盐亭县军民水库枢纽工程除险加固初步研究设计说明书.doc
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四川省盐亭县军民水库除险加固工程 初步设计说明书 盐亭县水利电力勘察设计队 二○○六年十二月 1 综合说明5 1.1 工程概况5 1.2 大坝安全鉴定结论6 1.3 工程水文特性8 1.4 工程地质9 1.5 工程设计10 1.6 施工组织设计11 1.7 施工安排12 1.8 施工总体布置12 1.9 水土保持与环境影响评价12 1.10 除险加固工程建设的必要性13 2 水库水文及调洪演算13 2.1 流域概况13 2.2 洪水设计计算标准14 2.3 调洪演算14 3 工程设计18 3.1 工程等级和设计依据18 3.2 安全复核19 3.3 大坝整治设计22 3.3.1 上游坝坡整治设计22 3.3.2 下游坝坡整治设计22 3.3.3 坝肩帷幕灌浆设计23 3.3.4 溢洪道整治设计25 3.3.5涵卧管整治设计25 3.3.6机耕桥设计25 4 施工组织设计26 4.1 施工条件26 4.2 天然建筑材料27 4.3 施工组织27 4.4 施工布置29 4.5 施工计划30 4.6 施工安全31 4.7 主要工程施工方法31 5.水土保持与环境影响评价33 6 水库运行管理33 6.1 工程管理现状33 6.2 工程建后管理34 6.3 工程管理运用35 6.4 工程监测36 6.5 综合经营37 6.6 供水管理章程37 6.7 水费收取改革方案38 7.工程概算40 7.1 编制原则和依据40 7.2 主要项目及工程量40 7.3 有关费率41 7.4 调差41 7.5 工程概算42 附:1、四川省盐亭县军民水库除险加固整治设计图 2、四川省盐亭县军民水库大坝安全鉴定书 3、四川省盐亭县军民水库大坝整治工程土工试验报告 主要工程特性表(一) 序号 名称 特性 备注 一 枢纽主要水文特征 1 坝址以上集雨面积 33.5km2 2 多年平均气温 17.4℃ 3 多年平均降雨量 900mm 4 最大一日暴雨量 120mm 5 年最大风速多年平均值 20.7m/s 6 多年平均径流深 162mm 7 主河道长 15km 8 主河道平均比降 5.3‰ 二 灌区特征 1 设计总灌面积(亩) 4100 2 有效灌面积(亩) 1500 3 灌溉时期 3~6个月 4 灌溉保证率 75% 三 特征水位及库容 1 设计洪水位 474.66m 2 校核洪水位 475.27m 3 正常蓄水位 471.30m 4 死水位 467.05m 5 总库容 296.8万立米 6 正常水位库容 127万立米 7 有效库容 70.6万立米 8 死库容 56.4万立米 主要工程特性表(二) 序号 名称 特性 备注 四 大坝工程 1 坝型 土坝 2 坝顶长 116m 3 最大坝高 22.2m 4 坝顶宽度 3.5m 5 坝顶高程 476.20m 五 溢洪道 1 形式 正槽式 2 堰顶形式 宽顶堰 3 宽度 6.5m 4 长度 170m 六 放水设施 1 卧管 0.6×0.8m 宽×高 2 涵管 0.6×1.2m 宽×高 七 劳力(工日) 2.08万 八 工期 1 总工期 5个月 九 工程静态总投资 87.54万元 1 需国家补助 50万元 2 县财政补助 5万元 3 自筹 32.54万元 1 综合说明 1.1 工程概况 1.1.1 枢纽工程 军民水库系涪江水系梓江支流上的一座以灌溉为主,兼有防洪、人饮、养殖等综合效益的小<一>型水库。该库位于盐亭县剑河乡一村,枢纽地理坐标东经105°13',北纬31°27',距剑河乡3公里,距盐亭县城38Km,水库管理站公路、电源、通讯均通。 水库坝址处河床底部海拔高程约452.36m,坝址以上自然集雨面积33.5km2,总库容296.8万m3,正常库容127万m3,死库容56.4万m3,设计控制灌面4100亩,灌区为盐亭县剑河乡部分村社,现实际有效灌溉面积1500亩。洪水标准为50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核。 枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设备三部分组成。 1.1.2 大坝 军民水库大坝为粘土心墙坝,坝顶高程为476.20m,最大坝高22.2m ,坝顶宽3.5 m,坝顶轴线长116m。 大坝上游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:2.25、1:1.9、1:2.3、1:2.75,大坝下游边坡坡率从坝顶至坝脚分别为1:1.9、1:2.0、1:1.8,坡面为草皮护坡,设置有一堆石排水体。 大坝基岩为棕褐色长石石英岩、粉砂质泥岩。长石砂岩为砂、钙质胶结、较硬;粉砂质泥岩含钙质结核较少,泥钙质胶结为主,处于弱风化状态。砂岩裂隙较为发育,溶蚀较严重。 1.1.3 溢洪道 水库现有正槽式溢洪道一座,位于河床左岸,堰顶高程471.30m,堰顶宽16m,泄槽横断面为矩形断面,泄槽宽6.5m ,溢洪道全长170m,溢洪道主要由进口段、控制段和陡槽段组成。 1.1.4 放水设施 水库放水设备位于大坝右岸,由卧管、消力池、坝下涵管等组成 ,放水由卧管放水孔控制,放水孔为单排,孔径0.22m,最大放水流量0.102 m3/s 。 坝下涵管全长42m,断面型式为浆砌条石矩形断面,断面尺寸0.8m×0.6m(高×宽)。 1.2 大坝安全鉴定结论 1.2.1 鉴定结论 2006年11月,由绵阳市水务局组织有关工程技术专家对军民水库进行了大坝安全鉴定,经大坝安全鉴定专家现场检查和对大坝原来有关资料进行审阅和论证,将该水库大坝定为“三类坝”。 1.2.2 存在的主要问题 1.大坝:一是通过对大坝稳定及渗漏计算,上游坝坡所有工况的抗滑稳定最小安全系数均小于规范允许值,不满足规范要求,存在不稳定因素,且由于常年遭受风浪冲刷侵蚀,坡面多处存在隆起现象,破损较多;二是右坝肩渗漏,主要原因是由于工程建设期间未能按正规的基本建设程序进行,施工时右坝肩截流槽未嵌入至设计深度,软弱岩层没有清除彻底,导致右坝肩与山体结合处并不紧密,由此产生右坝肩渗漏,经实测最大一处日漏水量达52.5立方米,渗漏量随库水位变化较大。 2. 溢洪道: 洪水复核结果表明,三道嘴水库防洪能力满足《中华人民共和国国家标准》GB50201—94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000规定的50年一遇洪水设计和500年一遇洪水校核的标准,但一是大部分溢洪道边墙及底板尚未衬砌;二是其边墙及底板多为泥粉质砂岩构成,强度较低,极易垮塌,严重危及坝脚安全,不利于安全泄洪和溢洪道的稳定,严重影响下游两岸的稳定,需要对其进行整治。 3.放水设施:水库放水设备位于大坝右岸,由卧管、消力池、坝下涵管等组成 , 放水由卧管放水孔控制,放水孔为单排,孔径0.22m,最大放水流量0.102 m3/s 。由于该水库一直采用卧管放水孔取水,一来取水极不方便,二来对放水人员极不安全,需要进行改造。 1.2.3 对出现的问题的处理意见 (1)改造放水设施; (2)整治大坝右坝肩渗漏; (3)对大坝上游坝坡进行加固处理; (4)衬砌溢洪道边墙及处理底板,鉴于防洪期间的交通问题,增设一机耕桥; (5)完善水库管理设施。 1.3 工程水文特性 1.3.1 概述 军民水库位于涪江水系梓江二级支流上,控制流域面积33.5Km2。流域形状近似长条型。流域区属浅丘陵区,植被较好,多年平均气温17.60C,最大风速20.7m/s,属亚热带湿润季风气候,夏长秋短,四季分明。据盐亭县气象站实测资料统计,多年平均降水量900mm,年最大降水量1296mm,最低降水量400mm,近年有呈逐年减少的趋势。多年平均径流深162mm。该流域处于四川盆地西北暴雨边缘区,雨量充沛,暴雨大而且次数频繁,统计资料表明,最大暴雨多出现在7∽9月,流域内洪水主要由暴雨形成,陡涨陡落,单双峰均出现,一次洪峰过程小于12小时。 1.3.2 泥沙 该水库建成初期,由于库内植被较差,致使库尾有部分淤积。80年代以来,加强了库内植树造林和水土保持等措施,植被得到了很大改善,现在森林覆盖率已达45.5%,库内淤积减少。 1.3.3 水库洪水复核 军民水库设计洪水防洪标准为50年,校核洪水标准为500年。按推理公式计算洪峰流量,当P=2%时,洪峰流量为198.6m3/s,设计洪水位474.66m。当P=0.2%时,洪峰流量为313.6m3/s,校核洪水位475.27m。 1.4 工程地质 1.4.1 工程地质条件 库区属浅丘陵地形,地质构造主要出露为中生界白垩系蓬莱镇组的黄褐色岩石层,以黄褐色长石砂岩为主,夹杂部分沙页岩互层,成为主要的垮塌和渗漏途径。地层似斜南北,倾角3∽50,近似水平。 1.4.2 渗漏问题 该水库建成后不久右坝肩出现绕坝渗漏,70年代末只对渗漏部位用水泥粘土浆进行了简单处理,因为其结实强度较低,加之水库经过30余年的渗透侵蚀,水库运行至2003年,大坝右坝肩473.5m高程出现漏水,当库水位较高时,渗漏量随之严重,经实测现在最大一处日漏水量达52.5m3,且有逐渐加剧的趋势,须进行彻底整治。 1.4.3 稳定问题 该水库枢纽部份属蓬莱镇组中生界地层,倾向下游,倾角3∽50,为近似水平岩层,从地质条件分析,大坝不会因为地质原因发生失稳现象。 1.4.4 工程地质结论 该水库无大的地质构造变化,地层结构单一,倾角较小,地质条件较好,无不良地质构造。根据四川省地震烈度分布图,该区域的地震烈度Ⅵ度。 1.5 工程设计 1.5.1 工程等级 军民水库是一座以灌溉为主,兼有防洪、人饮、养殖等综合效益的小<一>型水库。水库总库容296.8万m3,设计灌面4100亩。按照《水利水电工程等级划分标准》SL252-2000之规定。该水库为Ⅳ等工程,相应主要建筑物按四级建筑物设计,次要建筑物和临时建筑物按五级设计。 1.5.2 洪水标准 水库工程永久性建筑物设计洪水标准重现期为50年,校核洪水重现期为500年。 1.5.3 工程设计项目及方案 经现场勘察并结合《大坝安全鉴定论证报告》。本次工程整治设计的项目及方案如下: 1.大坝加固 上游:先将上游坝坡未达到设计坡度的坝坡采用土石填筑至设计坡度(1:2.5),然后浇筑C15混凝土作封闭处理,混凝土下部铺填10cm厚沙砾石作为反滤层;;死水位以下坝坡采用抛填块石使其达到坡比达到1:2.75,进行加固处理。 下游:将坝坡先填筑至坡比(1:2.5),将堆石排水体后移(坡比不变),设置两个马道,其宽度均为2米;坝坡两侧及马道内侧均采用M7.5浆砌条石设置排水沟,排水沟尺寸为30cm×40cm。 2. 坝肩渗漏处理 对右坝肩渗漏采取帷幕灌浆处理,灌浆全部采用单排孔,孔距2m,灌浆深度为25米。 3、溢洪道处理 首先将未衬砌的边墙及底板用条石重新砌筑,然后对易风化的溢洪道底板浇筑砼作封闭处理,泄槽段底板浇筑砼厚度为30cm,陡坡段底板砼厚度为40cm,消力池底板浇筑砼厚度为60cm,确保溢洪安全。 4、涵卧管整治 鉴于多个水库涵管底板容易断裂漏水的教训,为了防止涵管漏水危及大坝安全,本次设计将涵管底板浇筑20cm砼作封闭处理;同时由于该水库一直采用卧管放水孔取水,一来取水极不方便,二来对放水人员极不安全,设计将卧管放水洞改为折悬臂阀门,便于运行管理。 5、新建机耕桥 为了保证汛期防洪抢险物资运输及行人安全,本次设计在溢洪道上方增设一机耕桥。机耕桥为梁板式结构,采用C25钢筋砼现浇,桥面宽2.2米,桥板厚度为30cm,梁厚30cm,高度为50cm。 1.6 施工组织设计 军民水库位于剑河乡一村,距剑河乡3公里,距盐亭县城38Km,水库至剑河乡和盐亭县城有沥青油路相通,外购材料及设备从盐~绵二级公路直接运至工地,对外交通比较方便。当地材料至工地有村道公路相通,坝区地形较为平坦,工程附近的采石场质量好, 砼所用卵石在梓江河购买,砂用涪江砂,水泥用双马或者剑门水泥,均可直接运至工地。施工用电可连接附近变压器,能满足施工用电及生活用电,施工用水采用以库内抽水。 1.7 施工安排 水库主要承担灌溉用水,大坝加固既要保证工程顺利进行,又要不影响水库的灌溉和蓄水,上游坝坡及溢洪道整治涉及夏季行洪,须在洪水期来临前整治完工;帷幕灌浆为了保证质量,可以尽量安排在春灌后的低水位进行。 1.8 施工总体布置 施工布置主要遵循因地制宜,易于管理施工,经济合理的原则。本工程施工集中,应尽量避免相互间的干扰或影响,生活区布置在水库管理房处,施工用水在库内抽取,民工生活用水采用水库管理房供水设施,生活用电利用管理站设施供给,只需架设部份线路就可解决,施工料场主要在大坝两端480m高程布置。 1.9 水土保持与环境影响评价 该工程为除险加固整治工程,需移动的土石方量不大,对水库功能的正常发挥和环境改善十分有利,不利的因素是帷幕灌浆可能会对下游鱼池产生一定污染,但都是局部和暂时的,抓紧施工可以避免不利的情况出现。从环境分析,不存在影响工程的重大制约因素,整治工程从环境与水保方面评价是完全可行和有利的。 1.10 除险加固工程建设的必要性 军民水库总库容296.8万m3,设计灌面4100亩,该水库是一座以农业灌溉为主,兼有防洪、人饮、养殖等综合效益显著的小<一>型水库。该水库位置比较重要,其下游涉及剑河乡场镇及该乡多个村社1万多人口,水库一旦溃坝失事,将会对下游的居民及建筑物造成极大的威胁,造成重大的经济损失和不利的社会影响。 所以,整治水库大坝、溢洪道、坝肩渗漏,保证其安全运行是十分必要的。 2 水库水文及调洪演算 2.1 流域概况 军民水库位于盐亭县剑河乡一村,距剑河乡3公里,距盐亭县城38Km,属涪江水系梓江二级支流,控制流域面积F=33.5km2。该水库流域面积内地形属深丘及山区,植被较好,中上部为森林,下部为旱地,兼有少量水田。 军民水库处于四川盆地西北暴雨边缘区,雨量充沛,暴雨大而且次数频繁,统计资料表明,最大暴雨多出现在7∽9月,流域内洪水主要由暴雨形成,陡涨陡落,单双峰均出现,一次洪峰过程小于12小时。流域区属浅丘陵区,植被较好,多年平均气温17.60C,最大风速20.7m/s,属亚热带湿润季风气候,夏长秋短,四季分明。据盐亭县气象站实测资料统计,多年平均降水量900mm,年最大降水量1296mm,最低降水量400mm,近年有呈逐年减少的趋势,多年平均径流深162mm。 2.2 洪水设计计算标准 根据水利部SL252-2000防洪标准,工程防洪标准为50年一遇设计,500年一遇洪水校核,即设计P=2%,校核P=0.2%。 2.3 调洪演算 2.3.1设计洪水计算 1) 河流特征 军民水库位于涪江水系梓江二级支流上,控制流域面积33.5Km2,平均流域比降为5.3‰,流域长度15Km。 2) 设计洪峰流量计算 本库流域无实测洪水资料,但有长系列暴雨资料,故采用推理公式法由暴雨推求设计洪峰流量。 推理公式为: Qp = 0.278 ψ S F/τn = f (F、L、J、S、n、μ、m) 式中: Qp —— 最大流量(m3/s); ψ—— 洪峰径流系数; τ—— 流域汇流时间(h); F —— 流域集雨面积(km2); L —— 自出口断面沿主河道到分水岭的河流长度(km); J —— 河道平均坡度; S —— 暴雨雨力,即最大一小时暴雨量(mm/h); n —— 暴雨公式指数; μ—— 产流参数(mm/h); m —— 汇流参数。 推求设计洪峰流量,必须确定上式右端的如下三组参数: (1) 流域特征参数F、L、J; (2) 暴雨参数S、n; (3) 产流参数μ和汇流参数m。 流域特征参数用原量算数据。暴雨参数由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1984年6月版)(以下简称《手册》)上的等值线图查算。产流参数μ和汇流参数m基本上按《手册》上推荐的方法计算。各参数计算成果见表2—1 表2—1 F(km2) L (km) J (‰) J1/3 F1/4 Q= L/ J1/3 F1/4 m H24mm Cv Cs 33.5 15 5.3 0.174 2.406 35.8 0.895 114.4 0.5 3.5Cv P (%) H24 mm n S(mm/h) s1/4 0.383 Q /(m/s1/4) τ0 τ0n μ (mm/h) μ/sτ0n ψ ψ-1/(4-n) τ τn Q 验算 Q1/4 m, 2.0 277 0.595 76.4 2.956 5.183 6.91 3.159 2.46 0.102 0.898 1.032 7.131 3.218 198.6 3.754 0.895 0.2 398 0.585 106.5 3.212 4.770 6.234 2.917 2.46 0.067 0.933 1.02 6.359 2.951 313.6 4.208 0.895 3) 洪水总量计算 设计洪水总量Wp,按下式计算: Wp=0.1αHTPF (万m3) 式中:F —— 流域面积(km2); α—— 洪量径流系数; HTP——历时T的设计暴雨量; T=12.8 F1/4(单峰型时) HTP=SPt1-n2p(T/24)1-n3。 上式中α查《手册》确定,H24P由表4—1给出。设计洪水总量计算成果见表2—2。 表2—2军民水库设计洪水总量计算成果表 P(%) H (mm) h(mm) α Wp(万m3) 3.33 261.7 223 0.852 746.9 2 297 255.1 0.859 854.7 0.33 397.4 349.3 0.879 1170.2 0.2 462.8 411.9 0.89 1379.8 4.2.3 调洪计算 按堰:q1=mB(2g)1/2H1.5 q2=Qp(1-Va/ Wp) 假设Va用试算法使q1= q2即为正确,见下表: 表2—3军民水库调洪演算计算表 P(%) 2 0.2 Va(万m3) 124.2 198.7 H(m) 3.18 4.31 Qp(m3/s) 198.6 313.6 Wp(万m3) 854.7 1379.8 q(m3/s) 169.8 268.6 2.3.3 已成坝高情况下设计,校核水位的确定 1) 有关参数 1.坝顶高程:476.20m 2.堰顶高程:471.30m 3.吹程D=0.45Km 安全超高a, 设计a=0.5米 校核a=0.3米 4.多年平均最大风速Vf=20.7m/s 5.设计风速V=1.5Vf=1.5×20.7=31.05m/s 6.校核风速V2=Vf 2)计算公式 1.安全加高d=HB+a 2.爬高HB=3.2k(2hL)tg a 3浪高2hL=0.0166Vf5/4 D1/3 取k=0.8 a=23。58, 3)计算成果 表2-4 计算成果 项 目 2hL(m) hB(m) a(m) d(m) 设计情况 0.932 1.04 0.5 1.54 校核情况 0.562 0.63 0.3 0.93 已成坝高情况下设计、校核洪水位确定: 设计洪水位=476.20-1.54=474.66 校核洪水位=476.20-0.93=475.27 根据堰顶高程和调洪演算的溢洪水深重新确定洪水位。具体水位如下: 1.设计洪水位=471.30+3.18=474.48m 2.校核洪水位=471.30+4.31=475.61m 现坝顶高程476.20m,满足规范要求。 3 工程设计 3.1 工程等级和设计依据 根据水利部SL-2000防洪算准中水利水电枢纽工程等级划分规定,军民水库属小<一>型水库,枢纽为Ⅳ等工程,主要永久建筑按四级建筑物设计,次要建筑物按五级建筑设计,本次工程除险加固设计依据,采用上述工程等级划分和大坝安全鉴定结论。 3.2 安全复核 3.2.1 基本资料 1.最大坝高:22.2m; 2.坝长:116 m; 3.坝顶高程:476.20m; 4.设计洪水位:474.66m; 5.校核洪水位:475.27m; 6.死水位:467.05 m; 3.2.2 土力学指标 军民水库为粘土心墙坝,修建于70年代,坝体为人工填筑,履带式拖拉机碾压。坝体上下游部分均为亚粘土,心墙部分为粘土,排水体为堆石排水体。采用土力学指标见下表: 表3—1 坝体土材料的力学指标C、φ值 部 位 非饱和固结快剪 饱和固结快剪 C(Kpa) φ(度) C(Kpa) φ(度) 坝体土 19.2 17.5 17.3 14.3 坝 基 堆石体 0 36 22.5 0 18.5 34 3.2.3 坝坡稳定计算 1、坝体各种材料的容重 根据《土工试验报告》,坝体各种材料的容重见表3—2。 表3—2 坝体土料的容重 部 位 干容重(g/cm3) 湿容重 (g/cm3) 饱和容重 (g/cm3) 浮容重 (g/cm3) 坝体土 1.58 1.94 2.0 1.0 坝 基 堆石体 1.95 2.1 2.2 1.1 1.2 2、计算工况 1)上游坝坡: (1)工况一:由正常高水位471.30m降至死水位467.05m; (2)工况二:由校核洪水位475.27m骤降至溢洪道堰顶高程再降至死水位467.05m。 2)下游坝坡: (1)工况一:正常高水位471.30形成的稳定渗流期; (2)工况二:校核洪水位475.27m形成的渗流期。 3、坝体各部位容重的采用 坝体各部位容重的采用如表3—3。 表3—3 坝体各部位采用的计算容重 迎 水 坡 背 水 坡 抗滑力 滑动力 抗滑力 滑动力 部 位 浸润线以上 湿容重 湿容重 湿容重 湿容重 浸润线以下 静水位以上 浮容重 饱和容重 浸润线以下 浮容重 浮容重 静水位以下 浮容重 浮容重 骤降影响区域 浮容重 饱和容重 4、计算方法 上、下游坝坡计算方法 根据《辗压式土石坝设计规范》SL274—2001认可的方法—瑞典圆弧法,在微机上采用QuickBasic语言及瑞典圆弧法计算公式编制的程序进行计算。该程序可用以计算具有粘性土防渗墙的各种土石坝的上、下游坝坡及库水位骤降时的坝坡稳定情况。 5、上、下游坝坡稳定分析计算成果 1)上游坝坡: (1)工况一:其抗滑稳定最小安全系数Kmin=1.035,小于[K]=1.15; (2)工况二:其抗滑稳定最小安全系数Kmin=1.025,小于[K]=1.05。 2)下游坝坡: (1)工况一:其抗滑稳定最小安全系数Kmin=1.153, 大于[K]=1.15; (2)工况二:其抗滑稳定最小安全系数Kmin=1.116, 大于[K]=1.05。 3)成果分析 (1)上游坝坡所有工况的抗滑稳定最小安全系数均小于规范允许值,不满足规范要求。 (2)下游坝坡所有工况的抗滑稳定最小安全系数均满足规范要求。 因此,大坝上游坡存在坝坡不稳定的安全隐患问题。 3.3 大坝整治设计 3.3.1 上游坝坡整治设计 虽然根据大坝安全稳定复核,上游坝坡稳定安全系数均小于规范允许值,且坝面由于长时间受风浪冲刷,毁损严重,还存在隆起现象,需进行加固处理。本次整治设计将死水位以上坝坡先夯填至1:2.5的坡比,然后再浇筑C15混凝土(垂直高度为9.15米)进行护坡,混凝土下部采用10Cm厚沙砾石作为反滤层;死水位以下坝坡采用抛填块石使其达到坡比达到1:2.75(垂直高度为12.05米),进行加固处理。详见《军民水库大坝整治设计横剖面图》。 3.3.2下游坝坡整治设计 根据大坝安全稳定复核,虽然军民水库下游坝坡稳定安全系数达到了规范要求,但其坡度较陡(分别为1:1.9;1:2.0;1:1.8),仍然存在不稳定因素,需进行加固处理。本次设计采用如下方案: 将坝坡先填筑至坡比(1:2.5),将堆石排水体后移(坡比不变),设置两个马道,其宽度均为2米;坝坡两侧及马道内侧均采用M7.5浆砌条石设置排水沟,排水沟尺寸为30cm×40cm,详见《军民水库大坝整治设计横剖面图》。 通过稳定计算分析,大坝坝坡加固后稳定安全系数已能达到规范要求,具体安全系数见下表。 大坝坝坡加固后稳定计算成果表 计算工况 大坝 规范允许最小值 上游坡 下游坡 正常高水位降至死水位 1.254 1.15 校核洪水位430.13降至溢洪道堰顶高程,再由堰顶高程降至死水位417.20米 1.143 1.05 正常高水位形成的稳定渗流 1.237 1.15 校核洪位稳定渗流 1.165 1.05 3.3.3 坝肩帷幕灌浆设计 1.帷幕灌浆范围 军民水库坝基基本不存在渗漏问题,出现严重渗漏的部位主要是右坝肩与山体连接段,根据工程实际情况,本次设计采取帷幕灌浆处理,其长度为80m。由于该水库大坝高度不大,只有22m,因此考虑帷幕底部只需深入坝基以下3m即可,帷幕深度即为25m。 2.帷幕灌浆孔布置 为了有效截断渗漏,帷幕灌浆沿坝轴线全部按单排孔按布置,孔距2m。根据确定的帷幕灌浆范围,共计布置40个帷幕灌浆孔。 3.一般规定与要求 军民水库右坝肩帷幕灌浆,主要是防渗堵漏,根据工程具体情况。对山体单薄孔段必须先做压水试验,然后进行灌浆。随时进行变形观测,当发现异常情况时,应立即降压,并做好详细记录,严防因灌浆而产生抬动变形破坏。 4.灌浆方法 (1)钻孔 可采用KJ-100-1型或U-2PC型钻机,开孔直径110mm,终孔直径75mm,坝体孔段必须安装相应套管。 (2)钻孔冲洗 钻孔在灌浆前应进行孔壁或裂隙冲洗,以提高灌浆效果,可采用高压脉冲冲洗,但冲洗压力不宜大于本段灌浆的80%。 (3)灌浆压力 以不破坏岩(土)体及砌体结构为原则,因此可选用不同深度选择不同压力值进行施工,并以千分表作为监测,先进行严格试验后再进行正式灌浆。 (4)浆液浓度 灌浆材料以425#硅酸盐水泥为主,在吸浆量大时,可在3∶1~1∶1浆液中掺入通过筛选的河沙5~10%,或3~5%的水玻璃(重量比),浆液的浓度应遵循由稀到浓的原则,浆液的水灰比可采用5∶1、3∶1、2∶1、1:1、0.8:1、0.6:1,开灌时一般采用5∶1。 (5)灌浆结束标准与封孔 在设计压力下,如灌浆段的吸浆量不大于0.4L/s时,继续灌注30秒,灌浆工作即可结束。 全段灌浆结束后,可采用0.6∶1或0.5∶1的水泥砂浆人工进行封孔。 (6)灌浆工作质量检查 灌浆工程质量检查应以分析压水试验成果为主,检查孔应自上而下进行分段压力试验,压力可根据相应段灌浆压力确定。检查孔压水试验结束后应立即进行封孔,检查孔在设计规定的压力下孔段成果合格率应达到90%,否则认为该灌浆不合格,必须采取加密灌浆措施,直到合格为止。检查孔的布置要达到10-15%。 3.3.4溢洪道整治设计 该水库溢洪道经复核,现侧槽和泄槽断面尺寸能满足设计要求。但由于该水库集雨面积较大,几乎每年都有较大洪水,经过多年运行, 现在一是大部分溢洪道边墙及底板尚未衬砌;二是其边墙及底板多为泥粉质砂岩构成,强度较低,极易垮塌,严重危及坝脚安全,不利于安全泄洪和溢洪道的稳定,严重影响下游两岸的稳定。因此,必须进行整治。 本次设计首先将未衬砌的边墙及底板用条石重新砌筑,然后对易风化的溢洪道底板浇筑砼作封闭处理,泄槽段底板浇筑砼厚度为30cm,陡坡段底板砼厚度为40cm,消力池底板浇筑砼厚度为60cm,确保溢洪安全。详见《军民水库溢洪道整治设计图》。 3.3.5涵卧管整治设计 鉴于多个水库涵管底板容易断裂漏水的教训,为了防止涵管漏水危及大坝安全,本次设计将涵管底板浇筑20cm砼作封闭处理;同时由于该水库一直采用卧管放水孔取水,一来取水极不方便,二来对放水人员极不安全,设计将卧管放水洞改为折悬臂阀门,便于运行管理,详见《军民水库涵卧管整治设计图》。 3.3.6机耕桥设计 为了保证汛期防洪抢险物资运输及行人安全,本次设计在溢洪道上方增设一机耕桥。机耕桥为梁板式结构,采用C25钢筋砼现浇,桥面宽2.2米,桥板厚度为30cm,梁厚30cm,高度为50cm,详见《军民水库机耕桥设计图》。 4 施工组织设计 4.1 施工条件 4.1.1 交通条件 军民水库位于盐亭县剑河乡一村,距剑河乡3公里,距盐亭县城38Km,外购材料主要是水泥、混凝土骨料及灌浆设备,有盐~绵公路和县乡公路相通,当地材料场地至工地有村道公路相通,砼骨料运距38Km,对外交通较为方便。 4.1.2 水文气象条件 该水库流域属亚热带湿润季风气候类型,四季分明,全年气候湿润温和,多年平均气温17.50C,雨量较为充沛,日照充足,具有冬干春旱,夏洪、秋绵的特点,但也有全年干旱的时候。流域多年平均降雨量800mm,年内分配不均,大暴雨集中在7~9月,5~10月降雨量占全年80%以上,每年的10月~次年5月都是施工的黄金季节。 4.2 天然建筑材料 1.块石、条石 库区周围石料可开采量比较丰富,整个工程建设需要的条石、块石,本地完全可以满足。 2.土料 由于是已成工程的除险加固,对土料没有严格的要求,可以采用土石混合料,坝区周围相当丰富,可以满足工程需要。 3.砂、卵石料 工程附近无砂石料场,砌筑及砼用砂从三台购买,运距约75Km;卵石可在县城的梓江边购买,运距约38Km。 4.3 施工组织 4.3.1 组织机构 水库除险加固工程是一项系统工程,涉及面广,为了协调工作,处理工程占地、资金筹集、劳力调配等具体问题;为了切实把除险加固工程搞好,结合具体情况,由县、乡相关负责人共同组成工程领导机构。 4.3.2 组织领导 为了协调财政、水利、乡镇之间的关系和处理有关具体问题,县上成立水库除险加固领导小组,由分管农业的副县长任组长,水利、财政、乡镇的相关领导任成员,以确保工程顺利实施。 4.3.3 组织形式 1.大坝加固 (a).混凝土:由于混凝土施工要求相对较高,一般采用专业队伍施工。 (b). 土石开挖:为了节约工程投资,可以由受益镇、乡组织民工开挖,但不利是工期会拖得过长。 (c). 土石运输和夯填:由于运输和夯填都涉及大量的机械,而且要求也比较高,一般需要专业队伍施工,既可以缩短工期,又可以更好地保证质量。 2.帷幕灌浆:由于帷幕灌浆技术要求高,只能采用专业队伍施工。 3.溢洪道条石砌筑及砼浇筑:由于涉及泄洪,对条石砌筑及砼施工要求高,一般采用专业队伍施工。 4、涵卧管整治:开挖可以组织受益农户进行,砌筑、灌浆及阀门安装采用专业队伍施工。 4.3.4 技术保障 技术保障全部由县水务局负责,在现有技术力量中将作重点安排,除在县水务局抽派2名工程师外,片区中心站水利员全力以赴,组成专门的技术组,负责工程技术指导、施工质量和督促检查。 4.4 施工布置 4.4.1 土石料场 由于土石料需要量较大,可以考虑在大坝两端480m高程以上布置土石料场,一则可以加大施工强度;二则可以放小炮开挖;三可以尽量避免施工干扰。 4.4.2 块石、条石料场 石料场布置主要取决于石料的储藏量和可开采度,该水库库区内和480m高程以上块石和条石都有比较丰富的储量,可以在大坝两端布置。 4.4.3 其他 1.施工用水 只有帷幕灌浆用水量较大,但在库内直接抽取,距离近,不需建固定的供水设施。民工用水可以用水库管理站的供水设施。 2.施工用电 只有帷幕灌浆及砼浇筑用电量较大,水库管理站附近就有变压器,可以就近搭接,帷幕灌浆民工可以在水库管理站居住,生活用电也很容易解决。 4.5 施工计划 4.5.1施工工期 1.条石、块石 开采计划从2007年3月开始,2007年5月初结束。砌筑从2007年4月开始至5月结束,总工期三个月。 2.土石开挖填筑 下游坝坡:由于不影响灌溉和蓄水,填筑可安排在2007年2月动工,3月底结束。计划工期二个月。 3.帷幕灌浆: 为了不产生施工干扰,可以安排在2007年3月底动工,2007年5月底结束,计划工期二个月。 4.溢洪道整治: 2007年3月开始开凿,5月中旬进行条石砌筑及砼浇筑,5月底完工,计划工期三个月。 5、涵管整治:安排在2007年4月开始,2007年5月中旬结束,计划工期一个半月。 5、新建机耕桥:安排在溢洪道整治后进行,2007年6月开始,6月中旬完工。 4.5.2 劳动力 该工程计划从20037年3月开工,2007年6月底全部结束,总工期4个月,根据不同的施工项目、时段和组织形式,计划平均保证有60-80人施工,高峰期150人,总计划用工量2.15万个。 4.6 施工安全 施工期间要加强安全生产的宣传教育,提高民工的安全产生意识,科学安排施工工序,在工区危险地段加强安全防护措施。特别是土石开挖,必须对爆炸物品的采购、运输、保管和使用加强安全管理,施工单位要设置专职安全人员,确保工区安全。 4.7 主要工程施工方法 4.7.1 大坝加固 土石开挖填筑 (a).开挖:由于取土位置已高于大坝20余米,一般已距大坝200m以外,可以采用松动爆破,但必须严格控制装药量,并由专人负责。 (b).填筑:可用履带式拖拉机或装载机进行来回碾压,铺填厚度不得大于50Cm。碾压时洒水应充分、均匀,要求洒水量不小于填筑量的25%~35%,同层之间结合部超碾1.0米,做到铺料、洒水、碾压分区明确,避免漏振。 碾压完后应进行碾压取样,以测定压实干容重,采用灌水法进行取样,一般做到每一碾压段均取样,如不合格,应重新施工。 4.7.2 帷幕灌浆 1.分序 为了保证灌浆质量,必须分序进行,可以分为3序进行,先1序孔,后2序孔,最后3序孔。 2.施工步骤 必须按照钻孔→冲洗→压水→注浆→结束→封孔→检查孔施工顺序进行。 4.7.3 条石砌筑及砼浇筑 用于衬砌的条石的强度及尺寸,必须符合设- 配套讲稿:
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