1、 目 錄1. 綜合說明 11.1工程概況11.2工程運行管理現狀21.3工程特性表41.4水文及復核71.5洪水及復核91.6泥沙及復核141.7水文地質及工程地質151.8滲流及穩定分析201.9存在的主要問題及復核結論242. 除險加固設計262.1水庫及樞紐262.2大壩除險加固設計272.3溢洪道改造332.4壩體、壩基、壩肩及庫區滲漏與處理392.5放水管改造392.6自動化監測系統402.7房屋工程413. 施工組織設計423.1施工總布置423.2施工導流設計423.3施工工藝和施工質量標準433.4施工進度與工期444. 工程建設及運行管理454.1管理機構454.2運行管理方
2、案464.3水庫調度運行方案474.4運行建議475. 水土保持及環境評價485.1水土保持方案設計485.2環境保護方案設計506. 工程概算總投資546.1工程概況546.2投資主要指標546.3編制依據556.4工程概算表557. 工程實施方案招標方案設計 567.1招投標范圍567.2招標標段劃分567.3招投標方式561 綜合說明1.1 工程概況1.1.1 地理位置 兩岔河水庫位于貴州省開陽縣馮三鎮毛栗鄉水口村,所在河流為烏江一級支流清水河的支流毛栗河,壩址以上控制流域面積4.8km2,多年平均來水量264萬m3。水庫壩址距開陽縣城30km,毛栗鄉至高龍公路直抵水庫,交通較為方便。1
3、.1.2 工程樞紐現狀兩岔河水庫樞紐主要建筑物包括大壩、溢洪道、放水涵洞及灌溉渠道。大壩壩型為黃色粘土夾少量碎石均質土壩,壩體分兩期(1963年填筑部分為一期、1979年填筑部分為二期)筑成,壩頂高程960m,壩頂軸線長85m,壩頂寬45m,最大壩高15m。上游壩坡1:2,下游壩面在953.6m高程設一級寬約21m的馬道,馬道以上壩坡為1:1.76,以下壩坡為1:2,下游壩腳未設排水設施。溢洪道位于右岸,為岸邊開敞式正槽溢洪道,溢流堰型為寬頂堰,堰頂高程959m,溢流前緣凈寬8.5m。泄槽段總長約100m,平面上分兩段,第一段長約60m,第二段長約40m,與第一段成90夾角折向下游壩腳。放水涵
4、洞位于左壩段,總長76.5m,斷面型式為城門洞型,過水斷面0.40.8m。進口設300mm雙向轉動閘門,取水高程950m。兩岔河水庫灌區分別由左右兩條干渠控制。干渠總長2.5km,總灌溉面積518畝,其中左干渠長1.3km,灌溉面積383畝,右干渠長1.2km,灌溉面積135畝。右干渠渠首段建在大壩下游坡面上,未作防滲處理,滲漏較為嚴重。1.1.3 工程任務及規模本工程是一項以灌溉為主的水利工程,灌區范圍包括毛栗鄉水口、紅旗兩個村。兩岔河水庫最初的設計指標為:總庫容39.6萬m3,有效庫容37.9萬m3,設計灌溉面積1634畝(其中田653畝、土981畝)。水庫樞紐主要包括大壩、溢洪道、放水涵
5、管及灌溉渠道等建筑物。大壩壩型為均質土壩,最大壩高20m,壩頂長143m。經過本次復核,兩岔河水庫工程規模未達到原設計規模,本次設計按現已建成的壩高和溢洪道結構和不增大現有工程規?;A上確定除險加固工程的設計規?!,F岸邊開敞式溢洪道堰頂高程959m,壩頂高程960m(壩高15m),故選取本次兩岔河水庫除險加固工程的正常蓄水位為959m,正常蓄水位以下庫容原設計為21.9萬m3,水庫經過30多年的運行,目前庫底淤積高程已達949.1m,減少庫容量2.55萬m3。經過調整,現水庫正常蓄水位以下庫容19.35萬m3,按水庫再運行30年計,經計算壩前淤沙高程950.58m,因此確定水庫死水位為951m
6、,相應死庫容2.65萬m3,興利庫容16.7萬m3,設計灌溉面積518畝。根據水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL 252-2000)及防洪標準(GB 5020194),工程規模屬?。?)型,工程等別為V等工程,主要建筑物大壩、溢洪道、放水涵洞為5級建筑物。本工程永久性擋水和泄水建筑物所采用的設計洪水標準為30年一遇,校核洪水標準為300年一遇。1.2 工程運行管理現狀1.2.1 工程設計及施工過程該水庫于1963年開始興建,次年開始蓄水。竣工后水庫有效庫容僅20.2萬m3,大壩最大壩高12.26m,壩頂寬度2.5m,上游壩坡1:2,下游壩坡1:1.76。由于渠道未完善配套,實際灌溉面積315
7、畝。溢洪道位于右岸,為岸邊開敞式正槽溢洪道,溢流堰型為寬頂堰,堰頂高程959m,溢流前緣凈寬8.5m。泄槽段總長約100m,平面上分兩段,第一段長約60m,第二段長約40m,與第一段成90夾角折向下游河床。放水涵洞位于左岸,斷面型式為城門洞型,過水斷面0.40.8m。進口設300mm雙向轉動閘門,取水高程950m。灌溉渠道總長2.5km,其中左干渠長1.3km,右干渠長1.2km,實際灌溉面積315畝。水庫蓄水后,由于溢洪道過水能力不夠,曾于1971年發生洪水漫頂而潰壩,壩身被沖毀約三分之一,下游稻田被沖淤毀壞達80余畝,損失嚴重。潰壩發生后,當地地方政府組織群眾對大壩進行了突擊搶修恢復,但由
8、于填筑質量差,重新填筑的壩段發生明顯沉陷。1979年,開陽縣水利電力局將該水庫列為全縣的重點工程進行了除險加固處理,主要建設內容包括大壩加高培厚和溢洪道襯砌處理兩部分。處理后,壩高15m(加高2.74m),壩頂寬度4m。下游壩面在953.6m高程設一級寬約21m的馬道,馬道以上壩坡為1:1.76,以下壩坡為1:2。1.2.2 工程運行管理兩岔河水庫建成至今,一直由毛栗鄉派專人管理,從1987年后還堅持開展水費征收,水庫管理工作較為正常。雖然灌溉渠道未配套完善,但仍能滿足水口、紅旗兩個村400畝農田的灌溉需水,為當地的農業生產發揮了重要作用。1.2.3 工程存在的問題及除險加固的必要性兩岔河水庫
9、興建于“文革”時期,施工采用突擊的方式完成,質量較差。加之該水庫已運行三十多年,樞紐建筑物的部分建筑材料已經老化,一些結構已喪失穩定性。目前,該水庫存在以下一些主要問題:、大壩壩頂高程達不到規范要求,溢洪道過水斷面不夠。1971年發生洪水漫頂造成潰壩,壩體被沖毀三分之一,修復后的壩段發生明顯沉陷。、1979年除險加固時修建的溢洪道襯砌施工質量差,溢洪道底板和側墻發生多處斷裂,整個墻體隨時都可能倒塌。一旦側墻倒塌,洪水將直接沖擊右壩肩,危及壩身安全。、現有溢洪道出口正處右壩腳,未與河道連接,洪水迂回沖擊、淘刷壩體,影響壩體穩定。、放水涵洞施工質量差,進口未設截流設施。1987年6月,放水涵洞消力
10、池發生陷洞,庫水幾乎漏完。、大壩壩身及壩基存在兩處明顯滲漏,總滲漏量0.6L/s。、大壩上、下游壩面均無護坡,下游壩坡與兩岸岸坡連接處未設排水溝,壩坡受雨水沖刷嚴重。下游壩腳未設排水棱體,壩內浸潤線較高。、放水涵洞進口雙向轉動閘門已損壞,需更換,進口消力池需改建。、下游河道行洪能力不夠,需疏浚擴寬。鑒于上述問題,兩岔河水庫需除險加固。2002年4月,受開陽縣水電局委托,由我院承擔兩岔河水庫除險加固設計。我院根據現行有關規程規范進行了勘察和試驗工作,并于2002年6月編制完成本報告。1.3 工程特性表(附表1.3)表1.3 工 程 特 性 表序 號 及 名 稱單位數 量備注加固前加固后一、水文1
11、、壩址以上集雨面積km24.84.82、利用的水文系列年限年4919522000年降雨系列3、多年平均來水量萬m32642644、多年平均流量m3/s5、設計洪水標準及流量m3/s55.8P=3.33%6、校核洪水標準及流量m3/s81.3P=0.33%二、水庫1、校核洪水位m961.18P=0.33%2、設計洪水位m960.62P=3.33%3、正常蓄水位m9599594、死水位m9515、總庫容萬m326.86、正常蓄水位以下庫容萬m319.3519.357、興利庫容萬m316.78、死庫容萬m32.659、淤沙高程m949.1950.58三、下泄流量1.設計洪水位時最大泄量m3/s46.
12、9P=0.33%2.校核洪水位時最大泄量m3/s73P=3.33%四、工程效益指標1、灌溉效益1.1灌溉農田面積畝5185181.2保證率P=80%五、淹沒及工程永久占地1、新增淹沒土地畝02、新增工程永久占地畝2六、主要建筑物及設備1 大壩1.1壩型均質土壩均質土壩1.2地基特性類地基類地基1.3地震烈度及設防烈度6/66/61.4設防類別丁類丁類1.5壩頂高程m960961.21.6最大壩高m1516.21.7壩頂長度m8191.81.8壩頂寬度m442 溢洪道2.1型式岸邊正槽溢洪道2.2地基特性類地基2.3堰型寬頂堰2.4堰頂高程m3/s9599592.5溢流前緣凈寬m8.5152.6
13、消能方式底流消能3 放水涵洞3.1型式/長度0.40.80.40.8城門洞型3.2進口中心高程950950.8七 施工1 主體工程數量1.1 淤泥開挖m38051.2 土方開挖m32001.3 石方開挖m317651.4 壩面表層土清除m317301.5 壩體土料填筑m370361.6 干砌石填筑m314801.7 反濾層碎石填筑m35911.8 反濾層細砂填筑m36011.9 草皮護坡m227401.10 C15砼預制塊m31441.11 C15砼齒墻m3901.12 M7.5漿砌石m31551.13 壩頂碎石填筑m31851.14 毛石砼回填m36001.15 溢洪道C25砼m39701.
14、16 交通橋C25砼m3401.17 鋼筋t351.18 廢渣回填m315002 施工臨時房屋 m23 對外交通km4 施工占地畝5 施工總工期年八 經濟指標1 靜態總投資萬元2動態總投資萬元1.4 水文及復核1.4.1 流域概況開陽縣馮三鎮兩岔河水庫位于開陽縣馮三鎮毛栗鄉水口村境內,所在河流為烏江一級支流清水河的一級支流綿栗河的源頭。河流發源于開陽縣馮三鎮境內的桐子林,河源處最高高程1127.0m。河流由西南方向向東北流自水口村,折向東在紅巖坡處匯入清水河。兩岔河水庫壩址以上流域呈扇形狀,流域控制面積為4.80km2,主河道長度2.62km,平均坡降4.09%,流域形狀系數0.699。壩址以
15、上流域多年平均來水量264萬m3。流域內海拔高程940m1127m,平均海拔約1000m,壩址處河床高程940m。地勢西高東低,主要表現為中山、中低山,流域內巖性以碳酸鹽巖為主,巖溶地形特征較明顯。境內土壤主要有黃壤,黃棕壤,石灰土,大眼泥土和水稻土等,一般土層較薄。流域植被屬黔中山原灰巖常綠林地帶常綠落葉混交林及馬尾松林地區,全縣森林復蓋率達25%,流域植被較好,水土流失不算嚴重。本流域自然災害主要有倒春寒冰雹干旱以及局部性的洪災。1.4.2 氣候兩岔河水庫所在的開陽縣屬北亞熱帶溫和濕潤氣候區,四季較分明,冬天嚴寒,夏天較涼爽。據開陽縣氣象站實測資料統計:多年平均氣溫12.8,最冷月1月平均
16、2.2,最熱月7月平均22.4 ,極端最高氣溫33.7(1988年7月19日),極端最低氣溫-10.1(1970年1月6日),年平均日照時數1094.0h,占可照時數的25%,夏季最多,冬季為少。年平均風速3.0m/s,30年一遇最大風速20.8m/s,全年以NE風為多,夏季盛行SSW風,冬季盛行NE風。年平均雨淞日數25.8天,最長持續時數可達366小時,多出現在1月和2月。年平均相對濕度85%;最大在冬季達88%,最小在冬季達83%。年平均霧日數109.6天,年平均無霜期276.7天。災害性天氣主要有夏旱、倒春寒、冰雹、暴雨洪澇、霜凍等。降水量較充沛,多年平均降水量1214.2mm。但降水
17、年內分配不均,主要集中在510月,占全年降水的70%,年平均降水日數(降水量0.1m)199.5天,暴雨日數(降水量50mm)3.1天,歷年實測最大一日暴雨量140.0mm(1958年6月21日)。1.4.3 暴雨(1)暴雨特性貴州省地處云貴高原 ,是西風環流的必經之路,其特殊的地理位置和地形地貌,往往容易產生大的降水。但本流域受周圍地勢地貌的影響,山體阻擋水汽的輸送通道,與省內其它地區比較,暴雨量級相對不大,屬烏江流域中下游暴雨低值區范圍。降水水汽主要來自西南方向的孟加拉灣,以及南部的太平洋。影響暴雨的主要天氣系統為冷鋒型,以冷鋒低槽,低渦型居多。本流域所處地區一般5月進入汛期,10月份結束
18、,年最大一日暴雨多發生在68月,約占78.7%,暴雨歷時一般13天,以1天居多,多集中在12h以內。開陽縣氣象站歷年實測最大一日降水量147.6mm。(2)設計暴雨工程所在流域內無實測氣象資料,而鄰近地區分布有開陽氣象站、馮三雨量站,息烽氣象站,甕安氣象站等,其中開陽氣象站距離本流域較近,實測資料長達49年(19522000),經長短系列分析,資料代表性較好,是本次設計時進行區域暴雨綜合分析的主要參證依據。通過面上資料分析,并結合水文等值線圖,綜合確定兩岔河水庫年最大24h暴雨統計參數為: H24=82.0mmCv=0.45Cs=3.5Cv各種不同頻率H24h設計暴雨成果如下表:頻 率(%)0
19、.10.20.330.5123.3510設計暴雨(mm)279257241229207185175154131兩岔河水庫年最大1h暴雨統計參數為:H1h=36.5mmCv=0.37Cs=3.5Cv各種不同頻率H1h設計暴雨成果如下表:頻 率(%)0.10.20.330.5123.33510設計暴雨(mm)10396.491.386.979.972.669.462.454.81.5 洪水及復核1.5.1 設計洪水(1)洪水特性流域為山區性雨源型河流,洪水由暴雨形成。洪水特性與暴雨特性基本一致。由于流域集水面積僅4.8km2,主河道長度2.62km, 主河道坡降4.09%,屬特小流域,受流域下墊面
20、影響,洪水具有山區河流匯流時間短,洪水陡漲陡落的特點,洪水漲洪歷時約1.57h2.16h左右,退水歷時一般9.0h左右,為單峰型洪水。(2)原設計洪水成果該工程1963年由縣組織施工,1964年竣工,沒有完整的設計資料。 1987年縣組織水庫除險配套工程設計時,對設計洪水進行復核,復核方法采用中國水科院小流域暴雨洪水推理公式,防洪標準為:20年設計,200年校核。經計算:P=5%,洪峰流量69m3/s,洪量67.8萬m3;P=0.5%,洪峰流量94.7m3/s,洪量92.9萬m3。(3)設計洪水復核由于設計流域內無實測水文、氣象資料,本次復核采用貴州省暴雨洪水計算實用手冊方法,輔以地區綜合分析
21、等方法進行。鑒于該工程流域幾何特征值30,而集水面積又小于10km2,按以集水面積為主的原則,故應采用上述方法的修訂式(3)進行計算。另外本次復核采用的主要參證站24h,1h暴雨系列均延長到今。洪水計算按“1h暴雨成峰,24h暴雨成量”原則進行,采用雨洪法公式如下:Qp=0.4810.571f0.223J0.149F0.89C1Sp1.143式中: Qp設計頻率P的洪峰流量(m3/s) r匯流系數 f流域形狀系數,f=0.699 J主河道平均坡降,J=0.0409 F流域面積,F=4.80km2 C洪峰徑流系數,C=0.80.89 Sp最大1h暴雨雨力經計算,兩岔河水庫不同頻率設計洪水成果如下
22、表:開陽縣兩岔河水庫設計洪水成果表頻率P(%)0.10.20.330.5123.335設計洪峰流量(m3/s)94.687.181.376.969.2 61.655.851.2設計洪量(萬m3)78.171.165.861.754.447.141.537.0洪量計算采用洪量徑流系數法,洪水過程線則采用雨洪概化過程線,并結合現場調查綜合確定。經計算,洪水漲洪時間約1.57h2.06h,洪水主峰歷時約9.0h左右。經采用地區綜合分析和雨洪經驗公式驗證,上述成果符合洪水地區分布規律,成果合理。本次計算成果和原成果比較,由于原成果采用水科院推理公式,參數選取為經驗數據,人為因素大,參數取值與流域情況差
23、別較大。而本次計算采用主要參證站資料系列延長至今,代表性好,主要參數由計算機優選確定,取值合理,本次計算成果符合地區分布規律,故采用本次復核成果。1.5.2 防洪標準兩岔河水庫為均質土壩,總庫容達到近30萬m3。按防洪標準(GB5020194)規定,工程為小(二)型水庫,大壩永久性水工建筑物屬五等5級,參照規范和相鄰的紅林水庫,本次計算設計洪水標準采用30年一遇,校核洪水標準為300一遇。1.5.3 洪水調節計算(1)基礎資料 庫容曲線兩岔河水庫1963動工修建,至今已運行30多年。據本次庫區測量資料,庫底已淤積泥沙2.55萬m3,淤積高程為949.1m左右, 淤高4.0m左右。洪水調節和泥沙
24、淤積計算中應考慮該因素。調整后的兩岔河水庫庫容曲線見下表(已扣除現淤積庫容):開 陽 縣 兩岔河 水 庫 庫 容 曲 線高 程(m)庫容(萬m3)備 注94909501.30951 2.659524.059535.459547.209558.9595611.2595713.4595816.3595919.3596022.6596126.1596229.5596333.15. 設計洪水及標準直接引用本次設計洪水復核成果。 泄流公式及參數兩岔河水庫采用岸邊溢洪道,設置于大壩右岸,采用自由溢流方式泄洪,堰頂高程959.0m(正常蓄水位),設計為寬頂堰型,原溢流寬度9.0m,經初步調算,大壩需要加高3
25、m以上,從盡量減少大壩加高角度考慮,本次計算,溢流寬度擴寬到15m。泄流公式為: q=mB2gHo3/2 (m3/s)式中: q下泄流量(m3/s), m流量系數,取0.34, B溢洪道凈寬,15.0m, Ho堰上水頭(m)。按上述公式及參數計算,兩岔河水庫泄流成果如下表:水 位(m)959960961962963泄量(m3/s)022.664.0 118181水 頭(m)01.02.03.04.0(2)調洪計算根據上述基礎資料,按水量平衡方程式原理,用計算機逐時段進行調算。起調水位959.0m(正常蓄水位),調節計算時段取t=0.5h,調算成果見下表。30年一遇設計洪水位960.62m,相應
26、下泄流量46.9m3/s,水庫削峰約15.9%;300年一遇校核洪水位961.18m,相應下泄流量73.0m3/s,水庫削峰約10.2%。兩岔河水庫調洪計算成果見下表:兩岔河水 庫 調 洪 計 算 成 果 表 頻 率 P項 目3.3%0.33%備 注洪水標準設計非常運用起調水位(m)959959起調庫容(萬m3)19.3519.35洪峰流量(m3/s)55.881.3最大下泄流量(m3/s)46.973.0最高庫水位(m)960.62961.18最大庫容(萬m3)24.826.8堰上水頭(m)1.622.18 不同頻率調洪過程見附圖:1.6 泥沙及復核1.6.1 水庫泥沙淤積兩岔河水庫無實測泥
27、沙資料,泥沙淤積計算是根據流域現場查勘,結合貴州省地表水資源成果對泥沙的分區成果進行綜合考慮。根據貴州省地表水資源并結合現場查勘情況,水庫多年平均懸移質輸沙量取300t/km2,并考慮加入20%推移質,則輸沙模數取360t/km2,泥沙容量1.3t/m3,計算中考慮了水庫淤積現狀。經計算,兩岔河水庫多年平均年來沙量0.173萬t,采用庫損法和多年排沙比法對水庫不同使用年限淤積量和淤積高程進行計算。經綜合分析,水庫現狀情況下使用30年,淤積庫容3.16萬m3,水庫壩前淤積高程950.58m。不同使用年限壩前淤積情況見下表: 年限(年)項 目30405060淤積量(萬m3)3.164.215.26
28、6.31淤積高程(m)950.58951.07951.58952.021.6.2 工程效益兩岔河水庫原設計正常蓄水位959m, 正常庫容21.9萬m3,死水位948m,死庫容1.7萬m3,興利庫容20.2萬m3,設計灌溉面積518畝。由于水庫現存在險情和漏水,實際灌溉面積僅310畝。目前,水庫已經運行30多年,水庫淤積高程達949.1m,減少庫容量2.55萬m3。水庫現正常蓄水位959m, 正常庫容只有19.35萬m3,考慮到水庫正常運行需要,本階段確定死水位951m,死庫容2.65萬m3,興利庫容16.7萬m3。根據開陽、馮三等雨量資料,結合貴州省地表水資源成果,初步分析后確定,工程所在流域
29、多年平均降水量1214.2mm,多年平均徑流系數0.45,多年平均徑流深550mm,變差系數0.35。由此可確定壩址以上流域多年平均徑流量264萬m3,P=80%年徑流量185萬m3。工程原設計灌溉面積518畝,按節水灌溉有關規范,采用“簿-淺-濕-曬”灌溉制度,該地區P=80%水稻灌溉定額M=319m3,旱作物灌溉定額7894m3, 作物復種指數K=1.8,渠系水利用系數0.8,80%年毛用水量26萬m3。根據水庫P=80%來、用水資料,水庫庫損按庫容的10%考慮進行水量平衡計算,現庫容完全可以滿足518畝設計灌溉面積的用水要求。1.7 水文地質及工程地質1.7.1概述 兩岔河水庫位于開陽縣
30、馮三鎮水口村境內,距開陽縣城約30km,有鄉村公路直達水庫壩址,交通便利。 工程特性:大壩為均質土壩,最大壩高約15m,正常高蓄水位959.0m,壩頂高程為960.0m,現有效庫容16.7萬m3,設計灌慨面積518畝,實際灌溉面積310畝。 兩岔河水庫始建于1963年,1964年大壩建成蓄水。由于缺乏技術管理及施工不當,大壩存在以下幾個主要問題:、溢洪道設計溢洪能力不足,基本全部損毀。、954m高程以上壩體滲漏嚴重。上述工程問題的存在既影響水庫正常蓄水,對大壩安全也構成威脅,使兩岔河水庫成為病險庫。受開陽縣水利局委托,我院對該水庫進行除險加固勘察工作,外業工作于2002年4月9日進場,野外工作
31、4月17日結束,資料整編于4月29日結束。提交資料如下:壩址工程地質圖及剖面圖 1:500 3張除險加固工程勘察報告 1份完成實物工作量見表1。表1.7-1完 成 實 物 工 作 量 表序號工 作 內 容單 位工 作 量備 注11/1萬水庫工程地質測繪Km2621/500壩址工程地質測繪Km20.13地質散點測量點584取土樣組125取水質簡分析樣組26裂隙統計m2507建材調查工日108地質工日工日501.7.2庫、壩址工程地質條件(1)地形地貌測區為浸蝕溶蝕中低山溝谷地貌,壩址為對稱“v”型橫向河谷,二岸自然坡度1618,四周植被較好,一般山頂高程9501050m,河谷高程為945m,場地
32、開闊。建庫河流兩岔河,屬烏江水系,河床寬約510m,河床砂卵石不均勻分布,厚度02m。(2)地層巖性及其構造庫、壩出露地層為第四系(Q)、中上寒武系婁山關組(23ls),巖性簡述如下:第四系(Q):岸坡、槽谷以殘坡積黃色粘土為主,厚度03m,河床以沖洪積砂卵石為主,厚度02m。婁山關組(23ls):灰色薄至中層白云質灰巖,分布于整個庫區、壩區,出露厚度大于200m。庫區所處構造單元為貴陽復雜構造變形區(I1A3)中部,構造線沿北東向展布。庫盆為23ls白云質灰巖,未發現重大斷裂通過。壩址為單斜構造,巖層傾向下游,巖層產狀:1301402835,壩址基巖裸露(筑壩取土所致),主要發育裂隙有二組:
33、產狀:N60W/NE80裂隙面較平整,淺部張開0.11cm,有泥質充填,深部閉合,地表可見延伸長度0.51.5m,發育頻率10條/m。產狀:N60E/SE65裂隙面較平整,淺部張開0.11cm,有泥質充填,深部閉合,地表可見延伸長度0.51.5m,發育頻率7條/m。據中國地震烈度區劃圖,本區基本地震烈度小于度,查中國地震動峰值加速度區劃圖(2001),該區地震動峰值加速度小于0.05g。(3)巖溶水文地質條件據此次地表調查,庫區、壩址23ls白云質灰巖巖溶發育較弱,未見規模較大的巖溶管道系統,巖溶形態以地表小型溶溝、溶槽為主。地下水類型以巖溶裂隙水為主。據水庫、滲漏水取水樣簡分析結果:該水質類
34、型為CCa型,即碳酸鹽鈣質水,堿度大于硬度,屬較低礦化度的微硬水,水質已達到碳酸鹽溶解平衡狀態,水質穩定。參考水利水電工程地質勘察規范中環境水對混凝土腐蝕評價,水樣中SO42- 含量為3.2172.65mg/L,判定對水泥無硫酸鹽型結晶性侵蝕;PH值7.68.0,侵蝕性CO2含量為0,HCO3-含量為4.585.19mmol/L,判定對水泥無分解性侵蝕。1.7.3樞紐建筑物工程地質條件及評價(1)擋水壩現狀水庫大壩為均質土壩,壩頂長85m,頂寬45m,最大壩高約13.5m。正常蓄水位959m,放水涵洞設置于壩左端。壩體以953.5954m為界線分二期筑成,上游壩坡坡比為1:2,下游壩坡呈階坎狀
35、,下段坡比為1:1.76,上段坡比1:1.76。水庫經過三十多年運行,發現954m高程以上(二期)壩體有輕微沉陷、變形現象。由于缺乏必要的勘察手段,僅根據現在庫水位(957m)壩體滲漏情況推測浸潤線的埋深:壩頂位置預計浸潤線埋深57m,壩后坡950m高程以下部分坡面潮濕,壩體有滲水現象,950m以上坡面相對干燥。此次勘察工作在大壩上、下游面共計挖試坑4個,試驗結果見附件,從表中可知:大壩主要在壩肩位置就地取土填筑,均為黃色粘土夾少量碎石,試驗中部分土樣無法取剪力環刀,土體滲透系數為2.2410-56.5510-6,均較大;壩體填土容重(1.531.73g/cm3)較大,二期填土及右壩腳填土空隙
36、比(1.571.73)較大,迎水面4樣及右壩腳填土天然含水量(41.750.6)相對較大外,其余土樣天然含水量(24.138.2)較小;飽和快剪:4.47.6度,c26.139.2Kpa,飽和慢剪:10.717.5度,c29.432.6Kpa;壩體填土在縱向、橫向上力學指標存在一定差異,二期填土質量較一期差。溢洪道布置于壩右端,由于設計溢洪能力不足,導致庫水數次漫壩。經調查溢洪道施工質量差,特別是側墻漿砌石以及底板砼澆筑質量較差(標號偏低、填筑不密實等),局部清基不夠徹底,目前側墻、底板基本已被沖毀,導致溢流庫水改道直接沖刷右壩腳,長期淘刷對大壩安全不利。1987年6月,該水庫發生嚴重管道型滲
37、漏,庫水幾乎漏完,庫內壩左端陷洞深3米、寬1.2米、長15米,漏水沿放水涵洞左側流出,將涵洞出口處壩體沖成缺口,沖走壩填土約400m3,直接影響大壩穩定,后經封堵,基本把陷洞堵實。該壩壩面無護坡措施,下游壩腳還未設濾水層,壩坡淘刷、沖刷嚴重,尤其二期壩體后坡沖刷溝遍布。(2)壩基、溢洪道工程地質條件及評價根據調查資料,壩基(肩)持力層為23ls白云質灰巖,巖層傾向下游,傾角2835,屬硬質巖類,強度較高,壩體基本置于中等風化巖體上部,風化帶內裂隙較發育,淺部多張開。壩址975m高程以下因取土筑壩基巖裸露,地表巖溶發育較弱,基巖無危害性的臨空面存在,壩肩岸坡穩定,大壩加高地質條件較好。參照其它工
38、程類比,建議壩基(肩)巖體力學指標:23ls中等風化白云質灰巖: f=0.6層 面: f=0.500.55裂隙面: f=0.50.55建議壩體物理力學參數見表2。表1.7-2壩體物理力學指標參數表 巖性參數含水量(%)孔隙比容重g/cm3比重抗剪強度壓縮系數(Mpa-1)壓縮模量(MPa)滲透系數飽和(度)C(KPa)粘土夾碎石38.701.321.642.7412300.327.135.5310-5原溢洪道基礎基本置于中等風化白云質灰巖上,底板現已破裂,覆蓋層零星分部,厚01m,側墻以斜向巖質邊坡為主,溢洪道地基、邊坡穩定等地質條件均較好。(3)壩體、壩基(肩)滲漏及滲漏評價經地表地質調查兩
39、岔河水庫庫區無低鄰谷滲漏和遠距離滲漏,主要滲漏問題集中在壩區,滲漏統計見表1.7-3。表1.7-3 大壩滲漏點分布情況表編號滲漏部位及方式滲漏點數(處)滲漏量(L/s)滲漏點高程(m)S1壩腳壩基接合部位10.1946.1S2壩左端壩體滲漏10.5948.6 壩體滲漏據地表調訪,兩岔河水庫大壩無專門防滲設施,迎水面未作防水處理,沿兩期壩體接合部位(高程約954m)及以上壩體滲漏嚴重,950m高程以下壩左端存在較大滲水點S2(1987年6月壩體沖缺口部位),坡面較潮濕,950m高程以上一期壩體其它部位未發現明顯滲漏,坡面相對干燥,說明壩體自身防滲性能較好。 壩基(肩)滲漏水庫建成三十多年,未進行
40、過防滲處理,沿建基面及壩基淺部風化裂隙存在裂隙性滲漏,較明顯的S1滲漏點位于壩腳位置。鑒于一期壩左端及二期壩體滲漏較嚴重,建議采取加固、灌漿等手段進行全面處理,壩基建議采取帷幕灌漿,封閉強風化帶及弱風化帶上部,孔深一般以進入巖體15m為控制,兩壩肩延伸1015m。1.7.4天然建筑材料大壩加高所需天然建材主要為土料、石料。石料用量較小,建議在附近砂石料場就地購買。土料場選擇主要依據地形、開采條件、運距等,初步選定2個土料場。料場編號“土12”,分別位于下游左干渠上部緩坡、高龍(水庫下游右岸),總儲量15萬m3,運距0.30.6Km。均為黃色粘土,質純、結構致密,厚度24m,無效層厚0.5m。土
41、1大部分為開墾荒地,運距600m,有效儲量8萬m3;土2大部分為耕地、良田,運距300m,有效儲量7萬m3。1.7.5結論建議、壩區區域穩定性好,據中國地震烈度區劃圖,本區基本地震烈度小于度,地震動峰值加速度小于0.05g。、壩基(肩)巖體為硬質巖,處于中等風化上部,風化裂隙發育,透水性較好。、壩體(尤其是二期壩體)填土質量不佳,密實度差,透水性偏大,強度低,需進行穩定驗算,然后考慮是否處理。、壩體、壩基均有滲漏,主要漏水部位為954m高程以上二期壩體及壩左端S2滲漏點,沿建基面及壩基淺部風化裂隙存在裂隙性滲漏,建議對壩體、壩基進行全面防滲處理。、本階段勘察工作由于勘探手段有限,施工中若發現特
42、殊工程地質問題,另作專門性研究。1.8 滲流及穩定分析1.8.1 滲流計算(1)計算方法及計算工況根據碾壓式土石壩設計規范(SDJ 218-84)的規定,土壩滲流計算的任務是:確定壩體浸潤線及其下游出逸點的位置,供壩體穩定計算之用;計算壩體和地基滲漏量;確定水庫水位降落時上游壩殼內自由水面的位置,供上游壩坡穩定分析之用。結合兩岔河水庫大壩的現狀,滲流復核計算考慮下列兩種水位組合情況:工況1:上游正常蓄水位(959m)與下游相應的最低水位(945.5m);工況2:水庫水位從正常蓄水位(959m)降至放水涵洞取水高程(951m)情況。計算方法為有限元數值分析法,采用北京理正軟件設計研究所滲流分析軟
43、件(1.1版)計算。計算時分兩個區域:壩體為1區、壩基為2區。各區采用的滲透系數如下:1區(按各向同性考慮):Kx=Ky=5.5610-5cm/s;2區(按各向同性考慮):Kx=Ky=1.1610-5cm/s;(2)工況1計算結果經計算,穩定滲流期單位壩長滲漏量q=0.003L/sm.,浸潤線位置見下圖:大壩土料為粘性土,其滲透破壞形式為流土,破壞坡降:J破壞=(rs/rw-1)(1-n)=0.713J允許=J破壞/K=0.713/1.5=0.48按壩體浸潤線復核,最大滲透比降J=0.15J允許,因此不會產生滲透破壞。由于壩體下游未采取排水措施,壩體浸潤線過高,故壩體應采取相應的排水設施,增設
44、壩腳堆石棱體,以降低壩體浸潤線。(3)工況2計算結果放水涵洞進口雙向轉動閘門的尺寸為300mm,洞身斷面尺寸0.40.8m(城門型),校核洪水位959m至放水涵洞取水高程951m之間的庫容差為16.7萬m3,考慮0.02m3/s的天然來水量,經計算,水庫水位由959m降至951m所需的時間為2.47天。經計算,水庫降落期單位壩長滲漏量q=0.0004L/sm.,計算的浸潤線位置見下圖:按壩體浸潤線復核,最大滲透比降J=0.11J允許,因此不會產生滲透破壞。1.8.2 壩坡穩定計算(1)計算方法及計算工況穩定計算的目的是保證土石壩在自重、各種情況下的孔隙壓力和外荷載的作用下,具有足夠的穩定性,不
45、致發生通過壩體或壩體和壩基的整體剪切破壞。兩岔河水庫大壩現狀的壩坡穩定計算考慮了下列兩種情況:工況1(正常運用):穩定滲流期的下游壩坡(上游正常蓄水位959m與下游相應的最低水位945.5m);工況2(非常運用):水庫水位降落期的上游壩坡(水庫水位從正常蓄水位959m降至放水涵洞取水高程951m)。計算方法為剛體極限平衡法,采用北京理正軟件設計研究所邊坡穩定設計軟件(3.0版)計算。壩體強度計算方法為有效應力法,設計抗剪強度指標按飽和慢剪試驗指標的0.85倍取用。表2.2-2 穩定計算采用參數表部位試驗強度指標設計強度指標濕容重飽和容重C(kPa)(度)C(kPa)(度) w(t/m3)s(t
46、/m3)壩體29.410.7258.61.641.8壩基5005002.32.5(2)工況1:穩定滲流期下游壩坡穩定計算結果通過程序自動收索,最不利滑動面的圓心坐標為:x=41.977m、y=17.309m,滑弧半徑R=13.088m。抗滑穩定安全系數見表2.2-3:表2.2-3 下游壩坡抗滑穩定安全系數表計算方法計算安全系數最小安全系數允許值瑞典條分法1.5491.15Bishop法1.6481.265Janbu法1.7471.265由表2.2-3可知,穩定滲流期的下游壩坡抗滑穩定安全系數滿足規范要求。(3)工況2:水庫水位降落期上游壩坡穩定計算結果通過程序自動收索,最不利滑動面的圓心坐標為
47、:x=14.000m、y=24.760m,滑弧半徑R=24.759m??够€定安全系數見表2.2-4:表2.2-4 上游壩坡抗滑穩定安全系數表計算方法計算安全系數最小安全系數允許值瑞典條分法1.1901.05Bishop法1.2451.155Janbu法1.2701.155由表2.2-4可知,水庫水位降落期的上游壩坡抗滑穩定安全系數滿足規范要求。1.9 存在的主要問題及復核結論1.9.1主要存在問題、大壩壩頂高程達不到規范要求,溢洪道過水斷面不夠。1971年發生洪水漫頂造成潰壩,壩體被沖毀三分之一,修復后的壩段發生明顯沉陷。、1979年除險加固時修建的溢洪道襯砌施工質量差,溢洪道底板和側墻發生
48、多處斷裂,整個墻體隨時都可能倒塌。一旦側墻倒塌,洪水將直接沖擊右壩肩,危及壩身安全。、現有溢洪道出口正處右壩腳,未與河道連接,洪水迂回沖擊、淘刷壩體,影響壩體穩定。、放水涵洞施工質量差,進口未設截流設施。1987年6月,放水涵洞消力池發生陷洞,庫水幾乎漏完。、大壩壩身及壩基存在兩處明顯滲漏,總滲漏量0.6L/s。、大壩上、下游壩面均無護坡,下游壩坡與兩岸岸坡連接處未設排水溝,壩坡受雨水沖刷嚴重。下游壩腳未設排水棱體,壩內浸潤線較高。、放水涵洞進口雙向轉動閘門已損壞,需更換,進口消力池需改建。、下游河道行洪能力不夠,需疏浚擴寬。、兩岔河未按有關規范設立專門的管理機構,沒有必要的管理生產辦公和生活
49、設施。另外,庫區無安全監測設施,無法了解大壩的運行情況。1.9.2復核結論、水庫成庫條件較好,庫岸穩定,壩址地質條件較好;、庫區區域穩定性好,地震基本烈度小于VI度;、壩頂超高不夠,壩體需加高;、溢洪道泄洪能力不夠,槽身襯砌多處斷裂,需進行拓寬改造;、經計算復核,滲流穩定和壩坡穩定均滿足規范要求。但沿兩期壩體結合部位存在滲漏,沿壩基建基面及壩基淺部風化裂隙存在裂隙性滲漏,壩體和壩基需進行灌漿處理;、放水涵洞進口雙向轉動閘門已經損壞,需更換。另進口消力池需改建;、加強水庫運行管理,建立管理機制,完善和配套管理設施;綜上所述,兩岔河水庫險情多,滲漏嚴重,急需進行除險加固。2 除險加固設計2.1 水
50、庫及樞紐2.1.1 設計依據(1)工程等別及建筑物級別兩岔河水庫工程水庫總庫容26.8萬m3,均質土壩最大壩高16.2m(加高1.2m后),設計灌溉面積518畝。根據水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL 2522000)及防洪標準(GB 5020194),工程規模屬小(2)型,工程等別為V等工程。主要建筑物大壩、溢洪道、放水涵洞按5級建筑物設計。(2)洪水標準根據水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL 252-2000)的規定,本工程永久性擋水和泄水建筑物所采用的設計洪水標準為30年一遇,校核洪水標準為300年一遇,消能防沖標準按10年一遇。(3)設計基本資料 水文、氣象根據水文專業調查、分析計
51、算,設計中所采用的水文、氣象參數見下表:表2.1-1 設計采用的水文、氣象參數表序號項目名稱單位數量備注1多年平均最大風速M/s16.52設計情況計算風速M/s24.753校核情況計算風速M/s16.5續上表4吹程km0.25多年平均來水量萬m32646設計洪水位(P=3.33%)m960.627設計洪水位時最大下泄流量m3/s46.98相應下游水位m9校核洪水位(P=0.33%)m961.1810校核洪水位時最大下泄流量m3/s73.011相應下游水位m12正常蓄水位m95913正常蓄水位以下庫容萬m319.3514總庫容萬m326.815死水位m95116死水位以下庫容萬m32.6517淤
52、沙高程(30年)m950.5818調節庫容萬m316.7 地震基本烈度場區地震基本烈度小于6度,本工程建筑物不考慮地震設防。 壩基巖石物理力學指標設計采用的壩基(肩)巖體力學指標:23ls弱風化白云質灰巖: f=0.7層 面: f=0.550.6裂隙面: f=0.50.55設計采用壩體物理力學參數見表2.1-2:表2.1-2 設計采用壩體物理力學參數表巖性參數含水量(%)孔隙比容重g/cm3飽和容重g/cm3抗剪強度壓縮系數(Mpa-1)壓縮模量(MPa)滲透系數飽和慢剪(度)C(KPa)粘土夾碎石38.701.3431.641.88.5250.327.135.5310-5(4)技術標準防洪標
53、準(GB 5020194)水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL 2522000)碾壓式土石壩設計規范(SDJ 21884)及其補充規定小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則(SL 18996)溢洪道設計規范(SL 2532000)及其補充規定水工鋼筋混凝土結構設計規范(SL/T 19196)溢洪道設計規范(SL 2532000)及其補充規定2.1.2 水庫樞紐除險加固工程總體布置兩岔河水庫原溢洪道堰頂高程959m,溢流前緣凈寬B=9m。本次洪水調節計算時,考慮了B=9m(不拓寬方案)和B=15m(拓寬方案)兩種情況。根據洪水調節計算成果復核壩頂超高,不拓寬方案大壩需加高2.1m,拓寬方案需加高1
54、.2m??紤]到兩岔河水庫集雨面積較大,庫容較小,下泄流量較大,結合右岸的地形地質條件,本次設計選用拓寬方案。大壩加高由下游953.6m高程加至961.2m高程,壩坡1:2.5,壩頂設1m高防浪墻,壩頂寬度4m。上游壩面采用C15砼預制塊護坡,下游壩面采用草皮護坡,下游壩腳增設堆石排水棱體,棱體頂部寬度2.25m,頂部高程947.5m,底部高程945。溢洪道位于右岸,拓寬時左側墻(靠壩側)位置不動,右側邊墻往右岸延伸。另外,原溢洪道出口對沖壩腳,影響壩體穩定,須對將其改道,使水流順暢接入下游河道。放水涵洞位于左岸,原進口取水高程950m,由一扇雙向轉動閘門控制。經過復核計算,30年淤沙高程已達9
55、50.58m,所以取水口高程應抬高,本次設計考慮抬高至950.8m,并重建啟閉房,更換已經損壞的雙向轉動閘門。2.2 大壩除險加固設計2.2.1 大壩加固設計方案根據本次勘測和設計復核結果,針對大壩存在壩頂超高不夠,浸潤線高,上、下游壩面無護坡設施,壩坡淘刷、沖刷嚴重等主要問題,確定本次大壩除險加固設計的工程措施為:壩體加高1.2m、壩面增設護坡設施、下游壩腳增設截水溝和排水棱體。2.2.2 大壩加高設計2.2.2.1壩頂高程確定壩頂上游側考慮設1.0m高的防浪墻,防浪墻頂高程等于水庫靜水位加上相應墻頂超高,按下列兩種情況計算,取其最大值。 設計洪水位+正常運用情況的墻頂超高; 校核洪水位+非
56、常運用情況的墻頂超高。墻頂超高計算公式:Y=R+e+A(m)波浪的平均爬高R按下式計算:波浪要素按“莆田試驗站”公式計算:設計波浪爬高值R按工程等級確定,對于V級土石壩取累計頻率p=5%的爬高值,。壩前風雍水面高度e一般很小,故計算時忽略不計。表2.2-1 波浪要素計算成果表 單位:m計算情況風速W吹程D平均波高h平均波長設計爬高R5%設計洪水位24.752000.194.720.7校核洪水位16.52000.123.020.5安全超高A按SDJ 21884中表4.4.2規定,對于V級建筑物正常運用情況取0.5m,非常運用情況取0.3m。墻頂高程計算成果如表2.2-1:表2.2-2 壩頂高程計
57、算成果表 單位:m計算情況項目水庫靜水位墻頂超高Y墻頂高程設計洪水位(P=3.33%)960.6331.2961.833校核洪水位(P=0.33%)961.180.8961.98由校核洪水位控制墻頂高程,取962m,采用0.8m高的防浪墻,確定壩頂高程為961.2m,高于水庫最高靜水位(校核洪水位)0.02m,滿足規范要求。2.2.2.2大壩標準剖面原壩頂高程為960m,大壩需要加高1.2m。結合壩體現狀,加高部分壩體從下游壩面953.6m高程按1:2.5的坡度加至961.2m高程,加高后原上游壩坡1:2不變。壩頂寬度根據交通要求取4m,設高1m、厚0.5m的防浪墻后壩頂凈寬3.5m。2.2.
58、2.3滲流計算(1)計算方法及計算工況兩岔河水庫大壩加高1.2m后滲流計算考慮下列兩種水位組合情況:工況1:上游正常蓄水位(959m)與下游相應的最低水位(945.5m);工況2:水庫水位從校核洪水位(961.18m)降至放水涵洞取水高程(951m)情況。計算方法為有限元數值分析法,采用北京理正軟件設計研究所滲流分析軟件(1.1版)計算。計算時分三個區域:粘土部分主壩體為1區、下游排水棱體為2區、壩基為3區。各區采用的滲透系數如下:1區(按各向同性考慮):Kx=Ky=5.5610-5cm/s;2區(按各向同性考慮):Kx=Ky=1.16cm/s;3區(按各向同性考慮):Kx=Ky=5.7910
59、-6cm/s;(2)工況1計算結果經計算,穩定滲流期單位壩長滲漏量q=0.001L/sm.,浸潤線位置見下圖:(3)工況2計算結果放水涵洞進口雙向轉動閘門的尺寸為300mm,洞身斷面尺寸0.40.8m(城門型),校核洪水位961.18m至放水涵洞取水高程951m之間的庫容差為24.15萬m3,考慮0.02m3/s的天然來水量,經計算,水庫水位由961.18m降至951m所需的時間為3.62天。計算的浸潤線位置見下圖:(4)滲透穩定計算根據碾壓式土石壩設計規范(SDJ 21884)第7.2.5條規定,各種土石壩自浸潤線出逸點至下游坡腳一段,按要求做好反濾排水設備時可不進行壩體填土滲透穩定的校核。
60、兩岔河水庫大壩下游壩腳增設了排水棱體,排水棱體前設置了反濾層,故未進行滲透穩定計算。2.2.2.4壩坡穩定計算(1)計算方法及計算工況穩定計算的目的是保證土石壩在自重、各種情況下的孔隙壓力和外荷載的作用下,具有足夠的穩定性,不致發生通過壩體或壩體和壩基的整體剪切破壞。兩岔河水庫大壩加高1.2m后的壩坡穩定計算考慮了下列兩種情況:工況1(正常運用):穩定滲流期的下游壩坡(上游正常蓄水位959m與下游相應的最低水位945.5m);工況2(非常運用):水庫水位降落期的上游壩坡(水庫水位從校核洪水位961.18m降至放水涵洞取水高程951m)。計算方法為剛體極限平衡法,采用北京理正軟件設計研究所邊坡穩
61、定設計軟件(3.0版)計算。壩體強度計算方法為有效應力法,設計抗剪強度指標按飽和慢剪試驗指標的0.8倍取用。表2.2-3 穩定計算采用參數表部位試驗強度指標設計強度指標濕容重飽和容重C(kPa)(度)C(kPa)(度) w(t/m3)s(t/m3)壩體29.410.7258.61.641.8排水棱體30452.02.1壩基5005002.32.5(2)工況1:穩定滲流期下游壩坡穩定計算結果通過程序自動收索,最不利滑動面的圓心坐標為:x=16.24m、y=25.08m,滑弧半徑R=25.075m??够€定安全系數見表2.2-3:表2.2-4 下游壩坡抗滑穩定安全系數表計算方法計算安全系數最小安全
62、系數允許值瑞典條分法1.3421.15Bishop法1.4161.265Janbu法1.4261.265由表2.2-4可知,穩定滲流期的下游壩坡抗滑穩定安全系數滿足規范要求。(3)工況2:水庫水位降落期上游壩坡穩定計算結果通過程序自動收索,最不利滑動面的圓心坐標為:x=16.24m、y=25.08m,滑弧半徑R=25.075m??够€定安全系數見表2.2-4:表2.2-5 上游壩坡抗滑穩定安全系數表計算方法計算安全系數最小安全系數允許值瑞典條分法1.1361.05Bishop法1.1961.155Janbu法1.2131.155由表2.2-5可知,水庫水位降落期的上游壩坡抗滑穩定安全系數滿足規
63、范要求。2.2.3壩面護坡由于原來的壩體上、下游壩面均未采取護坡措施,壩坡易被波浪掏刷或雨水沖刷,特別是下游壩面,受雨水沖刷形成的沖溝縱橫遍布,最深的達1.5m,寬達2.5m。故本次除險加固設計對上、下游壩面增設護坡設施。上游壩面采用C15混凝土預制菱形塊護面,預制快寬度0.6m,厚度0.15m。其背水側設反濾層,其中碎石層厚0.15m、細砂層厚0.15m。下游壩面采用草皮護坡,將草皮割成寬約0.25m、長2.5m的長條形,厚0.050.1m。為使接縫部位結合緊密,草皮的邊緣做成斜切的。將草皮條鋪成寬1m的方格,空格中播種矮草草籽,如三葉草等。2.2.4排水棱體及截水溝為降低壩體浸潤線及孔隙壓
64、力,增加壩體穩定,下游壩腳河床部位增設堆石排水棱體。堆石棱體高度4m,頂部寬度3m,外坡1:1.5,內側垂直。棱體前設碎石及細砂反濾層,細砂層厚0.2m,碎石層厚0.2m。下游壩體與岸坡連接處設截水溝,集中將岸坡集水排至下游河道。截水溝用M7.5漿砌石砌筑,過水斷面0.40.4m。2.3 溢洪道改造由于原溢洪道泄洪能力不足,槽身襯砌結構多處斷裂,已喪失穩定性,其出口又對沖壩體。本次除險加固設計將溢洪道進行拓寬改造,并將其出口改道,使水流平順流入下游河道。拓寬后的溢洪道包括進水渠、溢流堰、泄槽、消力池。進水渠段長7.4m,為使水流順暢進入溢洪道,其右側邊墻設長3m的扭面與進口開挖面相接,左側設半
65、徑10m的圓弧導墻。溢流堰為寬頂堰,前緣凈寬15m,堰頂高程959m,總長5.5m,堰體材料為C15砼。泄槽段總長90.4m,底坡為1:5.396,槽身采用C25砼襯砌,厚30cm。為節約工程量,在樁號溢0+17.537至溢0+48.537段設長31m長的收縮段,將槽身底寬由15m收縮至8m,收縮角6.5。為使溢洪道軸線更短,泄槽在溢0+48.537至溢0+72.099設轉彎段,轉彎半徑50m,轉彎角27。消力池長25m,池底高程942.252m,池寬8m,邊墻高度5.5m。池身采用C25砼襯砌,池底厚50cm,邊墻厚50cm。為連接兩岸交通,在溢0+13.537樁號處設現澆鋼筋混凝土梁式交通
66、橋,橋寬4m。2.4 壩體、壩基、壩肩及庫區滲漏處理2.4.1 壩體滲漏處理兩岔河水庫大壩分兩期筑成(1963年、1979年),壩體滲漏主要是沿兩期壩體結合部位(953.6m高程)及二期部分壩體較為嚴重,在大壩左岸段950m高程存在較大滲漏點S2。壩體滲漏采用充填灌漿進行處理,沿壩頂中線布置灌漿孔,一般孔距為3m,局部滲漏嚴重部位孔距1.5m。灌漿材料為粘土加15%水泥的粘土漿,設計灌漿壓力0.25Mpa,總進尺600m。2.4.2 壩基(肩)滲漏處理兩岔河水庫壩(肩)基滲漏主要是沿建基面及壩基淺部風化裂隙存在裂隙性滲漏,較明顯的滲漏點為下游壩腳位置的S1點。壩基滲漏采用帷幕灌漿處理,灌漿孔沿
67、壩頂中線布置,孔距采用3m。根據地質資料,孔深以進入巖體15m控制,兩壩肩向岸坡延伸1015m,以使正常蓄水位與地下水位相接,形成封閉帷幕。帷幕灌漿總進尺900m,其中有效進尺700m,無效進尺200m。2.4.2 庫區滲漏處理水庫庫區成庫條件較好,不存在滲漏,不需進行處理。2.5 放水涵洞改造原放水涵洞位于左岸,為壩內無壓涵洞,總長76.5m,斷面型式為城門洞型,過水斷面0.40.8m,進口洞底高程948m,出口高程947.5m。進口設300mm雙向轉動閘門,取水高程950m。通過本次復核,現水庫庫底高程949m,30年淤沙高程950.58m。故本次設計考慮將放水涵洞取水高程抬高至950.8
68、m,并重新興建取水室。另外,由于原雙向轉動閘門已經損壞,需更換。2.6 監測系統設計兩岔河水庫原無監測設施,根據小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則(SL189-96)要求設置觀測項目。結合本工程具體情況,選定大壩表面沉降及位移、滲流量、上下游水位監測等項目。2.6.1大壩表面沉降及位移在壩體表面布設位移沉降測點,測點位于最大斷面、特殊地質條件等處,同時在大壩兩岸設置工作基點以及校核基點,以對大壩表面的位移標點進行監測。2.6.2滲流量在大壩下游的坡腳建截水墻,將滲漏水全部集中至量水堰中進行觀測。2.6.3水位觀測在大壩的上游面設水位標尺,觀測水庫水位,并與其它觀測項目結合進行。表2-6 大
69、壩 監 測 工 程 量 表 序號項目名稱單位數量備注一監測設施量水堰套1水位標尺把1二土建工程建監測網含造埋觀測墩、建基點等截水墻開挖m3100截水墻m3150大壩原型觀測費用10萬元(不含儀器購置費)。2.7 房屋工程兩岔河水庫現無專門的管理機構和運行管理所需的生產辦公和生活設施。為了保證該水庫除險加固后能正常運行,充分發揮效益,參照水庫工程管理設計規范(SL 106-96)的規定,設兩岔河水庫管理所具體執行管理任務,管理運行人員4人。擬定辦公用房標準7m2/人,職工住宅及文化福利房標準13m2/人,總計房屋面積80m2,興建于在大壩右壩肩下游100m附近。3 施工組織設計3.1施工總布置3
70、.1.1對外交通兩岔河水庫位于貴陽市開陽縣馮三鎮水口村境內,距開陽縣城約30km,有鄉村公路從右岸直達水庫壩頂,對外交通方便。3.1.2施工布置(一)臨時房屋本工程臨時住房為150m2,臨時倉庫為50m2,均布置在右岸。(二)施工風、水、電布置 1供風由于本工程石方開挖僅為溢洪道開挖,且開挖量較小,考慮采用1臺6m3/min的移動式空壓機作為供風設備。該空壓機就近布置于右岸。2供水本工程施工用水采用庫水,利用型號為25ND的水泵從水庫內直接提取至975m高程水池,水池容積為20m3。生活用水利用水管從附近村寨接飲用水至生活區。3供電本工程設計變壓器容量為110kVA,以滿足溢洪道石方開挖、灌漿
71、混凝土拌和、施工排水以及照明用電需要。3.2施工導流設計3.2.1導流標準本工程導流標準為五年一遇,導流時段為12月次年3月,相應的流量為1.16m3/S。3.2.2導流設計現在水庫儲水量為20余萬m3,為保證上游壩面的施工,要求將庫水放空。水庫放空涵洞進口閘門已經損毀,且已經被淤泥堵死,故不能利用其對庫水進行放空。擬用的放空方案有虹吸放空方案和水泵抽排方案,現分別敘述如下:1)虹吸放空方案:由于該方案要求虹吸管頂部至上游水面高差H要求滿足有真空度要求,即H小于9.8m,一般H取值為78m,本工程暫取為8m,因此先將壩頂開槽將虹吸管頂部高程從壩頂降低至959m,即將現在的壩頂降低1m,開槽邊坡
72、為1:0.5,槽底部寬為1m,開挖量10 m3。然后利用3根200的夾布膠管進行排水,將水庫水位降低至死水位高程后,通過圍堰的保護,抓緊上游面板護坡底部齒墻和涵洞進口的改造施工,然后利用放水涵洞進行過流,進行其他部位的施工。由于局部采用虹吸排水不便,考慮利用生產用水泵間歇作為局部排水泵,排水臺班數為3個臺班。本方案導流費用為4.5萬元。2)水泵抽排方案:該方案即利用水泵直接將庫水抽排至下游,經計算需選用兩臺型號為700S90A(Q=3600m3/h,H=52m,P=625KW)的水泵兩臺,加上上游面板護坡底部齒墻和涵洞進口的改造施工期間的排水約為20臺班,同虹吸放空方案,在上游面板護坡底部齒墻
73、和涵洞進口的改造施工完成后,利用放水涵洞進行過流,進行其他部位的施工。所需變壓器容量為1360KVA。該方案導流費用為6.7萬元。3)結論:從投資上和施工難度上來看,方案1(虹吸放空方案)均要優于方案2(水泵抽排方案),因此采用方案1作為本工程的放空方案。3.3施工工藝和質量標準由于本工程開挖工程量較小,因此土石方開挖及上下游壩坡清除考慮采用人工開挖。上下游反濾層均采用人工鋪填,人工夯實。上游面板護坡采用人工砌筑。下游壩坡填筑粘土在由自卸汽車運至現場后,由人工攤平,碾壓采用羊足碾分層碾壓。溢洪道混凝土拌和采用拌和機拌和,澆筑振搗采用振搗棒振搗。灌漿施工時鉆孔應統一編號,由測量人員放樣定位。鉆孔
74、偏差一般不得超出10cm。根據本工程實際情況,壩體透水性較大,設計采用以吸漿率為主控制進行灌漿。一般規定,采用自上而下分段灌漿時,在設計規定的壓力下,如吸漿率小于0.08L/min.m后繼續灌注60min即可。3.4施工進度與工期工程總工期為6個月。準備工作為15天,從第一年11月初到中旬。下游壩坡整治為4個半月,從第一年11中旬到第二年3月底。上游壩坡整治為1個半月,從第一年12初到第二年1月中旬。灌漿為1個半月半月,從第一年11初到第二年1月中旬。壩頂處理為1個月,從第二年4初到4月底。4 工程建設及運行管理4.1 管理機構為了保證兩岔河水庫經過除險加固處理后能夠正常運行,并充分發揮其綜合
75、效益,根據大壩安全鑒定對水庫運行管理的要求,結合兩岔河水庫的管理現狀,按水庫工程管理設計規范(SL106-96)明確兩岔河水庫管理機構。本工程的管理任務一是運行調度;二是安全檢查、巡視、維護和檢查,以及安全監測。工程的管理范圍主要包括水庫、大壩、溢洪道、放水涵洞、灌溉引水渠及灌區。兩岔河水庫為五等工程(?。ǘ┬退畮欤且怨喔葹橹?,兼有防洪、養殖等綜合效益的水利樞紐工程,除險加固實施后可保證灌溉及防洪效益。根據工程規模、管理現狀及建設情況,其水庫主管部門級別可定為縣級水利行政主管部門。結合地方情況,按照“誰投資、誰管理、誰受益”的原則,管理單位可定為開陽縣水電局。管理單位行使對本工程安全運行
76、管理、合理調度、正常維護等職能,以向灌區收取灌溉水費解決本工程日常管理費用。開陽縣水電局可下設專門的兩岔河水庫管理所具體執行管理任務。工程除險加固后應加強水庫運行管理,健全管理機制,制定并落實水庫調度計劃,做到管理科學化、制度化、規范化,并完善工程檔案制度。根據本工程規模,按照管理人員精減高效的原則,總需要管理人員4人。管理人員編制如下:行政管理人員:1人運行管理人員:2人,包括水庫的正常運行、調度、安全監測、水位和雨量資料管理,日常檢查維護,以及首部樞紐建筑物的管理。灌區管理人員:1,負責灌區用水制度調度、灌區建筑物管理。4.2 運行管理方案4.2.1運行管理范圍兩岔河水庫工程管理范圍包括工
77、程區和生活區。工程區管理范圍包括:大壩、溢洪道、放水涵洞及灌溉引水渠道、觀測設施、通訊及交通設施等各類建筑物周圍和水庫正常蓄水位以上10m以內庫區。大壩管理范圍以上、下游各延伸100m,左右兩端各延伸100m以內的范圍;溢洪道管理范圍以輪廓線向外延伸20m以內;渠道以輪廓線外延5.0m以內;其它建筑物(公路、通訊線路、供電供水設施、安全監測設施)以輪廓線外延10m以內的范圍計。生活區管理范圍包括辦公室、調度室、值班室、倉庫、住宅及其它文化、福利設施等。工程保護范圍以管理范圍線外延50.0m與管理范圍線之間的范圍;庫區保護范圍以管理范圍線至第一道分水嶺之間的陸地。工程和水庫保護范圍內的土地不得征
78、用,按工程管理要求及有關法規制定保護范圍的管理辦法。4.2.2 運行管理區規劃 兩岔河水庫除險加固實施后,在大壩右壩肩下游100m附近建立兩岔河水庫管理所辦公區,生活區放在6km外的馮三鎮。生活用水可直接從水庫內抽水到高位水池后再向辦公區供水。大壩管理范圍內及工程管理所附近作為綠化區。4.2.3主要管理設施兩岔河水庫無電話與外界聯系,無其它任何管理設施。工程除險加固實施后,在大壩右壩肩下游100m附近建設80的辦公住宅房,用于對兩岔河水庫的現場管理。另外在大壩及其附近設置有關的安全監測設施,改造通訊設施等。4.3工程運行調度方案根據工程實施后的水庫運行功能,合理組織調度,制定運行調度規程,并充
79、分利用水庫的水能資源。制定水庫樞紐各建筑和設施操作運行規程,各建筑物的維護、檢修條例及要求,使工程安全運用,并充分發揮效益。4.4 運行建議1. 根據工程運行要求,建議必須對大壩進行定期監測。2. 應對庫水位定期觀測,并進行統計整理分析。5 水土保持及環境評價5.1 水土保持設計5.1.1工程概況兩岔河水庫工程位于開陽縣馮三鎮毛栗鄉水口村境內,建于1963年。本工程是一項以農田灌溉為主,兼有防洪、水產養殖等綜合利用效益的水利樞紐工程。由于兩岔河水庫壩體及溢洪道破壞嚴重,多處滲漏等隱患,因此必須對其進行除險加固處理。工程擬采用對大壩、溢洪道進行加固改造的辦法,消除危險因素。水庫庫區、壩區內無成片
80、森林,區內多分布荒山荒坡,巖石裸露,表土極少,河流兩側則以水田居多,水土流失較嚴重,主要以水力侵蝕為主。由于水庫集水區以地表水為主,水庫淤積現象明顯。5.1.2工程造成的水土流失及其危害工程實施過程中將產生少量危害棄渣,對工程區內植被將造成局部破壞,這些都為新的水土流失創造了條件。建設過程中產生棄渣的部位主要是料場、溢洪道開挖等,共計產生棄渣6500m3,植被破壞面積3000余m2。在不采取水保措施的情況下,水土流失量共計5750m3(詳見下表)。由于該地區水土保持能力較為脆弱,若在工程興建過程中忽視水土保持,將使該地區水土保持總體功能受到削弱,工程棄渣對下游水庫防洪能力造成影響。水土流失預測
81、見表5-1。表5-1 水土流失預測表項目開挖量(m3)利用量(m3)棄渣量(m3)流失率()流失量(m3)壩區450004500904050料場區910071002000851700合計136007100650057505.1.3水土保持方案(1)方案編制的依據與制定目標根據中華人民共和國水土保持法第二章第十八條之規定,對工程造成的棄渣必須專門存放,不得向河中傾倒。工程峻工后應對開挖面、料場及存放地的裸露土地進行整治。防止水土流失。一切單位或個人都有保護水土資源,防止水土流失的義務。方案的目標是實現“渣不入溝,植被恢復”。措施上采用工程措施和植物施相結合的辦法。使工程建設和水土保持同步協調發展
82、。(2)采取的技術規范標準1、開發建設項目水土保持方案技術規范(SL20498);2、水土保持綜合治理技術規范(GB/T16453.116453.6-1999)。(3)水土保持方案布置1、對壩區棄渣擬在附近找沖溝或坑洼地帶存放,但不得占用河道。2、料場區的棄渣就地堆放,用于場地平整,對邊坡用人工堆壘,表面覆土植樹種草。3、主體工程竣工后,應對剝離面和渣場表面進行植被恢復。在料場、溢洪道周緣、應種植灌木草皮,覆被植物當以爬山虎、葛藤等藤本植物為宜,以便其逐步蔓延,覆蓋裸巖,增加綠地面積。渣場表面應覆土種樹種草,使之固水保土。水保工程投資估算約5萬元。5.1.4 工程實施保障為使水保工程得以順利實
83、施,關鍵是要嚴格執法,并得到有關領導的重視,確保水保資金的及時到位,專款專用。嚴格驗收制度。施工中要增強施工人員的水保意識,對棄渣與工程廢棄物要集中堆放、及時清運,不可任意傾倒。技術上要嚴把施工質量,注意植被的前期護育。5.2 環境保護設計5.2.1 環境影響評價(1)建設項目所在地環境狀況兩岔河水庫是馮三鎮最大的樞紐工程,是全鎮農業生產骨干工程,對全鎮的社會經濟發展有著舉足輕重的作用。(2)工程建設產生的主要環境問題工程廢棄渣工程涉及大壩除險加固、溢洪道改造,將有一定量的土石方開挖和砂料開采,其開挖總量13600m3,棄土石方6500m3。對于工程廢棄渣嚴禁隨堆放,更嚴禁向水庫傾倒,應選擇適
84、當的堆渣點堆放,以免造成新的水土流失,破壞地區水土資源。工程施工對環境的影響工程施工期間,機械設備運轉、機動車輛運輸,料場開采等對周圍大氣環境帶來一定影響,并伴隨有噪聲污染。施工人員生活區每月產生的生活污水、生活拉圾以及施工機械設備排放的生產廢水將對當地地表地下水帶來一定影響。人群健康工程施工期間,外來人員驟然增加,施工條件艱苦,衛生條件較差,可能引發流行性傳染病、自然疫源性疾病等的發生;加之水庫有灌溉功能,通過水體極宜擴散、傳播,危及鎮南及下游地區的人群健康。(3)建設項目對環境影響的評價結論兩岔河水庫除險加固工程,將提高水庫的抗洪能力。目前,由于存在大壩壩體及溢洪道破壞嚴重,多處滲漏等工程
85、隱患,危及下游安全,嚴重影響水庫正常蓄水運行,水庫抗洪能力低于原設計標準。經除險加固,水庫的抗洪能力將達到300年一遇,對下游兩岸農田起到防洪保護作用。目前,水庫為病險庫,限制運行水位控制在957m以下,待水庫除險加固后,正常水位為959m,水庫庫容為21.54萬m3,水面面積為3.5萬m2。待條件成熟后,可以開發水產養殖等項目,對當地的社會經濟發展起到極積的推動作用。通過分析,工程實施后的社會效益、經濟效益、環境效益顯著,而施工期存在對環境的不利影響是暫時的、短期的,并可通過一定的保護措施加以控制,并隨工程的竣工而消失。由此可見,其有利影響遠大于不利影響,不存在制約性的環境因子,工程宜盡早動
86、工興建。5.2.2 環境保護設計(1)設計依據中華人民共和國環境保護法;建設項目環境保護管理條例(國務院令第253號);建設項目環境保護設計規定(國環字第002號);開陽縣水電局提交的水庫設計等部分相關資料;(2)建設項目對環境影響的對策和保護措施工程廢渣處置工程建設過程中產生棄渣的部位主要是料場、溢洪道開挖,共計產生棄渣6500m3,擬將采取工程措施和植物措施相結合的辦法綜合防治水土流失的產生。對溢洪道改造產生的棄渣擬在其附近存放,料場開采的棄渣用于場地平整,同時對渣場表面和剝離面進行植被恢復,種植灌木草皮、爬山虎、葛藤等藤本植物,以固土保水,防止新的水土流失產生。施工期對環境影響的問題工程
87、施工期間的產生的噪聲、煙塵等附近對鄉鎮村民有些影響。但由于工程量不大,施工期短,噪聲、煙塵影響很小。另外,建設單位需加強對施工人員的保護,如定時發放勞保用品、合理調度施工時段等。工程施工過程中,將產生一些生活污水、生產廢水和生產垃圾,在施工前期應合理布置生產區、生活區,以做到這些廢棄物能集中、便捷的處置。生活糞便定期清掏外運作農肥,生活垃圾在生活區內定點堆放,定期外運處置,生產廢水經集水池沉淀后再排放,從而在工區保持一個整潔的環境,并使施工期對周圍環境的影響減至最小。人群健康的問題工程施工期間,外來人員進入工區,人員集中,建設單位應配合當地衛生防疫部門,做好防疫工作,改善工區生活條件,注意飲食
88、飲水衛生、防蚊滅鼠,加強衛生宣傳教育,發現疫情及時隔離控制,防止病源的擴散傳播。(3)環保投資根據上述環境保護措施,其環保投資為5萬元,其中衛生防疫及人群健康保護費2萬元,施工期環境保護費3萬元。5.2.3 存在的問題和建議(1)施工期間的環境保護問題容易為人忽視,需各級部門高度重視,加大監察執法力度。(2)兩岔河水庫除險加固后,水庫蓄水量均較除險加固前有可靠保障,如何充分利用這部分水資源,在推動水產養殖業等產業發展的同時,保護好當地的生態環境資源,使環境與產業協調發展。6 工程概算總投資6.1工程概況兩岔河水庫位于開陽縣馮三鎮水口村境內,壩址所在兩岔河屬烏江水系,距開陽縣城約30km,有鄉村
89、公路直達水庫壩址,交通方便。大壩為均質土壩,總庫容29.3萬m3,設計灌溉面積1634畝。該水庫始建于1963年,由于缺乏技術管理,運行時間長、年久失修,目前存在著溢洪道設計溢洪能力不足,基本全部損毀;大壩后壩坡較陡;壩體滲漏等問題,影響了大壩的安全運行,急需處理。工程設計施工期為6個月,總工日為1.88萬工日。 主要建筑工程量: 土石方開挖:6100m3 混 凝 土:2669m3帷 幕 灌 漿:532m充 填 灌 漿:341m 主要材料用量: 水泥: 739t 鋼筋: 38t 砂: 1644m3碎石:3438m3塊石:1645m36.2投資主要指標工程總投資164.86萬元。6.3編制依據6
90、.3.1 概算編制原則和依據概算編制依據執行貴陽市水利局文件筑水字(2002)3號文關于市級定點水利工程設計概算編制有關規定的通知。6.3.2基礎單價、人工預算單價建筑工程人工預算單價為12.96元/工日。、主要材料預算價格材料預算價格按工程造價信息所提供的價格加運雜費計算,各材料運到工地的預算價為:P.O32.5水泥:262.08元/t;鋼筋2633.28元/t;板枋材1073.38元/m3;原木644.28元/m3。、砂石料單價考慮從當地購買,運至工地的預算價為:砂:35元/m3、碎石32元/m3、塊石29元/m3、風、水、電單價風水單價由施工組織設計提供的生產設備計算,施工用電考慮電網供
91、電,計算出:風價:0.10元/m3水價:0.66元/m3電價:0.42元/kwh 6.3.3定額采用依據建筑工程采用原水電部頒發的水利水電建筑工程概算定額(1988),機械臺班費采用部頒 水利水電工程施工機械臺班費定額(1991),其機械臺班一類費用按文件規定乘1.35系數。7 工程招標方案設計7.1 招標范圍開陽縣兩岔河水庫除險加固工程現為初步設計階段,下階段將進入招投標和施工階段,從對工程項目的熟悉程度和對工程設計技術方案的理解深度考慮,下一階段的勘測、設計工作不進行招標,仍由原勘測設計單位承擔。其下一階段的主要任務是:招標階段的勘測設計、施工圖階段的勘測設計和施工配合。下階段的招投標主要
92、內容主要包括建筑工程施工招投標和監理招投標。施工招標的主要內容包括建筑工程、設備及安裝工程、臨時工程三個部分。其中建筑工程主要包括:大壩除險加固工程(包括放水涵洞進口改建)、溢洪道拓寬改造工程、灌漿工程和永久房屋建筑工程等;設備及安裝工程包括:水文自動測報系統工程、金屬結構工程等;臨時工程包括:圍堰工程、交通工程和房屋建筑工程等。7.2 招標標段劃分考慮到本工程施工工作量不大,為避免施工干擾,將整個工程劃為施工、監理兩個標段。7.3 招投標方式兩岔河水庫除險加固工程應實行項目法人管理制度,由項目法人委派或推選出項目法人代表,對整個工程的建設的全過程負責。根據項目法人現有資格、資質情況,其不具備自行招標的能力。本工程應委托具有乙級及以上資質的招投標代理機構代理招投標。在招投標階段,由項目法人組建招標、評標領導小組,對招標內容、投標單位條件、招標情況的要求等方面進行通報,同時組織安排好招投標活動,按照公正、公平、擇優的原則進行招投標,選擇最佳中標單位;本工程建議實行公開招標。對工程的施工隊伍選擇應具備的條件為:水利施工技術較強、水利施工經驗豐富、信譽好、業績佳,具有水利二級(包括二級)以上施工資質的施工隊伍。對工程監理單位標的監理單位選擇:監理單位應具備水利乙級(包括乙級)以上監理資質,同時必須具備同等工程規模的監理經驗的監理單位。