双碾河水库除险加设计工作报告

编写提纲：1工程概况1.1工程建设的必要性按可研或初设报告相关内容编写。工程位置、工程实施前的地貌或工程现状、工程任务（主要技术经济指标）等。1.1.1地理位置双碾河水库位于麻城市福田河镇双碾河村境内，坝址位于长江一级支流举水水系双碾河。水库地理位置为东经115°10′15″，北纬31°22′30″。距麻城市城区约70公里。1.1.2工程现状1.1.2.1建设过程水库于1965年动工兴建，当年竣工投入运行。1.1.2.2、工程规模水库控制流域面积2.88Km2，原设计总库容159.80万m3。水库原设计洪水标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。1989年水库清查整顿按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核的标准进行过防洪复核。本次除险加固工程初步设计防洪复核标准采用30年一遇洪水设计、300年一遇洪水校核。其特征水位及库容为：水库死水位143.40m，正常蓄水位161.40m，设计洪水位162.90m，校核洪水位为163.08m，总库容155.62万m3。是一座以灌溉、防洪为主，兼有水产养殖等综合利用的小（一）型水库。水库工程由枢纽和渠系二大部分组成，枢纽工程包括大坝、溢洪道、输水管等。（1）大坝：大坝为粘土心墙代料组合坝，坝顶长130m，宽3.7m，坝顶高程164.5m。上游坡在高程153.07m处设一道平台，宽2.0m，自上而下坝坡坡比分别为1：2.2和1:2.94，大坝上游原设计为干砌块石护坡；下游坡在150.87m、143.4m处设有2.0m和2.0m宽的平台，二级平台143.4m设置过坝渠，坝坡坡比自上而下为1：2.2、1：2.55和1：1.9，下游坝脚堆石棱体反滤坝顶高程141.35m，顶宽2m，反滤坝分三级台阶收坡，无内设砂石反滤料。防渗心墙位于大坝轴线偏下游，顶高程为161.72m，顶宽1.0m（局部位置顶宽仅有0.6m），上、下游坡比均为1：0.15，心墙底风化基岩抽槽深1.5m。（2）输水管：输水管位于大坝右坝肩（对应桩号0+022），为圆形钢筋砼坝下埋管。管长106.2m，直径Φ0.9m。管身为现浇砼管，管壁厚30cm，出流形式为无压流，最大流量5m3/s。输水管进口底高143.4m，纵坡降1/1200，出口底高143.31m。进口为柱式进水塔，水箱上安装一扇Φ0.7m的直拉活塞式闸门，配套一台10t手摇式启闭机。启闭机室12m2，启闭平台顶高程164.5m。（3）溢洪道：溢洪道位于大坝右端山坳，为一明挖豁口，为渠道式溢洪道，基础为强风化片麻岩，引渠底高程为160.90m，底宽20m，控制段长45m，溢洪道未作任何衬砌。（4）其它：水库渠系工程于1966年建成。原设计2条23km，灌溉4900亩，实际建成12km，灌溉面积1100亩。现渠系老损严重，灌区不能满足正常的灌溉要求。1.1.2.3工程存在问题：（1）、大坝心墙欠高1.78m。溢洪道未完建，防洪能力不满足现行规范要求；（2）、坝基、坝肩为中等透水性，未做防渗处理，大坝由代料和心墙组合而成，渗透系数偏大，浸润线出逸点高，反滤排水不完善，存在渗流安全隐患；（3）、输水管管壁存在蜂窝麻面，进口水箱底板断裂漏水，出口未建消能设施，冲刷严重；（4）、所有金属结构超龄运行，型式落后，锈蚀严重，闸门关闭不严，常年漏水，不能正常运用；（5）、大坝上游块石护坡质量差，局部塌陷，破损较严重；（6）、大坝安全监测及其它管理设施不完善。进库防汛公路不能满足水库防汛需要。1.1.2.4安全鉴定结论：大坝安全鉴定报告核查意见：湖北省水利厅办公室2008年4月14日《关于永丰等十六座小型水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》（鄂水利办库函[2008]27号），双碾河水库是其中的一座小型水库，核定双碾河水库为三类1.1.3工程任务及建设的必要性1.1.3.1建设的必要性1975年8月，库水位达162.7m为历史最高，溢洪道过水深达1.5m，当时坝高为163.00m，洪水几乎漫顶，大坝外坡一级平台以下坡面，散浸面积1200m2，有三处（相应桩号左0+025、右0+030和中段左0+045）明水外流。大坝下游二级（相应桩号0+020~0+056），高程141.34m发生脱坡。当时200余人奋战一天两夜，采用沙石料导滤，碎石压浸排水，才使大坝转危为安。汛后，镇政府组织劳力，开Y型沟11条，左右两端脱坡部分翻挖培土处理，1976年大坝加高1.5米；1977年、1978年7月库水位162.4m，大坝外坡坡二级平台以上坡面和一级平台（过坝渠）上下，相应桩号0+040，出现散浸，人踩有明水外流，散浸面积达160m2，反滤石岸外感觉有水流动。双碾河水库于1965年动工兴建，当年竣工投入运行，到目前为止已运行四十多年，枢纽工程一直没有整险加固，险情和隐患是很明显的，水库枢纽工程长期以来带病运行，而且险情与日俱增。水库地理位置十分重要，大坝下游涉及福田河镇的两路口、双碾河2个办事处的双碾河村、双庙关、黄泥畈、杨家河、金家边等6个村及福田河以上的举水干流沿线4万人，耕地面积6.0万亩，直接保护106国道等重要交通干线。因此彻底根除双碾河水库的病险情，使水库安全达标，充分发挥工程效益，对双碾河水库进行除险加固是十分必要的。1.1.3.2、工程任务：根据原工程概况及复核情况，双碾河水库工程特性表如下表所示。附工程特性表1.2设计工作概况1.2.1设计工作委托情况2008年麻城市水利局委托黄冈市水利水电规划设计院对双碾河水库除险加固工程进行安全鉴定,1.2.2报告的提出和审批情况2008年4月14日由黄冈市水利局确定为三类坝,并由湖北省水利厅办公室2008年4月14日《关于永丰等十六座小型水库三类坝安全鉴定成果的核查意见》（鄂水利办库函[2008]27号），双碾河水库是其中的一座小型水库,核定为三类坝。同年由黄冈市水利水电规划设计院完成初步设计,湖北省水利厅以鄂水利发[2008]419号文件下达了《关于麻城市双碾河水库除险加固工程初步设计的批复》，批复概算总投资为355.26万元，2009年由黄冈市水利水电规划设计院完成招标设计和施工图设计。1.3工程范围和建设内容根据实施方案设计审批文件意见，双碾河水库除险加固工程主要建设内容为：1.3.1挡水建筑物：（1）大坝：①坝基帷幕灌浆防渗；②坝体心墙粘土充填灌浆防渗处理；③坝顶泥结石路面;④上游坝坡干砌石护坡拆除，重建砼块护坡；⑥下游坝坡建纵横排水沟及坝脚排水棱体处理；⑦过坝渠防渗处理。1.3.2泄水建筑物：溢洪道控制段采用无闸控制开敞式宽顶堰。1.3.3输水建筑物：拆除重建进水口及工作桥，进口闸室采用框架结构。输水隧洞20米钢砼衬砌加固及回填灌浆处理。出口段接长5米。1.3..4管理设施建设：增设水位等观测设施和管理用房。2工程规划设计要点2.1设计依据2.1.1工程实施方案设计报告确定的建设内容工程实施方案设计报告确定的建设内容为2.1.2批文确定的建设内容2002年4月初步设计报告经过省水利厅组织专家进行审查，审查结论主要建设内容2.1.3主要参照的规程规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252——2000）《防洪标准》(GB50201-94)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44——93）《水利水电工程水文计算规范》（SDLJ214——83）《水利工程水利计算规范》（SL104——95）《碾压式土石坝设计规范》（SDJ218——84）《溢洪道设计规范》（SL253——2000）《水利水电工程启闭机设计规范》(SL41-93)《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SDJ20---78)《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL74--95)2.2设计标准2.2.1设计频率（重现期）根据批复文件，大坝洪水标准采用50年一遇（P=2%）设计，2000年一遇（P=0.05%）校核。2.2.2工程等级双碾河水库总库容为155.62万m3，双碾河水库工程等别为Ⅳ等，枢纽主要建筑物大坝、溢洪道、输水管级别为4级，次要建筑物为5级，临时性建筑物为5级。2.2.3设计水位及相应流量项目水位(m)对应最大泄量（m3/s）校核洪水位（P=0.33%）163.0865.00设计洪水位（P=3.3%）162.9055.00溢洪道消能设计（P=5%）162.8045.00正常蓄水位161.40死水位143.402.3工程布置及主要建筑物总体工程和有代表性单位工程的布置形式，主要建筑物的结构型式和设计参数及主要建筑物设计成果等。工程的除险加固在原工程建筑物上进行，除险加固主要建筑物设计情况如下：2.3.1基本资料（1）《双碾河水库大坝鉴定报告书》，（2）《湖北省麻城市双碾河水库大坝安全评价报告》，黄冈市水利水电规划设计院。（3）《湖北省麻城市双碾河水库除险加固工程地质勘察报告》（初设阶段）。（4）水库原设计资料2.3.2工程布置及主要建筑物针对水库枢纽工程存在的主要问题及历年发生的险情，本次加固工程主要任务有：（一）挡水建筑物：（1）大坝：①坝基帷幕灌浆防渗；②坝体心墙粘土充填灌浆防渗处理；③坝顶泥结石路面;④上游坝坡干砌石护坡拆除，重建砼块护坡；⑥下游坝坡建纵横排水沟及坝脚排水棱体处理；⑦过坝渠防渗处理。（二）泄水建筑物：溢洪道控制段采用无闸控制开敞式宽顶堰。（三）输水建筑物：拆除重建进水口及工作桥，进口闸室采用框架结构。输水隧洞20米钢砼衬砌加固及回填灌浆处理。出口段接长5米,建出口消力池。2.4工程设计2.2.1大坝加固设计（一）坝基坝肩防渗加固设计由《湖北省麻城市双碾河水库除险加固工程初步设计阶段地质勘察报告》可知:大坝左坝肩岩体弱风化带厚度2.70m，弱风化带下限高程140.40m；河床段岩体弱风化带厚度分别为1.7m，弱风化带下限高程分别为126.50m；右坝肩岩体弱风化带厚度2.5m，弱风化带下限高程138.70m。整个坝体均座落在弱风化白云纳长片麻岩和混合花岗岩上。由于弱风化岩体完整程度为较破碎～较完整，具中等透水性，其透水率为12.20～16.30Lu。因此，坝基存在渗漏问题，坝肩存在绕渗问题。本次初设防渗处理采用帷幕灌浆处理。双碾河水库帷幕底线按透水率q=10Lu控制，顶部高程山体部分控制在正常高水位161.40m。灌浆帷幕位置位于坝顶轴线偏向上游侧0.5m，根据规范，帷幕排数采用一排，初拟帷幕灌浆孔孔距为2m，在施工时，可根据现场生产性试验结果作适当调整。首先对坝体与坝基接触面进行固结灌浆，形成水泥浆盖，然后分段自上而下进行灌注。灌浆深度至透水率q=10Lu，顶部高程山体部分控制在正常高水位161.40m。（二）坝体防渗加固设计大坝粘土防渗心墙料的物质成份不均一，以含少量砾的砂质粘土为主，其含砾、砂粒、粉粒含量的均值之和为91.59%，粘粒含量均值为8.41%,据此分析，心墙料的粘粒含量偏低。心墙料现场的注水试验，心墙渗透系数平均值为3.53×10-4cm/s,试验结果表明全部为中等透水性。即心墙料具中等透水性，心墙渗透系数不能满足规范要求。心墙料的干密度为1.59～1.68g/cm3，均值1.64g/cm3。平均压实度为0.94，心墙料的压实度未达到规范要求。经比较砼防渗墙和粘土静压充填灌浆，选择粘土充填灌浆作为大坝防渗处理方案。该方案是通过对心墙进行充填灌浆处理提高其抗渗性能，达到加固心墙的目的。为提高泥浆的稳定性和泥浆的后期强度，可在浆液掺入适量的膨润土，灌浆时先灌主河床段，再灌两坝肩段。灌浆孔布置为双排，以坝顶轴线为灌浆钻孔中心线，排距1.0m，孔距4m，充填灌浆与坝基帷幕灌浆同孔布置。粘土静压充填灌浆主要技术参数：渗透系数K1×10-5cm/s,允许水力坡降[J]≥3。（三）其它工程除险加固设计（1）上、下游坝坡加固设计大坝上游坝坡护坡原为干砌块石护坡，水库经多年运行，由于波浪淘刷、垫层流失以及风化作用，护坡变形严重、损毁严重，需进行加固处理。处理方案为上游干砌石护坡局部翻修。护坡翻修范围：大坝从上游死水位143.40m高程以上至坝顶。厚度根据计算成果参考工程实际为30cm，块石下设10cm厚碎石垫层。设浆砌块石脚槽，底宽