土流失变形。本输水管作坝后式水电站压力管使用,管内常年充水,漏水将导致严重的后果。综上所述,本输水管工程质量问题很多,已对大坝安全构成严重威胁,应采取有效措施解决。5.6.2输水管加固方案比较输水管加固普遍应用的方法有内衬钢管、修建输水隧洞或更换新管等。在进行补强加固以前,必须对管道的破坏情况进行检查,找出造成破坏的原因,根据不同的情况及当地的具体条件,因地制宜的选择技术可靠,经济合理的加固措施。谭家山水库输水管施工质量差,输水管管头接缝砂浆破损,止水失效,漏水严重。如只对管接头进行修补加固,解决漏水问题,可采用内衬钢管方案。内衬钢管加固即在输水管内加衬钢管,再对两管之间缝隙进行灌浆回填。东管与西管加衬长度分别为35.0m、20.0m,钢管材料使用Q235普99
钢,加衬钢管按照坝内埋管计算,主受内水压力作用,其管壁厚度计算公式如下:式中:——内水压强;——混凝土分担的内水压强;——钢管内径;——钢材的屈服点;其中混凝土分担的内水压强计算公式如下:式中:——和为钢材的弹性模量和泊松比;——和为混凝土的弹性模量和泊松比;——钢管与混凝土层间的裂缝;——混凝土水管外径;——。经计算,加衬钢管厚度为6mm。采用钢管内衬方案,工程量较小,造价较低,东、西管采用本方案直接费约40万元。但因管径太小,钢衬管难以到位;回填灌浆不易开展,施工质量很难控制,不宜采用。输水隧洞方案:谭家山水库主坝左右两侧由志留系泥质粉砂岩、砂质页岩等组成,岩体相对完整,局部发育小规模断层,工程地质条件一般。副坝左侧地势较高,地表平缓,隧洞进出口明挖段太长,不适合布置隧洞。副坝左侧已经布置了溢洪道,在此安排输水隧洞。采用隧洞方案,输水隧洞工程与大坝分别施工,不影响坝体安全;不足之处是工程量偏大,造价相对较高,施工有一定难度。经比较,内衬钢管加固和新建隧洞方案均不适用于谭家山水库,本次输水管加固采用新建输水管方案。99
5.6.3输水管加固加固方案如下:输水管新建,首先要进行管顶坝体土方开挖,最大挖深7.5m。管基底宽2.5m,边坡平均坡1:2,两侧各预留一平台,其中右侧平台宽2m,左侧平台兼作管道吊装的操作平台使用,面宽2m,平台高程均为45.0m。按上述标准,东、西输水管总开挖方量为1万m3。开挖土方采用挖掘机开挖、自卸车运土,挖土在大坝附近堆放,以便用于大坝回填或加培。为确保施工安全,弃土堆放地点与开挖地段距离不少于100m。土方完成开挖后,即可开始修建新管道。新建输水管按无压管设计,新建输水管设计流量为1.0m3/s,管身采用1.8m×1.2m现浇砼方涵,壁厚30cm,分缝15m,设橡胶圈止水,心墙部位制作三道砼防渗环,环间距3m。新建输水管排架及工作桥。东输水管新建闸室高程41.0m,启闭台高程47.3m,安设1台10T手电两动螺杆式启闭机。新建工作桥全长11.0m,分2跨布置,支承型式为钢筋砼排架桥。西输水管新建闸室高程40.5m,启闭台高程47.5m,安设1台10T手电两动螺杆式启闭机。新建工作桥全长7.0m。5.7溢洪道加固设计5.7.1基本情况谭家山水库溢洪道设在副坝左坝肩。分溢洪洞和溢洪管。溢洪洞:溢洪洞宽2.0m,全长11.0m。进口高程45.0m,出口高程为44.7m。溢洪洞后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪管:溢洪管紧靠溢洪道,在溢洪道的右边,管径1.0m,全长11.0m,进口高程45.4m,出口高程45.3m。溢洪管后与良田直接相接,良田高程为41.76m。溢洪道无消力池、无尾水渠,洪水直接进入坝后良田;出口段水毁,淤积严重;溢洪洞进出口两岸护砌单薄,主要浆砌条块石,沟缝砂浆部分脱落;溢洪洞底板淤积土层有30-50cm厚,影响溢洪。为确保泄洪安全,溢洪道应拆除重建。5.7.2水力学复核成果依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),溢洪道为4级建筑物,消能防冲设计的洪水标准为20年一遇。各级洪水标准下泄洪能力满足要求。99
5.7.3加固设计5.7.3.1溢洪道加固设计方案比较溢洪道控制段可采用实用堰和宽顶堰两种方案,根据溢洪道的实际情况,实用堰方案工程量大,投资大,因此本次加固选择宽顶堰方案。5.7.3.2溢洪道加固设计(1)溢洪道总体布置溢洪道位于副坝左侧,为开敞式宽顶堰,堰顶高程45.00m,堰宽2.0m,控制段长8.0m,边墙高1.8m;陡坡段坡比1:3,长12.0m;消力池长8.0m,边墙高2.5m,断面尺寸见附图。溢洪道进水渠、控制段、陡坡段底板及边墙均采用C20砼浇筑。底板设纵、横缝,横缝间距5m,边墙分缝与底板相同;纵缝设在边墙外侧。控制段纵、横缝为平缝,陡坡段纵缝为平缝,横缝为搭接缝,纵、横缝均设塑料片止水,详见附图。(2)水力计算1)陡槽水面线计算依据《溢洪道设计规范》(SL253-2000),陡槽水面线根据能量方程,用分段求和法计算,计算公式为:△L1-2=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、末断面平均流速(m);α1、α2——流速分布不均匀系数,取1.05;θ——泄槽底坡角度;i——泄槽底坡,i=tgθ;——分段内平均摩阻坡降;n——泄槽槽身糙率系数,n=0.017;——分段平均流速,=(V1+V2)/2;99
——分段平均水力半径,=(R1+R2)/2。泄槽上接宽顶堰,起始计算断面水深h1按下式计算:h1=,式中:q——起始计算断面单宽流量;α——起始计算断面流速系数,取1.05;泄槽段水流掺气水深按下式计算:hb=(1+,式中:h、hb——泄槽计算断面的水深及掺气后的水深;V——不掺气情况下泄槽计算断面的流速;——修正系数,取=1.2。按P=5%、P=1%计算水面线,成果见表5-22、5-23。表5-22溢洪道陡槽水面线计算成果表(P=5%)桩号水深(m)流速(m/s)掺气水深(m)0+0001.021.371.040+0080.582.340.600+0200.158.910.170+0281.500.911.57表5-23溢洪道陡槽水面线计算成果表(P=1%)桩号水深(m)流速(m/s)掺气水深(m)0+0001.531.661.560+0080.892.880.920+0200.279.360.300+0282.071.232.182)消能防冲设计自由水跃共轭水深h2h2=Fr1=,式中:Fr1——收缩断面弗劳德数;99
h1——收缩断面水深;V1——收缩断面流速,m/s。水跃长度L:L=6.9(h2-h1)池长、池深计算公式:d=δh2-ht-△z△z=LK=0.8L式中:d——池深;δ——水跃淹没度,取δ=1.05;h2——跃后水深;ht——消力池出口下游水深;△z——消力池尾部出口水面跌落;Q——流量,m3/s;φ——消力池出口段流速系数,取0.95。按20年一遇洪水进行消力池设计,经计算,溢洪道消力池池长8.0m,池深0.5m。(3)结构计算1)溢洪道边墙稳定计算本溢洪道边墙均为C20砼挡土墙。计算工况:计算工况只计算基本工况溢洪道无水的情况下挡土墙在填土压力的作用下挡土墙的稳定性。荷载:砼挡土墙自重:容重按24KN/m3;填土压力:溢洪道边墙后填土为强风化代料土,容重取19.0KN/m3,内摩擦角25.50,粘聚力为0。计算公式:99
EA=式中:EA——土压力(KN);——填土容重(KN/m3);H——填土高度(m);ф——内摩擦角,ф=25.5°。抗滑稳定计算:计算公式:KC=式中:KC——抗滑稳定安全系数,KC≥1.30;f——摩擦系数,岩基f=0.45;ΣW——垂直荷载总和(KN);ΣP——水平荷载总和(KN)。抗倾覆稳定:K0=式中:K0——抗倾覆稳定安全系数,KC≥1.5;ΣMy——作用于墙身各力对墙前止的稳定力矩(KN·m);ΣM0——作用于墙身各力对墙前止的倾覆力矩(KN·m)。计算成果见表5-24。表5-24各段边墙抗滑、抗倾覆稳定计算成果表段别墙高(m)填土(m)KCK0控制段1.81.41.371.91陡坡段1.000.801.451.88消力池2.52.401.391.58从上表可知,溢洪道各段边墙结构稳定均满足规范要求,各边墙断面尺寸选择合理。99
2)消力池底板抗浮稳定计算消力池抗浮稳定复核,复核公式如下:式中:——底板自重,按砼重量计算;——底板顶面上的平均压力;——当采用锚固措施时,地基的有效重量;——底板顶面上的脉动压力;——底板底面上的扬压力。一、已知条件:H底1—消力池底板厚度m;H1=Hc—消力池底板面上的水深m;b1—消力池宽度度m;V—消力池内最大流速m/s;Z底板—消力池底板顶面高程m;二、计算结果:=1.17(安全系数Kf值可取1.0~1.2)经复核,消力池底板抗浮满足规范要求。5.8进库公路及上坝公路设计谭家山水库有村级公路直接通过大坝,路况较好。5.9交通桥设计谭家山水库有村级公路直接通过副坝,路况较好,但是要经过溢洪道,计划在溢洪道上修建一座公路桥,新建交通桥为钢筋砼T型梁桥,桥高3.5m,主跨2.0m,按汽-15标准设计。5.9.1荷载1、恒载99
包括结构自重及桥面铺装、附属设备等外加重力和土的重力和侧压力、砼收缩及徐变影响力、水浮力、基础变位影响力等。2、活载包括汽车荷载(汽-15),汽车冲击力、离心力、人群荷载、车载引起的土侧压力、汽车制动力、流水压力等。5.9.2结构布置通过计算,采用钢筋砼T型梁桥,共1跨,跨度2.0m,桥面净宽5.0m。5.10大坝监测设施完善5.10.1安全监测项目及设施(1)大坝安全监测设施谭家山水库未开展任何大坝安全监测项目的观测。(2)大坝巡视检查谭家山水库大坝安全监测工作主要是大坝巡视检查,巡视检查范围包括水库水工建筑物、地基和附属设施以及两岸和近坝岸坡。巡视检查分为日常巡视检查,年度巡视检查和特殊情况下的巡视检查。日常巡视检查每月不少于1次,汛期增加次数,水库水位达到溢洪水位后,每天至少巡视检查一次。年度巡视检查每年进行2次,在每年汛前,按规定的检查项目,对大坝进行较为全面的巡视检查。5.10.2建立大坝安全监测系统的必要性(1)建立土石坝的安全监测系统,使水利工程管理部门及时掌握大坝的实际状态,及早发现险情,进行大坝安全评价。(2)及时指导水利水电工程的安全运行,提高运行水平,充分发挥经济效益和社会效益。同时可以反馈指导土石坝设施和施工,从而提高土石坝的设计和施工水平。(3)建立土石坝的安全监测系统所依赖的量测技术、数据采集和处理方案,以及取得监测数据,能够检查除险加固设计及施工工艺的正确性,积累资料为以后类似工程提供一定经验。5.10.3安全监测设计的原则(1)监测系统统一规划、突出重点,兼顾一般。99
(2)监测断面布置在有代表性部位,能准确反映大坝的工作状态。(3)监测仪器在满足精度要求的前提下,应做到可靠、耐久、经济实用,同时应具有先进性。(4)所用监测设备能及时取得监测资料,经整理分析和评价,可以发现工程所存在的安全问题并提出处理措施。5.10.4安全监测项目根据《小型水利水电工程碾压式土坝设计导则》(SL189-96)要求,本工程观测一般以肉眼巡检和外部观察为主,应设置的观察项目有:1、渗流量及渗水浑浊度;2、上、下游水位。(1)渗流量及渗水浑浊度为量测大坝的渗流量,本次加固设计拟在主坝下游反滤体下游设集水沟及量水设施,集流沟下端设置量水堰1个。(2)在输水管进口处分别安排水位尺,以便管理人员观测内外水位数据。99
6金属结构6.1金属结构6.1.1基本情况谭家山水库工程金属结构主要是东、西灌溉输水管进口斜卧管上一组进水口铸铁盖板,斜卧管上根据不同的进水高程要求布置进水口铁质盖板各6副。进水口铁质盖板启闭方式为人工直接翻转式。6.1.2安全鉴定评价结论根据谭家山水库金属结构了解的基本情况和现场检查结果,本次安全鉴定对谭家山水库金属结构可以作出以下几点结论:(1)谭家山金属结构进水口盖板半数损失,尚存的老化、止水橡皮脱落,不能正常启闭,库水长期浪费,导至水库不能发挥正常功能、效益,很不安全。(2)斜卧管方式布置的金属结构操作方式落后,在紧急情况下,不能保正盖板迅速启闭,操作人员也有明显的不安全感。(3)谭家山金属结构已运行42年,已超过部颁《水利水电工程金属结构报废标准》(SL226—98)附录规定的20年折旧年限,安全隐患严重,属于报废设施范畴。综合以上三点结论,根据《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)金属结构安全评价标准,本次安全鉴定将谭家山水库金属结构安全性定作C级,即该水库金属结构须整体报废、更新。6.1.3金属结构加固方案鉴于东、西管输水管加固新建输水闸进口底部高程分别为41.00m和40.50m,仅相差0.50m,新建输水管闸孔尺寸都为1m×1m(宽×高),所配闸门承受水压力相差较小,故本次东、西管闸门设计同一尺寸,其启闭机选型均选用同一型号。6.1.4闸门设计1)设计依据(1)《水利水电钢闸门设计规范》(SL74-95);(2)《水利水电启闭机设计规范》(SL41-93);(3)《闸门与启门机》(蔡正坤等主编,1981年9月水利出版社出版);(4)《水工钢结构》(武汉水电大等三校合编,1995年水电出版社出版);99
(5)原有关设计资料。2)闸门设计谭家山水库东、西输水闸的工作闸门及其埋件材料均采用HT20-40型灰铸铁,面板尺寸均设计为1500×1100mm(宽×高),厚50mm;边柱、边梁厚190mm,宽100;加劲筋配二条横筋、四条纵筋,筋宽50mm,筋厚140mm。3)启闭机选型经计算,门重1.5t,根据闸门设计规范设计水头系列标准,按6m水头均布水压力设计,按6.5m水头均布水压力校核,工作闸门启设闭设备选用QL-100-SD型手~电动螺杆启闭机,其启门力为100KN,包括螺杆、底座等所有附件在内,重量为0.5t。6.2设备规格及数量汇总表金属结构汇总分别列成表6-1。表6-1主要金属结构设备工程数量汇总表编号项目名称及规格单位数量一东管金属结构t 2.881高管工作闸门t 2.4 (1)工作闸门(含拉杆)制安t1.5(2)定位器制安t0.40(3)埋件t0.5 2高管QL-50-SD启闭机台1 3高管工作桥钢筋护拦制安t0.484四高输水管各类金结喷锌M220一西管金属结构t 2.881高管工作闸门t 2.4 (1)工作闸门(含拉杆)制安t1.5(2)定位器制安t0.40(3)埋件t0.5 2高管QL-50-SD启闭机台1 3高管工作桥钢筋护拦制安t0.484四高输水管各类金结喷锌M220合计金结制安t5.7699
7施工组织设计7.1施工条件7.1.1工程概况谭家山水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、输水管等组成。加固工程主要包括大坝防渗加固、坝坡整治、溢洪道整治、输水系统加固等。主坝为粘土均质坝,坝顶高程47.30m,坝顶宽6.0m,坝顶长240.0m。副坝为粘土均质坝,坝顶高程47.50m,最大坝高5.4m,坝顶长72.5m。溢洪道为宽顶堰,堰顶高程45.00m,堰顶宽2.0m,溢洪道全长约28.0m。加固主要工程量:土方开挖9610m3,石方开挖75m3,土方填筑8985m3,干砌块石1299m3,浆砌块石270m3,砂石垫层988m3,砼459m3,灌浆总进尺1180m,草皮护坡6089m2,钢筋39.2t。施工总工期为一年。主要工程量见表7-1。99
表7-1主要工程量汇总表序工程项目土方开挖m3石方开挖m3土方填筑m3浆砌块石m3干砌块石m3砂石垫层m3砼m3砼拆除m3模板m2钢筋T止水m灌浆总进尺m草皮护坡m2号Ⅰ建筑工程774075711527012999884595339039.211511806089一挡水工程147 174237129998823653179 118060891防渗加固 1180 2坝顶工程53 14853144 3上游坡94 23750294 4下游坡 174 88 35 60895反滤坝 796894 二泄洪工程204757033 159 1349.2112 1进口段50 4022 2控制段84 11 47 372.122 3泄槽 75 26 131.067 4消力池70 30 47 233.122 5交通桥 40 603.0 三输水工程7389 6871 64 7730.03 1进口段闸室2359 2056 128 1926.43 2排架及工作桥30 15 106 2129.3 3输水管加固5000 4800 146 14.3 Ⅱ临时工程1870 1870 合计961075898527012999884595339039.21151180608999
7.1.2对外交通条件谭家山水库位于嘉鱼县高铁镇的临江村境内,距嘉鱼县城区约30.0km。7.1.3水文气象条件谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。但降水年内分配不均,主要集中在5-10月。本流域所处地区一般5月进入汛期,10月份结束。7.1.4地形、地质条件谭家山水库区处于鄂东南长江中下游区,地处扬子准台的下扬子台凹大冶褶皱带。水库位于嘉鱼高铁镇临江村,属丘陵地区,山体起伏较平缓,两岸山顶高程一般在50~100m,相对高差30~80m,山坡地形坡度200~600,局部达800的。河谷宽展,区内山脉、河流及主要构造线均作NE~NEE向展布。河谷两岸零星分布有一级阶地和小型漫滩,一级阶地一般被开垦为田地。两岸谷坡冲沟较发育,河谷多为“U”型谷。库区两岸局部有基岩出露,主要以碳酸岩风化剥蚀山地及河溪水流下切沟谷为主要地貌形态,在河流及沟谷两岸局部存有重力堆积地貌。7.1.5施工水电供应条件工程所在地水源充足,大坝及溢洪道施工用水可以从水库直接取用,水质、水量完全满足施工要求。施工用电可由附近线路取用。7.1.6天然建筑材料坝址区土料料场在水库下游山体,该料场距大坝1km左右,该料场0~0.4m为耕植层,土中含有较多的植物根系,呈可塑状态,0.5~6.5m为含少量砾粘土,呈可塑至硬塑状,土质较好,除去土层表部0~0.4m无用层,用平均厚度法计算所选料场储量为5万m3。基本上满足了设计的用料要求。坝址区石料场可选在大坝下游临江村产石场,石料场距大坝不到3km,运输方便,储量充足,岩体呈微风化状,岩石坚硬,质量满足规范要求。工程场区现代河床已无多少冲积河砂及砂卵石,而且冲积层上已农田化,含泥量较高,从质量及储量上看,混凝土用砂都不可能利用场区冲积河砂,混凝土用砂需外购,建议利用陆水河河砂。99
7.2施工导流7.2.1施工期划分水库正常蓄水位45.0m,死水位40.5m,由于上游坝坡、输水管维修改造等施工项目均在正常蓄水位以下施工,为尽量保证水库正常发挥效益,所以施工时段应尽量选择在库水位较低时段,该时段一般发生在每年的10月至次年2月。7.2.2施工洪水调节及围堰设计1、施工洪水调节本工程施工在修建输水设施时,要在原址开挖拆除除老管新建新管,故需在闸址周围筑堰,采用土石围堰,便于施工。施工导流方案为:以枯水季10月至次年2月为施工期,于9月底,将库水放空至死水位40.50m,10月上旬在新建输水闸处填筑围堰,当10月中旬开始拦挡遇枯水期洪水,1月底结束,围堰拆除应在次年2月中旬开始进行,2月底应拆除完毕。围堰规模视施工导流计算成果而定。在枯水期内围堰挡水期为10月中旬至次年2月中旬,围堰挡水期在10-1月,根据施工洪水计算,挡水期5年一遇洪水来水总量16.3万m3,加上死库容后的总库容对应的水位即为围堰设计洪水位H堰。H堰=16.3+15.39=31.69万m3。表7—2谭家山水库库水位-库容关系表水库水位(m)库容(万m3)40.5015.3941.0020.1941.5025.3442.0030.7942.5036.56查库容曲线得围堰设计洪水位H堰为42.08m,在此基础上加上安全超高0.5m,围堰顶部高程设计42.60m,设计堰长50m、顶宽4m、两边坡1:2的土石围堰,围堰土石方1870m3。99
7.3场内交通运输场内交通运输包括砼、钢筋、块石骨料及土料场至工地的施工道路,主要运输工具是汽车,其次是机动翻斗车及人力斗车。本工程已具备防汛道路及进场公路。另应根据工程需要及结合地形条件,现场修建临时施工道路,主要有:1、从坝顶下到输水管进口处,道路修筑非常困难,机械难以到达,只能人工沿着坝坡面行走,不计划修筑机耕路。2、受场地条件的限制,工程采用分散布置,各布置区零星道路长500m。3、弃渣道路及至土料场的道路,合计500m。场内施工道路因使用时间短,交通强度相对较低,采用泥结石路面,路基宽4.0m。7.4料源规划及土石方平衡本工程所需建筑材料主要有钢筋、钢材、水泥、油料、砂石料、土料等,其中钢筋、钢材、水泥、油料、砼骨料等均由市场采购。大坝开挖料部分可做为回填料使用。工程区无合适的砂料,而砼骨料需要量不大,所需料均采用外购。7.4.1土料规划枢纽工程料源开挖规划如下:(1)大坝大坝外坡清基土方全部作弃土考虑,在坝区范围以外选择低洼地堆放,运距1.0km。(2)溢洪道开挖土方就近消化,弃渣在坝区范围以外选择低洼地堆放,运距1.0km。(3)输水建筑物管道开挖土方在坝区范围以外选择低洼地堆放,运距1.0km。具体料源规划见表7-3。99
表7-3土方平衡表部位土方开挖(m3)土方回填(m3)土方回填(m3)非利用料弃渣(m3)运距(km)备注利用料其它利用料料场大坝14717469010500非利用料弃渣部分用于砌筑施工围堰。输水管7389687155000137118891km溢洪道20470500201541km临时工程187018701870000合计9610898574890149620437.4.2石料规划大坝石方利用采取就近利用原则,大坝下游反滤体及输水管石方均采用石料场石料。石料规划见表7-4。表7-4石方拆除、开挖利用规划表部位石方开挖(m3)干砌石拆除(m3)浆砌石拆除(m3)利用石方量(m3)料扬开采量(m3)弃石料(m3)运距(km)备注大坝006902018690.5弃料用于修路溢洪道75000267750.5合计75069022851440.57.4.3其他建筑材料规划本工程所需建筑材料主要包括钢筋、钢材、水泥、油料、砂、碎石等均由市场采购。7.5施工方法及施工机械7.5.1主要项目的施工方法本工程主要施工项目包括:坝基帷幕灌浆工程、土石方工程、砼工程等。(1)帷幕灌浆主99
坝坝基帷幕灌浆采用单排,孔距2.0m,帷幕轴线为心墙轴线,帷幕孔深入基岩弱透水层按透水率10Lu和坝高的0.6倍控制。1)施工顺序帷幕灌浆的施工顺序按三序孔布置,逐级加密的原则进行施工。2)施工机械帷幕灌浆施工机械有地质钻机、灌浆泵和制浆机。主要设备选型:150型地质钻机,BW-200型泥浆泵,WJG80-1型泥浆搅拌罐。3)施工方法采用地质机钻孔,心墙部分采用套管跟进干钻,用泥浆泵对坝基进行灌浆,分三序施工,施工前进行场地平整,挖好排浆沟,做好钻机定位,要求钻机安放保持水平,钻杆保持垂直,钻孔倾斜度不得大于1%。钻孔后,先对钻孔进行冲洗和压水试验,再采用泥浆泵与自动记录仪配套使用,从上至下分段进行灌浆,灌浆段长度一般为5m,灌浆作业前进行试灌,确定实际灌浆压力。浆液材料采用425#普通硅酸盐水泥浆液。(2)土石方工程土石方开挖包括土方开挖、石方开挖、土方回填、干砌块石拆除、干砌块石护坡等。①土方开挖土方开挖主要分布在大坝和溢洪道。大坝上游坝坡开挖采用0.5m3反铲挖掘机进行施工,开挖土料堆放在大坝右坝头及左坝头,并注意保护,以便回填利用。大坝下游坝坡清基开挖采用人工进行施工,开挖土料由5T自卸汽车运至修路地点,运距1.0km。溢洪道土方开挖采用1m3反铲挖掘机挖装、59kw推土机集土、配5T自卸汽车运输进行施工。开挖土料部分直接运至填筑部位,碾压填筑,运距0.5km。大坝土方开挖分外坡清基土方、坝顶开挖土方和输水管开挖土方等三类。土方开挖主要采用59kw推土机推送集土,0.5m3反铲挖掘机装车,5t自卸车外运。其中清基土方及坝顶土方一律外运到1.5km外的低洼地堆放,输水管开挖土方则堆放在大坝左坝头处,集中堆放,注意保护,以便回填利用。溢洪道土方开挖在浆砌石拆除完成后开始,采用1m3反铲挖掘机挖装、59kw推土机集土、配5T自卸汽车运输。开挖土料部分直接运至填筑部位,碾压填筑;部分用于道路维修,平均运距0.5km。②石方开挖99
石方开挖主要分布在溢洪道,采用钻孔爆破法施工,即风钻钻孔爆破、59kw推土机集土、1.0m3反铲挖掘机配5T自卸汽车运输,利用石方用于反虑坝填筑,运距0.5km,弃渣用于修路,运距1.0km。③土方回填土方回填主要分布在大坝下游坝坡和输水管。填筑前应将原地面的杂草、树根、浮土等清除干净并刨毛和洒水,使新老土料结合紧密。当开挖土料含水量较大时,应翻晒后再利用。管基至管顶以上1.0m范围内分层进土进取度不大于0.25m,采用蛙式打夯机夯实;管顶以上1.0m以上至坝顶水平进土厚度根据碾压设备而定,要求压实度不小于0.95。④浆砌块石拆除浆砌块石拆除主要是溢洪道将砌石拆除。采用风动工具拆除,可利用料就近堆放,其余弃料采用5T自卸汽车运至修路地点。(3)砼施工砼施工主要是新建输水管管座、进口闸室、溢洪道底板、边墙以及大坝砼护坡等。根据工程规模和施工条件,输水管砼施工期为2个月;溢洪道砼施工期为1个月。设1台0.8m3砼搅拌机供料,配手推胶轮车作水平运输入仓,插入式振捣器振捣。砼骨料结合当地情况从市场购入,水泥选用附近大型水泥厂的产品或从当地建材市场购买。7.5.2金属结构安装主要金属结构有2扇闸门、2台启闭机。金属结构由汽车从生产加工厂运至安装现场,采用葫芦安装。7.6施工总布置(1)根据建筑物的结构特点、规模、施工场地条件等,确定采用集中与分散相结合的布置方法。(2)施工场地布置在相对较高处。(3)充分利用嘉鱼县的企业设施,减少临建工程规模。(4)节约用地,尽量利用原有管理房或民房等。7.6.1施工布置(1)场地布置99
本工程施工共一个工区,工区布置在主坝右侧平地。施工工区主要用于综合仓库、汽车机械停放场、基础处理基地、砼系统、综合加工厂等。弃渣场位于副坝下游1.5km的洼地。生产及办公区布置在水库旁边新建。(3)供水系统1)供水对象:生活供水系统主要供水对象为施工区的职工及公用事业用水,消防等。2)供水定额:根据《室内外给水设计规范》规定,并结合本工程的特点,生活用水为200ι人/.d,公用事业用水按生活用水量的85%计。3)生活用水系统布置:工程所需生活用水规模不大,工程区位于水库附近,生活用水均采用库水,在大坝左岸设1台潜水泵供水。4)生产用水系统生产用水对象为:土石方开挖、填筑、砼拌合、养护、等施工用水,以及各类施工企业、施工设备用水等。其用水可直接从库区引水或与生活用水共用潜水泵。(4)施工供电工程施工用电负荷不大,各施工段内均不考虑设专门施工电源,采用就近从电厂搭设支线作为施工供电电源。但施工单位需配备一定的保安电源。(5)供油工程用油由嘉鱼县石油公司供应,不专门设油库。7.6.2临建工程量及施工占地(1)砼拌合系统占地面积350m2,布置砼搅拌机1台,布置在大坝右岸溢洪道进口处。(2)综合加工厂综合加工厂主要包括钢筋加工厂和木材加工厂,其他附属工厂利用水库附近现有设施。综合加工厂占面积450m2。(3)汽车停放保养厂由于本工程师施工期短,且距嘉鱼县汽车修配厂较近,为尽量减少工程辅助企业设施,施工机械和汽车大、中修由施工单位自行与地方厂联系解决,工地设置机械维修站,兼作汽车保养。汽车停放保养厂占地面积500m2。(4)综合仓库99
综合仓库主要包括钢材、木材、水泥仓库等,按材料的使用情况分别设置,其余少量物质仓库在嘉鱼县租用。综合仓库占地面积500m2。7.7施工进度7.7.1设计依据编制依据主要为谭家山水库除险加固工程设计、当地资源情况和工区地形、地质条件等。7.7.2施工工期除险加固施工分三个阶段:(1)工程筹建期约2个月;(2)施工准备期约1个月;(3)主体工程施工期11个月。施工总工期12个月。7.7.3进度安排工程筹建期安排在第1年8月至9月,工程正式开工前由业主负责筹建对外交通、施工用电、通讯、征地及招标、评标、签约等工作,为承包单位进场创造条件。施工准备安排第1年10月,在大坝下游采石场开采石料,以满足块石供应。工程准备期内还要考虑生产与生活设施,如在当地村组等地租施工用房。汛后11月大坝加固工程开始施工,同时溢洪道开挖也同时进行。大坝加固工程需11个月(从11月至第2年9月)全部完工。溢洪道施工需5个月(从11月至第2年3月)全部完工。输水管施工需4个月(从11月至第2年2月)全部完工。7.7.4施工总进度施工总进度详见表7-5。7.7.5技术供应与劳动力计划(1)三材用量及劳动力施工期月高峰期人数80人水泥:392T钢筋:64.1T钢材:10T木材:100m399
(2)主要施工机械设备设备见表7-6。99
表7-5谭家山水库加固工程进度计划表工程名称第一年度第二年度910111212345678施工准备 大坝工程坝基防渗加固 坝顶防浪墙 坝坡整治 输水工程输水管工程 临时围堰拆除 泄洪工程 交通工程 其他建筑工程 99
表7-6主要施工机械设备表机械名称型号规格单位数量地质钻机150型台3泥浆泵BW-200型台3空压机Vy9/7台1灌浆泵TN-1型隔膜泵台1泥浆搅拌机WJG80-1台3平碾台1装载机2.0m3台1推土机59kw台1挖掘机1.0m3台1挖掘机0.4m3台1自卸汽车5T辆5自卸汽车3.5T辆3刨毛机台1砼搅拌机0.8m3台1砼搅拌机0.4m3台1胶轮架子车辆5汽车吊8T辆1平板车辆1压路机10~12T辆1风钻YT25台3振捣棒只3电焊机台2蛙式夯实机2.8KW台2潜水泵台1高压水泵3×B台2118
8工程占地及拆迁8.1工程占地范围谭家山水库除险加固内容为大坝、输水管、及溢洪道加固,需占用一定数量的土地。工程占地主要为溢洪道加固的施工临时占压土地。8.2占地实物指标根据谭家山水库除险加固工程布置及施工组织设计,设计工程施工临时占地2.0亩。无房屋拆迁和人口迁移。8.3占地拆迁补偿根据《中华人民共和国土地管理法》对工程占地拆迁给予补偿。占地近农田考虑,临时占地1300元/亩/年。118
9环境保护及水土保持9.1环境现状9.1.1自然环境水库位于嘉鱼高铁镇临江村,属丘陵地区,山体起伏较平缓,山顶高程50~100m,山顶浑圆,岸坡平缓。库段全长1.8km左右,水库控制流域面积为1.2km2,库区沟谷不发育,植被覆盖率较高。谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润,雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。但降水年内分配不均,主要集中在5-10月。库区环库山地的植被绿化和水源涵养都较好,库区地处山区,人居希散,坝区上游无工业污染源,所以库水水质良好;大气扩散条件较好,声环背景值较低,故空气质量和声环境现状良好。9.1.2社会环境嘉鱼县谭家山水库位于距离嘉鱼县30.0km临江村境内。9.2工程对环境的影响预测评价9.2.1社会经济由于谭家山水库长期处于病险状态,水库只能低水位运行,严重影响其效益的发挥,枢纽工程实施后,水库防洪能力将提高到按20年一遇设计、100年一遇校核的防洪标准,防洪能力得到提高,有利于保护区内人民生命财产、交通线的安全及农田生态环境。对于减少溢洪、弃水,避免水资源的过多浪费,确保附近农田灌溉,为该地区提供更多的清洁能源,均起着重要的作用。故实施该加固工程,社会效益、经济效益和环境效益都较明显。9.2.2水质(1)悬浮物118
根据工程情况,在土方开挖过程中,部分土料就近堆放,土料可能随地表径流进入水库,但由于施工主要安排在枯水期,雨天较少,随地表径流入库的土料量不大,对水质影响较小。(2)碱性废水在大坝和溢洪道等加固工程施工中,帷幕灌浆、钢筋混凝土浇筑等产生碱性废水,PH质可达9-12。废水若排入水库,将对水库岸边产生不利影响。由于工程分散,工期不长,产生的废水较少,对水库PH值影响轻微。(3)机械设备保养冲洗水工程以机械施工为主,运输车辆较多,且主要运输土料及石料、机械、车辆需经常清洗,在施工机械、车辆的检修和冲洗中,会产生一定油性废水,管理不善可能造成石油类污染。含油废水如果随意排放,会污染检修场附近水域或土地,破坏土壤结构,不利于施工场地恢复,并随地表径流影响水库水质。(4)生活污水施工高峰日人数为80人,施工人员用水量按200升/人.天计,其中80%成为污水排出,则最高日排生活污水量为12.8m3/d,其主要污染物为BOD5悬浮物。生活污水排入水库,将使库区局部污染增加。但加固工程分散,人员分散居住,部分人员还可住在坝下管理处,集中产生的污水量少,加之水库稀释扩散能力强,生活污水不会对库水产生明显影响。9.2.3水土流失工程土方开挖及回填33421m3,主要存在于大坝、溢洪道、输水管等工程拆挖,工程在开挖、取土范围内的地表土层、地貌和植被将变动或改变,可能造成表层土流失。此外,工程在拆除块石、加固坝体的施工中,将扰动附近地貌。地貌被扰动地带,由于土质变松,植被破坏,地表易受冲刷,遇暴雨径流,会引起水土流失。9.2.4环境空气质量虽然在改新建公路和工程土料开挖、运输、填筑施工中,将会产生一定数量的扬尘,燃油施工机械及运输车辆在运行中也将产生废气,但是,工程施工区地处库区、山区,大气扩散条件好,环境空气污染背景值很低,因此,除对交通道路两侧等局部地区的环境空气质量有短暂不利影响外,不会对大范围的大气质量产生明显影响。9.2.5噪音影响施工区不同声级的噪声主要来自施工机械设备及运输车辆。固定声源中,砼搅拌机噪音最大,最大声级为88dB(A),在周围30m118
处可衰减至48dB(A),其它固定声源的噪音最大声级较小。流动声源强弱与车流量、车型、船只大小及路况有关。推土机最大声级为为86dB(A)(测点距离施工机械5m),而一般车辆行驶大都处于匀速行驶状态,噪声级低于推土机的最大声级。9.2.6人群健康施工期间,施工人员集中,生活条件简易,疾病传播机会增加。施工人员易梁细菌性痢疾、腹泻、伤寒等水介传染病。此外,施工中所产生的噪音、扬尘和燃油废气对周围人群健康也有不良影响。9.2.7工程占地与拆迁安置本加固工程施工临时占地2.0亩,工程占用地主要为溢洪道重建、以及施工临时占压的耕地。主要工程占地量较小,对区域土地利用结构不会造成明显影响。9.2.8交通运输本工程无重大运输,材料、设备运输及对外交通则以公路为主。施工期间,可能引起交通运输临时不便,经合理调度,则施工对公路交通影响不大。9.3环境保护措施针对上述加固工程对环境的负面影响,提出以下环保措施。9.3.1水质保护施工布置时,在施工机械、车辆停放保养场布置废水收集系统,集中清洗车辆。在集水沟前端设钢板隔油,出口处设薄壁堰溢出水。含油废水经集水沟沉淀,除油达标后可就近排放。雨天土方填筑施工时,应按规范要求进行,以防土料悬浮物随雨水流进库水中。对大坝施工产生的碱性废水要采取处理措施,以防入库流经输水管腐蚀闸门、尾水管和损害灌溉作物,更主要的是确保城镇居民生活和工业供水对水质的要求;对取水口和输水管进水口加强观测,必要时可采取絮凝措施。9.3.2水土流失问题对于大坝加大坝顶拆挖和填筑,应设置适当的导、排系统,边填筑、边压实,以防施工期水土流失。弃渣尽量回用。对于取土场,在取土过程中注意观测,并保留一定厚度的土层(不小于0.8m118
),进行表层整治,恢复林草植被,对于弃渣场也应根据土地使用功能及时进行场地整治、恢复农田、林草或作其它利用。此外还应进一步加强整个库区绿化,涵养水源。采取以上措施确保施工及库区植被覆盖率不低于加固前的水平。对破坏原有水土保持设施的要进行补偿。9.3.3环境空气质量保护针对施工场和施工区主布道产生扬尘,在干旱或多风季节对施工场地和交通主干道每天酒水不少于两次,对主干道车辆实行限速控制。对于燃油施工机械和运载车船排放废气问题主要采取以下方法:1、对燃油机械和车船加强维修、保养;2、使用优质燃料如零号柴油和无铅柴油;3、对废气严重超标的机械或车船应彻底大修或更新燃油发动机。9.3.4噪音控制采用低噪音设备,加强机械设备、机动车船的维修和保养。在布置施工设备时,对高噪音源设备,如砼搅拌机等应尽量远离附近村舍、居住点。给接触高噪声的操作人中和旁边其它工作人员配发噪声防护用具。运输车、船使用规定的声响装置。9.3.5人群健康保护为施工人员提供较好的居住及生活条件。结合中型水库机构设置,开办医务室,对施工人员进场前进行卫生检疫,掌握当地疫情,加强食品监督管理,注意生活饮用水卫生。9.3.6其它在施工区尽量避免破坏植物资源,能够移植的树种尽量移至另处栽培。施工中若发现国家重点保护植被、古树等,要划定保护区挂牌保护。施工期间,要加强保护水生生物,禁止施工人员任意滥捕和伤害各种水生生物。此外,还应加强库区地震的防护工作,主要是加固和拆除危旧建筑物。9.4环境管理与监测谭家山水库加固工程管理部门应安排专人负责施工中的环境管理工作。参与工程建议的各专业施工单位应配备环保工作人员,配合工程管理部门作好施工中环保工作。118
贯彻国家及有关部门的环保政策及法规条例,落实污染防治规划,对工程施工中各项环保措施执行情况进行监督检查。组织实施施工期环境监测,定期编制施工期环境质量报告,在施工后期,组织好施工区生态环境恢复和改善工作,如取土植被恢复、施工区绿化等。对施工区水质、环境空气和噪声进行监测,以便及时掌握各施工阶段的环境污染程度和范围,为减免工程对环境的不利影响提供科学依据,建立疫情报告制度。9.5水土保持设计谭家山水库所在的嘉鱼县属亚热带海洋季风气候区,温暖湿润、雨量充沛,四季分明,日照充足。据嘉鱼县蒲圻气象站实测资料统计:多年平均气温17℃,最冷月1月平均-5.4℃,最热月7月平均38.1℃。年平均无霜期300天。降水量较充沛,多年平均降水量1450mm。库区环境山地植被覆盖率较大,且人居稀散,人为水土流失较少。9.5.1水土流失状况及预测1)水土流失状况谭家山水库在进行整险加固施工过程中,开挖使植被破坏,表土层抗蚀能力减弱,加剧水土流失;二是大坝及溢洪道加固工程中,多余的土石方因受地形和运输条件的限制,不便运往填方段,将产生弃渣。由于其结构疏松,孔隙度大,极易产生水土流失;三是在建设过程中,施工区的土石渣料,不可避免产生部分水土流失。2)水土流失预测(1)破坏水土保持设施面积的预测该项目破坏水土保持设施的面积0.95万m2,其中溢洪道整治工程破坏面积0.03万m2,弃渣场占地面积0.25万m2,取土场的破坏面积0.1万m2。(2)弃渣量预测谭家山水库在进行整险加固工程施工过程,共开挖、拆挖、回填土石方3.3万m3,由于各方面的原因,将产生建设弃土0.8万m3。(3)可能造成的水土流失及危害大量的弃渣,如果不采取拦挡措施,将产生严重的水土流失,就会威胁下游村庄、道路、农田及水利水电设施,造成危害。9.5.2水土流失防治措施(1)防治措施总体布局118
根据水库整险加固工程的特点,新增水工流失的防治,应以工程措施为先导,对于大坝加固拆挖和填筑,应设置适当的导、排系统;溢洪道开挖时采取削坡开级措施,以防施工期水土流失;在公路两侧,采取修建挡土墙或块石护坡、草坪护坡等措施,集中控制“线上”水土流失;在适当的位置修建拦渣坝,在“点”上集中拦蓄弃渣,通过工程措施的控制,保证近期内建设弃渣不出沟、不下河。在新增水土流失得以集中拦蓄控制的前提下,采取林草植被建设和土地复垦利用措施,保护新生地表,改善生态环境,发挥生物措施的后效性,实现水土流失的开发治理。(2)水土流失防治工程体系对水土流失采取系统、全面的防治工程,形成完整的水土流失防治体系,如图所示。挡土墙和护坡工程道路工程道旁植树和覆土造林挡渣坝工程弃渣防治覆土绿化和复垦土地整治和覆土工程采料场防治造林绿化工程(3)防治措施进度安排根据水土保持“三同时”制度,规划的各项防治措施与主体工程同时施工、同时验收。9.5.3主要工程量及投资概算项目区水土保持的主要工程量及投资概算如表9-1:118
表9-1水土保持投资估算表编号费用名称单位数量单价合计(元)合计(万元)1植物措施 18565 1.1土地整治m28002016000 1.2路旁绿化亩501.785 1.3弃渣场绿化亩2.68002080 1.4采料场绿化亩0.5800400 小计元1000 185651.869.6环境保护投资为了保证环境措施的落实,工程投资中应列入专项环保投资。环保投资主要包括环境保护设施、设备及安装费用、环境管理费、环境监测费、环境监理费等项费用,环境保护详见表9-2。表9-2环境保护投资概算表项目经费构成(万元)简要说明单位数量单价合计投资来源公共卫生施工生活区进场清理和消毒m2150020.3 施工生活区垃圾处理垃圾桶个35000.15 施工区临时厕所个35000.15 垃圾类便清运费月125000.6 小计 1.20 118
10工程管理10.1主要设计规范及相关法律法规(1)《中华人民共和国水法》;(2)《中华人民共和国防汛条例》;(3)《中华人民共和国水土保持法》;(4)《水利工程管理单位编制定员试行》SLJ705-81;(5)《水库工程管理设计规范》SL106-96;(6)《土石坝安全监测技术规范》SL60-94;(7)《水库渔业设施配套规范》SL95-94。10.2水库管理现状及存在的问题谭家山水库由现由茶庵镇代管,一般能够按照《工程运用管理制度》和《谭家山水库调度计划》合理调度运用,对发现的问题能及时处理,确保大坝的安全。但管理机构不完善,管理制度落实差。没有大坝安全观测监测设施。水文测报设施落后,通信设施不完善。大坝未安设相应的坝体渗漏及变形观测设施,只能通过日常检查,以外观作判断,工程观测没有定量观测手段,不能满足大坝安全运行要求。10.3管理机构及人员编制谭家山水库属小(一)型水库,依据《水库工程管理设计规范》SL106-96的有关规定,设谭家山水库管理站,由高铁镇代管。为适应现代化管理的需要,按照《水利工程管理单位编制定员试行》SLJ705-81的有关规定,并考虑水库现有人员情况,进行重新编制。谭家山编制定员4人,其中生产人员2人,管理人员2人。10.4管理范围及保护范围根据水库工程管理需要,结合谭家山水库自然地理条件和当地情况,按《水库工程管理设计规范》SL106-96的规定,确定工程管理和保护范围。118
10.4.1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、输水管、溢洪道、输水渠道、供水设施、水文站、观测设施、专用通信及交通设施等各类建筑物周围和水库土地征用线以内的库区。上游从坝轴线向上100m(不含工程占地、库区征地重复部分),下游从坝轴线向下150m,上、下游均与坝头管理范围端线相衔接,大坝两端向外150m。溢洪道管理范围为两侧轮廓线向外30m,消力池以下100m。其他建筑物管理范围为工程外轮廓向外20m。生产、生活区管理范围包括:办公区、仓库、职工住宅、福利设施、林场等。10.4.2工程保护范围工程保护范围为工程管理范围边界线外延,主要建筑物外延200m,一般外延50m。水库保护范围:坝址以上、库区两岸土地征用线以上至第一道分水岭脊之间的陆地。10.5管理设施10.5.1生产设施谭家山水库管理站生产设施落后,无管理用房。根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)的规定,谭家山水库管理处新建管理房屋150m2。考虑职工生产生活及工程运用需要,拟在高铁镇建立后方基地,用于物质转运及解决职工住房及家属安置。10.5.2工程观测设施根据谭家山水库大坝观测设施现状,依照《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的有关规定布置水库观测设施。谭家山水库无安全观测监测设施,新增渗流量观测堰1个。10.5.3水文气象观测系统根据谭家山水库调度的需要,新增水尺2个。10.6水库调度与工程运行管理1)水库调度运行管理谭家山水库除险后,正常水位45.00m、死水位40.50118
m不变;水库调度原则维持不变。2)白蚁防治不定期检查大坝,发现蚁巢及时灌浆封闭。10.7综合经营与渔业谭家山水库建库以来在防洪、供水、养殖等综合经营已取得了显著的经济效益。根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)的有关规定,在主体建筑工程投资同时开展综合经营开发,主要用于水库水产养殖开发、果品开发。118
11投资概算11.1编制说明11.1.1工程概况本次复核水库承雨面积1.2km2,水库总库容101.8万m3,设计灌溉面积1500亩,是一座以灌溉为主,兼有防洪、供水、养殖等综合效益的小(一)型水库。本次除险加固涉及到大坝防渗加固、溢洪道整治,输水管加固等。加固主要工程量:土方开挖9610m3,石方开挖75m3,土方填筑8985m3,干砌块石1299m3,浆砌块石270m3,砂石垫层988m3,砼459m3,灌浆总进尺1180m,草皮护坡6089m2,钢筋39.2t。施工总工期为一年。11.1.2投资主要指标按2008年第三季度价格水平计算,工程部分投资305.30万元,其中建筑工程200.56万元、机电设备及安装工程0万元、金属结构设备及安装工程13.61万元、施工临时工程23.22万元、独立费用59.02万元,基本预备费8.89万元,环境及水保专项费用3.06万元,工程总投资308.36万元。11.1.3概算编制依据1)鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概(估)算编制办法》;2)水利部水总[2002]116号文发布的《水利水电建筑工程概算定额》;3)水利部[1999]水建管523号文发布的《水利水电设备安装工程概算定额》;4)水利部水总[2002]116号文发布的《水利水电工程施工机械台班费定额》;5)水利部水总[2003]67号文颁发的《水土保持工程概算编制规定和定额》;6)计价格[2002]10号文颁发的《工程勘察设计收费标准》。11.1.4基础单价计算依据1)人工预算价格:鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概(估)算编制办法》;工长6.83元/工时高级工6.34元/工时中级工5.35元/工时118
初级工2.92元/工时2)施工风、水、电施工用风0.15元/m3施工用水0.48元/m3施工用电0.91元/m33)主要材料预算价格按鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概(估)算编制办法》限价计入工程单价,余额以补差形式计算税金后列入相应单价下面。钢筋2700元/t水泥270元/t汽油3400元/t柴油3300元/t主要材料的预算价按嘉鱼县2008年第三季度市场价格水平加运杂和采保费计算,其预算价为:钢筋5815.57元/t425#水泥366.87元/t板枋材1154.04元/m3汽油8591.14元/t柴油7344.13元/t砂58.08元/m3碎石52.88元/m3块石55.10元/m34)根据鄂水利发[2005]3号文颁布的《湖北省水利水电工程设计概(估)算编制办法》计算.且取费标准如下:其他直接费:建筑工程按直接费的2%计,安装工程按直接费的2.7%;现场经费:土石方工程按直接费的7%计,模板工程按直接费的8%计,118
混凝土工程按直接费的8%计,灌浆工程按直接费的7%计,安装工程按人工费的45%计;间接费:土石方工程按直接费的7%计,模板工程按直接费的6%计,混凝土工程按直接费的5%计,灌浆工程按直接费的7%计,安装工程按人工费的50%计;计划利润:按直接工程费+间接费之和的7%计;税金:按(直接工程费+间接费+计划利润)×费率计,费率为3.22%.5)运杂费按设备原价6%计,采购及保管费按按0.7%计。11.1.5独立费用标准建设单位人员经常费:经常费用指标为干部550元/月,工人400元/月,施工津贴4.4元/天,其余费用按文件规定计算合计为37923元/人年。工程监理人员经费按一至四部分投资的2.0%计。科研勘测设计费:按照国家计委、建设部[2002]10号文件规定执行。建设及施工场地征用费:永久占地10000元/亩、临时占地1300元/亩。11.2投资概算表总概算表工程或费用名称建安设备其它合计118
序号工程费购置费费用占一至五部分投资(%) 第一部分:建筑工程200.56 200.5667.66%一主坝66.37 66.37 二泄洪工程15.52 15.52 三输水工程107.47 107.47 四永久房屋建筑工程9.00 9.00 五其他工程2.20 2.20 第二部分:机电设备及安装工程 0.000.00% 第三部分:金属结构设备及安装工程1.7911.83 13.614.59%一高管工作闸门0.895.54 6.43 二低管工作闸门0.895.54 6.43 三运杂及采保费6.74% 0.75 0.75 第四部分:临时工程23.2 23.227.83%一导流部分11.2 11.22 二临时交通8.00 8.00 三临时房屋建筑工程4.00 4.00 第五部分:其他费用 59.0259.0219.91%一建设管理费 33.4233.42 二科研勘测设计费 24.3924.39 三建设及施工场地征用费 0.260.26 四其它 0.950.95 一至五部分合计225.5611.8359.02296.41100% 基本预备费3% 8.89 工程静态投资 305.30 Ⅱ工程投资合计 305.30(未含环、水保投资) Ⅲ环保及水保 3.061% 环境保护投资 1.20 水土保持投资 1.86 Ⅳ工程总投资 308.36(含环、水保投资)118
12经济评价12.1经济评价依据和方法12.1.1评价依据(1)国家计委、建设部1993年颁发的《建设项目经济评价方法与参数》(第二版);(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)水利部发布的《已成防洪工程经济效益分析计算及评价规范》(SL206-98);12.1.2基础数据和计算条件(1)基础年及基准点:计算期的基准年定在建设期第一年,以建设期的第一年年初作为折现计算的基准点,各项费用和效益按年末发生和结算;(2)计算期:按规定,水库工程正常运行期为50年,本工程建设期1年,故计算期为51年;(3)计算价格:采用影子价格。目前市场经济条件下,因为市场价格已基本能反映供求情况,可当作影子价格使用,本次计算均采用国内市场价格,未作调整;(4)社会折现率:取12%进行分析计算。12.2国民经济评价12.2.1工程费用工程费用包括:固定资产投资、流动资金、年运行费和更新改造费等。(1)固定资产投资根据工程投资估算结果,按2008年第三季度价格水平测算的谭家山水库加固工程总投资为308.36万元,依据《水利建设项目经济评价规范》要求,扣除计划利润、税金等属于国民经济内部转移的费用,调整后的工程影子价格为290.08万元。(2)年运行费年运行费包括工程运行期内各年所支出的燃料动力费、工程维护费、管理费、工资及福利费及其它直接费用。根据水利部1995年颁布的水利工程年运行标准(水财[1995]281号文)的规定,考虑工程实际情况,并参照类似工程资料,经分析计算本工程年运行费为24.85万元。118
(3)流动资金流动资金是维持工程正常运行所需购置燃料、材料、备品、备件和支付职工工资等周转资金,参照类似工程资料分析,流动资金按年运行费的10%考虑,即2.485万元。(4)更新改造费因金属结构的经济使用年限为25年,计算期内应考虑更新改造。金属结构部分投资共13.61万元,在工程正常运行的第26年安排更新改造资金,一年完成。12.2.2工程效益(1)灌溉效益水库除险加固工程完建后,可达原设计面积0.15万亩,即恢复灌溉面积0.1万亩。谭家山水库的灌溉效益分析按工程脱险后新增效益计算,根据有无工程灌溉比较,参照类似地区的资料,恢复灌溉后,双季稻平均亩产可增加320kg,水稻影子价格为1.20元/kg,灌溉效益分摊系数采用0.41,则加固后多年平均新增灌溉效益为15.74万元。(2)防洪效益谭家山水库下游防洪保护面积0.15万亩,人口0.15万人。工程加固后,水库的多年平均防洪效益(即减灾效益)依据有无水库工程条件下水库下游的洪灾损失计算。经分析测算,多年平均减少洪灾淹没耕地面积为60亩。根据当地经济发展状况,同时参照类似地区的洪灾损失实际调查资料,综合分析后取亩产6000元/亩,计算得多年平均新增防洪效益36.0万元。考虑到防洪保护区社会经济的增长,水库的防洪减灾效益采用4%的增长率。按增长率换算到工程加固后运行期的第一年37.44万元。12.2.3国民经济评价指标国民经济评价的计算指标主要有经济内部收益率、经济净现值及经济效益费用比等。根据前述计算条件,进行国民经济评价指标计算,水库按整险加固工程各项经济评价指标如下:经济内部收益率为12.17%,大于12%,经济净现值48万元,经济效益费用比1.13。计算结果表明,实施该项目在经济上是合理的。12.3综合经济评价118
谭家山水库整险加固工程实施后,具有较好的经济效益,多年平均减少洪灾损失50.45万元。本项目内部收益率为12.17%,大于社会折现率12%;经济净现值48万元,大于零;经济效益费用比1.13,大于1,各项评价指标均达到国家规定的标准值,实施该项目在经济上合理可行的。本工程的社会效益和环境效益十分显著。工程实施后,由于水库防洪标准的提高,能减免洪灾造成人员伤亡和财产损失,有效地防止洪灾引起的疾病流行和环境污染等问题,为本区工农业生产和人民生产提供可靠保障,增加了社会安全感,改善了生存环境和投资环境,为防洪保护区的社会、经济、环境的可持续发展创造了有利条件。水库整险加固实施以后,据初步测算分析测算,工程多年需要年运行费24.85万元,只要有关部门认真审核工程年费用标准,落实运行管理经济来源制定合理的财政补贴政策,工程就能维持正常运行。118
湖北省嘉鱼县谭家山水库除险加固工程初步设计报告(审定本)工程设计证书等级:乙级编号:171127-sy湖北省咸宁市水利勘察设计院二OO八年八月
院长:方映雪项目负责人:彭涛审查:侯重峰校核:向旭东编写:彭涛戴小宁李金梅邓修全刘胜徐天文石陆萍刘芳田小杰文印出图:张伯瑶魏雄
目录1综合说明11.1工程概况11.2水文21.3工程地质31.4工程任务和规模41.5水工建筑物加固设计51.6机电及金属结构71.7施工组织设计71.8工程占地及拆迁91.9环境保护及水土保持91.10工程管理91.11投资概算101.12经济评价112水文122.1流域概况122.2水文气象122.3洪水复核标准122.4基本资料122.5设计暴雨复核132.6设计洪水推求142.7施工洪水设计253工程地质273.1区域地质概况283.2库区工程地质条件283.3坝基工程地质条件及评价283.4坝体工程地质条件323.5溢洪道区工程地质条件及评价333.6输水管工程地质条件及评价343.7天然建筑材料353.8结论及建议354工程任务及规模374.1工程现状及险情374.2除险加固的必要性384.3调洪演算384.4工程规模425水工建筑物除险加固设计435.1设计依据和基本资料435.2工程等级和标准445.3加固工程总体布置445.4主要建筑物的复核计算455.5大坝加固设计635.6输水工程加固设计75
5.7溢洪道加固设计785.8进库公路及上坝公路设计835.9交通桥设计835.10大坝监测设施完善846金属结构866.1金属结构867施工组织设计877.1施工条件887.2施工导流917.3场内交通运输927.4料源规划及土石方平衡927.5施工方法及施工机械937.6施工总布置957.7施工进度978工程占地及拆迁1008.1工程占地范围1008.2占地实物指标1008.3占地拆迁补偿1009环境保护及水土保持1019.1环境现状1019.2工程对环境的影响预测评价1019.3环境保护措施1039.4环境管理与监测1049.5水土保持设计1059.6环境保护投资10710工程管理10810.1主要设计规范及相关法律法规10810.2水库管理现状及存在的问题10810.3管理机构及人员编制10810.4管理范围及保护范围10810.5管理设施10910.6水库调度与工程运行管理10910.7综合经营与渔业11011投资概算11111.1编制说明11111.2投资概算表11312经济评价11512.1经济评价依据和方法11512.2国民经济评价11512.3综合经济评价116
谭家山水库工程特性表序号及名称单位数量备注加固前加固设计一、水文1、水库控制流域面积Km21.21.22、代表性流量(1)设计洪峰流量m3/s1834(3)校核洪峰流量m3/s2448.3二、水库1、水库水位(1)校核洪水位m46.7546.36(2)设计洪水位m46.5046.03(3)正常蓄水位m45.0045.00(4)死水位m40.5040.502、水库容积(1)总库容万m3106.4101.8(2)正常库容万m330.526.3(3)兴利库容万m360.560.5(4)死库容万m315.415.43、调节性能年调节三、下泄流量1、设计洪水位时最大下泄流量m3/s6.03.02、校核洪水位时最大下泄流量m3/s9.05.6四、主要建筑物及设备1、主坝(1)坝型均质坝(2)坝顶高程m47.347.3(3)最大坝高m10.310.3(4)坝顶长度m240240
(5)坝顶宽度m6.06.02、副坝(1)坝型均质坝(2)坝顶高程47.547.5(3)最大坝高5.45.4(4)坝顶长度72.572.5(5)坝顶宽度4.54.53、溢洪道(1)型式宽顶堰(2)堰顶高程m45.5045.00(3)消能方式无消力池4、输水系统加固后,高低输水管新建方涵,铸铁闸门及启闭设施。1)东输水管(1)型式钢筋砼圆管钢筋砼箱涵(2)内径m0.41.2*1.8(3)管长m3335(4)进口底高程m41.0041.00(5)流量m3/s0.350.35(6)闸门扇12(7)启闭设备台112)西输水管(1)型式钢筋砼圆管钢筋砼箱涵(2)内径m0.41.2*1.8(3)管长m1820(4)进口底高程m40.540.5(5)流量m3/s0.370.33(6)闸门扇12(7)启闭设备台11
五、工程效益指标1、防洪保护面积万亩0.150.102、防洪保护人口万人0.150.15六、加固改造主要项目及工程量1、坝体帷幕灌浆m11802、土方开挖m396103、石方开挖m3754、土方回填m389855、浆砌石m32706、砂石m39887、砼m34598、钢筋T39.2七、工程投资1、枢纽工程(1)建筑工程万元200.56(2)机电设备及安装工程万元0(3)金属结构设备及安装工程万元13.61(3)临时工程万元23.22(4)其他费用万元59.02(5)基本预备费万元8.892、环境保护及水土保持工程(1)环境保护工程万元1.20(2)水土保持工程万元1.86工程静态投资万元305.30工程总投资万元308.36八、国民经济评价指标1、经济内部收益率%12.172、经济净现值万元483、经济效益费用比1.13
内部资料仅供参考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^G89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z8vG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz84!z89Amv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$U*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNuGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9Cp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