永泰县白云让里水库大坝除险加固工程施工组织设计

永泰县白云让里水库大坝除险加固工程施工组织设计目录第一章工程概况1.1绪言1.1.1工程概况白云让里水库位于福建省永泰县白云乡寨里村清凉溪支流白云枢纽工程由大坝、溢洪道，放水涵洞和渠道等建筑物组成。枢纽工程于1956年12月动工，1957年5月笪建溅。现状大坝坝顶高程510.38m，溢洪道堰项高程为508.5m。20年一遇设计洪水位510.14m，200年一遇校核洪水位510.87m，死水位499.50m。总库容12.14万m³，有效库容8.22万m³，死库容0.82万m³。本工程大程为均质土坝，最大坝高14m。坝顶长52.54m，坝顶为4.8m，坝底宽度59.954m。现状大坝上游坝坡分两级（按最大断面）从上而下坝坡分别为1:2.66,1:2.5;下游坝坡分为五级,从上而下分别为1:1.677,1:3.82,1:1.41,1:2.242和1:0.61。其中502.2m至496.38m高程之间为干砌石棱体，其顶宽1.0m。溢洪道位于大坝左岸，为开敞式正槽溢洪道，进口底高程508.5m（溢流坎顶高程），宽6.69m，长57.34m。放水涵洞布置于大坝右侧，其轴线与大坝轴线斜交，为浆砌石城门型涵涧，断面为0.6×1.0m。进口闸门为转动门盖，采用手动绞车启闭。进水口底高程499.08m，出口涵洞底高程497.09m。1.1.2水库大坝安全鉴定主要结论根据水库大坝安全鉴定的有关规定，永泰县水利水电勘测设计室于2011年10月对白云让里水库进行了安全评价。2011年11月7日由永泰县水利局组织审查并通过了大坝安全评价报告，并形成了安全鉴定报告书，主要结论如下：根据水库大坝安全检查和大坝安全分析评价结果，专家组鉴定认为：工程质量、防洪安全、结构安全、渗流安全、金属结构安全不满足规范要求，水库存在安全隐患。水库大坝安全综合评价等级为C级，即水库大坝安全鉴定评为三类坝，应及时进行除险加固。专家组鉴定认为工程存在的主要问题：(1)涵洞出口洞存在湿渗现象，据有关人员反映，局部洞身存在渗漏隐患，现场检查时涵洞出口漏水量约1.5升／秒。(2)溢洪道边墙顶杂草丛生，临水侧部分勾缝脱落。溢洪道进口挡墙存在渗漏现象，沿途底部坑坑洼洼，可见积水。(3)下游坝面因受长期雨水冲刷凹凸不平，坡度无规则。(4)大坝安全监测中的观测项目和观测设施不完备，大坝运行与观测资料缺失。(5)溢洪道交通桥未建，汛期运行管理人员交通不便，人身安全没有保障。(6)进坝防汛公路未建。(7)没有管理房。(8)转动门盖锈蚀、关闭不严，漏水严重，启闭拉杆损坏。1.1.3除险加固工程的勘察设计过程本次初步设计是根据安全鉴定审查意见和再次安全检查的基础上，对白云让里水库目前存在的问题进行除险加固设计。在设计过程中进行的内容主要有以下几个方面：1、现场踏勘和调查，对存在问题进行讨论和分析，从而掌握较充足的基础资料。2、重新进行大坝枢纽平面轮廓测量弥补原始资料的缺失。3、地质勘察及试验：通过外业地质工作，基本查明了大坝的渗漏特性，坝体材料特性，对工程地质和水文地质条件作出了分析和评价。4、了解水库存在的主要问题。5、收集调查流域的水文、气象资料，采用多种方法推求不同频率洪峰流量，选用华东特小流域公式法推求的洪峰流量用概化洪水过程线进行洪水调节演算，复核各频率防洪特征水位。6、工程除险加固设计，完成的项目有：大坝加固处理、新建防浪墙、放水涵洞改造、新建管理房、布设大坝变形观测设施、溢洪道整修、大坝背水坡整修、防汛公路修建等。7、在上述设计工作的基础上，进行编制完成了《永泰县白云让里水库除险加固工程初步设计报告》。1.2水文白云让里水库位于清凉溪支流白云溪上游。坝址以上集雨面积0.9㎞²，主河道长1.522km，平均坡降145.8‰。流域内众山连绵，森林植被覆盖率较高，水土保持较好。本工程所处流域属中亚热带季风气候，冷暖适中，四季分明，日照充足，雨量充沛。多年平均风速1.5m/s，历年平均最大风速为14m/s，历年最大风速为24m／s。多年平均降雨量为1700mm，本次洪水复核分别采用①《福建省河流最大洪峰流量统计规律》综合的公式计算。②根据让里水库安全评价地区综合法成果坝址洪水参数按面积比n次方换算推求洪峰流量。③推理公式法—华东地区特小流域法计算。本次复核按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。根据永泰县白云让里水库大坝安全评价审查会议意见（拆除溢洪道擅自修建浆砌石挡墙、拓宽溢洪道宽度、修建驼峰堰等措施），防洪标准复核按华东地区特小流域法计算成果，按概化过程线进行调洪演算，求得溢洪道P=0.5%水库最大下泄流量q=45.57m³/s，相应水库静水位510.20m。P=5%水库最大下泄流量q=26.55m³/s，相应水库静水位509.49m。1.3工程地质1.3.1地质概况让里水库勘察场地内地层简单，主要由第四系地层及下伏白垩系凝灰质砂砾岩组成，第四系地层不整合覆盖于凝灰质砂砾岩之上。第四系地层主要为填土层，基岩主要为各种不同风化程度的凝灰质砂砾岩。区内未发现大的断裂破碎带，亦未见明显的新构造运动的迹象，历史上无大的地震活动的记录，区域构造相对稳定。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)褐建省区划图及行标《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)，本区内抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期为0.40s。工程区内无活动性断裂，库区内无大于等于5级的地震活动，场地属于抗震有利地段。1.3.2岩性与地质构造根据钻孔揭露及现场地质测绘，主坝坝基主要分布强、弱风化岩，左右岸主要分布强、弱风化岩。根据1/25万福州幅区域地质图，场内无大的断裂通过。1.3.3工程地质条件评价大坝河床局部分布有坡残积土，坡残积土抗滑、抗变形能力较差。大部分为强、弱风化岩，岩体破碎-较破碎，局部较完整。右岸主要分布强、弱风化岩，坝基承载力满足要求。左岸分布坡残积土，以下为强、弱风化岩，其中坡残积土及强风化岩工程地质分类为V；强风化岩属于中等透水层，因此存在渗漏隐患。1.4工程任务和规模1.4.1工程任务和要求白云让里水库位于白云乡寨里村，是一座以灌溉为主的小二型水库。本次除险加固工程实施后，要在确保水库防洪安全的前提下，尽量提高工程效益。白云让里水库工程运行50多年来，工程老化，渗漏严重，在上级主管部门的重视和支持下，工程已经进行了安全鉴定，并确定为三类坝。为了充分利用水利资源，更好的为当地社会经济提供服务和保障。因此，本次对白云让里水库进行除险加固是十分必要的。1.4.2工程规模白云让里水库总库容11.26万m³，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，该水库为小二型水库，属V等工程，大坝等主要永久性建筑物为5级，设计洪水标准的重现期为20年，校核洪水标准和重现期为200年。1.5除险加固工程设计1.5.1工程等别和建筑物级别白云让里水库总库容11.26万m³，主坝最大坝高14m。根据《水对水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《防洪标准》（GB50201-94）的有关规定，本工程为V等，为小二型水库，主要永久性建筑物级别为5级建筑物，次要建筑物级别为5级建筑物。1.5.2大坝除险加固前复核计算（1）坝顶高程复核根据坝顶高程计算成果，在设计及校核情况下，计算的防浪墙高呈均高于现状坝顶高程，因此不能满足防洪标准》（GB50201-94）勺防洪要求。（2）溢洪道泄流能力复核溢洪道位于大坝左岸，为开敞式正槽溢洪道，进口底高程508.Om（溢流坎顶高程），宽7.5m，长57.34m。溢洪道经计算水平段陡坡段与满足200年一遇洪水下泄流量。（3）坝体边坡稳定复核本次复核渗流计算采用地质勘察报告提供的参数，计算依据《碾压式土石坝设计规范》(SL275-2001)，计算断面心墙取最大断面进行计算，采用河海大学AutoBank5.6HH-SLOPEr1.2软件有限元计算，经分析计算，不同工况坝体单宽渗流量分别为工况S1q=l.15e-4m³/s.m，工况S2q=l.42-4m³/s.m，工况S3q=l.63e-4m³/s.m。出逸点和出逸坡降都超过规范允许范围。但根据本次地质勘察揭示大坝存在坝体、坝叉与坝基结合部以及坝基和绕坝渗漏。工程现状渗流出逸点高程和渗流量与理论计算值基本相符。本次安全评价现场巡检和地质勘察期间未发现大坝迎、背水坡存在异常现象。近坝边坡目前也未发现下沉、裂缝等边坡滑移的现象。边坡稳定分析取最大断面，计算采用简化毕肖普法利用河海大学AutoBANK5.6．HH-SLOPErl.2软件有限元计算，土石料物理力学指标各计算参数根据福建华东岩土工程有限公司提供的让里水库工程地质勘察报告。经计算分析大坝边坡在各种工况下的抗滑稳定安全系数均达到规范规定要求。但防洪标准复核，溢洪道过水断面不足，现状坝顶高程低于校核洪水位，大坝结构不安全。1.5.3除险加固设计（1）大坝防渗加固通过大坝渗流分析，以及根据本次工程地质勘察揭示的渗流安全隐患及平常运行管理检查发现的渗流问题。本设计拟采用沿坝轴线采用单管高压旋喷造防渗墙、翻砌迎水坡并铺设一层600g/㎡复合土工毛或者采用大坝上游面混凝土面板防渗处理等三种处理方法。第一种处理方法：单管高压旋喷造防渗墙是目前防渗效果最好的，但施工造价高；第二种处理方法：翻砌迎水坡并铺设一层600g/㎡复合土工膜，由于复合土工膜施工时，易受石块、重物直接刺破土工膜和复合土工膜的接缝处理均直接影响防渗效果。第三种处理方法：大坝上游面采用混凝土面板防渗，由于混凝土面板是刚性体，易发生裂缝现象，防渗效果不是很理想。为彻底解决大坝漏水问题，经过经济、技术各方面的比较，最后选定单管高压旋喷造防渗墙处理方法，使坝体达到防渗效果，而且使施工质量有保证。（2）背水坡整修由于大坝背水坡坡面无规则、凹凸不平，局部坡度较大，易造成都滑坡，本次大坝背水坡按1：1.8坡度进行整修，并设置人行踏台阶以及种植草皮护坡。（3）放水涵洞改造本工程现状为坝身式放水涵洞，洞身为浆砌石城门形断面，其进口闸门为转动门盖，启闭设备为手动绞车。转动门盖存在锈蚀严重、闭不严密而漏水，启闭不灵活，影响供水调度及管护，洞身存在漏现象。为解决以上问题，方便管护，对放水涵洞进行改造：(1)放涵洞采用PE管套入与进水口连接，管内径400mm，管外周边采用C25压力输送泵回填。(2)进水口放水闸门采用PZGM弧型高水头潜没斜式铜止水铸铁闸门，配QL2-8T型电动机直联式螺杆启闭机。(3)新建闭房3.4×2.8×2.95m（长×宽×高）的。（4）防浪墙通过洪水复核，在未对溢洪道拓宽和降低溢洪道高程的情况下，状坝顶高程510.38m低于P=0.5%校核洪水位510.87m。本次除险加拟对溢洪道进行整修，详见第六点。整改后复核结果校核洪水位0.20m、现状坝顶高程510.38m，仍不满足规范要求。因此，需修钢筋混凝土防浪墙，为倒“T”型结构，尺寸为52.54×0.30×0.8m（长宽×高,不含埋深高度）。（5）设置大坝安全监测系统本次加固根据《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）要求，并合让里水库大坝的实际情况进行大坝表面变形观测点的布设。大坝设置6个位移观测标点。其中I排2个观测标点位于迎水坡508.44m高程、II排2个观测标点位于坝顶、III排2个观测标点位于背水坡502.20m高程。在每排位移标点两岸延长线上分别设置1个工作基点和1个后视基点。水平位移拟用视准线法进行人工监测，垂直位移采用精密水准进行测量。基准点及工作点均要求埋设铪结构档，并配置强制对中设备。同时在距坝脚约3m处新建一个大坝渗流观测池，池右侧设一个量水堰。（6）溢洪道整修本次加固将对溢洪道进口段拓宽并对未衬砌的底板进行衬砌，并降低溢洪道进口高程至508m，把溢洪道拓宽，宽度为7.5m。为降低溢洪道糙率，增大溢洪道泄洪能力，采用驼峰堰形式。溢洪道出口段未衬砌的，本次加固也进行衬砌加固。修建溢洪道交通桥，以确保汛期交通方便，人身安全有保障。（7）新建管理房由于白云让里水库没有管理房，为解决