浙江省小型土石坝水库除险加固设计导则

浙江省小型土石坝水库除险加固设计导则浙江省水利水电技术咨询中心二〇一六年七月浙江省小型土石坝水库除险加固设计导则批准：李云进审定：于利均审查：金国兴项目负责人：孙正东校核：孙正东编写：杨丽娟贾正章祖遗景霞娟陈刚浙江省水利水电技术咨询中心二〇一六年七月目次1 总则 (1)2 水文 (3)2.1 一般规定 (3)2.2 设计暴雨 (3)2.3 设计洪水 (3)2.4 水雨情测报系统 (4)2.5 附图与附表 (4)3 工程地质 (5)3.1 一般规定 (5)3.2 挡水建筑物 (6)3.3 泄水建筑物 (9)3.4 输水建筑物 (10)3.5 天然建筑材料 (10)3.6 附图与附表 (11)4 加固设计 (12)4.1 一般规定 (12)4.2 大坝加固设计 (13)4.3 溢洪道加固设计 (21)4.4 输水建筑物加固设计 (22)4.5 设计计算 (24)5 附录 (32)5.1 设计暴雨 (32)5.2 设计暴雨推求设计洪水 (34)5.3 坝顶超高 (40)5.4 钻孔布置建议表 (40)5.5 粘土套井回填加固设计 (41)5.6 粘土斜墙加固设计 (43)5.7 混凝土防渗墙加固设计 (44)1 总则1.0.1为规范浙江省小型土石坝水库除险加固工程的设计（简称：加固设计），提高设计质量，制定本导则。

1.0.2本导则适用于坝高小于30m的小型土石坝水库的除险加固设计；主要针对水文、工程地质、建筑物加固设计，对除险加固设计文本涉及的其他方面详见相关规程规范。

1.0.3加固设计应在大坝安全技术认定（或安全鉴定，余同）的基础上，依据有关规程规范和本导则进行。

加固设计时，应充分利用已有的资料，并根据加固设计要求补必要的勘测试验等工作，取得可靠的基础资料。

安全技术认定报告中的有关参数，经设计复核确认后，可直接作为加固设计的依据。

1.0.4加固设计应依据大坝安全技术认定阶段发现的安全隐患进行相应的加固设计；在安全可靠、投资节省的原则下，结合地形地质条件、运行调度、施工方法、料场、占地等因素，对设计方案进行多方案的综合比较论证。

1.0.5 加固设计方案综合比较论证时，比较方案和选定方案应有完整的分析计算和清晰的图件，并有明确的论证结论。

加固设计方案应安全可靠，技术先进适用；选用新技术、新材料时，应进行专门论证。

1.0.6 加固设计时，水库原工程任务和规模不宜调整；并重点进行直接关系水库安全运行的挡水建筑物、泄水建筑物、输水建筑物的加固处理和与安全运行有关的闸门、启闭设备等设施的改造。

原坝下涵管原则上予以废弃。

1.0.7加固设计时，应对水库水位库容曲线、工程等级、设计洪水、校核洪水及消能防冲洪水标准等进行复核。

2 水文2.1 一般规定2.1.1 根据需要，应搜集整理水库所在流域、地区、河段的下列资料：1流域的地理位置、地形、地貌、植被、气候等自然地理资料；2 流域的面积、形状、水系，河流的长度、比降等特征资料；3邻近地区气象台、站分布及观测情况（如：降水、风向、风速等气象资料）；4 水文站网分布，设计依据站和主要参证站的水位、流量等资料。

2.1.2 径流计算依据《水利水电工程水文计算规范》进行。

2.1.3 设计洪水一般采用设计暴雨推求。

2.2 设计暴雨2.2.1 设计暴雨一般采用暴雨图集法推求；当本流域或邻近流域有长系列雨量资料时，可利用实测雨量资料推求。

2.2.2集雨面积较小时，可直接采用点雨量作为面雨量。

当集雨面积大于10km2时，应采用点面关系计算面雨量。

2.2.3 当本地区及邻近地区近期发生过大暴雨时，应对查图法成果进行合理性检查，必要时作适合调整。

2.2.4 设计暴雨时程分配采用《浙江省短历时暴雨》推荐方法。

2.3 设计洪水2.3.1设计洪水以推求洪峰流量为主。

利用设计暴雨成果，通过产、汇流计算推求设计洪水过程。

产流计算可采用蓄满产流的简易扣损法。

汇流计算可采用浙江省水电院推理公式法。

2.3.2如涉及流域或邻近地区近期发生大暴雨洪水，应对产流和汇流参数进行合理性检查，必要时可对参数作适当修正。

2.3.3由设计暴雨计算的设计洪水成果，应分别与本地区实测、调查的大洪水、周边水库工程设计洪水成果及原设计洪水成果进行对比分析，以检查其合理性。

2.4 水雨情测报系统2.4.1 水雨情测报系统宜根据水库任务和运行调度的要求进行设计。

测报系统应实用可靠、经济合理。

如现有系统运行正常，可继续保留。

2.5 附图与附表2.5.1 附图1流域水系图（标明水文站、气象站和本工程及已建、在建大中型水利水电工程位置）2洪峰、洪量或暴雨频率曲线图。

3 典型洪水及设计洪水过程线图。

4主要水文站和设计断面的水位流量关系曲线图。

2.5.2 附表1 设计依据站历年水文测验情况统计表。

2 洪峰、洪量（暴雨量）系列表（设计依据站、坝址及区间）。

3设计洪水过程线表。

3 工程地质3.1 一般规定3.1.1 地质勘察工作应根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》进行，同时根据水库除险加固工程特点重点查明挡水、泄水、输水建筑物的地质条件。

3.1.2 地质勘察应在安全技术认定（安全鉴定）勘察的基础上，对坝体及安全鉴定中未查明的有关地质问题进行详细勘察，主要任务是：1进一步调查收集历次勘察、施工及除险加固等资料，综合分析坝体病害的分布情况、类型及成因，评价其危害程度。

2 勘探查明渗漏及坝坡不稳定体部位、范围，分析其产生的原因，提供坝体、坝基渗漏和筑坝材料物理力学指标；对“大坝安全技术认定”提出的地质问题应重点进行勘察论证评价。

3进行天然建筑材料详查。

3.1.3地质勘察的对象包括挡水建筑物（坝体、坝基）、泄水建筑物（溢洪道）、输水建筑物（坝下涵管）及建筑物边坡。

3.1.4地质勘察方法主要可采用：地质测绘、钻探、槽探、坑探、井探、物探、压（注）水试验、岩（土、水）样、必要的外观检查及室内试验。

3.1.5 地质勘察应充分利用和深入分析已有工程地质勘察资料、施工和运行期间有关监测资料。

3.2 挡水建筑物3.2.1 坝体、坝基渗漏及渗透稳定应查明下列内容：1 坝体填筑分期情况及各层土物理力学性质，尤其是填筑料的物质组成及填筑标准。

2坝体防渗体的颗粒组成、渗透性，防渗体前后反滤层设置情况及历次施工的各种防渗体之间的结合情况，并提供土的分散度指标。

3反滤排水棱体的有效性，坝内埋管的完整性及管内渗漏情况。

4大坝浸润线分布及变化情况，坝体下游坡渗水、渗漏的部位、特征、渗漏量的变化规律及渗透稳定性。

5 防渗体与山坡结合部位的物质组成、密实性和渗透特性。

6坝基、坝肩施工期未作处理的松散堆积层、基岩风化带的厚度、性质、颗粒组成及渗透特性，重点查明接触带的渗透性及渗漏稳定。

3.2.2渗漏及渗透稳定勘察方法应符合下列规定：1应收集、分析已有地勘、施工编录、运行期渗流观测的渗流量、两岸地下水位、库水位及前期防渗加固处理等资料。

2 工程地质测绘可在安全技术认定（安全鉴定）地质测绘的基础上进行补充修编。

比例尺可选用1：1000~1：500[1]，测绘范围应包括与渗漏有关的地段。

3宜采用综合物探方法（如电法）探测坝体渗漏、渗漏通道和强透水带的位置及埋藏深度。

4 沿大坝防渗线和可能的渗漏通道部位应布置勘探点，勘探剖面[1]《中小型水利水电工程地质勘察规范》第7.3.3条第2款应平行、垂直建筑物轴线或防渗线布置，垂直剖面不宜少于1~3条，其中1条应布置在最大坝高处[2]。

剖面线上应有钻孔控制，钻孔间距可根据渗漏特点和坝的实际情况确定。

5 防渗线上钻孔深度应进入相对隔水层不小于3m[3]，心墙土石坝钻孔宜以查清心墙形状或坝体土分区为准。

6所有钻孔均应进行压（注）水试验。

坝体及土基段应作注水试验，基岩段应增加测量钻孔地下水位压水试验。

[4]7当坝下游坡存在排水棱体等反滤层时，可通过坑探查明其级配、层数和厚度等，以确定其反滤效果。

8土石坝坝体应结合钻孔分层（区）取原状样进行室内物理力学和渗透试验。

坝体填筑土应按坝体上游坡、下游坡分区取样进行室内物理力学和渗透试验，每层（区）试验组数不宜小于6组。

坝基土层宜取样进行物理力学试验，每层试验组数不宜小于3组[5]。

3.2.3不稳定坝坡勘察应查明下列内容：1 坝坡的地形地貌特征和基本地质条件。

2不稳定坝坡的分布范围、边界条件、规模、地质结构和地下水位，确定可能滑动体的边界条件，提出滑动结构面的抗剪强度参数。

3分析不稳定坝坡变形影响因素，评价其失稳后可能对工程安全产生的影响。

4对处理措施和长期监测方案提出建议。

[2]《水利水电工程地质勘察规范》第9.2.3条第5款[3]《碾压式土石坝设计规范》第6.3.9条[4]《水利水电工程地质勘察规范》第9.4.2条第6款及《中小型水利水电工程地质勘察规范》第7.3.3条第6款[5]3.2.4 不稳定坝坡勘察方法应符合下列规定：1应收集分析与变形有关的地质资料。

2 工程地质测绘比例尺可选用1：2000~1：500[6]。

测绘范围应包括可能对边坡稳定有影响的地段。

3 针对坝体历次发生的裂缝、塌滑等不稳定区布置勘探剖面，一般沿平行和垂直滑移方向布置，以探槽和竖井为主，必要时补充钻孔，孔深应进入稳定岩土体。

4对控制边坡稳定的软弱结构面应取样进行物理力学性质试验[7]。

3.2.7 地基沉陷与坝体变形勘察应包括下列内容：1 进一步调查土石坝填筑料的物理组成和密实度及填筑料的强度、变形等性能。

2查明地基土层结构、性状，重点查明软土、粉细砂等不良土层的分布特征。

3调查地基处理情况，运行期坝体垂直、水平变位情况及变化规律。

4查明坝体裂缝分布位置、开度、长度、深度、产状及形成原因。

5查明土石坝坝面塌陷变形的位置、规模、深度，形成原因及发生时间。

6调查坝基合拢口清基和旧坝的残留物等情况。

[6]《中小型水利水电工程地质勘察规范》第7.3.5条第2款[7]《水利水电工程地质勘察规范》第9.4.4条第5款7调查有关地基沉陷和坝体变形的处理情况。

3.2.8 地基沉陷与坝体变形勘察方法应符合下列规定：1应收集和分析已有的观测资料和应急处理资料。

2应进行工程地质测绘，准确测定变形位置宜采用综合物探方法探测空洞、裂缝等位置。

3沿地基沉陷和坝体变形部位应布置勘探剖面线，剖面线上应有坑（槽）探、井探或钻孔控制，勘探点的间距和深度视具体情况确定。

3.3 泄水建筑物3.3.1 泄水建筑物勘察应包括下列内容：1 查明溢洪道边坡岩土体的性质、结构特征、节理和节理裂隙密集带的分布及其空间组合情况。

2查明溢洪道原有结构的完整性，堰体及堰基岩土体的透水性及溢洪道与坝体的接触渗漏情况。

3 查明泄流冲刷段岩体的强度和完整性程度、冲刷坑边坡的岩体结构和稳定条件。

4 分段提出岩土体的物理力学性质参数。

3.3.2 泄水建筑物的勘察方法应符合下列规定：1 工程地质测绘比例尺可选用1:2000～1:1000。