水库初步工程施工设计书

1 水库初步工程施工设计书 1 综合说明 绪言 库位于驻马店市泌阳县盘古 乡 ，唐白 流域 泌阳河支流 上 ，水库 控制流域面积 游河道全长 均坡降 库容 191 万 一座以防洪、灌溉为主，养殖 为辅 综合利用的小(1)型水库。 菜 沟 水库于 1959 年开始兴建，工程边勘探，边设计、边施工，整个工程由大坝、输水洞 及溢洪道等 组成。据坝体填筑施工人员回忆，1959 年正值 “大跃进 ”时期，当时调集县、乡劳动力修筑大坝，土方全部人工挑抬运，人工夯实，土料的含水量没经检测就直接上坝，回填土 体块径大小不一，填土厚度不一，质量控制很差。由于设计前没有勘测资料，又缺乏整体规划，没有工程的总体布置，且受施工条件限制，水库初建时防洪标准低，大坝质量差，输水洞存在严重质量问题。工程于 1965 1964 年及 1971 年 1973 年二次续建，对输水洞进口闸进行了改造，新作了输水洞进口与工作桥，续建工程中又是调集县、乡农民义务工，由于受碾压设备、检测设备的限制，无法满足施工质量要求，造成碾压不均，土体密实度不均，特别是建筑物附近局部填土质量较差。溢洪道原建于现副坝处， 1977 年改建在主坝东南 2501980 年汛前竣工，为开敞式，溢洪道底高程为 2 15m，长 160m，设计最大泄量为 207m3/s。 1984 年由泌阳县水利局对水库进行除险加固设计，设计洪水标准 50 年一遇，校核为 500 年一遇，设计水位为 计流量 s，校核水位为 核流量为 s。安全鉴定阶段根据现状调洪 演算 结果 50 年一遇洪水设计 时 ，设计水位为 应库容为 161 万 500 年一遇校核洪水，校核水位为 应库容 199 万 应库容 99 万 水位 库容 菜 沟 水库为均质土坝，主坝轴线 南北向，粘土均质坝，砌石防浪墙， 帽顶高程 大坝高为 宽4m， 长 210m，上游边坡比现状为 1： 游为 1： 高程为 有 2m 宽的戗台一道，河槽段高程 设 棱型 排水体；副坝位于主坝北头西侧，坝轴线大致为东西方向，大坝高为 4m，坝长 235m，上游边坡 1： 3，下游 1： 状上游为块石护坡，下游为草皮护坡。 溢洪道是 菜 沟 水库的主要泄水建筑物，位于大坝东南 250m，由山岗凹处山坡开挖而成，基底坐于强风化岩上，该溢洪道为 1977 年水库续建设计中新开挖，设计底高程 宽 15m，水平段长160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控 制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌 ，下游为人工开挖断面不规则，无消能措施。 输水洞位于洞身轴线位于主坝 0+150m 处，由于是白灰砂浆条石结构，在沉陷及渗水的双重作用下，渗水越来越严重， 1983 年管理 3 所对洞内实测，在距闸门 5m 处左上角漏水， 12m 处条石缝间渗水，并有 损坏，在 20m 处盖板断裂并渗水，底板勾缝大多已损坏。对坝体安全已造成严重隐患。启闭机房修建于 1976 年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门启闭机是 1976 年重建进口时的产品，闸门漏水严重，启闭设备超期服役，螺杆弯曲启闭困难。栈桥板砼碳化严重，出现裂缝，钢筋锈蚀、外露，栏杆损坏。输水洞进口无拦污栅。 2006 年 12 月，在市水务局的直接领导下，驻马店市水利勘测设计研究院承担了对该水库大坝的安全鉴定工作。按照水库大坝安全评价导则（ 2000）进行了安全评价，在大坝和溢洪道勘探、测量成果基础上，结合水库施工及多年来的运行情况，对大坝防洪标准、工程质量、结构安全、渗流安全、大坝运行管理及安全检查等方面进行了评价，综合评价该水库大坝为三类坝，建议对其尽早进行除险加固。 2007 年 5 月 16 日，驻马店市水务局组织有关专家对泌阳县 菜 沟 水库大坝安全评价报告进行了评审，在此基础上，设计人员根据专家评审意见，对报告进行了修改， 2010 年 4 月，河南省水利厅组织有关专家对泌阳县 菜 沟 水库大坝安全评价报告进行了复核，设计人员根据专家评审 及复核 意见，对报告进行了进一步的修改。 工程存在以下问题： 密度偏低，坝顶路面出现不均匀沉陷。 干砌石护坡有下滑的明显迹象，无反滤层，主坝浆砌石防浪墙有裂缝，副坝无防浪墙，不能适应工作的需要。 4 底板无护砌，出口处冲淘严重，现长仅有 110 米左右 ，下游无消能措施。 化，启闭设备老化、锈蚀严重， 启闭机螺杆弯曲变形， 输水洞有渗水 现象 。 便桥有待修缮。 安全鉴定结论如下： 水库下游有 5 个自然村， 5200 人以及耕地 620 亩，故水库防洪安全意义较为重大。 库防洪能力满足防洪标准（ 4）的要求。 副坝体填筑质量差，干密度偏低，压实度不满足碾压式土石坝设计规范 (001)要求，上游护坡毁坏严重，下游排水体不完整。溢洪道岸坡及底板岩石风化，冲淘严重。工程质量不合格。 岸坝肩绕渗严重；输水洞洞身漏水。渗流安全性为 C 级。 坝坝坡抗滑稳定满足规范要求，但副坝局部滑坡；溢洪道岸坡不稳定，下游无消能设施，不满足规范要求。大坝 结构安全为 C 级。 拦污栅，启闭设备陈旧，螺杆弯曲，不能正常工作。金属结构安全性为 C 级。 5 国地震动参数区划图（ 2001）该区处于地震动峰值加速度为 区地震设防烈度为 6 度，依水库大坝安全评价导则不需进行抗震安全复核。 理设施。 综上所述， 菜 沟 水库大坝病险严重，属三类坝。 水文 流域概况 菜 沟 水库位于驻马店市泌阳县 盘古 乡，属唐白河水系泌阳河支流，控制流域面积 该流域属山丘区，水库上游 河道 主干 长度 为 底比降1/50，山洪猛涨急落，水源多系周围群山岗地汇入，地势北高南低，总库容 191 万 一座以防洪、灌溉为主，兼以养殖等综合利用的小 (1)型水库。 气象概况 水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温 ，极端最低气温 ，多年平均降雨量为 900内分配极不均匀，汛期降水量占全年 60%，全年无霜期约 220 230 天，最大风力 8 9 级。 泥沙与水质 菜 沟 水库上游为浅山区，无生活污水及点污染源，据现场观察，库水清洁透明，无杂物，能够满足农田灌溉、水产养殖及人畜饮水水 6 质要求。 菜 沟 水库运用至今，无详细的泥砂观测资料。依照河南省水文总站 1984 年出版的河南省地表水资源附图，查得该流域侵蚀模数介于 200 500t/n 。由于该水库上游汇流区基本为山区，植被较好，且经过 道沿程沉淀，汇流水入库时沉砂量较少，取多年平均侵蚀模数 300t/n ，淤积物干容重 沙沉积率 菜沟 水库平均每年淤积量为 菜 沟 水库运 用 50 年，目前淤积量 状水库死水位为 应死库容 影响现状死水位及死库容。 洪水标准 根据水利水电工程等级划分及洪水标准（ 2000）， 菜沟 水库属小 (1)型水库，工程等级为 等。根据国家防洪标准（ 94），山丘区土石坝永久性建筑物（四级）设计洪水标准为 30 50 年一遇，校核洪水标准为 300 1000 年一遇，因此本次按 50 年一遇洪水设计， 500 年一遇洪水校核对 菜 沟 水库进行设计洪水复核计算。 水文资料 由于 菜 沟 水库无实测雨量资料，因此，设计洪水采用河南省水文水资源局 2005 年编制（以下简称 “05”图集），并经水利部审查批准的河南省暴雨参数图集、河南省水利勘测设计院 1984 年编制的河南省中小流域设计暴雨洪水图集（以下简称 “84”图集）查取参数，利 用程序进行计算，得到的两种成果相互比较，并 邻近流域 的 褚湾水 7 库进行比较。 洪峰流量计算成果 表 1峰流量计算成果 重现期 （年） 20 30 50 500 1000 洪峰流量 (m3/s) 120 132 151 230 254 工程地质 库区工程地质条件 地形地貌： 菜 沟 水库位于泌阳县 盘古 乡境内，该区地貌形态成因简单，以剥蚀形成的低山丘陵、岗地地形为主，山体浑圆，山坡平缓，坡度一般为 15 30。该区除风化剥蚀及水流冲蚀外，未发现大规模的不良地质现象。 地层岩性： 库区分布地层主要为燕山中晚期（ 岗岩及第四系松散覆盖层。 地质构造： 本区经历了中岳期、阿森特期、燕山期、喜山期等多次地壳运动。在不同时期、不同形式的区域构造应力作用下，形成了纬向、新华夏和豫中北西向等三个不同的构造体系，构成了本区的构造格局。挽近时期 内构造趋于稳定，表现为地壳的缓慢上升。 地震动参数： 根据中国地震动参数区划图（ 工程区地震动峰值加速度值为 应地震基本烈度为 度。根据有关规定，枢纽区建筑物可不进行抗震复核。 水文地质条件： 水库库区内水文地质条件较简单，地下水类型主要为第四系松散岩孔隙潜水及基岩裂隙水，主要接受库水及降水入渗 8 补给。地下水向河谷及库区发生径流，消耗于库面蒸发及排向水库下游。由于库区地层岩性、地质构造等较简单，水库建成以来未发生过库区渗漏现象。根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无 腐蚀性。 库区工程地质条件评价 库区属低山丘陵区，山坡较平缓，库岸较稳定，水库运行 50 年来未发现较大规模的库岸滑坡、坍塌等不稳定现象。 库区无大的断裂构造带发育，地下水分水岭高于库水位，不存在库区向外渗漏问题。 库区两岸属岩质边坡及土质边坡，地形较平缓，固体径流量不大，淤积不甚严重。 水库区地处构造稳定带，地震基本烈度为 度，因此水库诱发构造型地震的可能性极小。 根据本区环境水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。 输水洞段工程地质条件及评价 输水洞位于主坝桩号 0+150m 处，进口 高程为 浆砌条石盖板涵，长为 66m，洞身尺寸 计流量为 2m3/s，进口建筑物为直升式闸。坝体填筑土与洞身接合部位填筑土岩性为中、重粉质壤土，褐黄色，稍湿，可软塑状，填筑质量较差。洞底花岗岩灰白色、肉红色，表层强风化，裂隙发育，下部弱风化，岩体较完整，较坚硬。，洞身顶板条石裂缝，水库高水位运行时洞身与填筑土接触面存在接触渗漏病害。闸室混凝 9 土碳化，钢筋锈蚀，出现裂缝。 建议对输水洞及闸室进行拆除重建或维修加固，对填土进行加固处理。 溢洪道工程地质条件及评价 溢洪道位于主坝东南 250m，进口及引水渠段为花岗岩山体开挖所形成，型式为开敞式宽顶堰，长 100m，宽 15m，进口底高程 控制设施。存在病险类型主要为：边坡局部坍塌，底板冲切破坏严重，下游无消能工，出口水毁严重。 地层岩性： 花岗岩：分布溢洪道出水渠底部及两侧，灰白色、肉红色，表层强风化，岩石破碎、松软，下部弱风化，块状，致密，坚硬。 重粉质壤土：分布于陡坡段及其下游和出口边坡及沟底，呈棕黄色、褐黄色，可硬塑状，含少量砂砾，厚 天然建 筑材料 该水库除险加固工程所需天然建筑材料主要为粘性土、砂、碎石和块石，除粘性土料可在库区直接开采外，其它材料均需从外地采购。 除险加固工程中需一定量的防渗土料，经调查访问，水库下游200 300m 处的岗地为重粉质壤土，为 类土料场，该土层地层稳定，未见地下水位，表层无用层厚 开采厚度 2 3m，储量可达到 10 万 满足设计要求。 本次除险加固工程所需石料为碎石及块石。经调查，距水库 1015部有多处石料场，岩性为花岗岩，质地新鲜，品质纯正，储 10 量丰富，是较好的块石料，同时也可轧成碎 石，作为混凝土粗骨料。 工程区无砂料场，经调查，距离工程区 15 20泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。 工程任务和规模 防洪标准 根据防洪标准 (94)和水利水电工程等级划分及洪水标准 (2000)的规定，水库总库容 100 1000 万 小（ 1）型水库，工程等别为 等，主要建筑物如挡水大坝、溢洪道及输水洞级别为 4级，设计防洪标准为 30 50一遇，校核标准为 3001000 年一遇。根据水库下游保护对象的重要性，结合 菜 沟 水库的实际规模和防洪任务，取防洪标准为： 50 年一遇洪水设计， 500 年一遇洪水校核。根据 溢洪道设计规范 洪道消能防冲建筑物的洪水标准按 20 年一遇设计。 工程规模 水库死水位 库容 利水位 相应 库容 99 万 50 年一遇洪水设计水位为 应库容为 147万 500 年一遇校核洪水，水位 应库容 191 万 工程规模属小（ 1）型，工程等别为 等，主要建筑物级别为 4级，次要建筑物级别为 5 级，临时建筑物为 5 级。 水库起调水位为 洪演算成果见下表： 11 表 沟 水库现状调洪演算成果汇总表 重现期（年） 洪峰流量（ m3/s） 起调水位 （ m） 最大下泄量 （ m3/s） 最高洪水位 （ m） 相应库容 （万 20 120 5 0 151 47 500 230 91 工程任 务 1) 大坝维修加固工程：对 主 坝坝基及 右 坝肩进行防渗 灌浆 处理。 2) 主、副坝 上游干砌石护坡重建 为混凝土护坡；修整主、副坝下游草皮护坡；主坝 防浪墙 保留原基础 重建 ； 硬化 主、副坝坝顶路面 ；修整主 坝下游排水体 及纵、横排水沟，副坝下游新建贴坡排水及排水沟；施药灭除白蚁。 3) 溢洪道 防护 工程：对溢洪道底板进行护砌， 两侧修建挡水墙，增设下游泄槽、消能工 ，重修生产路。 4) 输水洞工程：拆除重建 进水闸，进口段洞身前 20m 充填灌浆，出口段拆除重建 。 5) 管理设施：重建管理 房， 增设相关管理设施。 6) 水土保持及环境绿化工程。 工程设计 设计依据 菜 沟 水库除险加固工程依据泌阳县 菜 沟 水库大坝安全评价报 12 告和驻马店市水务局出具的三类坝鉴定成果认定表、鉴定报告 及省水利厅的核查意见 ，按照有关设计规范文件进行设计。 大坝工程 大坝工程存在问题 体填筑质量差，坝肩表层为强风化花岗岩，属中等透水性，筑坝时未做彻底清除及防渗处理，存在坝肩渗漏问题。坝顶中段路面及防浪墙出现不均匀沉陷。 下为石渣土，无垫层及反滤层，加之坝体填筑质量差，在风浪淘刷下造成细颗粒带出，造成 上游坝坡护坡部分损坏及沉陷。大坝下游坡无护砌，杂草丛生，雨淋沟较多，凹凸不平，坝脚排水体不完整，已损坏。 部蚁穴上下游贯通，自建坝以来，从未进行过治理，存在安全隐患。 大坝工程设计 （一）高压摆喷灌浆设计 （ 1）高压摆喷处理范围 由于 菜 沟 水库大坝坝体与坝 基原施工时处理不彻底，存在坝体与坝基接触渗漏，因此灌浆设计拟对 主 坝 河槽 段坝体与坝基接触处 ，即桩号 0+0250+145 段 进行高压摆喷灌浆处理 ， 改善坝体结构和防渗效果。 （ 2）高压摆喷灌浆设计 根据 菜 沟 水库具体情况，拟 在 主坝桩号 0+0250+145 坝段 坝顶 13 中心线顺坝布一防渗灌浆剖面，灌浆孔间距 排布孔，深度为 上部以 坝体 与 坝基接触面 中、重粉质壤土 以上 2m，底部至岩基终孔。本次方案初步选用三重管高压摆喷灌浆方法，防渗墙体以折线相接，折线与轴线夹角 120，摆角 30， 序相间灌浆。防渗墙体有效厚度与摆动角度有关，在紧靠喷射两侧的砼宽约 着射距的增加，砼体宽度逐渐增大，微摆砼体厚约 摆砼墙体厚约 （二） 主坝右坝肩 帷幕灌浆设计 设计灌浆范围为 主坝 右坝肩即 桩号 0+005 0+060 坝段 ， 帷幕灌浆采用单排灌浆孔，灌浆轴线布置设在坝轴线上，三序孔施工，终孔孔距 帷幕深度：按规范规定，设计帷幕应深入断层带以下不透水层至少 2m，根据地质剖面图及压水试验资料，初步定为灌浆孔深入相对不透水层即花岗岩基层以下 2m，具体深度由施工时试验确定。 灌浆方式：灌浆方法均采用自下而上分段灌浆法，方式采用循环式灌浆。 灌浆压力按现场灌浆试验确定，灌 浆材料采用水泥掺合料，水泥强度 不低于 泥掺合料的最优配比由试验确定。 （三）大坝其它维修加固工程 （ 1）上游护坡工程： 大坝 迎水面块石护坡原建于 1965 年底至 1967 年汛前。上游干砌块石护坡原设计 30，下设反滤层，实际施工时未设反滤层。护 14 坡现状平均厚 25石大小不一，块石间缝隙大，接触面积小，不严紧，护坡自 1974 年局部翻修后一直未进行加固维修，经过三十多年风浪淘刷，护坡大面积松动、塌陷、隆起，块石严重风化、剥落，整个坝坡高低不平，坝前块石护坡塌陷较为严重。 本次设计拟 先把 大坝按标准断面加固 ， 程以上 1 米 的全部坝坡。设计坝坡护砌材料由内至外分别为 10碎石 垫层 ，面层为 12 凝土 ，伸缩缝为低发闭孔泡沫板 ， 缝宽 20 毫米 。 （ 2）下游坝坡工程： 水库大坝背水坡野草丛生，本次工程设计铲除杂草， 修 整下游坝坡，恢复背水坡平整度，并种植草皮。 大 坝下游坡面现有排水系统不完善，本次除险加固工程，拟拆除重建下游纵横排水沟。其中主、副坝横向排水沟长 坝纵向排水沟长 坝下游坝坡共设横向排水沟 3 道，纵向排水沟沿戗台内沿布设，每隔 10m 设伸缩缝一道，填缝材料为二毡三油。横向排水沟与纵向排水沟贯通，排水沟采用 ，在坝体与岸坡结合处，设 岸坡 排水沟，坡脚处排水沟为梯形断 面。 大坝现有上坝台阶年久失修，损毁严重，本次在输水洞附近下游建踏步一道，新建踏步采用 结构，总宽 宽 本次水库除险加固工程设计拟 修整 主 坝下游排水棱体， 范围为主坝桩号 0+0400+130， 在原排水棱体基础上增设贴坡排水设施，并清除原排水棱体的表层，修整为 120砼预制块。 15 （ 3）坝顶防浪墙修复工程 本次设计对主坝顶防浪墙进行拆除 （保留原浆砌石基础），重建为钢筋混凝土防浪墙 ， 厚 高 1m， 台帽 宽 高 防浪墙设计台顶高程 为 （ 4）坝顶路面维修 为满足防汛及交通要求，本次设计将原 主、副坝 坝顶路面清理平整，铺设 20的 泥结碎石， 路面倾向下游侧设 2%的缓坡 。主坝路面 净 宽度为 面下游侧加设路缘石，路缘石采用 预制 深 20路缘石与坡面排水沟连接的位置处 每隔 50m 设20缺口与坝后背水坡横向排水沟相连 ；副坝路面净宽为 面上、下游两侧都增设路沿石，尺寸与主坝相同。 （ 5）大坝观测设施 本次设计拟增设多种必 要 的水库大坝监测、管理设施。 （ 6）白蚁防治工程 本次水库除险加固工程请了专业白蚁防治人员沿大坝上下游进行反复 的普查，发现了十多余处白蚁活动的迹象，并做好了标记，在水库除险加固的同时进行处理。 本次白蚁防治主要有三种方法，一是挖巢根治，根据普查找到的白蚁活动的泥坡、泥线等迹象，通过开沟截蚁道等多种方法找到通往蚁巢的主蚁道，挖出白蚁主巢，清除副巢和幼龄巢，捕捉蚁王蚁后，彻底根除该窝白蚁；二是实施药物防治，对有障碍物或有其他影响不能挖巢的，根据情况施用高效低毒的灭蚁药粉或药剂，因为该药是一 16 种慢性传染药，如有少量的白蚁中毒即可相互传染，使大批地白蚁相继中毒身亡；三是挖防蚁隔离带，为了确保灭治效果，防治坝端蚁源区白蚁再次入 侵大坝，必须在大坝两端结合部建立药物防蚁隔离带，然后在防蚁带坝面打孔灌药。 本次探查在主坝外坡发现 16 个白蚁隐患点，以隐患点位中心，按排距 孔距 =1m1m 布孔，孔深在 3m 之间，实施药物灌浆，在泥浆中拌入灭蚁药物天鹰乳油注入坝体内以达到灭杀白蚁的目的；另外在坝下游临坝治理区打孔灌药，共打孔 600 个， 孔深 后泥浆封孔。 溢洪道 防护 工程设计 （ 1）溢洪道工程 现状及存在问题 溢洪道是 菜 沟 水库的主要泄水建筑物，位于主坝东南 250m，山岗凹处开挖而成，基底坐于强风化岩。该溢 洪道为 1977 年水库续建设计中新开挖，设计底高程 宽 15m，水平段长 160m，为开敞式河岸溢洪道，其上无任何控制措施，溢洪道两岸无衬砌，上游进口段底板无衬砌，出露地层为强风化岩，工程地质条件较差，抗冲刷能力差。下游为人工开挖，无消能措施。 由于溢洪道无衬砌，表面为强风化岩 ，经多年运用，溢洪道两岸坍塌严重，在水流的长期作用下，溢洪道 出 口底板段已形成了一条 5 6m 的深沟 （原开挖时底板长 160 米，现仅有 110 米） ，严重影响溢洪道的泄洪 安全 。 溢洪道 下游无消能措施。 （ 2）溢洪道 防护工程 设计 ： 17 菜 沟 水库 工程等别为 ，相应溢洪道工程级别为 4 级。溢洪道进水渠、控制段洪水标准： 50 年一遇设计， 500 年一遇校核；溢洪道消能防冲设施及出水渠洪水标准为 20 年一遇设计。 本次设计对溢洪道 控制段底进行护砌 ， 跌水口两侧修挡水墙来控制水流归槽 ；新建下游 二 级跌水消能工，并修建尾水渠与下游河道相连接；溢洪 道底原路面整修为砼路面 ，以解决群众 平时 生产、生活交通问题。 进水渠渠底衬护前段为 干砌石，后段采用 端跌水缺口两侧设挡水墙，便于洪水归槽。 跌水墙基础为 ，挡土墙为 砌石，消力池为采用 40 筋砼，下设反虑垫层；一级跌水高差为 ，二级跌水高差为 。 输水洞工程 （ 1） 输水洞 工程 现状及存在问题 输水洞建于 1959 年，主要功能是 以供灌溉兼顾汛期泄洪及放空水库 库容。输水洞位于主坝 0+150 处，为浆砌条石盖板涵，洞身座落于重粉质壤土土基上。设计孔径为一孔，孔径为 高），进口闸室为 77 年改建，闸底进口高程为 长 66m。输水洞洞身宽窄不一。 输水洞洞身为浆砌条石，进口无拦污栅。勾缝为白灰砂浆，多年运 用后，在渗水作用有多处勾缝损坏，在 0+012 条石断裂，渗水严重。孔径过小，不易于观测、检修。启闭机房修建于 1977 年，现门窗朽蚀，砼碳化，工作桥栏杆断裂。进口闸门及启闭机均为 77 年续建时设备，闸门漏水，螺杆弯曲严重，启闭设备超期服役，目前已无法正常启闭。桥板栏杆柱砼剥裂严重，钢筋锈蚀外露。 18 （ 2） 输水洞 工程 设计 根据安全评价报告中专家评审意见， 对输水洞漏水原因进一步探查，发现洞身前 0+12有顶条石板缝有渗水现象， 本次除险加固设计拟重建进、出口控制设施 ，对输水洞洞身渗水处进行处理 。 输水洞 进水闸 重建位置 选 在原 处重建。 闸底进口高程 进口为 3m 长的八字墙，进口宽 料为 砌石，两边墙采用重力式挡土墙。 闸室段：闸室内设工作闸门及检修闸门，闸门后设胸墙。闸室采用 筋混凝土结构，闸底板顶部高程为 寸为 m，底板厚 工作桥：工作桥全长 4 跨，其中 3 跨长 7m，一跨悬挑 板顶高程 面板宽 2m，厚 杆为不锈钢栏杆，高 工作桥桥墩为 筋砼现浇单排架。 架基础采用现浇 筋砼条形基础，基础长 操作室：操作室墙体采用砖混结构，层高 寸为 宽），墙厚 板高程为 户采用铝合金窗，尺寸为 高），门采用防盗门，尺寸为 高）。 出口段以原样复建。 洞身出口陡坡段长 坡后消力池 ,深 接浆砌石直墙段尾水渠，长 坡及消力池段均采用浆砌石墩墙， 凝土底板，底板厚 30水渠采用 砌石护底护坡。 19 输水洞洞身渗水处理采用洞轴线及洞两边侧墙打三排灌浆孔进行充填灌浆，灌浆孔洞顶板处终孔距板顶 ，灌浆长度 ，两侧终孔过板底 ，灌浆长度 ，以减小土体渗透系数。 其它工程 （ 1）管理房： 菜 沟 水库无观测设施及管理设施，此次设计根据情况新建管理房4 间，面积 80管理房主体为砖混结构，上部为预应力空心板。具体设计见图纸。 (2)大坝观测设计： 此次除险加固设计拟分别沿主、副坝轴线方向在大坝段坝顶设 3个观测点及坝顶两端设置 2 个基点做坝面垂直位移和水平位 移观测。为了解土坝内浸润线位置的变化，以判断土坝的渗流稳定性，在主坝桩号 0+050、 0+100 两个断面上各设置一排 3 个观测管，共计 6 孔，每管设传感器一个，与控制中心相连，实行自动化观测。 机电、金属结构 电气 工程 供电线路： 操作室电源引自泌阳县 盘古 乡用电电路，单回路供电，本次架设防汛供电线路 用 5 架空电缆，水泥电杆长 12m，间距 50m。 防雷和接地： 为防止配电装置遭受来自输电线路的过电压及雷电波的袭击，控制室屋顶设置避雷带，用来保护电力设备、机电设备等，避雷 线高出檐顶 100雷线和防雷引下线采用 10 镀锌圆钢， 20 接地线埋设深度为 1m，采用 404锌扁钢， 接地体采用2锌 角 钢 ， 接地电阻 不大于 4，不满足时，需要采用其它措施， 在低压线入户处设防雷击浪涌 保护 器件。 金属结构设计 本次设计输水洞金属部分为输水洞进口栏污栅、闸门构件、埋件和启闭设备。输水洞进口检修闸门与工作闸门为钢筋砼闸门；输水洞进口前检修门槽设 污栅一扇。输水洞配套启闭设备为150电两用螺杆式启闭机 1 台。配备相应的限位装置闸门开度进行保护。 消防 菜 沟 水库为了消防安全共设干粉灭火器 4 只，其中管理所办公室设 1 只干粉灭火器、仓库设 2 只干粉灭火器，启闭机操作室布置干粉灭火器 1 只。 施工期消防主要以水消防为主，并配备一定数量的灭火器，存放燃油及炸药房屋周围 50m 范围内严禁烟火，各仓库要有专人看管。各工棚之间要有一定的安全距离，除配备一定数量的灭火器外，还要配备一定数量的消防铁锨、消防桶、消防砂，还必须有消防水管通过。 施工 施工条件 菜 沟 水库距泌阳县城 22顶为土石道路，坝址区内交通较不便利，需修建场内施工道路。 筑坝主要材料块石、碎石及砂等建筑材料可从各料区及县城通往坝址区公路运至工地。 21 工程所需建筑材料除土料由库区附近开采取用外，其他建材均由当地料场及泌阳县城或驻马店市建筑市场购进。 水库控制流域属亚热带季风气候区，兼有暖温带气候特征，冬春季干燥少雨，夏秋季湿润多雨，多年平均气温 ，极端最低气温 ，多年平均降雨量为 900年无霜期约 220 230 天，年内降雨分配极不均匀，汛期降水量占全年 60%，多集中在 6 9 三个月，因次全年除汛期不利于工程施工外，其它月份均可施工。 根据地质报告，工程区地下水及水库水质良好，施工用水可直接由水库取水，生活用水可取自附近村庄地下供水；施工期间生产、生活用电采用电网供电，考虑 10%的自发电。 施工围堰 由于输水洞 进、出口 需要拆除重建，在此期间，无排水出路，因此，施工时需填筑围堰。 设计标准：输水洞施工，安排在枯水季节，需填筑施工围堰。根据围堰保护对象及规模，围堰设计洪水标准为枯水期 5 年一遇标准， 围堰形式：围堰型式选择原则：堰体运行安全可靠，满足稳定，防渗要求型式应能适应施工和防汛抢险要求。为充分利用当地材料，选择能够充分 利用当地材料、对基础适应性强、施工工艺简单的袋装土石围堰。袋装土按一定边坡堆砌，并铺一层土工膜作防渗体。 经计算 菜 沟 水库围堰堰顶高程为 围堰布置需满足建筑物基础开挖、施工道路和基坑排水要求。输 22 水洞围堰距建筑物基础距离 5 8m，围堰顶高程 宽 2m, 迎水坡边坡 1： 水坡 1： 1，平均高度为 4m。围堰基坑内设排水沟和集水井，汇渗流水，将渗流水抽排至围堰外。 料场 石料： 经调查，距水库 20部山区有多处石料场，岩性为石英砂岩，质地新鲜，品质纯正，储量丰富， 是较好的块石料，同时也可轧成碎石，作为混凝土粗骨料。 砂料： 工程区无砂料场，经调查，距离工程区 20泌阳河分布有多处砂厂，砂料为中砂及粗砂，砂质纯净，质地坚硬，砂的矿物成分以石英、长石为主，颗粒均匀，级配良好，储量丰富，可充分满足工程需要。 水泥：计划从泌阳县城购买，要求其质量符合国家的现行标准规定及设计要求，需对其质量及安定性能定期 定批 检验。 土料： 经调查访问， 大坝左侧 下游 300 500m 处的岗地为 中 重粉质壤土，储量可达到 10 万 满足设计要求。 其它建筑材料 ：其它建筑材料如钢材、炸药、汽油、柴油等均可由泌阳县城或驻马店市建筑市场购进。 主体工程施工 高压摆喷灌浆的施工程序为：按 序施工，先施工 序孔，再施工 序孔，最后施工 序孔，相邻两孔间隔不小于三天。单孔工艺流程为：放线布孔 钻机就位整平牢固 造孔 终孔验收 高喷台车就位 试喷定向 下喷射管至孔底 提升喷射 至设计深度结果 验 23 收合格移台车至下一孔口。 输水洞的施工程序为：拆除工作桥及闸室 坝体土方开挖 拆除上游连接段浆砌石 上游进口浆砌石砌筑、闸室砼浇筑 土方回填 启闭室砌筑 栈桥 拆除下游消 力池及出口浆砌石 砌筑下游消力池 下游出口浆砌石砌筑。 施工总布置 菜 沟 水库除险加固工程由于施工项目多，有些项目工作场地狭窄，故各项工程的料场，采取按计划，分期、分批分散存放的方式进行布置。 本次除险加固工程的布置方案为：依据上述原则，本次除险加固工程的布置方案为：办公生活区设在附近村庄上，仓库、砂石料场及砼拌和系统就近设在大坝右端，取土区距坝址 材加工厂、钢筋加工厂及砼预制厂均可设在工程所在区旁边的空场内。风、水、电等系统可根据工程分散位置不同，设置相应的集中供应系统。 根据本工 程线性分布的特点，采取分项工程招标和分项施工，因此拟布置 2 个施工区，每个施工区依据各自的工程内容布置宿舍、办公用地、混凝土拌和系统、砂石料场、各类加工厂、配电系统、机修车间、运输机械检修停放场地等。 施工总进度 根据施工总体进度要求，本工程拟工期 10 个月，定于 2011 年汛后进行工程筹备及招标工作， 2011 年 10 月以前施工完成大坝灌浆工程， 2012 年 8 月完成输水洞、溢洪道整修和大坝护坡等所有工程。 24 在实施过程中，应统筹考虑，以大坝主体工程、输水洞重建和溢洪道除险加固等关键性工程为施工先导，协调安排 各单项工程的施工进度。 工程占地 经计算， 本次除险加固工程需临时占地 9 亩 ，占地类别为旱地。其中：料场占地 2 亩；弃渣场占地 2 亩；钢筋加工厂占地 ；混凝土拌合系统占地 ；木材加工厂及砼预制厂占地 2 亩；施工道路占地 2 亩。 经调查本年度工程树木补偿共计 360 棵，均在施工区，补偿标准为 50 元 /棵 。 环境保护 工程总体规模不大，工程量也较小，运行期建筑物覆盖及其挡拦都具有水保功能，对外界环境影响很小，因此，只对施工期环境的影响进地分析评价并设计保护措施。 (1)对水质的影响：生产废水主 要来自砼拌合系统冲洗废水和机械设备维修、冲洗含油废水；生活污水来源于施工期进场的管理人员和施工人员的生活排水。生产、生活废水如不经处理，随意排放，将对周围土壤和河流水质产生不利影响。 (2)对大气环境的影响：施工对大气的影响主要由于机械燃油、施工土方开挖、砼拌和以及车辆运输等施工活动产生的二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、烃类和粉尘等引起的。由于工程区原本环境空气质量较好，地势开阔，施工期的大气污染物是间歇性和流动性地排放， 25 加之施工区大气扩散条件较好，一般不会有 标问题，但对长期接触粉尘的施工人员健康有一 定影响。 (3)声环境影响评价：施工活动产生的噪声主要为施工机械设备的噪声和运输车辆的流动噪声，施工固定点噪声主要来自基坑开挖、砼拌和、综合加工厂等。 (4)固体废弃物：工程产生的固体废弃物主要是工程弃渣和生活垃圾，工程弃渣在水土保持方案中已采取治理措施，生活垃圾如不进行妥善处置任意堆放，将污染空气和水环境，影响景观，而且在一定气象条件下易导致疾病传播。 针对以上分析工程对环境的影响采取以下防治措施： (1)水环境保护：生产废水环境保护设计，采用自然沉淀法，沉淀后加硫酸后用于道路洒水。生活污水需在干化池消毒 、沉淀、蒸发。 (2)环境空气质量保护：采用湿法作业减少土石方开挖产生的粉尘量；建设物资运输过程中注意防尘；加强施工机械和车辆的管理；施工区食堂应在办公生活区和居民区的下风向。 (3)施工过程中的噪声会对周边环境造成影响，应合理安排施工时间，夜间 22： 00次日 6： 00 和中午午休时间尽量避免有噪声污染的施工作业。对固定机械设备设置隔间罩，给机械操作者和附近施工者发放隔音罩、耳塞等。 (4)施工生活区应设置垃圾桶，安排专门人员负责清扫，并将生活垃圾进行填埋。施工结束后，及时拆除临时工棚，对其周围的生活垃圾、简 易厕所、污水坑等进行清理和填平，并用石碳酸和生石灰进 26 行消毒。 菜 沟 水库除险加固工程环境保护静态投资为 元。 水土保持设计 根据施工组织设计， 菜 沟 水库除险加固工程需完善大坝上、下游坝面护坡，坝体、坝基防渗处理，拆除重建输水洞 进出口 ，修整溢洪道等工程。水库除险加固过程中因扰动地表、植被破坏等造成土壤裸露，表层土松散，使地表抗蚀能力减弱，造成较强的水力侵蚀；施工期还将产生一定量弃土弃渣，损坏现有林草植被，如果任意让地表裸露或弃土弃渣随意倾倒、堆放在河边、河滩、耕地中，将造成严重的水土流失，淤积 河道，同时对土地资源也将造成不容忽视的破坏和浪费。 工程建设期应做好水土流失的预防工作，尽量减少施工过程中人为的水土流失。施工过程中的水土流失不便采取防治措施，可以通过严格施工组织管理将水土流失降低到最低限度。首先，在施工组织设计中应考虑施工安全、环境保护和造成的崩塌、滑坡和失稳等现象。施工填筑时填料要到位，不得随意堆放；地段开挖多余的土方要及时运输到指定地点，并采取相应的临时措施，不得就近随意乱弃；土方运输过程中车身要有足够的高度，防止沿路掉土掉渣；施工临时便道要经常洒水，防止灰尘污染周围环境。 水土保持 项目主要包括弃渣场防护和库区防护等两项，完成的主要工程量见表 11算采用水利部水总 2003 67 号文颁发的水土保持工程概（估）算编制规定和定额进行计算。 27 水土保持工程静态总投资 元。 工程管理 菜 沟 水库的管理机构是泌阳县 盘古 乡水利站。由于水库地处山丘区，交通及生活等条件比较恶劣，现已没有专职人员管理，管理房破旧不堪，已无人居住，只有承包水库的养鱼户住在附近自建房屋内，无人负责水库的日常管理运行工作。 水库除险加固工程完成后，各项配套设施基本完善，应按照有关规定，确定配备各项管 理人员，人员编制均属 “泌阳县 菜 沟 水库管理所 ”管理，管理所隶属泌阳县水利局。各级管理人员切实加强管理，充分发挥工程效益。 根据水利部、国家计委水政（ 1992） 7 号文件颁发的河道管理范围内建设项目管理的有关规定，参照河南省水库大坝安全管理条例实施细则，结合 菜 沟 水库的具体情况确定工程管理范围为：上游从坝轴线向上不少于 含工程占地，库区征地重复部分），下游从坝脚线向下不少于 、下游均与坝头管理范围端线相衔接。大坝两端距坝端不少于 洪道由工程两侧轮廓线向外不少于 已划定的管理范围小于上述范围时，按上述标准重新划定。 菜 沟 水库原管理房屋因修建年代较久，现已破旧不堪，不再适宜居住，本次除险加固设计拟新建管理用房及防汛仓库， 其中管理房 4间 80管理人员配备通讯电话 3 部。 菜 沟 水库管理所全面负责水库安全调度，工程维修水工观测和资 28 料整编等工作。定期对大坝进行观测，对出现的异常情况应及时地进行分析，并作出处理，确保大坝本身安全。 管理办法上实行定岗、定员、定责，为保证大坝自身及运行安全，按国家有关技术规范及操作规程的要求，制定工程管理细则，并进行专业技术和职业道 德培训。 设计概算 设计概算编制原则是以现行市场价格为依据， 编制依据采用河南省水利厅、省发展和改革委员会、省财政厅豫水建（ 2006） 52 号文颁发的河南省水利水电工程概预算定额设计概（估）算编制规定的要求进行编制 。 概算价格采用 2010 年第 一 季度 指导 价。建筑工程按设计工程量及分析单价编制工程投资，机电设备及金属结构部分参照相近工程编制工程投资。砂石料由附近砂、石场运至工地，钢筋、水泥、汽油、柴油等均由泌阳县城购买，运距约为 22 本工程工程总投资 元，其中建筑工程部分 元，金属结构及设备安装工程费 元，临时工程 元，独立费用 元，预备费 元。环境保护及水土保持部分 经济评价 根据水利建设项目经济评价规范，本工程国民经济评价指标为，经济内部收益率 8%，经济净现值 益费用比 1，国民经济评价满足规范要求，切 29 实可行，本工程是兼有社会公益性质的水利工程建设项目，综合分析，该项目在经济上是合理可行的。 节能设计 本 次