某电站双曲浆砌石拱坝水库蓄水安全鉴定Word格式文档下载.docx

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5.2荷载及组合25

5.2.1荷载计算25

5.2.2荷载组合25

5.3抗滑稳定计算公式25

5.3.1抗滑稳定计算公式25

5.3.2允许抗滑稳定安全系数26

5.4.1蓄水安全鉴定复核计算方法及结果26

5.4.2拱座稳定分析结论27

6坝体质量情况28

6.1基础开挖及处理28

6.1.1坝基开挖28

6.1.2坝基基础处理措施28

6.1.3坝基帷幕灌浆处理29

6.1.4坝基固结灌浆处理29

6.1.5断层破碎带处理30

6.1.6基础开挖及处理施工质量评价30

6.2坝体砌筑31

6.2.1原材料质量31

6.2.2坝面砌筑31

6.2.3坝身砌筑31

6.2.4溢流堰砼浇筑32

6.2.5大坝砌体挖坑试验成果32

6.2.6坝体砌筑的温度控制32

6.2.7坝体外观质量33

6.3坝体施工期间受台风影响情况33

6.4坝体工程质量评价33

7现场检查情况34

7.1大坝结构34

7.1.1大坝检查情况34

7.1.2坝顶溢洪道34

7.1.3引水系统34

8金属结构35

8.1大坝排砂放空钢管35

8.2发电输水隧洞进水口35

9蓄水安全鉴定结论及建议36

9.1蓄水安全鉴定结论36

9.2建议36

1蓄水安全鉴定工作概况及工程建设概况

1.1工作任务和工作范围

1.1.1工作任务

受**水电开发公司的委托，由***省***院负责并组织专家组对**水电站工程进行蓄水安全鉴定，为水库蓄水验收提供依据。

1.1.2工作范围

本次蓄水安全鉴定的工作范围为浆砌石拱坝、发电输水隧洞进水口、导流底孔等。

1.2工程概况

*市**水电站位于***市*镇*村，为引水式水电站，坝址位于*村上游约1km的*村溪谷，经过3.595km引水隧洞至*镇**村下游约500m的厂房发电，电站装机容量2×

2500kw，工程枢纽由拦河坝、引水系统、发电厂房及升压开关站等组成，**水电站以发电为主，坝址距***市区23km。

**水电站水库坝址以上控制流域面积39km2，主流长度7.85km，水库总库容543.0万m3,正常蓄水位290.0m，库容421万m3，死库容22万m3。

拦河坝采用双曲浆砌石拱坝，最大坝高46.7m，上下游面为M10水泥砂浆砌条石，坝基开挖高程248.50m，拱冠梁底厚度11.02m,厚高比0.24；

溢流段设在坝顶中部，采用坝顶开敞式自由溢流，鼻坎挑流消能，溢流堰顶高程290.0m，放空孔设在高程261.0m处由闸阀控制，导流底孔布置采用2.5×

3.0m的城门型断面。

1.3工程特性表

**水电站工程特性见表2-1。

表1-1**水电站工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

一、

流域特性

1

流域面积

坝址以上

km2

39

厂址以下

48

2

多年平均径流总量

万m3

5850

多年平均流量

m3/s

1.86

水库设计洪水（P=3.33%）

663

水库校核洪水（P=0.5%）

990

电站厂址设计洪水（P=3.33%）

673

电站厂址校核洪水（P=2%）

763

施工导流标准及量（P=3.33%）

260

11月—4月

二、

水库特性

水库水位

校核洪水位

m

294.51

设计洪水位

293.43

正常蓄水位

290.00

发电死水位

278.00

淤沙水位

261.00

水库容积

总库容

104m3

543

正常库容

421

死库容

22

表1-1**水电站工程特性续表

项目

三、

大坝

拦河坝

坝型

浆砌石拱坝

最大坝高

46.7

坝顶弧长

158

序号

单位

数量

坝顶厚度

2.693

拱冠梁坝底厚

11.02

泄水建筑物

堰顶高程

290

消能方式

挑流

3

进水口

型式

斜卧式

底板高程

261.7

闸门型式：

尺寸及数量

定轮钢闸门

四

引水系统

型式：

圆形

长度

3595.066

圆形铸铁门

断面直径

2.6

最大流量

5.15

衬砌型式

不衬砌

1.4工程等级与建筑物级别

**水电站水库属小

（一）型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定，确定**水电站工程为Ⅳ等工程，大坝为4级建筑物，输水隧洞、发电厂房及施工导流等建筑物均为5级建筑物。

大坝按三十年一遇洪水设计，二百年一遇洪水校核。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度为Ⅵ度，根据《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073—2000），本工程建筑物不进行抗震设计复核。

1.5工程进度

大坝工程与2003年11月2日破土动工，2004年2月22日，大坝一期基础开挖到位并通过验收。

2004年5月11日一期导流明渠位置的开挖完成并通过验收。

2004年11月15日大坝砌至268.5m高程，坝基270-285m高程的基础开挖工作，2005年1月9日通过验收。

2005年7月25日大坝砌至283.5高程时，坝基进行285-295m高程的基础开挖工作，2005年8月20日通过验收。

至2006年6月30日工程完工。

1.6重大设计变更

**水电站原设计为浆砌石双曲拱坝，坝顶高程295.0，最大坝高50m拱冠梁底厚11.022m，坝顶厚度2.693m，厚高比0.24，溢流堰高度40m，在坝基开挖过程中，根据***水利局**水（2002）458号文（初设技术审查文件）的精神及施工单位开挖的实际情况，设计单位采用了单心园等厚方案，二心园等厚方案，和对数螺旋线变厚方案的不同线型分别进行计算和优化，最后采用二心园变厚砌石拱坝方案，经过优化后的坝基开挖高程为248.0m,垫层高程248.50m，最大坝高46.7m，溢流堰净宽度48m。

2工程地质

2.1坝址地质概况

2.1.1地形地貌

坝址位于*溪河段，溪流两岸，山高谷深，河床多见基岩裸露，植被较好。

沟谷纵横，河流坡降大。

地形相对高差常达150～200m，整个河谷地形呈现不对称“U”形谷，属构造侵蚀低山区。

2.1.2地层岩性

坝址地层为上侏罗系南园组晶玻屑凝灰岩，第四系地层为坡残积层和冲洪积层。

（1）流纹质晶玻屑凝灰岩（J3nb）：

岩性均一，呈浅灰色致密坚硬，由少量晶屑。

玻屑和大量火山灰物质组成。

该岩在地表多数呈坚硬的弱风化状态，岩体完整性较好。

遭受风化和区域动力作用均较弱，岩体抗压强度高。

（2）坡残积层（dlQ-elQ）：

广泛分布岸坡，为含碎石砂质粘土，一般厚1-2.5m,左岸坡下半部的坡积和残积层厚度较大，可达4-6m，残积层下伏全、强、弱风化凝灰岩。

（3）冲洪积层（alQ-plQ）：

分布河底，由漂、卵石和少量砂砾组成，漂石和卵石大小常达0.15-1.0m，厚度0.5-2.5m。

2.1.3地质构造

本区域地质构造形式主要表现为小断层和裂隙，沿河两岸坡下部卸荷裂隙发育。

小断层（f）：

规模不大，断层宽度在0.01～0.35m之间，长度15～46m不等，挤压破碎不甚强烈，近似破碎型裂隙，由破裂岩，压碎岩等组成，结构较为紧密，坚实，呈舒缓波状或折曲状，走向主要有北东向与北西向两组，倾角多数直立。

裂隙：

节理，裂隙不甚发育。

裂隙多数短小，闭合，呈舒缓波状，主要两组，以SN－NNE一组为主，EW向一组为次，倾角均很大。

卸荷裂隙：

发育于河床及两岸坡，裂面一般粗糙，干净或充填少量泥质，部分裂面渗水，一般沿走向延伸10-25m长度即尖灭，个别断续延伸长达44m与50m。

表2-1断层特征表

编号

充填物特征

宽度（m）

产状

F1

全、强风化岩、碎裂岩及泥质

0.4-1.5

N40-46°

W、NE∠82°

右岸坝肩

F2

碎裂岩及泥质

0.4-0.8

N40°

-65°

W、NE∠75°

河床

F3

f1

碎裂岩及铁锰质染

0.05-0.08

N25°

W、NE∠85°

f2

0.04-0.08

N45°

E、SW∠68°

f3

碎裂岩及方解石

0.05-0.1

N15°

E、NE∠74°

左岸坝肩

f4

碎裂岩及泥土

0.05

N22°

E、直立

f5

碎裂岩

N43°

E、NE∠79°

f6

N2°

f7

0.05-0.07

N51°

表2-2裂隙特征表

宽度（cm）

J1

无

N58°

W、NEE∠72°

J2

闭合

N35°

W、NE∠81°

J3

泥质及铁锰质染

N5E°

、直立

J4

1-2

W、NE∠73°

J5

2-4

N42°

W、直立

J6

铁锰质染

0.5-1

N37°

J7

基本闭合

N20°

J8

N28°

J9

N45W°

、NE∠86°

J10

N8°

J11

W、NE∠74°

J12

N18°

W、NW∠83°

J13

N49°

E、SW∠76°

J14

0.5

N61°

W、SW∠77°

J15

泥土

2-3

N24°

E、SE∠72°

J16

J17

N6°

E、SE∠55°

J18

N57°

J19

W、NE∠72°

J20

N67°

W、NE∠78°

J21

N59°

W、NE∠77°

J22

N71°

W、NE∠69°

J23

N56°

W、NE∠71°

J24

J25

N47°

E、NE∠75°

J26

1.5-2.5

N38°

J27

J28

N62°

L1

N74°

W、NE∠5°

-10°

L2

E、SE∠5°

L3

N55°

E、SE∠10°

-15°

2.1.4岩体风化

坝区岩体风化受地形和构造断裂的控制，强风化带一般埋深右岸为0.5～3.0m，左岸为3.0～9.0m；

弱风化带一般埋深右岸为0.5～5.0m,左岸为3.0-9.0m；

弱风化带一般埋深右岸为0.5～5.0m，左岸为4.0～11.0m,河床为弱风化基岩，局部有第四系覆盖层。

2.1.5水文地质

地表松散堆积物薄，坝基地下水主要为基岩裂隙水，受大气降雨补给，循环与岩石裂隙，排泄于溪中，也有从卸荷裂隙渗出地表。

由于地形，地貌和地质构造原因，地表松散堆积层富水性差，而透水性和排泄条件良好。

2.1.6坝址工程地质评价

坝址区处于火山基座隆起而相对稳定的地带，火山岩层单一，没有侵入岩体岩脉，没有大断裂构造，区内完整性好抗压强度高。

没有不稳定滑坡，冲沟等不良物理地质现象，库岸边坡稳定。

区内岩性单一，为上侏罗系南园组第二段晶玻屑凝灰岩，岩石致密坚硬，断裂构造一般规模不大，倾角较陡。

水库无永久性渗漏之忧，库岸稳定无大量固体径流来源，没有侵没问题，水库坝址工程地址条件良好。

2.2隧洞进水口

2.2.1地层岩性

引水隧洞洞线穿越侏罗系上统南园组第三段英安流纹质熔结凝灰岩，侵入岩为辉绿岩岩脉。

2.2.2地质构造

洞内进水口段无断层，节理裂隙较不发育，大多数为闭合，无充填或钙膜充填，贯穿性结构面一般为钙质、硅质，岩屑等充填。

整体结构为灰绿色熔结凝灰岩，岩石坚硬，围岩稳定，洞壁基本干燥。

2.3结论

（1）工程区区域稳定性较好。

地震动反应谱周期0.35s；

地震动峰值加速度为0.05g，对应地震烈度为Ⅵ度，建筑物不做抗震复核。

（2）水库无永久性渗漏之忧，库岸稳定无大量固体径流来源，没有侵没问题，水库坝址工程地址条件良好

（3）隧洞进水口段节理裂隙较不发育，大多数为闭合，无充填，整体结构为灰绿色熔结凝灰岩，岩石坚硬，围岩稳定。

3防洪标准复核

3.1流域概况及水文气象特征

**水电站位于*溪流域*溪水库上游的*溪支流河段，坝址位于***市**峰村溪*村下游约200m处，电站厂址位于**村下游约500m处的**溪左岸，坝址以上控制流域面积39km2，河流长度7.85km，主河道坡降40.12‰，多年平均流量为1.86m3/s，多年平均径流总量为5850万m，多年平均径流深为1500mm。

本工程所在区域属亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，湿度大，本工程流域面积内有**溪雨量站及邻近**雨量站，观测年限为1964～1993年，有30年资料，多年平均降雨量分别为2148.7mm、1985.3mm。

3、4月份期间约占17-20%；

5、6份约占全年25-28%；

7～9月份受台风雨影响降水占全年31-39%；

10-2月占全年的18.21%。

降雨量在年际变化受大气环流影响，呈4-5年丰、枯周期波动，两站年降水量CV值均为0.20，*溪雨量站实测最大降水量为最小年降水量2.32倍。

表3-1主要气象要素表

平均气温

℃

18.5

最大风速

m/s

34

绝对湿度

hpa

18.4

最高温度

40.6

平均最大风速

14

相对湿度

%

79

最低温度

-4.3

年平均风速

16

平均蒸发量

mm

1157

3.2洪水复核

3.2.1设计暴雨计算

由于设计流域内业主无法提供实测水文观测资料，本次复核为采用部分设计结果，并评价其合理性，并采用***省***市暴雨等值线图集推求设计洪水，并据此复核大坝防洪标准。

**水电站坝址以上流域面积F=39km2，小于200km2，成洪暴雨历时采用24h，设计暴雨分别采用查算暴雨等值线图集方法计算。

查暴雨等值线图集得流域各历时暴雨参数见下表。

表3-2**水电站各历时暴雨参数

项目

H24

CV24

H6

CV6

H60/

CV60/

数值

209

0.60

110

0.55

50

0.50

备注

CS=3.5CV

由以上参数推求各频率设计雨量见表3-3。

表3-3各频率24小时暴雨量推算表

设计频率P（%）

0.2

3.33

10

实测资料H24P

853.1

747

665.2

583.4

534.5

391.2

185.6

查算图表H24P

877.8

756.6

668.8

576.8

525.0

369.9

169.3

3.2.2设计洪水

（1）采用实测资料试算

根据流域条件因素，估计流域汇流时间在1～24h，n2值取0.5，经各参数计算，并进行洪峰流量试算，各频率设计洪峰流量见表3-4。

表3-4坝址设计洪水成果（推理公式）

断面

流域面积（km2）

坝址

1100

745

（2）采用查***市暴雨等值线图集试算

坝址以上集雨面积39km2，属小流域，本次采用推理公式法进行计算。

推理公式如下：

——①

式中：

τ—汇流时间（h）；

ht—某时段净雨量（mm）；

F—库区范围集雨面积（km2）；

Qm—某时段洪峰流量（m3/s）。

汇流时间τ采用试算确定，公式如下：

τ＝

——②

本工程设计洪水采用推理公式方法进行复核。

表3-5**坝址设计洪水成果表

各频率P（%）设计洪水

洪峰流量（m3/s）

洪水模数（m3/s/km2）

25.4

17.0

因查***市暴雨等值线图集试算法计入雨型分配及地下、地表组合，并考虑到暴雨高值区等因素，故最终采用复核洪水成果见表3-5。

3.2.3洪水调节计算

（1）设计标准

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）规定：

**水电站水库总库容543万m3，坝高46.7m，为小

（一）型水库，大坝为四级建筑物，设计防洪标准按30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，符合规范要求。

（2）调洪演算基本资料

库容曲线根据实测库区地形图量绘，成果见表3-9。

表3-6**水库库容曲线表

Z（m）

285

286

287

288

289

291

292

293

294

295

296

297

V（万m3）

310.8

330.8

352.5

374.2

397.6

446.2

471.3

498.4

525.5

554.7

583.8

615.1

本工程采用坝顶溢流和挑流消能的泄流型式，溢洪道布置在河床中部，为坝顶自由溢流，堰顶高程290.0m，溢流堰宽48m，堰面曲线采用WES堰型。

依据《混凝土拱坝设计规范》（SL282-2003），过流能力公式为：

m－流量系数，计入水流向心的影响；

ε－侧收缩系数；

σm－淹没系数，取1；

B－堰顶宽度，m；

H0－堰上水头，m。

按照上式计算溢洪道泄流能力，成果见表3-10。

表3-7**溢流堰水位泄量关系

290.5

291.5

292.5

293.5

294.5

295.5

Q（m3/s）

96

176

271

378

497

627

766

913

1070

1234

（3）调洪原则

溢洪道为无闸门自由溢流，洪水调节时不考虑预报预泄和发电下泄流量，起调水位即为正常蓄水位290m，当库水位超过此水位时，水库开始溢流，自然消减下泄流量。

（4）调洪计算成果

根据基本资料及调洪原则，经调洪演算**水库设计洪水调洪计算成果见表3-7。

表3-8洪水调节成果表

频率P（%）

设计（P=3.3%）

校核（P=0.5%）

洪峰（m3/s）

库水位（m）

下泄流量（m3/s）

610

915

相应库容（万m3）

510

540

3.3挑流消能复核

挑流消能的水力要素计算按照《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中的水舌挑距估算公式复核：

（委托方未提供下游水位流量关系曲线，在挑流计算时下游水深取值为5m。

）

式中：

L′—冲坑最深点到坝下游垂直面的水平距离（m）：

L—坝下游垂直面到挑流水舌外缘进入下游水面后与河床面交点的水平距离（m）：

ΔL—水舌外缘与河床交点到冲坑最深处的水平距离（m）；

V—坎顶水面流速（m/s）,按鼻坎处平均流速v的1.1倍计；

H0—水库水位至坎顶的落差（m）；

θ—鼻坎的挑脚；

h1—坎顶平均水深；

h—坎顶平均水深；

h2—坎顶至床面高河差（m）；

φ—堰面流速系数；

T—最大冲坑深度，由河床面至坑底（m）；

β—水舌