曾山垅水库除险加固工程初步设计报告

'江西省重点小(2)型病险水库规划项目德安县曾山垅水库除险加固工程初步设计报告（修订稿）江西省修江水利电力勘察设计有限责任公司工程设计证号A236002757二○一一年十二月 江西省重点小(2)型病险水库规划项目德安县曾山垅水库除险加固工程初步设计报告（修订稿）江西省修江水利电力勘察设计有限责任公司工程设计证号A236002757二○一一年十二月 批　　　准:　　杜小炳核　　　定:　　彭满红校核：黄涛项目负责人:　邓林辉　报告编写人员:　邓林辉、李智源、刘裕民 目录1综合说明11.1水库基本情况11.2除险加固的必要性21.3除险加固的主要内容31.4工程特性表42水文52.1基本资料52.2设计暴雨72.3设计洪水93工程地质163.1工程设计施工简介163.2工程地质163.3工程地质条件及评价183.4天然建筑材料243.5结论与建议244加固设计274.1工程任务和规模274.2主要加固项目324.3设计依据344.4工程总体布置364.5大坝除险加固设计374.6灌溉建筑物除险加固设计514.7溢洪道除险加固设计514.8工程量汇总614.9对外交通625施工组织设计625.1施工条件635.2施工导流645.3主体工程施工645.4土石方平衡66 5.5施工总体布置665.6施工总进度676工程管理设计696.1管理现状及存在问题696.2管理机构及设施696.3工程管理和保护范围706.4建设期的管理体制及实施办法707水土保持与环境保护设计717.1水土保持设计717.2环境保护设计737.3水土保持及环保投资778设计概算788.1工程概况788.2编制依据788.3工程概算表809附件及附图899.1报告附件899.2报告附图89 1综合说明1.1水库基本情况1.1.1工程位置及水文气象要素曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，距德安县城约20km，距吴山乡2km。坝址坐落在博阳河支流田家河上，地理位置为东经115°40′，北纬29°27′。水库上游与丁山垅水库紧接，坝址以上区间集雨面积7.65km2，主河道长3.92km，河道比降5.20%。加固后，水库总库容71.48×104m3，最大坝高20.0m。水库地处中亚热带湿润季风气候区，多年平均降雨量1395.6mm，多年平均蒸发量为1585.7mm，年平均气温16.8oC，多年平均无霜期为249d，多年平均湿度为78%，常年多偏北风，年平均风速2.77m/s。水库流域暴雨频繁，暴雨主要发生在4～6月，暴雨类型主要分为峰面雨和台风雨。洪水季节有明显的规律性，4～6月份为洪水多发季节，洪水常以陡涨急落除险，洪水单峰型多，复峰型少，一次洪水历时一般为1～2天。1.1.2工程建设过程及近期加固情况该水库1965年动工新建，1966年10月完工开始蓄水。由县水务局技术指导，当地吴山村几个小组参加大坝建设。大坝主要是由人工方法施工完成的。坝体为粘土质砂；溢洪道在右岸山体开挖而成。大坝施工整个过程属民办公助的性质，队伍庞大，既没有专业队伍，也缺乏相应的施工设备，全部采用土法上马方式，大坝施工质量不能有效控制。大坝清基不彻底、截水槽较浅，坝体填筑土碾压质量差，坝基及坝身均存在渗漏；因此，该大坝的修筑质量难以保证。1.1.3加固前工程任务及规模水库设计灌溉面积1000亩，实际灌溉面积700亩，受益群众为吴山村等地村民，保护人口1000余人。是一座以灌溉为主兼有防洪、养殖等综合效益的小（2）型水库工程。枢纽工程主要建筑物有大坝、溢洪道和坝下涵管等。除险加固前，原注册登记水库正常蓄水位17.0m（假设高程），设计洪水位18.0m，校核洪水位为18.7m，相应总库容70万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，该水库为Ⅴ等水利工程，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖效益的综合利用小（二）型水库，主要枢纽建筑物有:大坝、溢洪道、坝下涵管等。13 加固后，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），水库枢纽工程等别为Ⅴ等，主要为永久性建筑物为5级建筑物，次要建筑物属5级。水库正常高水位为93.32m（黄海高程下同），相应库容25.41×104m3，死水位为84.00m，死库容为0.78×104m3。设计洪水标准为20年一遇，设计洪水位为97.26m，相应库容为51.47×104m3，校核洪水标准为200年一遇，校核洪水位为97.44m，相应库容为65.94×104m3。1.1.4加固前建筑物布置及结构型式（1）大坝经复核，大坝为心墙土坝。坝顶高程97.20～97.51m，最大坝高20.0m，坝顶宽度2.20～2.50m，坝顶长80m。上游坝坡坡比为1:2.29～1:2.65。下游坝坡坡比为1:2.68～1:2.77。坝顶及坝坡杂草丛生，上、下游坝坡无护坡；坝坡脚无反滤排水设施。（2）溢洪道溢洪道位于大坝右侧。进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为93.32m,宽11.0m。陡槽底板及右边墙均无护砌，出口无消能设施。（3）坝下涵管坝下涵管位于大坝左侧，为圆形砼预制管，管径Φ400mm，管壁厚度0.20m，长约85.0m，进口底板高程84.00m，出口底板高程82.49m，进口斜管控制。1.2除险加固的必要性根据安全评估、地勘报告及本次设计安全复核，曾山垅水库目前存在的主要问题有:①大坝填筑质量差，清基不彻底，是造成大坝坝体及坝基渗漏的主要原因。②心墙土渗透系数及压实度均不满足规范要求，坝基、坝体及坝肩均存在渗漏。③溢洪道浆砌左边墙施工质量差，砂浆脱落，底板砼破损严重，宽顶堰段及右边墙均无衬砌，且存在坍塌现象，无消能设施。④坝下涵管为素砼预制圆管，混凝土施工质量差，砼老化、砾石裸露；管壁漏水产生接触渗漏，在涵管出口上部坝体出现塌陷坑。⑤水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施，无通讯设施和管理用房，进库和上坝公路路况差。13 根据《江西省小（2）型水库大坝安全评价技术规定（试行）》第六条大坝安全分类标准，，曾山垅水库大坝属Ⅲ类坝，不能安全运行。曾山垅水库是一座以发灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用效益的重点小(2)型水库，水库设计灌溉面积1000亩，实际灌溉面积700亩，保护耕地1600亩，保护人口1000人。水库自建成以来为地方国民经济发挥了重要作用。但工程运行过程中一直存在较多安全隐患，使工程不仅不能发挥设计规模效益，而且对其下游人民的生命和财产安全形成很大威胁。因此，对曾山垅水库进行除险加固非常必要。1.3除险加固的主要内容根据工程存在的问题，安全评估的结论及有关工程设计标准和规范规程，拟定的曾山垅水库枢纽建筑物除险加固的主要任务是:保持工程现有规模，加固大坝、溢洪道，坝下涵管拆除重建，完善工程运行、管理及防汛设施，提高水库蓄水和防洪能力，确保水库大坝安全，充分发挥本工程的经济和社会效益。除险加固主要建设内容为:（1）大坝：采用粘土斜墙对大坝进行防渗处理，加高坝顶，对上下游坝坡进行整坡，坡比调整为，上游1:2.50，下游1:2.50。上游采用预制砼护坡，下游草皮护坡。并对坝脚增设贴坡反滤及排水沟，对坝顶铺设5.0m宽砼路面。（2）溢洪道：保持原底板高程93.32m不变，对溢洪道进行完建，新建进口及宽顶堰，衬砌陡槽段，新建消力设施。（3）对坝下涵管进行内衬加固，进口采用斜管控制。（4）管理设施：增设水位观测尺及新建值班房。13 1.4工程特性表序号名称单位加固前加固后备注一水文1集雨面积km27.77.652多年平均年降雨量mm/1395.63设计洪水标准及流量P(%)55m3/s84.595.474校核洪水标准及流量P(%)0.50.5m3/s123.66156.2二水库5校核洪水位m97.44原为假设高程6设计洪水位m96.267正常蓄水位m93.3293.32同起调水位8死水位m84.0084.009总库容(校核洪水位以下库容)万m370.065.9410正常库容万m334.5225.4111死库容(死水位以下)万m31.00.78三工程效益12保护人口人1000100013保护耕地亩1600160014灌溉面积亩10001000四主要建筑物及设备15大坝坝型m心墙坝粘土斜墙坝顶高程m97.20～97.5198.40最大坝高m20.020.0坝顶长度m80.080.0坝顶宽度m2.20～2.504.016泄水建筑物型式开敞式开敞式宽顶堰溢流段长度m/6.0设计泄洪流量m3/s/75.99校核泄洪流量m3/s/125.67消能形式/挑流17输水建筑物预制砼圆管内衬PE管长度m8585断面尺寸mΦ400Φ300控制形式进口斜管进口斜管进口高程m84.084.0出口高程m82.4982.4913 2水文2.1基本资料2.1.1流域自然条件曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，坝址坐落在博阳河支流田家河上，地理位置为东经东经115°40′，北纬29°27′，坝址以上有丁山垅水库，其控制流域面积0.45km2，本水库控制流域面积为7.65km2，主河道长3.92km，河道的平均比降0.052，整个流域内山清水秀，植被良好。2.1.2水文资料及测站情况曾山垅水库坝址处无雨量站，流域上下游无水文测站，没有实测的流量资料，所以本次设计洪水采用《江西省暴雨洪水查算手册》推算，流域面积小于30km2，其设计暴雨采用推理公式法进行计算。2.1.3水库、流域特征参数（1）水库流域特征参数复核本次初步设计根据万分之一航测图对流域面积、主河道长度、河道比降进行了复核。复核前后的水库流域特征参数结果如表2.1.1所示。表2.1.1水库流域特征参数复核表水库流域特征参数原设计复核后控制流域面积F(km2)7.77.65主河道长度L(km)/3.92主河道比降J/0.052（2）水库水位～面积、库容关系复核此次初步设计对实测了高程86.84m、87.84（本次测量水位）的库区面积推算库容曲线并采用1：10000地形进行复核，现将本次推算水位～面积～库容曲线列表如下，详见表，2.1.2和图2-1所示。13 表2.1.2水库水位H～库容V、面积S关系表水位Z（m）面积A（千m2）库容V（万m3）8300842.50.13855.40.52868.81.238713.22.338818.53.928925.26.109033.19.029141.712.769251.817.439363.423.199475.630.149591.138.4896107.748.4297125.360.0798144.673.5699165.889.08100191.6106.95图2-113 2.2设计暴雨2.2.1设计暴雨计算方法该水库位于博阳河支流田家河上，流域内无水文测站，也无实测的径流资料，无法根据实测流量资料推求设计洪水。因此本次设计采用《江西省暴雨洪水查算手册》（简称《手册》）通过暴雨推求库区设计洪水，根据《手册》，“集雨面积小于30km2的流域，一般采用推理公式法计算设计洪水”。该水库流域面积为7.65km2，因此采用推理公式法。2.2.2设计暴雨计算设计暴雨计算参数主要由均值、变差系数CV、偏差系数CS=3.5CV三个参数组成，设计暴雨要素可通过《手册》等值线图及附图附表查得，计算成果见暴雨要素查算表2.2.1。13 表2.2.1水库暴雨要素查算表暴雨要素统计参数频率(%)查算0.5524小时暴雨均值H点24查附图2-41101106小时暴雨均值H点6查附图2-680801小时暴雨均值H点1查附图2-84545Cv24查附图2-50.50.5Cv6查附图2-70.460.46Cv1查附图2-90.450.45KP24查附表5-21.993.06KP6查附表5-21.92.84KP1查附表5-21.882.7924小时点暴雨量H点24p=H点24×Kp24218.9336.66小时点暴雨量H点6p=H点6×Kp6152.0227.21小时点暴雨量H点1p=H点1×Kp184.6125.63小时点暴雨量H点3p=H1p.121.2180.6α24查附图5-10.99990.9999α6查附图5-10.99980.9998α1查附图5-10.99970.9997α3查附图5-10.99980.999824小时面暴雨量H面24＝H点24p×α24218.9336.66小时面暴雨量H面6＝H点6p×α6152.0227.21小时面暴雨量H面1＝H点1p×α184.6125.53小时面暴雨量H面3＝H点3p×α3121.1180.6暴雨要素统计参数频率(%)查算50.524小时暴雨均值H点24查附图2-41101106小时暴雨均值H点6查附图2-680801小时暴雨均值H点1查附图2-84545Cv24查附图2-50.50.5Cv6查附图2-70.460.46Cv1查附图2-90.450.45KP24查附表5-21.993.06KP6查附表5-21.92.84KP1查附表5-21.882.7924小时点暴雨量H点24p=H点24×Kp24218.9336.66小时点暴雨量H点6p=H点6×Kp6142.5227.21小时点暴雨量H点1p=H点1×Kp184.6125.553小时点暴雨量H点3p=H1p.121.2180.6α24查附图5-10.99940.9997α6查附图5-10.99920.9992α1查附图5-10.99870.9987α3查附图5-10.9990.99913 24小时面暴雨量H面24＝H点24p×α24218.77336.506小时面暴雨量H面6＝H点6p×α6142.39227.021小时面暴雨量H面1＝H点1p×α184.49125.393小时面暴雨量H面3＝H点3p×α3121.05180.43设计暴雨按手册中的暴雨进程分配雨型表进行分配，时段取1小时，各时段的分配系数见手册附表4－6，得24小时暴雨时程分配，见表2.2.2。表2.2.2水库24h暴雨时段分配表频率时段（5%）（0.33%）13.35.523.35.533.35.543.35.553.35.563.35.570.00.080.00.090.00.0106.710.9116.710.9126.710.9136.29.31412.318.61512.318.61621.933.01784.6125.51814.622.0196.09.8206.09.8215.48.8223.35.5233.35.5242.74.4合计218.8336.62.3设计洪水2.3.1产流计算方法德安地处南方湿润气候区，降雨径流的主要方式为蓄满产流，一次降雨的径流总量(R总)取决于降雨量(H)和雨前土壤含水量(Pa)二个因素，降雨径流相关采用R总=f(H13 +Pa)形式。查《手册》附图3-1产流分区图知，曾山垅水库位于产流第Ⅳ区。该区的设计前期雨量Pa=70mm，Im=100mm。根据不同频率的24小时暴雨时程分配，查《手册》附表3-2（V），可得到相应各时段的累积径流总量，再根据24小时平均雨强查《手册》附表3-3可得稳渗强度fc，将各时段径流深R总减去地下径流深R下（R下=fc·t），即得设计净雨过程，计算见表2.3.1，表2.3.2。其中:fc(5%)=1.93mm/h，fc(0.33%)=2.36mm/h。13 表2.3.15%频率净雨过程计算表时段项目123456789101112131415161718192021222324合计H4.04.04.04.04.04.00.00.00.08.08.08.06.913.813.824.084.516.07.27.26.44.04.03.2238.7ΣH4.08.012.016.020.024.024.024.024.032.040.048.054.968.782.5106.5191.0207.0214.2221.4227.8231.8235.8238.7　ΣH+Pa74.078.082.086.090.094.094.094.094.0102.0110.0118.0124.9138.7152.5176.5261.0277.0284.2291.4297.8301.8305.8308.7　ΣR总1.73.75.67.69.811.911.911.911.916.320.926.730.739.352.576.5161.0177.0184.2191.4197.8201.8205.8208.7　R总1.72.01.92.02.22.10.00.00.04.44.65.84.08.613.224.084.516.07.27.26.44.04.02.9208.7R下（fc·t）2.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.112.1150.6h240.00.00.00.00.10.00.00.00.02.32.53.71.96.511.0722.082.413.95.15.14.31.91.90.8165.4表2.3.20.5%频率净雨过程计算表时段项目123456789101112131415161718192021222324合计H6.16.16.16.16.16.10.00.00.012.212.212.211.122.322.338.1125.425.411.011.09.86.16.14.9367.1H6.112.218.324.430.536.636.636.636.648.861.073.284.3106.6128.9167.0292.4317.8328.8339.8349.6355.7361.8367.1　ΣH+Pa76.182.288.394.4100.5106.6106.6106.6106.6118.8131.0143.2154.3176.6198.9237.0362.4387.8398.8409.8419.6425.7431.8437.1　ΣR总2.55.38.211.214.317.317.317.317.324.633.243.354.376.698.9137.0262.4287.8298.8309.8319.6325.7331.8337.1　R总2.52.82.93.03.13.00.00.00.07.38.610.111.022.322.338.1125.425.411.011.09.86.16.15.2337.1R下（fc·t）2.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.372.3756.9h240.10.40.50.60.70.60.00.00.04.96.27.78.719.919.936.0123.023.08.68.67.43.73.72.9287.413 2.3.2汇流计算方法根据《手册》，Qt～t的计算采用下式:Qt=0.278F·∑ht/t其中:F为流域面积，F=7.65km2；∑ht为t时段的累积净雨；t为净雨时间。根据上式可求得不同频率的Qt～t关系曲线。查《手册》附图4-2推理公式分区可知，茅山水库地点在Ⅶ区。根据θ=L/J1/3=10.45，按第Ⅶ区经验公式计算:θ＜60时，m=0.186*θ^0.265=0.346根据公式τ=0.278θ/mQτ1/4得Qτ=[0.278θ/mτ]4=[8.38/τ]4点绘Qt～t及Qτ～τ关系曲线得不同频率地面洪峰流量如下:P=5%Qm地面=88.75m3/s汇流时间为2.04小时P=0.5%Qm地面=147.5m3/s汇流时间为2.1小时图2.3.1Qt～t、Qτ～τ相关图2.3.3设计洪水过程线采用概化五点折腰多边形过程推求地面洪水过程线，然后对地下径流进行回加计算。地面汇流时间及洪水总量计算采用以下公式13 T=9.67W/Qm地面W=0.1h24F式中:h24为24小时地面净雨量（mm）；F为本流域流域面积（7.65km2）;Qm地面为本流域地面设计洪峰流量(m3/s)。根据地面汇流时间T和概化五点折腰多边形计算系数可得不同频率的洪水过程。然后利用产流计算中的地下径流深R下，用式Qm地下=R下·F/3.6T算得Qm地下，根据Qm地下=（Δt/T）Qm地下可得不同频率地下流量过程，地面流量过程和地下流量过程按时序叠加即得不同频率的设计洪水过程，成果见表2.3.3、2.3.4。表2.3.35%频率洪水过程线计算表序号时间（h）Q地面(m3/s)Q地下（m3/s）Qt(m3/s)t△t10000.00.021.41.48.8750.89.733.4082.04588.752.090.746.83.417.753.921.7513.66.807.97.9614.61.0　7.37.3715.61.0　6.76.7816.61.0　6.26.2917.61.0　5.65.61018.61.0　5.05.01119.61.0　4.44.41220.61.0　3.83.81321.61.0　3.33.313 表2.3.40.5%频率洪水过程线计算表序号时间（h）Q地面(m3/s)Q地下（m3/s）Qt(m3/s)t△t10000.00.021.41.414.750.915.633.4872.1147.52.2149.747.33.829.54.534.0513.96.708.78.7614.91.0　8.08.0715.91.0　7.47.4816.91.0　6.86.8917.91.0　6.26.21018.91.0　5.65.61119.91.0　4.94.91220.91.0　4.34.31321.91.0　3.73.7表2.3.5洪峰流量成果表频率5.0%0.5%区间洪峰流量（m3/s）90.7149.7丁山垅水库下泄流量（m3/s）4.777.23总洪峰流量（m3/s）95.47156.202.3.4计算成果的分析为进一步从地区上检验成果的合理性，将上述计算结果与本地区的红桥25 水库设计洪水成果进行比较，结果详见表2.3.6。表2.3.6设计洪水成果比较表水库名称集雨面积（km2）主河道长（km）主河道比降洪峰流量（m3/s）洪峰模数（Q/F2/3）P=0.5%P=5%P=0.5%P=5%曾山垅水库7.653.920.052149.790.738.3923.26红桥水库11.755.40.0293.818.10主河道比降是影响洪峰模数的主要因素，其次是流域形状。从表2.3.6中可以看出，曾山垅水库主河道比降和流域形状均和邻近的红桥水库相近，求得的洪峰模数也接近，因此认为曾山垅水库的洪水计算成果是合理的。2.3.5施工设计洪水本工程部分水下工程有施工导流要求，因此需推算相应施工期洪水。根据施工组织设计，主要水下施工项目为上游坝趾砼砌筑、坝下涵管施工，其施工期安排在10月至次年2月，故对该时段的洪水进行分析和推求。根据施工设计要求，部分水下工程有施工导流要求，需提供枯水施工期按五年一遇排频调洪演算后洪水位，本水库施工洪水位采用水文比拟法计算。曾山垅水库附近流域设有梓坊水文站，梓坊站控制流域面积626km2，考虑施工为枯水期，水文站上游的水库基本不进行控制水位运行，水文站测定径流量处受水库调节影响小，且梓坊水文站系列较长，精度较高，降雨成因和库区接近。因此本次施工洪水以梓坊水文站为参证站，以枯水施工期（第一年10～次年2月）按不跨期原则独立选取样本进行计算，采用P-Ⅲ线型配线选定统计参数，结果为表2.3.7。然后按流域面积比的2/3次方关系将梓坊水文站的设计值换算至该水库坝址处，即得本工程施工期设计洪水，成果见表2.3.8所示。表2.3.7梓坊水文站枯水期P=20%洪水成果表月份101112122～10流量(m2/s)6.237.086.099.0648.7169.67表2.3.8曾山垅水库施工期P=20%洪水成果表月份101112122～10流量(m2/s)0.330.380.320.482.593.7125 3工程地质3.1工程设计施工简介曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，坝址坐落在博阳河支流田家河上，大坝地理位置为东经东经115°40′，北纬29°27′。该水库由原德安县水点局测量设计，由吴山乡吴山村主持修建，设计大坝为心墙土坝。1965年动工新建，1966年10月完工开始蓄水。水库建成后，由于坝脚渗水严重，一直以来都是控制蓄水。除险加固前，原注册登记水库正常蓄水位17.0m（假设高程），设计洪水位18.0m，校核洪水位为18.7m，相应总库容70万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，该水库为Ⅴ等水利工程，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖效益的综合利用小（二）型水库，主要枢纽建筑物有:大坝、溢洪道、坝下涵管等。经复核，大坝为心墙土坝。坝顶高程97.20～97.51m，最大坝高20.0m，坝顶宽度2.20～2.50m，坝顶长80m。上游坝坡坡比为1:2.29～1:2.65。下游坝坡坡比为1:2.68～1:2.77。坝顶及坝坡杂草丛生，上、下游坝坡无护坡；坝坡脚无反滤排水设施。溢洪道位于大坝右侧。进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为93.32m,宽11.0m。陡槽底板及右边墙均无护砌，出口无消能设施。坝下涵管位于大坝左侧，为圆形砼预制管，管径Φ400mm，管壁厚度0.20m，长约85.0m，进口底板高程84.00m，出口底板高程82.49m，进口斜管控制。水库运行了四十多年，大坝漏水等险情逐年恶化，已危及到大坝的安全。近年来，由于水库不能正常运行，难以发挥防洪、灌溉等效益，且汛期的水库时刻威胁着下游沿河两岸人民群众生命财产的安全。3.2工程地质3.2.1坝址区域地质情况①地形地貌25 曾山垅水库处于丘陵低山地貌单元,地势由西南向东北逐渐降低，表层为第四系冲洪积及残坡积地层覆盖，植被丰富。库岸两侧均为岩质边坡，边坡陡峭，接近铅垂，坡角一般在80～85度。②地层岩性勘察区内出露的地层根据地质年代自上而下可分为以下几层：第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），分布在库区及坝址区河床部位，主要为砂质粘土，一般厚度2.0～3.0m不等。第四系上更新统残坡层（Q4el+dl），分布在坝肩及库区附近，主要为粘土质砂及砂质粘土，一般厚度0.5～1.0m。奥陶系下统苍山群（01）石灰岩，分布于工程区内，石灰岩构成为库盆和坝基的基岩。③地质构造本区位于扬子准地台江南台隆九岭～高台山台拱，九岭穹断束的东北角，属都昌穹断束、九岭穹断束和鄱阳凹陷的交汇区。受修水～靖安和赣江深断裂影响，区内地质构造运动相对较活跃。本区地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震烈度等于Ⅵ度区，设计时可不进行抗震复核。④水文地质本工程地表径流量受大气降水控制,坝址区的地下水按其赋存类型可分为：基岩裂隙水、第四系松散堆积层孔隙水两类。裂隙水主要赋存于断层破碎带及节理裂隙中，来源主要为雨水渗透和河水渗入，其次为上部覆盖层孔隙水补给，在地表以蒸发、流入河流或以井、泉的形式排泄。第四系孔隙水主要赋存于第四系松散堆积层孔隙中，受大气降水补给，顺坡向移动，并于堆积物前缘排泄。本次勘察取库水地表水样１组和地下水样1组进行水质简分析，分析成果如下表3-1：25 水质简分析成果表表3-1项目单位分析结果地表水地下水K+mg/L0.520.87Na+mg/L0.854.98Ca2+mg/L5.916.18Mg2+mg/L3.261.79C1-mg/L7.6810.24SO42-mg/L36.2223.05HCO3-m·mol/L0.4830.885总碱度mg/L(以CaCO3计)2444侵蚀性CO2mg/L00游离CO2mg/L4.134.13矿化度mg/L9094PH值～7.247.18总硬度mg/L(以CaCO3计)2823暂时硬度mg/L(以CaCO3计)2423永久硬度mg/L(以CaCO3计)40负硬度mg/L(以CaCO3计)021分析结果表明：地表水HCO3-为0.483m·mol/L，pH值为7.24，侵蚀性CO2为0mg/L；地下水HCO3-为0.885m·mol/L，pH值为7.18，侵蚀性CO2为0mg/L，据有关规程、规范判定水库地表水、地下水对混凝土具分解类溶蚀型弱腐蚀；两者对钢结构构件均具有弱腐蚀。⑤近坝库岸稳定分析曾山垅水库地貌属丘陵低山地貌，坝肩两侧第四系覆盖层厚度较薄，植被丰富。库岸为岩质边坡，两岸坡度较陡，坡角一般在80～85度。在库水变化的影响下，库区岩溶发育，随处可见岩石溶蚀现象，但未见滑坡、泥石流等不良地质现象，库岸边坡基本稳定。3.2.2简述水库地质工作成果25 本次勘察成果中所用地形图为现场实测，采用黄海高程，独立坐标系。本次勘察完成的主要工作项目及工作量见表3.2。完成的主要工作量表表3-2序号工作内容单位数量备注1实测地质探槽个52实测地质剖面条23探槽M3／个9.7/54注水试验坑（次）55取土样组66取水样组2击实样2组，地表、地下水样各１组7土工室内试验组68水质简分析组23.3工程地质条件及评价3.3.1主要建筑物的工程质量评价①坝体工程质量评价a、心墙土质量及评价心墙土为含砂粘土，现场探槽注水试验渗透系数大值K=8.04E-5cm/s，小值K=6.9E-5cm/s；室内渗透试验大值K=5.80E-5cm/s，小值K=3.61E4-5cm/s；心墙土渗透系数建议值：K=1.16E-4cm/s，具中等透水，心墙土的防渗性能差，不满足规范要求。含水量w=29.65%，湿密度ρ0=1.92g/cm3，干密度ρd=1.48g/cm3，饱和重度γst=19.30KN/m3，孔隙比e＝0.84，比重G=2.72;压缩系数a1-2=0.23Mpa-1，压缩模量Es=8.20Mpa;凝聚力建议值c=25kpa，摩擦角建议值Φ=17°；25 坝体填土颗粒分析成果表3.1砾砂粉粒粘粒限制粒径60有效粒径d10不均匀系数Cu土的分类粗中细粗中细60～2020～55～22～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.005＜0.0051.805.606.506.509.3012.8525.4032.050.0990.0008123.75心墙土8.008.4010.2010.4515.1014.4514.7518.650.400.0025160坝壳土心墙土的最优含水量20.10%,最大干密度为1.64g/cm3，压实度为0.90，不满足规范要求。心墙土允许渗透坡降采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）附录M中的判别方法，根据颗粒分析统计，土的细颗粒含量Pc=40.30%，根据土的渗透变形判别，Cu＞5，PC=40.30%＞35%，可知坝体心墙土的渗透变形破坏为流土型，建议允许渗透坡降为0.41。b、坝壳土质量及评价坝壳土为粘土质砂,现场注水试验渗透系数大值K=6.37E-4cm/s，小值K=4.58E-4cm/s，平均值K=5.48E-4cm/s；室内渗透试验大值K=5.15E-4cm/s，小值K=4.28E-5cm/s，平均值K=2.79E-4cm/s；坝壳土渗透系数建议值：K=5.76E-4cm/s，具中等透水。含水量w=22.20%，湿密度ρ0=1.88g/cm3，干密度ρd=1.53g/cm3，饱和重度γst=19.60KN/m3，孔隙比e＝0.75，比重G=2.69;压缩系数a1-2=0.24Mpa-1，压缩模量Es=7.48Mpa，凝聚力建议值为c=14kpa，摩擦角建议值为Φ=25°；坝壳土的最优含水量18.60%,最大干密度为1.73g/cm3，压实度为0.88，不满足规范要求。坝壳土允许渗透坡降采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）附录M中的判别方法，土的细颗粒含量25%＜PC=31.50%＜35%，根据填筑土颗粒分析统计可知坝壳土的渗透变形破坏为过渡型,建议允许渗透坡降为I允=0.36。25 心墙土为含砂粘土，坝壳土均为粘土质砂，土质不均匀，碾压不实。心墙土渗透系数为1.16E-4cm/s，坝壳土渗透系数为5.76E-4cm/s，均具中等透水，心墙土压实度为0.90，坝壳土压实度为0.88，心墙土及坝壳土压实度不满足规范要求。各土层物理性质参数建议值见表3-4。建议对大坝上游坝体培厚加固，增设斜墙，坝基及坝肩结合槽部位应进入石灰岩不小于0.5m，并对内、外坝坡进行整治，上游面增设砼护坡，下游坡采用透水性较好的砾石土和风化岩碎屑填筑，草皮护坡,并对坝脚重建贴坡反滤，按规范设置渗流安全监测设施。②溢洪道工程质量评价溢洪道在大坝左侧山体垭口开挖而成，未进行任何衬砌，出口无消能设置，底板已形成冲坑。因边坡不稳，1998年泄洪时出现边坡坍塌，出口形成冲坑，危及大坝安全，至今未进行任何衬砌。③坝下涵管工程质量评价坝下涵管为素砼预制管，由进口斜管控制，无压流，接头采用砂浆勾缝处理，无截水环，砼老化，接头开裂，管壁渗漏严重，涵管出口见大量漏水。3.3.2主要建筑物的地质条件及评价①坝址工程地质条件及评价a.坝基工程地质条件及评价坝基为第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl），主要为粘土质砂，棕褐色及棕黄色，湿，可塑，一般厚度2.0～3.0m。覆盖层下覆基岩为石灰岩。坝基的颗粒组成如表3.4。25 坝基土颗粒分析成果表3.4颗粒组成（粒径mm）砾砂粉粒粘粒限制粒径d60有效粒径d10不均匀系数Cu粗中细粗中细60～2020～55～22～0.50.5～0.250.25～0.0750.075～0.005＜0.0057.6511.1510.259.959.8014.2015.1521.850.450.002225坝基土为粘土质砂，野外渗透系数K=1.96E-4cm/s，室内渗透系数最大值K=2.75E-4cm/s，最小值K=3.62E-5cm/s，平均值K=1.56E-4cm/s；渗透系数建议值为K=2.36E-4cm/s，具中等透水，渗透性不满足规范要求。天然含水量w=24.0%，湿容重ρ0=1.88g/cm3，比重Gs=2.67，干容重ρd=1.52g/cm3，孔隙比e=0.73，饱和重度γst=19.50KN/m3，压缩系数a1-2=0.20，压缩模量ES=9.02Mpa，粘聚力c=17kpa，摩擦角Φ=28°；坝基土允许渗透坡降，采用《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）附录M中的判别方法，根据颗粒分析统计，土的细颗粒含量Pc=31.7%，土的细颗粒含量25%＜PC=31.70%＜35%，根据填筑土颗粒分析统计可知坝壳土的渗透变形破坏为过渡型,建议允许渗透坡降为I允=0.38。坝基下伏基岩为石灰岩，上部岩石较破碎，岩石透水率大于10Lu，坝基存在渗漏现象。岩石受风化及构造影响，各风化带的物理与力学性能相差较大，为了正确评价岩石的工程地质特性，现就坝址岩性结合类似工程经验，提出坝基岩石（体）物理力学指标建议值如下表:25 坝基岩石（体）物理力学指标建议值表表3.5力学指标风化程度容重(KN/CM3)湿抗压强度（Mpa）变形模量（Gpa）承载力标准值（Kpa）砼与基岩抗剪（断）强度泊松比fF’C’（Mpa）石灰岩26.0025.07.5020000.550.600.300.30坝基上部为粘土质砂，渗透系数为2.36E-4cm/s，中等透水；下部为石灰岩，中等透水；坝基存在渗漏，建议采用粘土斜墙进行防渗处理时，坝基截水槽深度应进入石灰岩不少于0.5m。b.坝肩工程地质条件及评价库岸两侧均为岩质边坡，两岸坡度较陡，坡角一般在80～85度。两岸高程在120米左右。出露基岩为石灰岩，岩石风化破碎，具中等透水；坝肩存在接触渗漏隐患，建议对两坝肩开挖结合槽并深入石灰岩不小于0.5m进行防渗处理。②溢洪道工程地质条件及评价溢洪道在大坝右侧山体中开挖而成，开敞式进口，左侧边墙为浆砌块石护砌，砼老化砂浆脱落，边墙多处开裂，右侧为岩质边坡；砼底板开裂、破损严重，出口无消能设施，下游已形成冲坑。底板基础为石灰岩，承载力满足要求。石灰岩的物理力学指标建议值可采用表3.5中的参数。石灰岩的允许抗冲流速建议值见表3.6。岩体的允许抗冲流速建议值表3.6岩性不同水深的流速（米/秒）水深0.4m水深1.0m水深2.0m水深3.0m石灰岩2.002.503.505.00建议对溢洪道左侧边墙加固完善，底板拆除重建，完建消能设施。③坝下涵管工程地质条件及评价坝下涵管为素砼预制管，砼老化，接头开裂，管壁渗漏25 ，出口漏水严重。涵管基础为石灰岩，承载力满足要求。建议建议对坝下涵管进行拆除重建，临时开挖边坡建议值为1:1.5。3.4天然建筑材料本阶段对工程区土料、砂砾料、块石料进行了详细调查。土料主要分布于进库公路左侧山包，运距2.5km，储量丰富，平均厚度达4.0m，储量达5万m3，以褐色至黄褐色含砂粘土为主，土质均一，现有机耕小道可以通行；料场击实试验其最优含水量19.7%，最大干容重1.68g/cm3，渗透系数K=3.28×10-7cm/s，现有土料满足设计要求。      工程区内无完整砂砾石及块石料场，建议砂到永修县虬津镇采砂砂场购买，储量及质量均满足要求，运距30km，有公路相通。3.5结论与建议3.5.1.本区位于扬子准地台江南台隆九岭～高台山台拱，九岭穹断束的东北角，属都昌穹断束、九岭穹断束和鄱阳凹陷的交汇区。勘察区地震动峰值加速度等于0.05g，相当于地震烈度等于Ⅵ度区，设计时可不进行抗震复核。3.5.2.地表水、地下水对混凝土具分解类溶蚀型弱腐蚀；两者对钢结构构件均具有弱腐蚀。3.5.3.心墙土为含砂粘土，坝壳土均为粘土质砂，土质不均匀，碾压不实。心墙土渗透系数为1.16E-4cm/s，坝壳土渗透系数为5.76E-4cm/s，均具中等透水，心墙土压实度为0.90，坝壳土压实度为0.88，心墙土及坝壳土压实度不满足规范要求；坝脚无反滤设施。坝基为粘土质砂，渗透系数K=2.36E-4cm/s，下部为石灰岩，具中等透水。坝基清基不彻底，大坝的左、右坝肩及坝基结合槽处理不到位，存在接触渗漏。建议对大坝上游坝体培厚加固，增设斜墙，坝基及坝肩结合槽部位应进入石灰岩不小于0.5m，并对内、外坝坡进行整治，上游面增设砼护坡，下游坡采用透水性较好的砾石土和风化岩碎屑填筑，草皮护坡,并对坝脚重建贴坡反滤，按规范设置渗流安全监测设施。3.5.4建议对溢洪道左侧边墙加固完善，底板拆除重建，完建消能设施。3.5.5建议对坝下涵管开挖重建。25 25 表3-3：曾山垅水库大坝岩土物理力学参数建议值表土体类型土类名称比重含水量天然密度饱和重度干密度液性指数孔隙比压缩指标抗剪强度（总应力）抗剪强度（有效应力）渗透性Ile压缩系数压缩模量凝聚力内摩擦角凝聚力内摩擦角渗透系数允许渗透坡降Gωrrsatrda1—2EsCΦC’Φ’KI允%g/cm3KN/m2g/cm3Mpa～1MPaKPa度KPa度cm/s坝体填土心墙土（含砂粘土）2.7229.651.9219.31.480.2210.840.238.2025.0017.0024.0020.001.60E-040.41坝壳土（粘土质砂）2.6922.201.8819.51.530.2970.750.247.4814.0025.0013.0028.005.76E-040.36坝基土坝基土（粘土质砂）2.6724.001.8819.51.520.250.760.209.0217.0028.0016.0031.002.36E-040.38基岩石灰岩2.702.55摩擦力tgφ=1.10，C=1.40Mpa,变形模量E0=8.50Gpa，单轴饱和抗压强度fr=30.0Mpa8lu说明：1.抗剪强度指标系用饱和固结快剪法得26 4加固设计4.1工程任务和规模4.1.1工程任务吴山乡地处江西省德安西北部，与瑞昌交界，距县城17公里，德白公路穿境而过，新改造的田五水泥公路贯穿全境，乡政府东南距京九铁路、赣粤高速公路、105国道18公里，西北距316国道21公里，与著名的旅游胜地庐山仅距80公里，交通便利。全乡国土面积124平方公里，人口1.6万，下辖8个行政村，是德安县面积最大、农业人口最多的乡。曾山垅水库位于吴山乡吴山村，设计灌溉面积1000亩，由于水库限制蓄水，目前实际灌溉面积有700亩。水库座落位置较高，坝下游地区临河有自然村落，除险加固后，能保护下游人口1000人，耕地1600亩。根据工程存在的问题，安全评估的结论及有关工程设计标准和规范规程，拟定的曾家垅水库枢纽建筑物除险加固的主要任务：保持工程现有规模，对大坝整坡及防渗处理，溢洪道进行完建，涵管进行拆除重建，加强运行管理硬件建设，完善工程运行、管理及防汛设施，提高水库蓄水和防洪能力，确保水库大坝安全，充分发挥本工程的经济和社会效益。4.1.2工程规模加固后，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），水库枢纽工程等别为Ⅴ等，主要为永久性建筑物为5级建筑物，次要建筑物属5级。水库正常高水位为93.32m（黄海高程下同），相应库容25.41×104m3，死水位为84.0m，死库容为0.78×104m3。设计洪水标准为20年一遇，设计洪水位为97.26m，相应库容为51.47×104m3，校核洪水标准为200年一遇，校核洪水位为97.44m，相应库容为65.94×104m3。4.1.3洪水调度原则曾山垅水库采用溢洪道泄洪，输水建筑物不参与泄洪，洪水进入水库后，当库水位低于正常蓄水位时溢洪道不泄流，当库水位涨至正常蓄水位以上时泄流，当入库流量与泄流能力相等时，库水位达最高，当入库流量小于泄流能力时，溢洪道仍按泄流能力泄洪，库水位下降，直至库水位降到正常蓄水位为止。60 4.1.4调洪计算（1）水库泄洪设施本水库调洪设施为左岸溢洪道，控制段为宽顶堰，宽顶堰宽11.0m，底板高程为93.32m。溢洪道宽顶堰泄流量公式如下:式中:b—溢洪道底板宽度，取11.0mH0—堰上水头；m—流量系数，根据《水力学》中的无坎无坎宽顶堰的流量系数表查得，m=0.365；溢洪道库水位与泄流量的关系详见表4.1.1所示。库水位～泄流量关系曲线如图4～1所示。表4.1.1水库水位与泄流量关系曲线计算表Z(m)93.3293.6293.9294.2294.5294.8295.12H(m)00.30.60.91.21.51.8Q(m3/s)0.002.476.9912.8519.7827.6436.34Z(m)95.4295.7296.0296.3296.6296.9297.22H(m)2.12.42.733.33.63.9Q(m3/s)45.7955.9566.7678.1990.21102.79115.90图4-1库水位H～溢洪道泄流量Q关系曲线60 （2）调洪计算方法调洪计算方法采用瞬态法，再经简化后得如下公式:（Q1+Q2）/2-（q1+q2）/2=(V2-V1)/Δt式中Q1，Q2—计算时段初、末入库流量，m3/s;q1，q2—计算时段初、末溢洪道下泄流量，m3/s;V1，V2—计算时段初、末的库容，m3;Δt—计算时段，s。水库下泄流量和库存水量是库水位的函数:q=f1(Z)V=f2(Z)联解上述三式通过试算法求水库最高洪水位、最大泄流量及水位过程线。（3）起调水位与调度方式该水库溢洪道为无闸门泄洪，其堰顶高程93.32m为水库正常水位，也是水库的洪水起调水位。水库洪水调度方式为:库水位低于堰顶高程93.32m时，水库继续蓄水，超过93.32时开始泄洪，直至水位回落。（4）调洪演算成果按以上计算方法和调度原则，根据P=0.5%、P=5%二种频率洪水过程线、水位库容面积关系及溢洪道水位流量关系，采用《水利水电工程设计计算程序集V3.0》中的《C-2水库调洪演算数解值》进行调洪计算结果见表4.1.2～4.1.3，调洪成果见表4.1.4。60 表4.1.2P=5%洪水调节计算表时段（1h）水位(m)来水量(m3/s)泄水量(m3/s)0.093.320.000.001.093.627.092.672.094.6434.9222.863.095.8774.5761.383.496.1890.4372.934.096.2678.7275.995.095.9158.4662.766.095.3638.2143.997.094.8121.3227.478.094.5919.3021.539.094.4717.2718.5410.094.3715.2516.2911.094.2813.2214.3312.094.1911.2012.3313.094.109.1710.3114.094.017.688.7215.093.957.107.7416.093.916.527.0017.093.885.946.3618.093.845.365.7619.093.814.785.1720.093.774.214.66最大泄量＝75.99m3/s调洪最高水位＝96.26m相应库容＝51.47万m360 表4.1.3P=0.5%调洪计算表时段（1h）水位(m)来水量(m3/s)泄水量(m3/s)0.093.320.000.001.093.7811.204.722.095.1954.3938.613.096.84118.4599.314.097.44134.01125.674.097.44103.47125.675.096.5072.9385.296.095.6242.4052.617.095.1331.2636.888.094.9027.4630.039.094.7323.6725.2410.094.5819.8721.4111.094.4316.0717.6612.094.2712.2714.1513.094.118.6310.6214.094.038.019.0315.093.977.398.0416.093.936.777.2717.093.896.156.5918.093.855.535.9519.093.824.915.3220.093.784.284.75最大泄量＝125.67m3/s调洪最高水位＝97.44m相应库容＝65.94万m360 表4.1.4调洪成果表频率0.5%5%最大泄量(m3/s)125.6775.99调洪最高水位(m)97.4496.26相应库容(104m3)71.4868.514.2主要加固项目4.2.1安全评估发现的主要问题及结论2010年10月12日，由德安县水务局组织，成立了大坝安全评估小组，评估小组由市、县水行政主管部门的代表、水库法人单位代表、和从事水利水电工程专业的技术专家组成。整个评估工作采取一看（原现有资料）、二查（水库现场查看和管库人调查）、三议（参加检查的人员各自发表意见）、四总（总结认定）的办法进行。安全评估发现的主要问题如下:①大坝结构坝面不平整，坝顶较窄；大坝有少量沉降、裂缝等情况，上、下游坡无护坡，下游坡无排水沟系，坝脚无反滤排水设施，近坝库岸稍有塌方。②大坝渗流坝体、坝基、坝肩存在渗漏，下游坝脚可见渗漏。③输泄水建筑物泄水建筑物：溢洪道为开敞式，进口、陡槽右边墙无护砌，无消能设施，下游冲刷严重。输水建筑物：为素砼预制涵管，砼老化，砾石裸露，无截水环，施工质量差，管壁漏水产生接触渗漏，严重影响大坝安全。进口放水斜管施工质量差，启闭拍门止水不严。④运行管理由乡水管站主管，派专人管理，有运行管理制度，汛期由县防办统一调度。水库异常情况由县水务局负责技术支持。无安全监测设施，无管理用房等。安全评估结论如下:大坝坝面不平整，坝顶较窄且高程不满足要求，坝体、坝基及坝肩均存在渗漏，60 无反滤排水设施；涵管砼老化、无截水环，施工质量差，管壁漏水产生接触渗漏；溢洪道进口、陡槽右边墙均无护砌，无消能设施，洪水下泄不安全。综上所述，按《江西省小（2）型水库大坝安全评估技术规定（试行）》该水库评估为三类坝。针对存在的问题，建议对水库进行除险加固，配备相应的管理设施，确保水库大坝正常安全运行，使管理走上规范化。4.2.2工程安全复核根据地质勘察及本次设计安全检查及复核，我们认为大坝安全评估和实际情况基本符合。①大坝填筑质量差，清基不彻底，是造成大坝坝体及坝基渗漏的主要原因。②心墙土渗透系数及压实度均不满足规范要求。坝基、坝体及坝肩均存在渗漏，下游坝脚可见渗漏。③溢洪道左边墙浆砌石施工质量差、破损严重，底板砼破损严重，右边墙无衬砌，无消能设施。④坝下涵管为素砼预制圆管，混凝土施工质量差，砼老化、砾石裸露；无截水环，施工质量差，管壁漏水。⑤水库无水、雨情观测设施和大坝安全监测设施，无通讯设施和管理用房，进库和上坝公路路况差。根据上述险情，确定本工程除险加固的主要项目及内容为：（1）大坝：采用粘土斜墙对大坝进行防渗处理，加高坝顶，对上下游坝坡进行整坡，坡比调整为，上游1:2.50，下游1:2.50。上游采用预制砼护坡，下游草皮护坡。并对坝脚增设贴坡反滤及排水沟，对坝顶铺设4.0m宽砼路面，上游侧设防浪墙。（2）溢洪道：保持原底板高程93.32m不变，对溢洪道进行完建，新建进口及宽顶堰，衬砌陡槽段，完建消能设施。（3）对坝下涵管进行拆除并在原址重建，进口采用斜管控制。（4）管理设施：增设水雨情观测设施。60 4.3设计依据4.3.1工程等别和建筑物级别该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的重点小（2）型水利枢纽工程。本工程水库总库容65.94×104m3，设计灌溉面积1000亩，根据《水利水电工程等别及洪水标准》（SL252—2000），确定本工程等别为Ⅴ等小（2）型水利工程，根据本工程等别，确定永久建筑物的主要建筑物和次要建筑物级别为5级，临时建筑物为5级。各建筑物级别及洪水标准见表4.3.1。表4.3.1　建筑物运用洪水标准表　　　运行情况建筑物级别洪水重现期（年）备注正常运用（设计）非常运用（校核）大坝520200溢洪道520200输水涵管520200临时建筑物55导流明渠消能防冲5204.3.2设计基本资料4.3.2.1本阶段经洪水及调洪计算得出特征水位及流量如下:校核洪水位（P=0.5%）97.44m设计洪水位（P=5%）97.26m正常蓄水位93.32m死水位84.00m校核洪水位时最大下泄流量（P=0.5%）125.67m3/s设计洪水位时最大下泄流量（P=5%）65.94m3/s消能防冲最大泄流量（P=5.0%）　65.94m3/s4.3.2.2主要水文及气象参数曾山垅水库地处中亚热带湿润季风气候区，气候温和，日照充足，无霜期长，四季分明。德安县历年气象统计要素如下：60 ①气温：年平均气温16.8℃，极端最高气温40.4℃，极端最低气温－12.9℃。②无霜期：多年平均为249天，一般从3月中旬开始至11月中旬，初霜一般出现于11月下旬，结束在3月中旬。③全年降雨量平均值为1395.6mm，最大年降雨量为2110.7mm，最小年降雨量为865.6mm。④蒸发：多年平均蒸发量为1585.7mm，多年平均湿度为78%。⑤风向、风速：多为偏北风，年平均风速为2.77m/s。⑥风区长度:0.55km。4.3.2.3工程地质及水文地质①工程地质根据《德安县曾山垅水库除险加固工程地质勘察报告（初步设计阶段）》，工程地质主要物理参数详见章节3.3.1。②水文地质水库坐落在博阳河支流田家河上，地表径流量受大气降水控制。坝址区的地下水按其赋存形成可分为裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水两类。裂隙水主要赋存于断层破碎带及节理裂隙中，受大气降水和同一含水层中地下水补给，沿裂隙移动，就近向附近冲沟及库区排泄。第四系孔隙水主要赋存于第四系松散堆积层孔隙中，受大气降水补给，顺坡向移动，并于堆积物前缘排泄。本次勘察通过对库内水和地表水的取样分析认为库内水对砼有分解类碳酸型弱腐蚀。对金属构件具弱腐蚀性。4.3.2.4地震根据《中国地震动峰值参数区划图》（GB18306-2001），本工程坝址地震动峰值加速度为0.05g，可不进行抗震设计。4.3.2.5天然建材本阶段对工程区土料、砂砾料、块石料进行了详细调查。土料主要分布于进库公路左侧山包，运距2.5km，储量丰富，平均厚度达4.0m，储量达5万m3，以褐色至黄褐色含砂粘土为主，土质均一，现有机耕小道可以通行；料场击实试验其最优含水量19.7%，最大干容重1.68g/cm3，渗透系数K=3.28×10-7cm/s，现有土料满足设计要求。      60 工程区内无完整砂砾石及块石料场，建议砂到永修县虬津镇采砂砂场购买，储量及质量均满足要求，运距30km，有公路相通。4.3.2.6各建筑物抗滑稳定安全系数见表4.3.2表4.3.2抗滑稳定安全系数建筑物正常运用非常运用备注土坝1.251.15采用毕肖普法计算溢洪道堰体3.02.5按抗剪断强度公式计算溢洪道边墙、陡槽底板1.01.0按抗剪强度公式计算坝下涵管1.01.0按抗剪强度公式计算4.3.2.7本次设计参考资料a.大坝安全评估等材料①《曾山垅水库大坝安全评估报告书》（江西省德安县水务局，2010.12）②《江西省德安县曾山垅水库加固除险工程地质勘察报告》（江西省江西省修江水利电力勘察设计有限责任公司2011.08）；b.设计技术规范及依据本次设计依据的主要技术标准及规程规范有:⑴《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）⑵《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021-93）⑶《水工砼结构设计规范》（DL/T5057-1996）⑷《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）⑸《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）⑹《碾压式土石坝设计导则》（SL189-96）⑺《溢洪道设计规范》（SL253-2000）4.4工程总体布置4.4.1枢纽工程现状（1）大坝大坝为心墙土坝。坝顶高程97.20～97.51m，最大坝高20.0m，坝顶宽度2.20～2.50m，坝顶长80m。上游坝坡坡比为1:2.29～1:2.65。下游坝坡坡比为1:2.68～1:2.7760 。坝顶及坝坡杂草丛生，上、下游坝坡无护坡；坝坡脚无反滤排水设施。（2）溢洪道溢洪道位于大坝右侧。进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为93.32m,宽11.0m。右边墙均无护砌，出口无消能设施。（3）坝下涵管坝下涵管位于大坝左侧，为圆形砼预制管，管径Φ400mm，管壁厚度0.20m，长约85.0m，进口底板高程84.00m，出口底板高程82.49m，进口斜管控制。4.4.2枢纽总体布置（1）大坝：采用粘土固化浆液防渗心墙对大坝进行防渗处理，加高坝顶，对上下游坝坡进行整坡，坡比调整为，上游1:2.50，下游1:2.50。上游采用预制砼护坡，下游草皮护坡。并对坝脚增设贴坡反滤及排水沟，对坝顶铺设4.0m宽砼路面。（2）溢洪道：保持原底板高程93.32m不变，对溢洪道进行完建，新建进口及宽顶堰，衬砌陡槽段，完建消力设施。（3）对坝下涵管进行内衬PE管加固处理，进口采用斜管控制。4.5大坝除险加固设计4.5.1坝顶高程复核⑴复核标准大坝为心墙土坝，坝顶高程97.20～97.51m，坝顶宽度2.20～2.50m，内坡为1:2.5，水库设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为200年一遇。根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189–96）中的规定，分别计算需要的坝顶超高。坝顶超高按下式计算:y=R+A式中:R—最大波浪在坝坡上的爬高，m；A—安全加高，正常运用情况取0.5m，非常运用情况取0.3m。⑵波浪平均波高和平均周期采用莆田实验站公式:60 Tm=4.438式中:hm—平均波高，m；Tm—平均波周期，S；W—计算风速，m/s，校核情况下取15.3m/s、设计情况下取22.8m/s；D—等效风区长度，m；取550m；Hm—水域平均水深，校核情况下取20.11m、设计情况下取18.93m；G—重力加速度，取9.81m/s2。⑶平均波长公式:⑷设计波浪爬高值:设计波浪爬高值根据工程等级采用累积频率为5%的爬高值R5%，R5%可根据平均波浪爬高由平均波高与坝迎水面前水深的比值查表A.1.13求得。⑸平均波高在单坡上的平均波浪爬高公式:式中:—平均波浪爬高，m；—斜坡的糙率渗透性系数，查规范表得0.90；—经验系数，查规范表得校核情况下Kw=1.00，设计情况下Kw=1.01。采用水利部水电规划设计院和天津勘测设计院编制的《水利水电工程设计计算程序集》中的波浪爬高计算程序计算，其结果见下表。60 表4.5.1坝顶高程安全复核表类别频率调洪静水位（m）超高坝顶高程(m)RAy5%96.261.020.51.5397.790.5%97.440.630.30.9498.38备注现状坝顶高程为97.20～97.51m由上表可知，现状坝顶高程及心墙顶高程均不满足规范要求。加固后取定坝顶高程高程为98.40m，防浪墙顶高程99.20。4.5.2大坝加固设计方案根据设计导则有关要求，提出如下加固设计方案:⑴坝体加高培厚设计方案现状坝坡基本稳定，坝高及宽度均不满足要求，结合现状坝坡上游按1：2.5、下游按1：2.5进行整坡处理，坝顶高程98.40，上游侧设防浪墙，顶高程为99.20。⑵防渗加固设计方案该水库现状坝体及坝基均存在不同程度的渗漏问题，坝体浸润线出溢点位置较高，需进行防渗处理，该水库坝高20.0m，死水位相对较高，水库难以放空，所以采用较为经济的粘土固化浆液防渗心墙进行防渗处理。⑶大坝下游反滤设计方案水库现状无反滤排水设施，在下游坝脚设置贴坡反滤。⑷上、下游护坡及坝顶加固设计方案大坝现状无护坡，上游坡采用砼预制坡护坡，下游采用草皮护坡；坝顶采用砼结构路面。4.5.3工程布置、结构型式及断面尺寸设计⑴坝体加高培厚设计根据本阶段（现状）大坝复核计算成果，大坝顶高程及心墙顶高程均不满足要求，大坝浸润线外较高。为保证坝大坝安全，对大坝进行防渗处理降低浸润线，加高坝顶至计算高度。大坝现状上游坡面不规整，本次设计结合大坝加高适当整治陪厚坝坡，使大坝断面规整统一，加固后的上游坡比为1:2.5、下游坡为1:2.5。上、下游坝坡设置60 一条踏步，踏步布置于大坝中部，宽度1.5m，踏步每步高15cm，与坝坡对应设置踏步宽度，踏步用C15砼现浇。上游坡采用C15预制块护坡，下设10cm厚的砂卵石垫层。下游坡采用草皮护坡，坡面设排水沟系。按上述尺寸拟定大坝剖面后，大坝上、下游现有剖面需进行削坡或培土，培土可采用无粘性土料回填。⑵大坝防渗加固设计如前所述，大坝清基不彻底，坝体施工填筑质量差等问题，导致坝基、坝肩及坝体渗漏较为严重，已危及大坝的渗透稳定和抗滑稳定安全，因此完善大坝的防渗体系是大坝除险加固处理的主要任务之一。为解决大坝渗透安全问题，总体上可考虑截渗和导渗两大方案进行处理，但本工程渗漏较为严重，单纯采用排水措施不能从根本上解决大坝渗流安全问题的情况下，必须采用截渗的方法根治大坝的渗漏，确保大坝安全。根据设计导则要求，对需进行坝体防渗处理的，该水库坝高20.0m，坝坡符合设计要求，根据《设计导则》要求，对大坝防渗加固处理方法可采用新设防渗粘土斜墙或粘土固化浆液防渗心墙等。初步拟定对这二种防渗处理措施进行方案比较。①加设斜墙方案:在大坝上游面加设防渗粘土斜墙，并沿其底部及坝肩结合部位开挖截水槽。②粘土固化浆液灌浆防渗心墙方案:采用特种粘土固化浆液灌浆形成连续防渗心墙进行大坝坝体及坝基防渗。（1）新建粘土斜墙方案在大坝上游面新设粘土斜墙，沿其底部及坝面边坡线开挖截水槽。设计粘土斜墙顶高程不应低于非常运用条件下的静水位。回填土料采用粘性土料，要求粘粒含量为35%～50%。粘性土的设计指标主要是渗透系数、含水量和干密度。回填土料要求渗透系数小于1×10-5cm/s，并且有较好的塑性和渗透稳定性，含水量控制在20%～30%左右，塑限附近为宜。回填土料的干密度，可以由公式计算或由击实试验确定，粘土的设计干密度要大于土体天然干密度的1.02～1.12倍并且不小于1.5g/cm3。①防渗范围根据地勘资料及渗流稳定计算成果，须对大坝坝身全部及向两坝肩、坝基进行防渗处理,对上游坝面填筑斜墙。按规范要求，斜墙顶部应高出设计洪水位0.3m和不小于校核洪水位静水位，设计洪水位为96.26m,校核洪水位为97.44m60 ，斜墙顶高程应不低于97.74m。②墙体材料及防渗墙厚度斜墙采用粘土填筑，由于现有大坝为心墙土坝，要求斜墙土料的渗透系数小于原坝土料渗透系数的百分之一以下，斜墙土料的渗透系数K≤1×10-5cm/s。粘土斜墙顶部的水平宽度取为2.0m，斜墙底部厚度则根据土料允许渗透坡降而定。采用公式T＝H/J；式中:T－设计墙厚m；H－最大作用水头m；J－防渗墙的允许比降，取6。计算得设计墙厚为2.53m，取3.0m。③施工工艺流程先将上游坝坡杂草清除整平，清除原坝表层稀软泥湖或含水量过大部分坝土，并随着分层填土的同时，将原坡面分层耙松10～15cm，斜墙土料采用振动碾压实，使新筑斜墙与原坝填土接合良好。斜墙上游面铺设厚15cm砂砾保护层，保护层完成后加设砼预制坡护坡体。本方案施工技术简单，施工质量易控制。（2）粘土固化浆液灌浆防渗心墙方案:冲抓套井粘土防渗墙的设计，主要包括钻孔平面套接布置、孔距、排距、孔深、有效墙厚及回填土料设计，泥浆要求等。1、钻孔要求：钻孔开孔直径91~110m，终孔直径75~91mm，钻孔孔位与设计孔位偏差不大于10cm，孔底偏差应符合SL6L-94《水工建筑物水泥灌浆施工基础规范》规定。2、灌浆要球：灌浆应符合SL6L-94《水工建筑物水泥灌浆施工基础规范》规定，采用自上而下灌浆法，以5m为一段次，钻至深厚进行捞渣洗孔，直至回水清静时止。射浆管距孔底小于50cm，灌浆压力为3.0~5.0Mpa，灌浆应尽快达到设计压力，持续10分钟后便可停灌，浆液浓度由稀到浓，逐渐变快，最好以浓浆收灌。3、泥浆要求：本次灌浆浆液材料为粘土、水泥、固化剂和水。粘土采用粘粒（即粒径小于0.005mm60 ）含量大于25%和塑性指数不小于15；水为水库内无污染水；水泥采用P-042.5普通硅酸盐水泥；添加剂为HXNY901型特种粘土固化剂。配合比初拟为：水泥和粘土1:4，特种粘土固化剂用量为水泥用量的15%，水料比为1:1.泥浆浓度：2.0~2.3g/cm3、失水量：≤20ml、稳定性：≤0.15g/cm3、胶体率90%、含砂量35%、PH：7-12、抗压强度：≤2~7Mpa、弹性模量,：≤103~104、压缩系数：0.1~0.5Mpa-1、渗透系数：10-6~10-8。4、主要施工工艺：(1)制浆①在制浆实施现场开挖一个≥2m3粘土粗浆池；②用粉碎机和适量的水打造粘土粗浆入池沉淀2小时以上；③粗浆在池中析出多余以满足水料比不大于1:1的粗浆；④将粘土粗浆泵送到第一个高速搅拌桶中高速搅拌1~2min，用量杯取一杯已搅拌均匀的粘土粗浆，测定粘土粗浆的含水量和含土量，然后按照灌浆段以及灌浆要球制定的水料比并向粘土粗浆中补加水，搅拌1~2min，粘土原浆便打造成功;⑤根据设计材料配比向粘土原浆中一次性足量加入水泥和固化剂的均匀混合物并高速搅拌7~10min，粘土固化剂液配制完成；⑥浆粘土固化浆液过筛导入第二个高速搅拌桶中继续高速搅拌7~10min，待灌。（2）钻孔工艺依据SL6L-94《水工建筑物水泥灌浆施工基础规范》和DL/T5238-2010《土坝灌浆技术规范》的规定。（3）灌浆主要工艺①对于基岩,岩心完整的可以分段灌注,但接触段必须将栓塞栓在接触带以上的套管里;岩心不完整的通孔一次灌注,浆栓塞栓在接触带以上的套管里;②对于土坝,采取自上而下分段灌注,第一次还兼有压浆的作用,套管500~1000mm深，浆栓塞栓在套管内进行灌浆；③土体下段的钻孔必须在前段灌注2h以后进行，灌浆时加灌浆尾管，以将浆液送至灌浆尾端50cm处；④采用循环式和纯压式相结合的综合灌浆方式，确保浆液能达到细小缝隙和有效扩散距离；⑤孔口开至土层一下30cm处，并用封口袋扎紧筑实，然后粘土夯紧，制成孔口压浆板，防止因孔壁不规则造成浆液沿套管外币冒出;60 4.5.3.1大坝防渗方案比较防渗方案比选：从防渗效果比较：两种方案均能解决坝体、坝基渗漏问题；从施工条件比较，心墙施工工期短，受气候影响小，施工导流工程量小；水库相对死水较高，库区不能放空，粘土斜墙方案坝基防渗处理不能达到要求，固采用心墙方案防渗。⑶大坝下游反滤加固设计原大坝下游坝脚未设排水体，通过渗流计算，坝后出逸点最高达到90.41m，本次在下游坝脚设计贴坡式排水反滤，贴坡排水体顶高程为91.91m，用块石、砾石、砂分层筑成，砂砾层厚0.2m，砾石层厚0.2m，上部干砌石厚0.4m。⑷上、下游护坡及坝顶加固设计为防止坝身受风浪淘刷及雨水冲刷，上、下游坡需设置护坡，上游护坡可采用砼预制块护坡、干砌石护坡，下游护坡采用草皮护坡。根据本工程的实际情况，上游护坡选砼预制块和干砌块石两种方案进行综合比较，择优选取。①干砌块石护坡（方案Ⅰ）砌石护坡厚度参照《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）中A.2.1－1公式计算：因取t＝式中：D—石块的换算球形直径，m；Kt—随坡率变化的系数，查表取值1.3；ρk—块石密度，t/m3；取ρk＝1.8ρw—水的密度，t/m3；ρw＝1.0m—坡度，m=2.5hp—累积频率为5%的设计波浪高度，hp＝0.471m；t—护坡厚度，m。经计算得：D=0.186m，t=0.261m，根据干砌块石护坡的构造要求及施工技术要求，取干砌块石护坡厚度t=0.3m，护坡下采用0.15m厚砂砾石垫层。②砼预制块护坡（方案Ⅱ）60 方案Ⅱ为正六边形砼预制块护坡，砼强度为C15，边长0.3m，参照规范（SL274-2001），预制砼护坡板厚为：式中：η—系数，装配式取η=1.1；b—沿护坡板向长度，b=0.52m（分缝间距）ρc—板的密度，取ρc=2.4t/m3ρw—水的密度，取ρw=1.0t/m3hp—累积频率为1%的波高，hp＝0.584mLm—平均波长，Lm＝7.42mm—护坡坡率，m=2.5经计算，正六边形砼预制块护坡板厚t=0.08m，参照其它工程经验及满足施工要求，取砼预制块护坡板厚0.10m，板下设置0.1m厚砂卵石混合垫层。③方案比较以面积1m2进行两方案工程量及造价比较，结果列于表6.3.1。60 表4.5.1两方案工程量及造价比较表序号项目名称单位单价方案Ⅰ方案Ⅱ工程量造价（元）工程量造价（元）1卵(砾)石垫层m396.890.109.692块石护坡m3171.260.351.383砂卵(砾)石垫层m3115.580.109.694C15砼预制块护坡m3442.340.1044.235合计61.0753.92从表6.3.1中比较结果可知，干砌块石护坡（方案Ⅰ）比砼预制块护坡（方案Ⅱ）节贵投资7.15元/m2。且方案Ⅱ比方案Ⅰ施工干扰少，质量更容易控制，外形美观，本次加固设计选取砼预制块护坡（方案Ⅱ）为大坝上游护坡方案。④砼预制块护坡布置本次设计结合大坝边坡放缓，使大坝断面规范平整。设计将坝坡杂草进行全面清除，填土培厚，然后对坝体进行整坡，使其符合设计要求的坡比，并夯实坡面，在护坡坡脚及与两岸岸坡相接处均设置阻滑齿槽，护坡坡脚齿墙尺寸为0.8m×1.0m（宽×深），采用现浇C20砼结构，待齿砼强度满足要求后，整个坝面铺筑0.10m厚砂卵石混合垫层，并夯实紧密。然后采用砼预制块进行护坡，护坡上限至坝顶，下限至坝脚，两侧护至两岸坝肩与岸坡相接。⑤坝顶构造设计由于坝顶高低不平，且高程不满足要求，根据坝顶现状将坝顶高程统一为99.20m。坝顶宽5.00m，为改善大坝防汛交通条件，坝顶铺设混凝土路面，路面向上游侧设2%的横坡排水。⑥大坝坝坡排水设计为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横排水沟，横向排水沟设置于下游坡脚处，断面尺寸0.4×0.4m，纵向排水沟设置于大坝下游坡面与两岸交线处，排水沟断面尺寸为0.4×0.4m，纵、横排水沟相互连通。4.5.4大坝加固后渗流及坝坡稳定计算4.5.4.1加固后渗流稳定计算⑴计算断面60 曾山垅水库大坝无渗流原型观测资料，本设计渗流复核，是以原大坝设计剖面和本次地勘报告为基础，并结合施工回忆及运行期大坝质量检查及本次加固方案来确定计算断面。渗流计算选取的典型断面为最大断面，计算分区。(1)计算工况及断面参数计算工况:上游水位分别为正常水位93.32m、设计洪水位97.26m、校核洪水位97.44m。⑵渗透系数根据计算断面，坝体分为心墙填土、坝壳填土、坝基土、弱风化基岩及新增斜墙、贴坡排水6个渗流计算分区。各分区土的渗透系数均来源于本次地勘报告。渗透系数取值见表4.5.4。表4.5.4大坝各分区渗透系数取值表编号土层定名所在部位分区渗透系数（cm/s）①含砂粘土原心墙K81.60E-04②粉土质砂坝壳土K1、K65.76E-03③粉土质砾坝基土K2、K52.36E-04④石灰岩基岩K3、K48lu⑤粘土新增粘土固化浆防渗心墙K9、K101.00E-05⑥干砌块石帖坡排水K71.00E-02⑶渗流计算结果渗流计算结果见表4.5.5，流网图见图4.5.2。计算工况水位斜墙渗透坡降斜墙允许坡降贴坡排水出口坡降单宽渗流量（m3/d/m）正常水位93.32m2.9450.320.281设计洪水位97.26m3.5350.350.361校核洪水位97.44m3.5450.390.388表4.5.5　　　大坝加固后渗流计算结果表由上表可知，大坝加固后下游坝脚地面出逸坡降及渗流量都大为降低，浸润线也大幅降低，对大坝的渗流稳定及下游坝坡抗滑稳定都非常有利，60 且心墙渗透坡降小于允许值。图4.5.2加固后大坝渗流准流网图1）正常蓄水位2）设计洪水位3）校核洪水位4.5.4.2加固后坝坡稳定计算稳定计算方法、计算参数均同安全复核，大坝坝体填筑土的物理力学指标及抗剪强度指标的确定以本次地勘资料为准，见下表。60 表4.5.3大坝填土及棱体的力学性能指标土类天然密度KN/m3饱和密度KN/m3凝聚力c(kpa)内摩擦角φ(°)凝聚力c’(kpa)内摩擦角φ’(°)总应力有效应力原心墙19.219.325.0017.0024.0020.00坝壳土18.819.514.0025.0013.0028.00坝基土18.819.517.0028.0016.0031.00基岩25.5025.50100024100024新增心墙19.619.616292423贴坡排水21.2022.20042042坝坡稳定计算是在防洪标准安全复核和渗流安全评估成果的基础上进行的。具体的计算工况如下:a．库水位为正常蓄水位93.32m时形成稳定渗流期的下游坡；b．库水位为设计洪水位97.26m时形成稳定渗流期的下游坡；c．库水位为校核洪水位97.44m时形成稳定渗流期的下游坡；d．库水位降落考虑由正常蓄水位93.32m骤降至死水位84.00m时形成非稳定渗流期的上游坡；e．库水位由校核洪水位97.44m骤降至正常蓄水位93.32m时形成非稳定渗流期的上游坡。加固后的坝坡稳定计算结果见下表，由于浸润线的降低，下游坝坡稳定安全系数在各种工况下均满足规范的要求。图4.5.4加固后大坝抗滑稳定计算图（1）正常水位下游坡，K＝1.73560 （2）设计洪水位下游坡，K＝1.628（3）校核洪水位下游坡，K＝1.452（4）正常水位降至死水位上游坡，K=1.40160 （5）校核水位降至正常水位上游坡，K=1.376表4.5.4　大坝加固后边坡稳定计算结果表坝坡运行工况总应力法有效应力法规范允许下游坡正常运用正常蓄水位1.7351.25正常运用设计洪水位1.6281.25非常运用校核洪水位1.4521.15上游坡非常运用正常水位降至死水位1.5481.4011.15非常运用校核洪水位降至正常水位1.5531.3761.15由上表知大坝加固后的上、下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求，所以加固后的断面满足坝坡稳定要求。60 4.5.5大坝安全监测系统设计曾山垅水库水库现状大无必要的安全监测设施，不能满足水库大坝安全监测和管理的实际要求。为了保证水库大坝安全运行，充分发挥水库的效益，需增加安全监测设施。考虑到工程规模小，仅设置水位观测设施，在大坝内坡设置水位尺以观测水位。4.6灌溉建筑物除险加固设计4.6.1工程现状该水库坝下涵管布置在大坝左侧，为素砼预制圆管，根据安全复核，涵管存在主要问题为混凝土施工质量差，砼老化、砾石裸露；管壁漏水产生接触渗漏，在涵管出口上部坝体出现塌陷坑。进口斜管砼裂缝，结构强度不满足要求。涵管渗漏严重是大坝的安全隐患之一。4.6.2涵管除险加固方案根据涵管现状存在的问题，坝下涵管管壁渗漏严重，结构强度不满足要求。坝下涵管主要为下游农田灌溉，所以加固涵管是本次除险加固重点项目之一。根据工程实际情况，水库坝肩无有利地形地质条件开挖隧洞，所以本次设计不考虑新建隧洞方案。根据本工程的存在问题和我国涵管加固通常处理方法，初步拟定两种加固方案，第一方案：开挖坝体，重建坝下涵管；第二方案：对涵管进口改建，管身进行内衬加固处理。4.6.3新建坝下涵管设计4.6.3.1涵管选线和工程布置根据地质条件以及施工要求，将涵管管线与大坝交线处桩号为0+066（0桩号为坝右端），全长85m。涵管竖向布置进口底板高程84.00m，出口底板高程82.49m。4.6.3.2涵管结构设计根据涵管现状存在的问题，灌溉涵管管壁渗漏严重，结构强度不满足要求。坝下涵管主要为下游农田灌溉，所以加固涵管是本次除险加固重点项目之一。根据工程实际情况，水库坝肩无有利地形地质条件开挖隧洞，所以本次设计不考虑新建隧洞方案。60 根据本工程的存在问题和我国涵管加固通常处理方法，初步拟定两种加固方案，第一方案：开挖坝体，拆除重建坝下涵管；第二方案：对涵管进口改建，管身进行内衬加固处理。4.6.3涵管除险加固方案比较和确定4.6.3.1坝下涵管除险加固方案比较经过方案必选，方案一开挖工程量大，对坝体破坏严重，重建造价大。方案二更为经济，不需要大量开挖坝体。结合实际情况，采用拆除重建坝下涵管方案。4.6.4加固坝下涵管设计4.6.4.1涵管选线和工程布置根据地质条件以及与下游灌溉的衔接，涵管竖向布置进口底板高程84.00m，出口底板高程82.49m，出口设消力池，消能后与下游灌溉渠道衔接。为了使水流比较平顺的进入涵管内，涵管进口段开挖引水渠将水引入涵管进口。4.6.4.2涵管结构设计1、涵管进口型式进口顺水流方向依次布置进口段和消力段。进口采用浆砌石进水导墙及底板；进口段采用塔式结构，消力段布置进口斜卧管等。2、涵管管身段(1)管身设计涵管管身采用内径为300mm的PE管进行内衬(2)出口布置本次在涵管出口设一消力池。消力池长度以及深度根据正常水位下的出流量进行消能计算。计算采用SLSD程序进行，算得其池长2.5m，池深1.0m。4.7溢洪道除险加固设计4.7.1工程现状溢洪道在坝左侧的山体开挖而成，开敞式，进口控制段为宽顶堰，堰顶高程为93.32m,宽11.0m。右边墙无护砌，出口无消能设施。本次溢洪道加固设计处理的主要内容为针对上述问题，对溢洪道保持原底板高程60 93.32m不变，对溢洪道进行完建，新建进口及宽顶堰，衬砌陡槽段，完建消力设施。4.7.2工程布置方案根据溢洪道的工程现状及安全复核结论，本次设计正常蓄水位、堰顶高程及泄流宽度均不变。溢洪道除险加固的主要任务是对溢洪道进行加固完善，总体布置维持现状，末端增设消力池。加固后溢洪道由进口段，宽顶堰段，陡槽段及消力池组成，进口段长9m，宽10.56~11.21m，底板高程91.58～93.32m，边墙高2.5m～3.3m；宽顶堰段长6m，宽11m，底板高程93.32m，边墙高度3.3m；后接陡槽段长60m，宽11.0m，底坡0.099，边墙高度3.30～1.80m；设挑流鼻砍。4.7.3水力设计4.7.3.1泄流能力计算采用宽顶堰计算公式，堰顶高程为93.32m，溢流宽度为11.0m。按有关计算公式得Q～Z水位流量关系见表4.7.1。表4.7.1溢洪道水位流量关系表Z(m)93.3293.6293.9294.2294.5294.8295.12H(m)00.30.60.91.21.51.8Q(m3/s)0.002.476.9912.8519.7827.6436.34Z(m)95.4295.7296.0296.3296.6296.9297.22H(m)2.12.42.733.33.63.9Q(m3/s)45.7955.9566.7678.1990.21102.79115.90溢流堰后接长60.0m，底宽11.0m的陡槽，陡槽坡度为0.099，其糙率系数n取0.017。按20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）的有关规定，陡槽水面线按棱柱体河槽水面线公式计算。⑴　陡槽首端端面计算的临界水深计算根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）提供的方法计算起始断面位置和水深，陡槽上游接宽顶堰，起始计算断面定在堰下收缩断面。计算断面水深h1按下式计算:hk=（αq2/g）1/3通过计算得h1=2.65m。⑵　水面线计算60 根据以上基本参数，采用能量方程用分段求和法进行计算，以0桩号（宽顶堰末端）为陡槽起点，相应水深为收缩断面水深，推算出沿水流方向各断面的水深。水面线计算结果见表4.7.2，边墙高度根据计算掺气水深加0.50m超高确定，见表4.7.3中边墙高。表4.7.2加固后溢洪道泄流水面线计算结果（设计洪水）断面hωVv2/2g(m)Es⊿EsXRC⊿LΣ⊿L1～12.6529.144.971.263.91　16.301.7964.80　　0.181.902～22.1223.326.221.974.0915.241.5363.151.900.353.803～31.8520.357.122.594.4414.701.3862.105.700.9611.124～41.5116.618.733.885.3914.021.1860.5116.813.2146.375～51.0911.9412.157.528.6013.170.9157.8760.00　　表4.7.3陡槽边墙高计算表断面陡槽距离(L)计算水深(h)流速(v)掺气增加水深(hv)掺气后水深（ha）边墙高（H）1～102.654.970.132.783.282～21.902.126.220.132.252.753～35.701.857.120.131.982.484～416.811.518.730.131.642.145～560.01.0912.150.131.221.72由以上计算表可知，陡槽所需最大墙高区为3.3m，最小墙高为取1.8m，具体挡墙高度见初步设计图集。4.7.3.2消能工设计因陡槽纵坡较陡，设挑流鼻坎，本工程设计水流跌落在冲坑内消能。1、水舌抛距计算按校核洪水工况计算水舌抛距，流量为144.96m3/s。由陡槽加固设计得知，设计洪水工况，陡槽末端水深和平均流速分别为1.09m和12.15m/s。陡槽纵坡9.960 ％，鼻坎挑角近似取15°。公式:式中：L—鼻坎末端算起至下游河床床面的挑流水舌外缘挑距，m；V1—鼻坎坎顶水面流速，m/s，按鼻坎平均流速的1.1倍计；θ—挑流水舌出射角，近似取鼻坎挑角0°；h1—挑流鼻坎末端法向水深，m；h2—挑流鼻坎顶至下游河床高差，为9.7m。将已知数据代入上式，求得设计洪水工况水舌抛距为35.7m。2、冲刷坑深度计算t—自下游水面至坑底的最大水垫深度，mq—坎顶单宽流量H—上下游水位差K—冲刷系数将已知数据代入上式，求得设计洪水工况冲坑深度为5.5m。4.7.4溢洪道结构设计⑴　溢流堰结构设计溢流堰采用宽顶堰，堰体采用C25砼结构，泄流宽11.0m，堰顶高程93.32m。稳定计算:①基本资料上游水位:正常蓄水位93.32m，设计洪水位97.26m，校核洪水位97.44m。下游水位:根据溢洪道陡槽水面线确定；溢流堰重度:24kN/m3；基底砼与基岩面抗剪断摩擦系数:f’=0.65；60 基底砼与基岩接触面抗剪断凝聚力:c’=250kPa；基岩面允许承载力标准值:[σ]=500kPa；溢流堰断面尺寸见附图。②荷载组合基本荷载组合Ⅰ:正常蓄水位相应荷载组合。自重+静水压力+扬压力+波浪压力+动水压力+土压力。基本荷载组合Ⅱ:设计洪水位的上述相应荷载组合。特殊荷载组合:校核洪水时的上述相应荷载组合。本工程区的地震基本烈度为Ⅵ度，可不进行抗震安全复核。③计算公式根据《溢洪道设计规范》SL253-2000，溢流堰的稳定分析采用刚体极限平衡法，基底应力可采用材料力学法。抗滑稳定安全系数计算公式:K=（f’ΣW+c’A)/ΣP式中K—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；f’—堰体砼与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；c’—堰体砼与基岩接触面的抗剪断凝聚力；ΣW—作用于堰体上的全部荷载对计算滑动面的法向分量；ΣP—作用于堰体上的全部荷载对计算滑动面的切向分量；A—堰体与基岩接触面的截面积。基底应力计算公式:参照《水闸设计规范》SL265-2001中7.3.4-1式计算:式中:Pmax、Pmin——基底压力的最大值、最小值；ΣG—作用在堰体上的全部竖向荷载（包括堰体基础底面上的扬压力在内，kN）；A——计算底面面积；B——堰板顺水流方向的长度；ΣM——作用在堰体的全部荷载对基底面垂直水流流向形心轴的力矩60 ④计算结果及结论由上述基本资料及计算公式经计算得堰体的抗滑稳定安全系数及基底应力见表4.7.4。表4.7.4溢流堰抗滑稳定安全系数及基底应力计算结果表荷载组合抗滑稳定安全系数K基底应力（kPa）σuσd基本组合Ⅰ3.616.55.4基本组合Ⅱ2.8920.47.1特殊组合2.7624.68.5规范允许值基本组合3.0特殊组合2.5<[σ]>0由上述计算结果可知，溢流堰的整体抗滑稳定及基底应力均满足规范要求。（2）渗流轮廓设计两坝肩采用截水槽防渗，具体尺寸见图。（3）边墙及底板设计根据本工程的实际，陡槽边墙采用C20砼结构，具体尺寸见断面图。经计算，边墙的稳定及应力满足要求。为了适应地基不均匀沉陷及避免温度变化引起开裂，边墙每隔一定距离10m设一沉降伸缩缝，缝宽为2cm，缝内设止水。底板采用C25钢筋砼，厚度为0.3m，每9.1m设一横缝，缝间采用止水带止水，底板下部设置纵、横向排水沟。底板稳定分析:取陡槽最末一块衬砌进行计算，其底坡为0.099，陡槽底板为钢筋砼结构，块面积为10.7×10.0m2。陡槽底板主要受为水重W，底板自重G，浮托力P及水流拖力τ等，计算公式为:KC=fΣN/（ΣT+τ）其中ΣN—水重W、底板重G、浮托力P的法向分力之和ΣT—水重W、底板重G、浮托力P的切向分力之和τ—水流拖力水流拖力计算公式为:τ＝60 h1、h2、v1、v2－分别为陡槽首端和陡槽末端的水深和流速A—底板面积，9.50m2；R—水力半径；f—摩擦系数取f=0.55；浮托力近似按边墙高度即1.5m水头计算，经计算底板厚度为0.5m时，KC=1.31>[KC]=1.05，故陡槽底板满足抗滑稳定要求。4.8工程量汇总编号工程或费用名称单位数量　第一部分建筑工程　　一第一部分建筑工程　　(一)大坝加固工程　　　土方开挖m34185.2　大坝土方就近回填m33804.91　粘土固化浆液灌浆m2315　M7.5截坡石脚m372　砂垫层m3452.16　C15砼预制块护坡m3367.38　C20防浪墙m312.8　坝顶C20砼路面m2320　砂砾垫层m2320　坝顶C15砼路肩m320　C15砼踏步m336.71　C15砼排水沟m372.41　贴坡排水砂垫层m3252.96　贴坡排水碎石垫层m3252.96　贴坡排水块石护坡m3505.92　标准模板制安m2378.06　草皮护坡m23082.1　φ50pvc排水管m89.65　土工布铺设m27.3460 　钢筋制安t0.76(二)坝下涵管重建工程　　1　进水口工程　　　土方开挖m32073　土方回填m3621.9　C25砼斜卧管及消力池m339.49　斜管踏步C15砼m39.58　模板制安m273.8　铜片止水m6.8　一般钢筋制安t3.852　管身段工程　　　土方开挖m3614.4　土方回填m3552.96　300mmPE管m385　C10砼基础垫层m32.1　C25钢筋砼m32.3　铜片止水m5.46　沥青杉板分缝m26.87　模板制安m268　一般钢筋制安t0.783　出水口工程　　　土方开挖m348.56　土方回填m320.56　M7.5浆砌石边墙m315.84　C25钢筋砼底板m33.36　模板制安m27.43　钢筋制安t0.41(三)溢洪道加固　　　土方开挖m3910.96　石方开挖m3455.4860 　土方回填m3227.53　浆砌石拆除m3128.04　砼底板拆除m383.16　排水沟碎石垫层m310.2　C20砼边墙m392.34　泄槽底板及挑流鼻坎C25砼m3338.76　沥青杉板伸缩缝m239　651止水橡皮m35.24　φ50pvc排水管m23.76　土工布（300g）m28.57　标准模板制安m2365.32　钢筋制安t7.85(四)永久房屋建筑工程　　　新建工程管理值班用房m220永久交通工程　　防汛公路km2604.9对外交通该水库位于吴山乡吴山村，距德安县城20km，距吴山乡2km，多年来未能进行维修保养，路面窄小，坑坑洼洼，每逢雨季，车辆难以通行，从吴山村到水库尚有2.0km无公路通行，给大坝防洪和除险加固物资运输造成困难，急需进行修建，为了水库防汛及工程管理方便，按泥结石公路标准整治，新修进库公路2.0km，泥结碎石路面厚20cm，路宽4.5m。87 5施工组织设计5.1施工条件5.1.1对外交通现状该水库位于吴山乡吴山村，距德安县城20km，距吴山乡2km，但从吴山村到水库尚有2.0km无公路运输通行，武山镇到湖口县城有省级公路联通，方便涧水库到湖口县城27km。5.1.2施工场地条件本工程是除险加固工程，施工面主要集中在大坝、坝下涵管、溢洪道，施工项目集中；涵管和上游坝面施工受洪水影响较大，其余施工项目基本不受洪水影响；坝身及坝基防渗处理技术要求较高。5.1.3主要建筑材料本阶段对工程区土料、砂砾料、块石料进行了详细调查。土料主要分布于进库公路左侧山包，运距2.5km，储量丰富，平均厚度达4.0m，储量达5万m3，以褐色至黄褐色含砂粘土为主，土质均一，现有机耕小道可以通行；料场击实试验其最优含水量19.7%，最大干容重1.68g/cm3，渗透系数K=3.28×10-7cm/s，现有土料满足设计要求。      工程区内无完整砂砾石及块石料场，建议砂到永修县虬津镇采砂砂场购买，储量及质量均满足要求，运距30km，有公路相通。5.1.4水、电及通信库区农用电力线路和电话通信线路均已接通，施工用电可由农网输送，为确保工程施工，配备备用电源；施工通信可向附近农家租用；施工用水可从水库径流抽取，其水质及水量均满足施工要求。施工工期安排在10～次年2月，下游农作物已收割归仓，无用水要求，工程施工对下游用水无影响。87 5.2施工导流5.2.1导流标准及时段曾山垅水库为小（2）型水利工程，其主要建筑物为5级建筑物，依据（SDJ38-39）《水利水电施工组织设计规范》规定:临时建筑物为5级，导流标准为5-10年洪水（土石围堰）。根据本工程的具体情况，选定导流时段是10月到次年的2月，导流标准为5年一遇洪水，相应水库施工期（20%）洪峰流量为0.67m3/s。5.2.2导流方案的确定及导流建筑物（1）导流方案胡椒峦水库除险加固工程施工项目大部分位于水上，大坝上游坝坡处理项目及新址新建坝下涵管利用明渠导流，即在新建坝下涵管的同时，在附近按1:1.5开挖一条宽2m，深2m的明渠将水库水导向下游，坝坡水下部位施工仅需设置一道围堰，围堰顶高程为水库死水位84.0+安全超高0.5m，即84.5m，则坝坡填土、坡护施工可同时进行。待坝下涵管可过水时，利用新建涵管导流。明渠导流的过流能力计算按Q=W·C公式进行计算，计算得渠道水深h=1m时，Q=7.06m3/s，足以满足导流。H(m)0.20.30.40.50.60.70.80.91Q(m3/s)0.5211.592.283.013.934.885.97（3）围堰围堰采用编织袋及粘土围堰，堰顶高程为86.5m，围堰设计为顶宽2m，边坡1:1.5，共需编织袋粘土围堰1100m3。5.3主体工程施工5.3.1大坝施工⑴大坝土方开挖上游坡采用推土机清除大坝表层土体，清除原坝表面淤泥及护坡块石，87 根据设计断面控制高程及边坡。下游坡坝身土方削坡采用人工配合反铲进行，对削坡较薄层坝段由人工完成，较厚层坝段由反铲分层开挖，人工修整。削坡料部分于附近堆放，作后期利用料，用于坝体填筑、围堰填筑、其余削坡料由自卸汽车运于弃碴场弃碴。⑵土方填筑施工土方施工认真进行清基。土料自料场开采，74kw推土机推除无用层，人工配合1m3反铲挖掘机挖装，用汽车运输至填土区，采用推土机铺土，每层铺土厚度25～30cm，采用轮胎碾顺坝轴线碾压密实，边角采用打夯机夯压密实。在铺上层土料时，下层土料表屋应进行刨毛处理，并洒水湿润，待下层检验合格后，方可进行上层填筑。填筑面接缝右与老坝面结合处亦必须进行刨毛处理。⑶护坡施工首先平整坝坡，在上游坡脚砌筑浆砌石护脚，再铺设垫层，然后进行干砌块石护坡施工放样，铺设垫层。砌筑自下而上进行，预制块之间接缝密实，稳定牢固。下游坡采用草皮护坡，其施工程序:整地——铺设——养护。5.3.2溢洪道施工主要施工项目有土方开挖、石方开挖、土方回填、砼拆除、浆砌石拆除、砼浇筑、浆砌块石等。(a)土方开挖土方开挖采用人工进行，开挖料部分于附近堆放，作后期土方回填料，其余由自卸汽车运于弃碴场弃碴。(b)石方开挖石方开挖采用手风钻钻孔，人工装药爆破，人力胶轮车运输，部分用于石渣回填，其余弃渣。(c)土方回填土料充分利用土方开挖料，不足部分利用料场土料，人工整平，用蛙式打夯机夯实。(d)砼拆除手风钻钻孔，人工装药，爆破拆除，人力胶轮车运输，弃渣。（e）浆砌石拆除87 人工拆浆砌石并挖装，胶轮车运输，弃渣。（f）砼浇筑砼由0.4m3移动式拌和机提供，砼粗细骨料在块石料场人工轧制，胶轮车运输至施工现场，砼由拌和站提供人力双胶轮车运输，底板、堰体砼直接入仓，人工平仓、机械振实。5.3.3坝下涵管施工(a)土方开挖坝体开挖均采用机械开挖，开挖料于附近堆放，作后期土方回填料。(b)土方回填土料充分利用土方开挖料，不足部分利用料场土料，机械整平、碾压，结合部位人工整平，用蛙式打夯机夯实。（c）砼浇筑砼由0.4m3移动式拌和机提供，砼粗细骨料在块石料场人工轧制，胶轮车运输至施工现场，砼由拌和站提供人力双胶轮车运输，直接入仓，人工平仓、机械振实。5.4土石方平衡土坝加固的土方开挖料除部分利用作自身土方填筑和溢洪道土方回填及围堰填筑外，其余开挖料和部分干砌石拆除料等均弃渣；输水建筑物重建的土石方开挖料全部弃渣；溢洪道加固的石方开挖料除部分用于墙背回填，其余弃渣，土方开挖料除部分利用作自身土方回填外，其余开挖料弃渣。5.5施工总体布置本工程项目集中，施工场地狭窄，场内交通困难，施工总体布置经遵循因地制宜，有利生产、方便生活、易于管理、安全可靠、经济合理的原则，妥善安排。施工管理及生活区:利用水库附近的民房及空地布置管理区和生活区，另外增加临时工棚100m2。施工区:分两个施工区，即大坝施工区和溢洪道施工区。大坝施工区布置在大坝左坝端，溢洪道施工区布置在溢洪道左侧平台上。交通:本工程运输完全靠公路，需要改建进库公路2.0km，主要是拓宽路基，铺设泥结石路面，以便于运输材料和施工机械等。87 拌和系统:本工程砼及砂浆拌和采用小型移动式拌和机，就近布置在大坝坝端及溢洪道旁。供电系统:利用现有坝下供电线路供电，架设上坝低压施工线路1500m。5.6施工总进度工程项目集中，施工干扰大，运输困难，工期安排为1年，即第一年9月开工，第二年8月完工。主要项目施工安排如下： ⑴涵管施工是工程关键所在，要求在2012年1月前完成，以便涵管能及时导流进行大坝其它项目施工。 ⑵大坝整治及护坡施工 大坝上游坡整治及上游护坡施工受库水位及气候影响较大，在坝下涵管完成后应尽快完成上游坡土方平整和坝坡护砌，整个工程安排在10～12月份施工。 ⑶大坝粘土心墙受气候影响较大，因此应尽量提前施工，安排施工时间为10～12月。 ⑷溢洪道主汛期可能泄洪，应在主汛期前施工，时间为1～4月。 整个工程的施工进度安排见施工进度表（表5.3.1）。87 表5.3.1曾山垅水库除险加固工程施工总进度表部位项目第一年第二年910111212345678准备工作设备进场大坝坝坡整治粘土斜墙填筑砼预制块护坡贴坡排水坝顶公路溢洪道土石方开挖土方回填砼工程浆砌石边墙灌溉涵管土石方开挖土方回填混凝土拆除工作桥排架箱涵混凝土浇筑其它工程工程退场87 6工程管理设计6.1管理现状及存在问题曾山垅水库蓄水投入运行后，行政隶属乡政府领导，业务由德安县水务局管理，设立了专门负责水库管理的人员机构，建立了完整的规章制度，长期实行轮流值班，主要负责水库的护养和安全运行，汛期限制蓄水，农田灌溉季节开闸放水。该水库自建成以来，一直带病运行，水库长期限制蓄水，工程效益未能很好发挥，生产、生活投入甚少，大坝等主体工程缺乏必要的观测设施，无生活办公设施及交通设施，工程管理条件十分落后，效率低下。根据大坝安全评估运行管理报告的综合评价，大坝运行管理为“差”。6.2管理机构及设施6.2.1管理机构及人员该水库工程除险加固达标后，必须尽快建立起完善的生产管理机构，以适应现代化生产建设管理的需要，按照部颁《水利工程管理单位定岗标准（试点）》，结合茅山水库生产管理、防洪抢险、后勤保障服务等实际情况，同时本着精简、高效的原则，计划在原管理所的基础上调整设置职能机构。管理岗位设置:按《定岗标准》，小型水库可设置单位负责、工程技术管理二个岗位。岗位定员:白清泉水库属小（二）型水库，按《定岗标准》，其定员级别为5级，考虑到库容较小，按《定岗标准》中的岗位定员总和的下限定员，共设各类岗位人员2人。管理机构名称拟为“德安县白清泉水库管理站”。6.2.2主要管理设施①安全监测设施水雨情观测设施。②办公管理用房水库无管理用房，本次加固处理新建有管理值班房，面积为30m2。87 6.2.3工程运用管理依据《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》、《水库大坝安全管理条例》和《江西省河道管理条例》等法律法规性文件，制订工程管理规程和条例。管理站应严格按照制订的有关规程和条例进行工程管理和经营。(1)控制运用:根据水文气象，上下游防洪要求，结合工程情况和用水部门的要求制订综合利用计划，优化调度，尽量做到有计划地蓄水、供水、泄水，使工程发挥最大效益。(2)检查观测:对工程进行全面、系统、经常性的检查观测，掌握其工作状况。(3)养护与维修:保持工程经常处于良好的工作状态，及时消除隐患，延长工程寿命。(4)防汛:保证汛期防汛通讯联络可靠，做好洪水预报，组织好防汛队伍，准备防汛器材，确保工程安全。6.3工程管理和保护范围该工程管理范围包括工程区和生产区、生活区:上游从坝脚线向上不小于100m，下游从坝脚线向下30m为界，左岸以坝端向右侧外延30m为界，右岸以溢洪道以右50m为界为管理范围。生产、生活区管理范围为值班室外延20m为保护范围，库周以正常高水位93.32m边线至第一道分水岭脊线之间的陆地为水库保护范围。6.4建设期的管理体制及实施办法工程建设实行四制，由德安县人民政府或委托水行政主管部门组建项目法人，实行项目法人负责制。工程施工采用公开招标的方式选择施工队伍，同时工程项目的建设进行全过程的监理，质量监督部门跟踪进行质量监督，严把质量关，做到资金合理使用。87 7水土保持与环境保护设计曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，距德安县城约20km。坝址座落博阳河支流田家河上，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用效益的重点小(二)型水库。水库地理位置重要，水库设计灌溉面积1000亩，保护区人口达1000人。工程自1965年建成以来，出现了不同程度的工程质量问题，急待加固处理。本次加固工程主要建筑物包括:大坝、溢洪道、坝下涵管、管理设施等。由于工程施工涉及到土石方开挖、弃碴堆放，破坏了原地貌水土保持能力和自然景观。施工影响主要表现在施工“三废”排放及噪声污染，“三废”若直接排放，将影响局部地区环境质量和功能，噪声污染将影响施工一线工人健康和附近居民的正常生活等。根据建设项目水土保持及环境保护设计有关规定，建设项目的初步设计应当编制水土保持环境保护篇章，对不利影响提出减免措施和环境保护措施。7.1水土保持设计7.1.1设计依据根据《中国人民水土保持法》及其实施条例中规定“从事可能引起水土流失的生产建设活动的单位和个人，必须采取措施保护水土资源，并负责治理生产建设活动的水土流失”和“工程竣工后，取土场、开挖面和废弃的砂、石、土存放地的裸露土地，必须种树植草，防止水土流失”等相关规定。7.1.2技术标准①SL204-98《开发建设项目水土保持方案技术规范》②SL190-96《土壤侵蚀分类分级标准》③GB/T16453-1996《水土保持综合治理技术规范》7.1.2.1水土流失影响分析本工程施工项目主要有土石方开挖与填筑，石方的开挖与填筑，围堰拆除、混凝土浇筑，临时建筑物的修建等。工程实施将不可避免扰动原地貌，损坏土地和植被等，造成水土流失。87 工程建设中，因弃渣堆放，新建临时施工设施等，出现大面积的裸露土地和不稳定边坡，土壤抗蚀性差，一遇到中高强度降雨，极易发生溅蚀、面蚀、沟蚀、滑坡等类型土壤侵蚀，对下游各项设施带来不良后果，故采取相应的林草措施和工程措施进行恢复植被、稳定边坡，增强土壤的抗蚀性，从而防止水土流失。工程损坏的水保设施总面积为1.3hm2，主要损坏的水土保持设施为原地貌。7.1.3防治范围及防治措施布局本工程水土流失防治责任范围包括项目建设区，总占地面积0.9hm2，其中施工临时设施占地0.3hm2，弃渣场占地0.21hm2等。防治措施布局:主体工程防治区主要采取砼护坡和种草护坡措施（主体工程设计已考虑）；弃渣场采取植物措施和工程措施；临时道路、块石料场采取场地平整后进行绿化。7.1.4水土流失防治措施（1）弃渣场渣场占地面积约为0.21hm2，工程总弃渣量:0.32×104m3，主要成分为土、砼及砂石等。碴源主要由大坝、输水建筑物等土石方开挖及拆除砼石料等。弃碴可用于防汛公路路基及路面的填筑。（3）临时道路及施工场地根据施工需要，本工程需改造进库公路2.0km，为双车道泥石路面。占地面积约为0.8hm2，其中少量耕地，其余为荒地。临时道路随地势而修，开挖地边坡面积很少，且无大量土方开挖。施工企业及临时生活区主要布置在大坝附近耕地和闲置的空地上，占地约0.15hm2，开挖边坡以岩体为主的低部适当种植抓山虎，进行垂直绿化，覆盖裸地，边坡以土体为主的种草；填方段路边植树进行固土。施工结束后，对施工临时道路、施工临时用房、施工场地经过必要的地措施后，对临时用地进行种草绿化。7.1.5水土流失监测主要采用地面观测法。施工期间观测本工程水土流失防治责任区的场地平整情况；观测土料临时拦护措施情况以及施工结束后林草种植情况。87 7.2环境保护设计7.2.1环境现状库区属亚热带东南季风气候区，夏季湿热多雨，冬季风寒天冷，全年四季分明。年平均气温为17.00C；年均相对湿度78%，多年蒸发量为1195mm，最大风速15.0m/s，风向多为东北风；年日照时数2000小时以下，年无霜期240～260天；年平均降水量为1440mm。工程区坐落在博阳河博阳河支流田家河上，地下水的类型主要为松散地层孔隙潜水及基岩裂隙水。松散地层孔隙潜水主要分布于第四系松散地层中，其中以冲洪积层含水较丰富，透水性较强，而残坡积层中透水性较弱。基岩裂隙水主要分布于强风化裂隙中，一般透水性小，水量不丰，而弱～微新岩体基本为相对不透水层。地下水的补给来源主要为大气降水，并排泄于河床中，地下水位季节变化较为明显，枯水期地下水位较低，丰水期地下水位较高水库区属长江流域博阳河水系，区内地下水主要为基岩裂隙水和少量第四系松散堆积层内上层滞水。上层滞水主要来源大气降水补给，其动态变化与气候、隔水透镜体厚度及分布范围有关；基岩裂隙水其来源雨水渗透或河流渗入，同时也由于蒸发和流入河流而排泄。地下水位随季节性变化不明显。地表水与地下水均属中性淡水，对砼具分解类溶出型弱腐蚀。7.2.2设计依据（1）有关法规条例①《中国人民共和国环境保护法》②《建设项目环境保护管理条例》（2）采用的环境保护标准①GB3838-2002《地表水环境质量标准》②GB8978-96《污水综合排放标准》③GB3095-96《环境空气质量标准》④GB228.4123-90《建筑施工场界噪声限值》（3）工程对环境不利的影响因本工程尚未编制报告书（表）和水土保持方案，87 故参考同类工程进行类比分析。本工程为除险加固工程，不改变工程的规模，运行期不改变河流水文情势，据了解工程区无珍贵动植物和自然保护区，也无医院、学校等其他的敏感点。因此工程建设主要环境影响为施工期施工过程中产生的“三废”、噪声对环境的影响及一些临时设施占地所造成的植被破坏等。7.2.3环境保护设计7.2.3.1水质保护（1）保护目标施工污水排放执行GB8978-96《污水综合排放标准》中的一级标准。（2）污染源及影响分析施工期间，废水主要来自砂石骨料加工废水、生活污水、混凝土拌和废水、含油废水，其中污染物以SS为主。废水量以砂石骨料加工及棱体水力充砂废水居多；混凝土拌和废水为间歇式排放，其余为连续排放，若不妥善处理，可能影响下游河道和地下水质，从而影响饮用水源。本工程所需各砂石骨料都由块石加工得到。拌和站布置在大坝右端，拌和系统承担1200m3现浇混凝土生产任务，在枯水期施工时，混凝土搅拌冲洗产生的碱性废水对受纳水体的污染不可忽视，应采取专门处理后排放。（3）保护措施①砂石骨料加工废水处理采用混凝沉淀法。废水从筛分楼流出先经沉砂池把粗砂除去，再进入沉淀池，并在沉淀中投加凝聚剂。由于絮凝剂的投加，使小于0.035mm的悬浮物得以快速而有效的去除。②混凝土拌和系统废水处理措施针对混凝土冲洗废水水量少，废水排放不连续，仅每台班冲洗一次，且悬浮物浓度较高等特点，采用间歇式自然沉淀的方式去除易沉淀的砂粒。冲洗废水pH值偏高，但因水量小，影响不大。针对混凝土拌和系统间隙式排水，水量很小的特点，各个系统均采用统一形式和规模的矩形处理池，每台班末的冲洗废水排入池内，静置沉淀下一台班末排入，沉淀时间达6小时以上（添加一些药剂）。③生活污水处理措施87 生活污水来源于施工期间施于人员生活污水和粪便的排放。工程施工期有2个生活区，施工人数50人，用水量采用0.15m3/人·d，排水量按用水量的80%计算，生活区的排水量6m3/d，其中主要成分为BOD5、SS。采用化粪池。工程施工期生活污水经化粪池初步处理排入，这在以往工程中应用很广，其原因主要是化粪池具有低造价，低运行费用等优点，适用于污水量较小。④修理系统含油污水处理措施机械修配站设一个矩形处理池，尺寸分别为3m(长)×1.5m（高）。含油污水经一天蓄满水池后投药，再经整晚的絮凝沉淀后第二天排放。7.2.3.2大气环境保护（1）保护目标环境空气执行GB3095-96《环境空气质量标准》中的二级标准，环境空气中TSP控制标准为0.30mg/m3。（2）污染源及影响分析工程施工区环境空气的污染源主要有土石方的开挖、砂石料加工系统、拌和站生产、水泥运输泄漏产生和粉尘、交通运输产生的扬尘、施工机械燃油废气、施工生活区燃煤烟尘等。（3）保护措施施工单位必须选用符合国家有关卫生标准的施工机械和运输工具，使其排放的废气符合国家有关标准；凿裂、钻孔以及爆破提倡湿法作业，降低粉尘量。工程露天爆破时，尽量采用草袋覆盖爆破面，以减少爆破产生的粉尘。工程施工应配备洒水车壹台，在开挖、爆破集中的首部及料场、各工区、施工公路等地，非雨日的早、中、晚来回洒水，减少扬尘，缩短粉尘污染的影响时段，缩小污染范围。施工过程中受大气污染影响严重的为施工人员，应着重对施工人员采取防护措施，如佩带防尘口罩等。砂石骨料加工优先采用湿法破碎的低尘工艺，可以减少粉尘的产生量，机械粗骨料加工厂的砾石料粗碎采用闭路循环破碎后，再进入主筛分楼；水泥采用封闭式运输，减少粉尘传播途径。选用符合国家有关卫生标准的施工机械和运输工具，使其排放的废水达到有关标准。对各加工系统附件采用洒水降尘的方法，结合水保措施在加工系统外围种植植物，以降低粉尘污染影响的程度。87 施工期间，交通车辆多为柴油燃料的运输车辆，尾气排放量与污染物含量相对较训，需尽可能安装尾气净化器，保护尾气满足排放标准，降低废气污染程度。场内部分永久公路路面全部采用混凝土或水泥硬化，与土、碎石路面相比，车辆运输产生的扬尘较少，交通粉尘污染较为轻微。对公路进行定期养护、维护、清扫，保持道路运行正常。无雨日进行洒水，减少扬尘。7.2.3.3声环境保护措施（1）保护目标施工区满足GB228.4123-90《建筑施工场界噪声限制》，昼、夜噪声限值分别为85dB(A)、55dB(A)；环境噪声按照现状的调查结果执行GB3096-93《城市区域环境噪声标准》II类标准，昼、夜噪声控制标准分别为60dB(A)、50dB(A)。（3）噪声源控制措施①施工单位必须选用符合国家有关标准的施工机具，尽量选用低噪声的施工机械或工艺，从根本上降低噪声源强；②加强设备的维护和保养，保持机械润滑，降低运行噪声；③振动较大的机械设备应使用减振机座降低噪声；④避免夜间爆破；⑤为防止交通混乱造成的人为噪声污染，夜间应减少施工车流量，在工程坝址以及生活区出口等车流量较高的交叉路口设立标志牌，限制工区内车辆时速在20Km/小时以内，并在路牌上标明禁止施工车辆大声鸣笛。⑥加强施工人员防护，施工单位除了对施工人员给予必要的防护设备和劳保补助外，对噪声影响较大的工种，还要采取轮班作业。7.2.3.4固体废弃物处理措施工程施工过程中固体废充物主要来土石方开挖，拆除的部分砼及施工场地的生活垃圾，工程弃碴量若不妥善处理，会引起水土流失，堵塞河道或淤积水库。生活垃圾成分多样，容易引起苍蝇等害虫孳生。（1）弃碴处理工程规划有1个碴场，并严格按照水土保持有关要求进行防护措施设计，具体措施见水土保持部分。（2）生活垃圾处理87 本工程施工期日高峰人数50人，按照每人每天产生垃圾1kg计算，施工期施工人员每天将产生生活垃圾约0.05t。生活垃圾就近运至碴场填埋。在施工期间生活区设置专门的垃圾桶，每天定时清运至碴场填埋。对施工区的垃圾桶需经常喷洒灭害灵等药水，防止苍蝇等害虫孳生，以减免生活垃圾对工程地区水环境和施工人员的生活卫生产生不利影响。7.3水土保持及环保投资本工程新增环保及水土保持投资共计为3.0万元。（1）环保投资本工程中，因施工造成的各种环境影响而采取环保措施，环境监测都列为环保投资。本项目环保投资按1.0万元计列。(2)水土保持投资水土保持投资为水土流失防治费，根据《中华人民共和国水土保持法》第二十条:“建设过程中发生的水土流失防治费用，从基本建设投资中列支”，因此由工程费用列支。本项目水土保持投资按2万元计列。87 8设计概算8.1工程概况曾山垅水库位于德安县吴山乡吴山村，距德安县城约20km。坝址座落博阳河支流田家河，设计灌溉面积1000亩，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（2）型水库。大坝为心墙土石坝，1965年10月正式施工，于1966年10月完工，主要建筑物有:大坝、溢洪道、坝下涵管等。本次除险加固工程建设主要施工项目有:粘土斜墙填筑工程，大坝土石方整治工程、溢洪道加固工程，坝下涵管重建工程，管理设施建设工程等。整个工程施工工期为12个月。按2011年第四季度的价格水平，经计算，工程概算总投资为213.06万元，其中工程部分投资为210.06万元，水土保持与环保部分投资为3.0万元。8.2编制依据8.2.1工程概算编制原则和依据⑴江西省水利厅赣水建管字（2006）242号文颁发的《江西省水利水电工程设计概（估）算编制规定》；⑵江西省水利厅“赣水建管便字［2011］10号文”印发的《江西省重点小(2)型病险水库除险加固初步设计及审批导则》的通知。⑶本工程设计文件及图纸工程量。8.2.2基础价格(1)人工预算单价为:工长为4.37元/工时，高级工为3.93元/工时，中级工为3.51元/工时，初级工为2.92元/工时。(2)电、风、水价经调查分析计算，施工用电价格为0.91元/kw·h，风价为0.15元/m3，水价为0.44元/m3。87 (3)主要材料预算价格主要材料与价格水平为2011年第四季度市场价格:具体采用九江市建设工程造价信息2011年第4期（12月份）中公布的德安县材料价格作为原价，加上运杂费、运输保险费、采购保管费构成材料预算价格。运杂费：汽车运输费0.6元·吨/km，装车费5元/吨，卸车费5元/吨，钢筋的笨重系数1.3；水泥、钢筋、柴油、紫铜片分别按320元/t、2800元/t、3500元/t、38元/kg的限价进入单价计算；砂、卵石、碎石、块石按35元/m3、50元/m3、60元/m3、55元/m3的限价进入单价计算，价差部分只计取税金。主要材料预算价格为：主要材料预算价格汇总表编号名称及规格运距（km）单位预算价格其中原价运杂费运输保险费采购及保管费1柴油20kg8.642汽油20kg83炸药20kg184粗砂30m36740275块石30m3111.77239.76卵石30m377.74829.77砂30m3678碎石30m377.74829.79钢筋20t5285.6526026.510沥青20t350011水泥20t5004802012水泥32.520kg0.510.490.0213中砂30m36336278.2.3主要设备价格的编制依据主要设备价格依据生产厂家报价和2011年市场调查并参照在建工程资料综合分析选用。87 8.2.4建安工程定额采用依据⑴江西省省水利厅2006年《水利水电建筑工程概算定额》。⑵江西省省水利厅2006年《水利水电设备安装工程概算定额》。⑶江西省省水利厅2006年《水利水电工程施工机械台时费定额》。⑷江西省省水利厅2006年《水利水电工程设计概（估）算编制规定》。⑸　其他有关专业定额。8.2.5建安工程单价综合系数计算表11.2.1　建安工程单价综合系数计算表序号费用名称计算基础费率（%）土方工程石方工程砌石工程砼工程钢筋模板工程钻孔灌浆其他工程安装工程A基本直接费人工材料机械100100100100100100100100B其他直接费A1.31.31.31.31.31.31.32.4C现场经费A4.05.05.55.04.55.04.545(人工费)D间接费A＋B＋C4.05.05.04.04.05.04.550(人工费)E计划利润A＋B＋C＋D77777777F税金A＋B＋C＋D＋E3.223.223.223.223.223.223.223.228.2.6工程有关费用计算标准⑴建筑及施工临时工程①临时工程按建安工作量的3%计。⑵独立费用①建设单位项目管理费按建安工程量的2.5%计取。②工程监理费按建安工作量的3.0%计算。③科研勘测设计费：勘测设计费按建安工作量的6.5%计算。④大坝安全评估费按1万元/座计。⑶预备费①基本预备费按一至五部分的1%计取，不计取价差预备费。87 8.3工程概算表表8.3.1工程概算总表;表8.3.2工程总概算表表8.3.3建筑工程概算表;表8.3.4机电设备及安装工程概算表表8.3.5临时工程概算表;表8.3.6独立费用概算表表8.3.7主要材料预算价格汇总表表8.3.8主要工程量汇总表87 工程概算总表单位：万元编号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计Ⅰ工程部分投资　　　　　第一部分建筑工程175.08　　175.08一第一部分建筑工程175.08　　175.08　第二部分机电设备安装工程　5　5二第二部分机电设备安装工程　5　5　第三部分金属结构设备及安装工程　　　　　第四部分施工临时工程5.25　　5.25四第四部分施工临时工程5.25　　5.25　第五部分独立费用　　22.6422.64一建设管理费　　4.514.51二勘测设计费　　11.7211.72三工程监理费　　5.415.41四其它　　11　一至五部分投资合计180.34522.64207.98　基本预备费　　　2.08　静态总投资　　　210.06　总投资　　　210.06Ⅱ建设和移民安置投资　　　　一静态总投资　　　　二总投资　　　　Ⅲ水土保持工程投资2　　2一静态总投资　　　2二总投资　　　2Ⅳ环境保护工程投资1　　1一静态总投资　　　1二总投资　　　1Ⅴ工程投资总计　　　210.98　工程静态总投资　　　213.06　工程总投资　　　213.0687 总概算表编号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计占一至五部分的百分率(%)　第一部分建筑工程175.08　　175.08　一第一部分建筑工程175.08　　175.08一　第二部分机电设备安装工程　5　5　二第二部分机电设备安装工程　5　5二　第三部分金属结构设备及安装工程　　　　　　第四部分施工临时工程5.25　　5.25　四第四部分施工临时工程5.25　　5.25四　第五部分独立费用　　22.6422.64　　一、建设管理费　　4.514.51　　二、勘测设计费　　11.7211.72　　三、工程监理费　　5.415.41　　四、其它　　11　　一至五部分投资合计180.34522.64207.98　　基本预备费　　　2.08　　静态总投资　　　210.06　　价差预备费　　　　　　建设期融资利息　　　　　　总投资　　　210.06　87 建筑工程概算表编号工程或费用名称单位数量单价（元）合价（元）　第一部分建筑工程　　　1750831.78一第一部分建筑工程　　　1750831.78(一)大坝加固工程　　　1157143.29　土方开挖m34185.29.8341140.52　大坝土方就近回填m33804.9116.261639.54　粘土固化浆液灌浆m2315254.5589167.5　M7.5截坡石脚m372217.3815651.36　砂垫层m3452.1698.1844393.07　C15砼预制块护坡m3367.38440.12161691.29　C20防浪墙m312.8365.494678.27　坝顶C20砼路面m232071.0422732.8　砂砾垫层m232014.584665.6　坝顶C15砼路肩m320332.636652.6　C15砼踏步m336.71330.1612120.17　C15砼排水沟m372.41330.1623906.89　贴坡排水砂垫层m3252.9698.1824835.61　贴坡排水碎石垫层m3252.9697.0624552.3　贴坡排水块石护坡m3505.92130.9466245.16　标准模板制安m2378.0637.9314339.82　草皮护坡m23082.110.432053.84　φ50pvc排水管m89.6510.96982.56　土工布铺设m27.347.1352.33　钢筋制安t0.767423.765642.06(二)坝下涵管重建工程　　　188331.56　进水口工程　　　　　土方开挖m3207311.1323072.49　土方回填m3621.916.210074.78　C25砼斜卧管及消力池m339.49404.8515987.53　斜管踏步C15砼m39.58330.163162.93　模板制安m273.837.932799.23　铜片止水m6.8532.023617.74　一般钢筋制安t3.857423.7628581.48　管身段工程　　　　　土方开挖m3614.49.836039.5587 建筑工程概算续表编号工程或费用名称单位数量单价（元）合价（元）　土方回填m3552.9616.28957.95　300mmPE管m38575063750　C10砼基础垫层m32.1305.61641.78　C25钢筋砼m32.3375.35863.31　铜片止水m5.46532.022904.83　沥青杉板分缝m26.8797.47669.62　模板制安m26837.932579.24　一般钢筋制安t0.787423.765790.53　出水口工程　　　　　土方开挖m348.5610.34502.11　土方回填m320.5616.2333.07　M7.5浆砌石边墙m315.84217.383443.3　C25钢筋砼底板m33.36367.421234.53　模板制安m27.4337.93281.82　钢筋制安t0.417423.763043.74(三)溢洪道加固　　　281356.93　土方开挖m3910.969.838954.74　石方开挖m3455.4842.1919216.7　土方回填m3227.5316.23685.99　浆砌石拆除m3128.0413.421718.3　砼底板拆除m383.16119.399928.47　排水沟碎石垫层m310.297.47994.19　C20砼边墙m392.34365.4933749.35　泄槽底板及挑流鼻坎C25砼m3338.76365.59123847.27　土方回填m3552.9616.28957.95　300mmPE管m38575063750　沥青杉板伸缩缝m23997.473801.33　651止水橡皮m35.2485.33005.97　φ50pvc排水管m23.7610.96260.41　土工布（300g）m28.577.1361.1　标准模板制安m2365.3237.9313856.59　钢筋制安t7.857423.7658276.52(四)永久房屋建筑工程　　　124000　新建工程管理值班用房m220100020000永久交通工程　　　　防汛公路km25000010000087 机电设备及安装工程概算表编号名称及规格单位数量单价（元）合计（元）设备费安装费设备费安装费　第二部分机电设备安装工程　　　　50000　(一)安全监测设施　　　　50000　　水、雨情观测设施项150000　50000　　　　　　　施工临时工程概算表编号工程项目及名称单位数量单价（元）合价（元）　第四部分施工临时工程　　　52524.95(一)临时工程(３%)项1750831.780.0352524.95独立费用概算表编号工程或费用名称单位单价（元）费率合价（元）　第五部分独立费用　　　226402.81一建设管理费元　　45083.921建设单位项目管理费元45083.92　45083.92二勘测设计费元　　117218.191工程勘测设计费元1803356.736.5%117218.19三工程监理费元1803356.733%54100.7四其它元　　100001大坝安全评估费元1803356.73　1000087 主要材料预算价格汇总表单位：元编号名称及规格单位预算价格其中原价运杂费运输保险费采购及保管费1柴油kg8.647.460.030.050.222粗砂m3674027　　3块石m3111.77239.7　　4卵石m377.74829.7　　5砂m367　　　　6砂砾m373.84528.8　　7碎石m377.74829.7　　8钢筋t5285.6526025.6　　9水泥32.5kg0.510.490.02　　10中砂m3674027　　87 9附件及附图9.1报告附件1、安全评估报告2、工程概算书9.2报告附图87 87'