XX水库除险加固初步设计报告Word文档下载推荐.docx
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清水、肖家垭两付坝相隔150米。
一、大坝
水库大坝原为均质土坝,始建于1958年,建成后,由于坝坡较陡,先后曾3次滑坡,虽经多次整治,均未得到根治。
1978年经省水电厅(1978)基字166号文批复同意将原坝迁建至下游4.0公里的打锣嘴处,坝型为浆砌条石重力坝,当年冬天动工,1979年夏建成蓄水,1979年10月省水电厅委托XX地区水电局进行了竣工验收:
大坝坝顶高程为377.68米,最大坝高31.68米,坝顶长200米、宽3米(坝顶兼作公路桥,总宽8米),上游边坡为1:
0.1,1:
0.2,下游平均边坡1:
0.65,坝底宽26.6米,在高程352.5至364.00米范围内设有观测、灌浆廊道一条,廊道长126米,为圆拱直墙式,宽2.5米,高3.5米。
二、付坝
1、肖家垭付坝为均质土坝,1958年3月动工,当年建成,由于坝体单薄,1975年8月曾经出现内坡大滑坡,1982年经“三查三定”复核,校核坝顶高程不够,坝体稳定不满足要求,于1984年进行了整治,整治后坝顶高程为378.02
1-2
米,坝顶长124米,最大坝高13.2米。
坝顶宽3米,同时放缓了下游坝坡,由原来的1:
1.25,1:
1.5改为1:
2,并增设了排水棱体。
2、清水付坝为均质土坝,1958年3月动工,年底建成,坝顶高程377.62米,最大坝高12.62米,坝长82米,坝顶宽3.0米。
三、溢洪道
溢洪道位于打锣嘴大坝右岸约150米的垭口处,溢流堰为曲线型开敞式实用堰,堰宽47米,堰顶高程374.55米。
溢洪道未端底板高程349.574米,溢洪道水平投影长184米,总高差24.976米,在校核洪水位情况下,最大泄洪能力205.0m3/s(p=0.2%)。
四、放水设施
1、灌溉取水口位于清水附坝中段,为闸门控制取水,取水口为矩形,净空尺寸1.5米×
1.8米(宽×
高),其后紧接砌石园拱直墙放水涵洞,宽1.5米,高3.12米,长40米,进口底板高程364.00米,出口底板高程363.75米,放水涵洞出口接消力池,涵洞设计取水流量10m3/s。
2、分水闸位于消力池末,设闸门两扇,控制南北干渠的取水流量。
南干渠闸孔尺寸为1.3米宽,2.5米高;
分水流量6.0m3/s。
北干渠闸孔尺寸为1.3米宽,2米高。
南北干渠分水闸闸门为钢筋砼平板门,启闭机为露天式手动螺杆启闭机。
闸前工作桥为板石平桥,十分简陋。
3、放空洞位于打锣嘴大坝廊道内最低处,由φ500毫米的钢管和圆拱直墙涵洞组成,进口高程350.90米,设有两台φ500毫米的手动阀门,钢管长10米,涵洞长14米,出口高程351.00米。
第二节工程存在的主要问题及安全鉴定结论
一、打锣嘴主坝
1、水库大坝1979年建成。
由于重力坝设计剖面单薄,修建时清基不彻底,坝上下游边坡较陡,底宽较窄,大坝在大量工况下,抗滑稳定均不满足规范要求。
1-3
2、根据1987年至1996年渗漏观测统计资料表明,大坝距坝右岸48米、高程366.00米至377.68米范围内大坝坝体出现一条上、下游贯通竖向裂缝,长11.68米,最大缝宽2毫米。
日渗漏量达12787.2升。
变形缝由于止水沥青
老化,存在不同程度的漏水,左变形缝日渗漏量达518.4升,右变形缝日渗漏量达950.4升,由于修建时清基不彻底左坝基日渗漏量达43200升,右坝基日渗漏量达25920升。
日总渗漏量达83.4立方米。
<
大坝共设五个漏水测点,用容积法和量水堰法测量数据>
。
二、清水附坝
1、该坝建成至1978年出现了几次滑坡,经整治后运行至1996年12月上旬,发现马道中部出现一条纵向裂缝,缝长15米,宽2.5厘米,深30厘米。
1997年进行了翻挖回填处理,现裂缝仍在继续发展,缝宽增至2.7厘米,马道明显向下游位移8-10厘米,1996年12月,又发现坝顶中部出现一条纵向裂缝,缝长12米,宽5-6厘米,灌溉取水口闸房明显向库内倾斜,闸门房钢筋砼地圈梁也出现了明显的拉裂裂缝。
2、大坝坝坡较陡,上游平均边坡为1:
1.64,从上至下分别为1:
1.35、1:
3.8、1:
1.8;
下游边坡从上至下分别为1:
1.27、1:
2.8。
边坡稳定不满足规范要求。
3、根据建坝土料试验资料表明,土料存在膨胀性,膨胀力达0.13-0.46kg/cm2。
4、白蚂蚁危害坝体。
近年发现坝体白蚁危害严重,周山有白蚁群体分布,坝内有白蚁成片筑巢现象,有数条蚁路穿透坝体,坝面土体变质。
属白蚁危害类土坝。
5、坝内放水涵洞周边与土坝接触不良,渗漏严重。
三、肖家垭付坝
1、大坝上游坝坡较陡且零乱,上游边坡从上至下分别为1:
1.48、1:
1.25、1:
5.0;
上游上部边坡稳定不满足规范要求。
2、根据建坝土料试验资料表明,土料存在膨胀性,膨胀力达0.13-0.46kg/cm2。
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3、白蚂蚁危害坝体。
四、溢洪道
1、溢洪道原设计500年一遇洪水标准,下泄流量为205m3/s,本次设计经洪水计算500年一遇洪水下泄流量为241m3/s,原设计消力池过流能力不满足要术。
2、下段陡槽底板人字形消能齿为单根浆砌条石,泄洪时被冲坏,不能起到消能作用。
3、溢洪道出口河对岸无防冲建筑物,泄洪时冲坏对岸山体,损害农民利益。
五、放水设施
1、取水口在清水付坝坝体内,闸后为涵洞,由于漏水直接影响到付坝安全。
2、取水口无检修闸门,一旦工作闸门出问题,无法检修。
且工作闸门也年久失修,锈蚀严重,止水老化漏水不止。
3、坝体开裂,闸房倾斜成危房。
4、分水闸为钢筋砼平板闸,无止水,无闸房,工作桥十分危险,需重新修建分水闸,更换闸门。
六、放空底洞
放空底洞设在主坝底部,工作闸阀和检修闸阀均设在廊道内,因年久失修,无法启闭。
七、原大坝
原大坝为土坝,由于多次滑坡,78年冬在下游4公里处新建重力坝挡水。
形成上下库,当时利用老坝右端溢洪道下一条洞子连通两库运行,由于年久
淤集,现已过流不畅,需进行改造。
1-5
八、大坝及付坝观测设施和防洪通讯、交通设施配备差,致使工程观测和防洪工作不能正常开展。
原埋设的部份变形观测桩已部分损坏,大坝渗漏观测设施不够,测量、观测仪器缺乏,致使有的观测项目无法开展,给工程观测带来了较大困难。
在气象观测上,仅在水库管理所有一个十分破旧的雨量站。
水库防洪通讯手段落后,电台使用年久,毛病不断,报汛困难。
由于这些基础设施存在问题较多,严重影响了防洪工作的正常进行。
九、水库管理所工作、生活条件甚差。
枢纽管理房破旧不堪,职工长期在宿舍里办公,办公设备极差。
由于无自来水,管理人员长期抽库水饮用,给身体健康带来不利影响。
十、安全鉴定结论:
XX水库于1999年9月25日完成大坝安全鉴定,经XX市水库大坝安全鉴定专家组审查鉴定,大坝为三类坝,建议尽快进行全面整治。
2001年7月29日水利部大坝安全管理中心对XX水库大坝安全鉴定进行了核查,核查结论是:
符合《水库大坝安全鉴定办法》要求。
溢洪道现状泄洪能力不足,防洪标准不满足部颁<
近期标准>
:
主坝坝体、坝基渗漏严重,大坝稳定不满足规范要求;
同意该坝为“三类坝”的鉴定意见。
第三节枢纽工程整治的必要性
一、XX水库从修建至今,已运行23年,病害较多,尤其大坝病害严重,经坝体渗漏及稳定分析,部分工况稳定安全系数小于规范要求。
经水利部大坝安全管理中心核查,大坝为重要三类坝,必须尽快进行全面病害整治,确保大坝安全。
在未整治之前,严格按限蓄水位控制运行。
二、水库下游地势平坦、开阔,场镇、人口、耕地等集中,大坝及付坝
一旦发生溃坝,将对下游造成严重危害和重大损失。
1、受灾场镇、人口及面积
大坝下游有福源、绿水、安固、新店、通天、盐井、大庙;
付坝下游有
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清水、丰产、回龙、朗池、XX县城、济川、东升、骆市、小桥、沿码、黄渡、带河、陡坑、灵鹫等县内的21个乡镇,该区域内有耕地15万亩,沿途乡镇及县城人口19万人,房屋面积500万平方米。
2、重要设施
①交通:
有横穿XX县城的达成铁路及XX火车站、有县乡公路8条长60公里,桥梁25座。
②邮电:
有县区乡通讯光缆15条,长约120公里。
③电力:
有4座电站,装机4850千瓦,有110KV输电线路1条、35KV线路2条、10KV线路6条及低压输电线路160条,线路总长560公里,并有回龙、城附35KV变电站2座。
④天然气管道:
县区乡支线5条长40公里。
⑤供水:
有县城供水输水管道12.1公里,日供水能力2万立方米。
三座场镇供水站,日供水能力1200立方米,管网干支管长150公里,供水规模50人以上的农村集中供水站150座。
⑥水利工程:
有拦河坝4座,电力提灌站8座,装机120千瓦;
有精养渔池600亩,高标准、规范化稻田养渔2万亩等。
⑦学校、厂矿、企业:
有重点中学、初级中学、小学15所,在校师生0.62万人,有石油、粮食、食品、供销、交通、水利、电力、建筑等骨干企业100余家,个体私营企业上千家,固定资产上亿元。
该水库大坝一旦溃坝,直接经济损失10亿元,间接损失15亿元。
三、整治是充分发挥工程灌溉效益的迫切需要。
XX县位于川北革命老区,十年九旱,旱灾频繁,水资源贫乏,降雨时空分布不均匀,农作物需水时,恰好是灌区的缺水季节。
供需水矛盾十分突出。
随着工农业生产的发展,农村产业结构的调整和耕作制度的改变,工农业对水的需求日趋增大。
缺水
成了制约该县经济发展的瓶颈。
由于该工程大坝和附坝均存在严重病害,为了确保工程安全运行,在水库调度运用上,每年汛期限制水位都必须控制在
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正常水位以下1.0米,导致每年减少有效蓄水476万立方米,使本来就缺水的灌区“雪上加霜”。
该水库整治后能恢复正常蓄水,可改善灌面2.6万亩,新增灌面3.2万亩。
因此,尽快整治枢纽工程具有明显的必要性和迫切性。
综上所述,XX水库运行年久,为XX县创造了很好的经济和社会效益,是本县工农业生产和生活极重要,必不可少的支柱产业。
由于病害较多,大坝一旦溃堤将对下游造成严重的危害及重大经济损失和严重制约XX县的经济发展,必须尽快进行全面整治。
第四节水文
一、流域概况
XX水库所在河流透龙寺河属渠江三级支流,发源于XX县青山、福源、清水乡境内,坝址以上控制积雨面积为45.2平方公里,河道长16.4公里,河道坡降3.17‰。
水库流域内,地势由西北向东南倾斜,属山地和深丘地貌,有少量坡耕地。
坡地上有果树、桑树、柏树等零星树木。
1982年以前地面植被较差,水土流失严重,随着水土保持工作不断发展,现库区植被大有好转,水土流失得到控制。
同时由于库区山高坡陡,降雨容易形成径流(径流系数约0.438),暴雨容易形成洪水。
二、气候特征
本区气候受西风带和副热带高压季节性进退的影响,为冬暖夏热副热带湿润气候。
雨量丰沛,气候温和,无霜期长,宜于农耕。
据插补延长的XX水库40年降雨资料统计,本区多年平均年降雨量为1089mm,最大年降雨量1496.2mm(1983年),最小年降雨量707.5mm(1996年),最大24h降雨量260mm。
降雨年内年际分配不均,多集中在6~10月,约占年雨量的70%左右,有不同程度的春、伏旱现象,平均30~32年有一个较大的干旱周期。
三、水文复核结论
水库大坝裂缝,付坝出现过滑坡等病害情况,清水付坝坝顶高程不满足防洪标准。
按规范和防洪要求,必须考虑水库在1000年一遇非常洪水情况下
1-8
土坝的紧急处理。
本次按50年一遇设计、1000年一遇校核洪水计算复核和调洪演算,按现有溢洪道泄洪能力计算,结果除清水付坝坝顶高程不够,需增加防浪墙外,其余工程均满足防洪安全要求。
原安全鉴定认为:
“溢洪道现状泄洪能力不足,防洪标准不满足部颁近期标准”的结论是因为清水付坝坝高不足,反推设计、校核洪水位的泄洪能力与需要的泄洪能力比较作出的。
溢流堰过流能力基本满足要求。
消力池不满足泄洪要求。
经复核计算,50年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核,除清水付坝坝顶高程低0.47米外,打锣嘴大坝、肖家垭大坝坝顶高程均满足规范要求。
第五节工程地质
一、地形地貌及物理地质现象
枢纽及库区周边地势北高、南低。
北面三合寨最高达588.0M,何家梁、宝珠寺达561.80与529.90米;
南面军营寨最高达577.50米,咸包坟、寨子梁达513.00米与511.30米。
沟谷高程一般(马家沟)374.00米~(大坝下游沟)353.00米,相对高差大于200.0米,属深丘地形。
地貌受岩性与构造控制明显,并以构造剥蚀及风化堆积为主。
库区及枢纽南、北为侏罗纪上统蓬莱镇组中、下部厚、巨厚层长石、石英砂岩,抗风化能力强。
加之早期平面“X”构造裂隙与背斜线纵张裂隙的切割,在外营力作用下,常见脊状山、陡岭。
二、区域地质
库区及枢纽西、北出露侏罗纪中统遂宁组粉砂质泥岩,抗风化能力弱,上覆为蓬莱镇组砂岩,在外力作用下,多见方山、平顶山。
库区及枢纽区物理地质现象主要以风化撒落为主,偶见小规模重力崩塌。
库区及枢纽区出露地层属侏罗纪中、上统之遂宁组(J2Sn)与蓬莱镇组(J3P)。
为一套内陆河湖相沉积地层。
第四纪全新统之坡残积层和河流冲积层。
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1、遂宁组(J2Sn)
侏罗纪中统遂宁组,以紫红色、棕红色粉砂质泥岩,泥岩为主,间夹泥质粉砂岩薄层或透镜体。
粉砂质泥岩、泥岩以泥质、钙泥质胶结为主,致密。
其内见白灰色砂质条(团)带与钙质结核。
亲水性强,抗风化弱。
泥质粉砂岩、棕色、褐灰色,以钙、泥质胶结为主,性硬,抗风化能亦差。
该组主要分布于清水、肖家垭付坝及其以南一带,层厚410米。
2、蓬莱镇组(J3P)
侏罗纪上统蓬莱镇组,以灰白、青灰色巨厚层长石、石英砂岩为主,其中,上部间夹粉砂及泥岩与泥岩、粉砂岩薄层或透镜体。
粉砂质泥岩、泥岩,紫红色,致密,性软,抗风化力弱,且岩相变化大。
该组主要分布于水磨滩(老土坝)及其以东北一带,层厚680米。
3、第四纪全新统之坡残积层(el+dlQ4)和近代河流冲-洪积层(al+plQ4)。
前者以紫色、褐紫色、亚粘土,轻亚粘土为主,其内夹碎、块石,厚0~3.0米。
主要分布于山(腹)麓台地及沟谷洼地。
后者多为深灰色、紫褐色粘土夹少量粉细砂层,厚0.5~10米,主要分布于沟谷。
与下伏基岩呈不整合接触。
三、地质构造
库区及枢纽工程位于XX中台拗,川中拱XX背斜NE翼,岩层产状:
走向SE110º
~120º
/NE∠4º
~6º
,未见新构造运动形迹与大的构造断裂存在。
仅
见两组早期平面“X”型裂隙分布,其产状为:
第一组,走向NW285º
~291º
,倾向SW,倾角75º
~89º
,裂面光滑,延伸远;
第二组,走向NW10º
~30º
,倾向SE,倾角60º
~85º
,延伸不远,受第一
组的制约。
1-10
其次见与岩层产状基本一致,倾角10º
~25º
缓倾角裂隙与层面裂隙。
根据1991年版1/400万《中国地震基本裂度图》查,库区及枢纽工程区地震基本裂度为Ⅵ度,对建筑物安全无不利影响。
四、水文地质
库区及枢纽区位单斜构造翼部,不具备大型储水构造,地下水类型亦简单,主要为潜水。
据其储载条件,可分为孔隙性潜水和裂隙性潜水两种。
孔隙性潜水:
主要分布于沟谷及洼地第四纪松散沉积层中,水量丰沛,受季节影响很明显,大气降雨补给。
裂隙性潜水,主要储藏于次生“X”裂隙与沟谷风化裂隙中。
水量视其“X”裂隙与风化裂隙带是否构成统一储水体,形成统一体者,水丰较丰,反者次之。
受大气降雨与河水补给。
库区山脊高,分水岭较厚,不存在向库外渗漏的问题。
据地下水水质分析,枢纽工程及库区地下水属弱碱性HCO3-Ca水。
五、天然建筑材料
枢纽区分布有J3P③层砂岩,亦储藏着丰富的石料和石碴料。
在坝址上游河段(库区)两岸0.2~2.0km范围内,选择石料场七处,总储量24500立方米。
岩体大部裸露,复盖层最大厚度2.00米,其盖山比<
1,具1~2个开采面。
砂砾石用量不大,可在蓬安嘉陵江边购卖。
六、工程地质结论及建议
枢纽工程位于云山背斜N.NW翼,岩层产状平缓,未见有新构造运动形迹与大型构造断裂存在,地震基本裂度小于Ⅵ度,属构造稳定区。
1、打锣嘴坝
大坝坝址区地层为侏罗纪蓬莱镇组之砂岩,泥质粉砂岩与粉砂质泥岩不等厚互层。
坝基下分布着厚度大,岩石完整,质地较坚硬的砂岩,具有修筑重力坝的条件。
虽局部含软弱及脉状石膏夹层,构造挤压(层面)破碎带,
但其埋藏均深,对坝基(肩)的稳定影响不大。
岩层倾向下游偏左岸,右坝肩近岸边层面裂隙与岸边卸荷裂隙发育,岩1-11
体完整性差;
局部其走向与坝段河流走向交角约35º
~65º
的两组构造裂隙发育,使之相互交切,将岩石切割成棱形块体,且连通性好,为库头渗漏提供了通道。
左坝肩为一凸岸,且多面临空,其岩层分布为粉砂质泥岩,裸露地表,风化较深,上游迎水面大,为库水入渗与排泄亦创造了一定的条件,所以,坝基(局部)顺层渗漏与坝肩绕坝渗漏是存在的。
2、溢洪道
溢洪道基础在平流段为粉砂质泥岩,陡槽段为砂岩,风化较强,完整性差,但已用浆砌条石衬护。
溢流埝基岩为泥质粉砂岩,岩性质地较硬,岩石较完整,基础条件好,且已用浆砌条石衬护,不存在沉陷和稳定问题。
3、清水、肖家垭付坝
两付坝均属低坝,坝体填筑土为粉质粘土,不均一,夹少量粉砂质泥岩碎块。
填筑密实,质量较好。
坝体土具有中等膨胀性,属Ⅱ类膨胀土。
肖家垭付坝坝基清基不彻底,在上游坡残留有2.00米左右的冲-洪积塑~软塑状粘土层,其力学性能较坝体土差。
两坝坝基基岩由于风化所致,深13~17.0米范围(ω=0.010~0.726升/分.米.米)具有微-中等透水性,但其水力梯度不大,不存在渗透变形。
坝身填筑土透水甚微。
4、天然建筑材料、分布广、储量大,质量好,能满足工程建设的需要。
第六节枢纽工程整治设计
一、大坝整治设计
根据大坝病害状况,采取如下措施
1、增加坝体重量以保证大坝抗滑稳定。
大坝抗滑稳定不能满足规范要求,最主要原因是大坝坝身单薄,且在两
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坝肩坝基岩石强度低,摩擦系数小。
因该库承担县城常年生活供水,不可能放水在上游加坝,只能在下游增大坝体断面,不增加坝体宽度,仅培厚下游坝坡至公路桥桥台处374.31米高程,加坝后坝顶(374.31米)宽7米,下游边坡1:
0.70。
加坝后,大坝稳定得以保证,基底应力也满足要求。
2、大坝帷幕灌浆及排水孔
大坝两岸坝体均置于风化的粉砂质泥岩和泥质粉砂岩上,基岩破碎,漏水严重,且右坝肩与溢洪道之间,山体单薄,存在绕坝渗漏,为减小坝基扬压力及坝基渗漏,在左、右两坝肩及左坝肩与溢洪道之间设置单排帷幕灌浆,孔距2米,伸入相对不透水层(w=10吕容)以下3~5米。
为减小坝基扬压力,重力坝亦在帷幕后设置排水孔,本坝在1996年已设6个排水孔,需增加排水孔,布置在灌浆帷幕下游1米处,孔距4米,直径15厘米。
3、坝身裂缝堵漏
大坝开裂数条,裂缝已趋于稳定,但裂缝造成大量渗漏,处理较为困难。
枯水季节在上游面沿裂缝开凿30x20的”V”型缝,缝内人工填筑环氧砂浆。
且在坝顶裂缝两侧钻二排交叉孔进行化学灌浆。
4、放空底孔闸阀更换
放空底孔因闸阀锈蚀失灵而失去其使用功能,需进口临时堵塞后更换二个闸阀。
二、清水付坝
为了节省投资,经三个方案比较后推荐,对原土坝和放水洞进行整治。
对原坝体进行部分削除,使上游坝坡变缓到1:
2.75,坝顶高程为377.62m,坝顶设60cm高的防浪墙,新坝轴线较老坝轴线下移7.4m;
下游培厚坝体用石渣碾压回填,其边坡为1:
2.25,为防止渗漏,上部部分坝体碾压回填粘土,顶厚2.0m,上下游坝面均用30cm厚干砌条石护坡,上游护坡作30cm砂卵石做
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垫层。
坝顶用10cm厚C20砼硬化。
由于坝轴线下移,增加坝体,放水洞尾端需延长12.6米。
钻孔压水试验知:
轴线上360.44米高程以上,ω=0.133升/分.米.米,属较严重透水;
360.44米高程以下,ω=0.0145升/分.米.米,属于微透水。
根据病害水库整治要求,低坝基岩的吸水率应满足ε<
0.10升/分.米.米,坝基360.44m高程以上都沿坝轴线布置一排灌浆孔,孔距2.0m,进行帷幕灌浆,防止坝基渗漏。
在填筑坝体时渗加防白蚁药剂,以防白蚁的侵蚀。
三、肖家垭付坝:
经稳定计算,肖家垭付坝上下游坝坡稳定均符合要求,只是上游坝坡比较零乱,局部坡度偏陡而稳定不满足要求,本次整治设计,自坝顶开始,将上游边坡放缓至1:
2.5到372.213m高程,并用干砌条石护面,372.213m高程以下及下游坝面保持不变。
1、堰前清淤
清除堰前淤积土,清后进口底板高程371.98米。
2、拆除部分消力坎
原消力坎高3米,顶高程364.957,拆至363.457,坎高降为1.5米。
3、出口对岸河岸衬护
采用M7.5浆砌条石
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- XX 水库 加固 初步设计 报告