水库除险加固工程初步设计报告

水库除险加固工程初步设计报告1．综合说明1.1概述1.1.1工程概况XX水库位于沅水一级支流怡溪上游，XX县XX乡XX村，坝址地理位置坐标为北纬28°28′，东经111°36′之间。

距XX县城45km，汽车可直达坝址，交通较方便。

该水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养鱼的小（二）型水库工程。

水库大坝控制集雨面积0.78km2，坝址以上干流长度1.2km，干流平均坡降32.6‰。

坝型为均质坝，最大坝高18m。

水库正常蓄水位318.00m，正常库容76.31万m3。

校核洪水位318.56m，总库容81.8万m3。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道、灌溉输水管涵等建筑物组成。

水库枢纽工程由大坝、灌溉涵管等建筑物组成，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。

该水库工程始建于1958年10月，1960年12月投入运行，属小（二）型水库。

大坝为均质坝，大坝坝顶高程320.00m，坝顶宽度3.5m，坝顶轴线长132m。

大坝下游坡在高程314.30 m设总宽度为6.9m的乡级公路一条，在305.5m设一道2.7m宽的马道。

坡比从上至下分别为1：2.23、1 ：1.77、1：1.94,下游无排水棱体。

大坝上游坡比为1：2.53。

XX水库未设溢洪道。

灌溉输水管涵设在左岸坝体内。

输水涵为浆砌石方涵型，断面尺寸为0.7×0.5m，涵管进口底板高程302.6m，长85m。

涵管底板坡降1/100，最大放水流量0.3m3/s。

1.1.2工程存在的主要问题大坝存在以下主要问题：大坝坝基存在渗漏；水库建设时未设计溢洪道,不满足防洪要求；输水涵管存在大量的纵向裂缝，伸缩缝拉裂，渗漏日益严重，对涵管周边填土产生破坏、危及坝体安全；大坝无观测、监测设施；防汛设施不配套，无雨水情监测设备，防汛通讯手段单一，防汛公路狭窄不平，行车困难，不满足防汛抢险要求；管理所缺少工作人员和所需的工作设施，管理制度不健全；1.1.3除险加固的必要性该水库自修建以来，发挥了很大的效益。

但由于XX水库存在上述问题，一旦发生较大洪水，在卧管、涵管、坝体及溢洪道有安全隐患的情况下，大坝仍然有发生流土、管涌、塌陷乃至于漫坝溃堤的危险，这将直接影响到大坝下游1600多亩稻田、20多栋房屋和600多人的生命财产安全。

鉴于此，为确保大坝的安全运行，必须对大坝进行除险加固。

2011年5月，受县水利局的委托，由我室承担该水库的除险加固设计任务。

我室根据现行有关规程规范于2011年8月完成本报告的编制。

1.2水文1.2.1流域概况XX水库位于沅水一级支流怡溪上游，XX县XX乡XX村，坝址地理位置坐标为北纬28°28′，东经111°36′之间。

水库大坝控制集雨面积0.78km2，坝址以上干流长度1.2km，干流平均坡降55.4‰。

流域植被较好。

水库大坝为均质土坝，水库无水文观测资料。

1.2.2气象XX水库工程位于亚热带润湿性气候区，气候温和，四季分明，光照充足，雨量充沛。

据XX县气象站的实测资料统计表明，多年平均气温17.5℃，七月份最热，月平均气温27.5～33.5℃，多年平均日照1462.7h，多年平均降雨量1490mm，多年平均蒸发量700mm，风向西南向，汛期多年平均最大风速16m/s。

1.2.3水文基本资料区域多年平均降雨量1490mm，多年平均蒸发量700mm。

XXXX水库所在的流域无水文实测资料，建库后水库管理所也没有开展水文观测，本次分析计算主要依据流域内大暴雨量站实测降雨资料。

1.2.4设计洪水根据XX水库所在的地理位置和集雨面积，新开溢洪道进口吭程318.00m，利用《湖南省暴雨洪水查算手册》查得相应频率的洪水：设计洪水（P=5%）：7.41m3/s校核洪水（P=0.5%）：10.65m3/s1.2.5调洪演算结果根据调洪演算的基本原则和基本资料，利用调洪演算基本方程，采用试算法得水库调洪演算结果，见下表：XX水库调洪演算结果频率P(%) 起调水位Z(m)最高水位(m)相应库容V(万m3)相应泄量q(m3/s)0.5 318.00 318.56 81.8 9.825 318.00 318.45 80.2 6.961.2.6水库大坝顶部高程计算根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001（以下简称《规范》），水库大坝的顶部高程等于水库不同运用情况下的静水位与相应的超高之和，静水位以上的超高参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000执行，具体见下表：XX水库大坝顶部所需最低高程单位：m运用情况Z0Rpe A Z正常运用318.45 0.912 0.0132 0.5 319.88 非常运用318.56 0.585 0.004 0.3 319.451.2.7溢洪道控制段顶部高程复核根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）第2.3.7条规定：控制段的顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高(XX水库为5级建筑物取0.3m)。

因此，XX水库溢洪道控制段的顶部高程不得低于318.86(318.56+0.3)m。

XX水库溢洪道控制段顶部现有高程319.60m，满足规范要求。

1.3地质1.3.1勘察工作概况该水库兴建于1965年，限于当时的技术经济条件和施工条件，工程质量达不到设计要求。

经过四十年的运行，现在工程老化失修严重，出现诸多问题。

2011年4月，对该水库进行除险加固初步设计阶段勘察。

根据湖南省水利厅建管处制定的《湖南省小（2）型水库除险加固工程初步设计导则》及有关规程规范，本阶段的勘察任务是：（1）根据已有地质资料,进一步查明本工程存在的各类地质问题；（2）查明坝体材料组成、物理力学性质与透水特征；（3）查明坝基水文、工程地质条件存在的主要工程地质问题；（4）查明拟建放水隧洞、溢洪道水文、工程地质条件及存在主要工程地质问题；（5）对天然建筑材料产地进行详查。

1.3.2工程区地质概况XX水库位于沅水三级支流怡溪上游，坝址以上干流长度1.2km，坡降32.6‰。

总的地势为东南高，西北低。

地貌类型属侵蚀构造低山丘陵区，冲沟发育，山脉走向与构造线基本一致，主要由白垩系红层地层组成。

工程区出露地层主要为是白垩系泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩，第四系残坡积含碎石粘士及冲积堆积棕黄色粉质粘土、壤土、砂砾石。

本区地处新华夏构造体系雪峰山隆起带西北段，北东东向构造是区内主要构造，由走向N70°～75°E的压扭性和张扭性断层组成。

区内挽近期构造运动以整体间歇性上升为主，地震活动较微弱。

根据1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001），本工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相对应的地震基本烈度为Ⅵ度，属相对稳定地块。

另外，根据含水岩组类型，可将区内地下水类型划分为基岩裂隙水、第四系松散堆积层孔隙水。

1.3.3坝址工程地质条件1.3.3.1地形地貌坝址区河谷呈“U”字型，河谷宽30∽40m，河床高程300.1～301.5m，两岸地形基本对称，自然坡角为40～45˚，岸坡陡峻，两岸大都基岩出露，岩体风化较深，局部有第四系残坡积层覆盖。

1.3.3.2地层岩性坝区地层岩性由老至新为：⑴白垩系（K）砖红色中厚层泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。

⑵第四系（Q）al）冲积堆积：上部为棕黄色粉质粘土、壤土，下部为砂砾石，分布①冲积层（Q4在溪沟内，厚0∽3.2m。

②残坡积层（Q edl）：残坡积：红黄色粘土夹碎石，主要分布在两岸山坡一带，厚度可达2∽4.0m。

③人工堆积(Q s)：在大坝区域主要为人工堆积的素填土，岩性为棕灰黄色砾质重粉质壤土、粉质粘土等及砼浆砌块石，为大坝填筑体。

局部为浆砌石体，形成大坝的坝体排水沟等。

1.3.3.3地质构造坝址区正处于背斜核部，河流顺背斜轴部发育，河流两岸岩层倾向相反，右岸岩层产状N20°E，NW∠22∽30°，倾向右岸偏上游，左岸岩层产状N23°E，SE∠21∽25°，倾向左岸偏下游，左岸坝肩发育两断层。

1.3.3.4物理地质现象坝区主要不良物理地质现象为岩石风化。

坝区岩体为泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩，岩石抗风化能力较弱，上部岩体风化较强烈。

有风化厚度具有山顶比坡麓厚，坡麓比河床厚的特点。

左岸强风化带下限埋深8.5∽9.5m。

河床强风化带下限埋深9.5∽28.5m （从坝顶起算），右岸强风化带下限埋深8.5∽10.5m。

1.3.3.5水文地质坝区地下水类型除第四系松散堆积层孔隙水外，主要为分布在岩体中的基岩裂隙水，以大气降水补给为主，地下水埋深：右岸5.5∽7.5m，左岸5∽5.5m。

1.3.3.6坝基主要工程地质问题与评价据现场调查和对运行期观察资料的综合分析，XX水库坝基（肩）存在的主要工程地质问题是坝基渗漏问题和绕坝渗漏问题。

1.3.4各附属建筑物工程地质条件及评价1.3.4.1溢洪道工程地质条件及评价拟建溢洪道受地形限制，泄槽段通过右坝端坝体。

沿线基岩大部裸露。

2），区内出露地层由老到新主要为：⑴白垩系（K2al）冲积堆积，⑶残坡积层（Q edl），⑷人工堆积(Q s)。

⑵冲积层（Q4溢洪道沿线岩层产状N23°E，SE∠21∽25°，所见节理裂隙与前述坝区基本相同，表部岩石强风化，边坡岩体比较破碎。

受坝区褶皱及断层的影响，溢洪道沿线岩石风化较强烈，没线强风化带埋深7.5∽15.0m。

1.3.4.2 放水隧洞工程地质条件及评价拟建放水隧洞布置于左坝肩山体，进口明挖段进口边坡坡角20∽25°，岩性为白2）砖红色中厚层泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩，强风化带下限埋深4m∽6m。

垩系（K2洞身段围岩岩性为砖红色中厚层泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。

隧洞出口洞脸边坡坡角22°左右，基岩裸露，岩性为中厚层泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。

1.3.4.3 灌溉输水涵管灌溉输水管涵设在左岸坝体内，输水涵管存在大量的纵向裂缝，伸缩缝拉裂，普遍存在冲蚀、空洞、麻面和锈蚀等质量问题，目前涵管已被堵死，无法正常排水。

1.3.5坝体工程地质特性根据对大坝填筑土的现场调查和土工试验成果可以看出本大坝的填筑土虽均为粘土类，但其成分并非一致，由于填料时夯压设备差，与基岩接触面处岩面不平整，夯压不密实，致使填筑土体防渗性差，其渗漏系数K普遍大于10-4cm/s，属中等透水带，故导致坝后、坝坡和坝坡与填土接触带多处渗漏。

1.3.6工程处理措施建议鉴于XX水库大坝坝基、坝肩及坝体存在较为严重的渗漏问题，枢纽未设置溢洪道。

上述病险隐患已危及枢纽工程安全。

急需采取除险加固工程处理措施，确保大坝安全运行，根据坝基及溢洪道水文、工程地质条件，特提出如下工程处理措施：⑴、根据坝基钻孔揭露及地质调查：坝基正处于褶皱轴部顺河向节理裂隙及断层发育，浅表部岩体透水性为中等至弱透水性，为防止库水沿浅表部透水大的岩石、坝基接触带向下游产生渗漏及渗透变形破坏，建议对坝基进行防渗帷幕灌浆，左、右岸防渗帷幕接头接左、右坝端使之帷幕封闭。