病险水库除险加固工程-龙云水库施工图设计总说明

PAGE1东部新区病险水库除险加固工程—龙云水库施工图设计总说明工程概况1.1工程概况龙云水库位于成都市东部新区董家埂镇高湾村，于1959年5月动工兴建，1960年4月建成运行，工程等级V级，主要及次要建筑物均为5级，是一座集农田灌溉、防洪一体的小（2）型水库，下游影响灌溉面积约500亩，水库大坝距董家埂镇约5km，有乡村公路相通，交通较为方便。龙云水库所在水系属于沱江球溪河水系，根据水库现有资料，坝址以上集雨面积2.38km2，河道长度2.47km，河道平均比降9.64‰，总库容30.01万m3，正常蓄水库容14.54万m3，死库容0.66万m3。本水库整治后经水力计算复核，水库校核洪水位436.35m，设计洪水位435.73m，正常蓄水位434.15m，死水位431.00m。1.2主要设计参考文件（1）《东部新区病险水库除险加固工程初步设计报告》（2021年08月）1.3主要技术标准及规范（1）《防洪标准》（GB50201-2014）；（2）《水利水电工程可行性研究报告编制规程》（SL618-2013）（3）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）；（4）《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）；（5）《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2020）；（6）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189-2013）；（7）《溢洪道设计规范》（SL253-2018）；（8）《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》；（9）《水工建筑物荷载设计规范》（SL744-2016）；（10）《土石坝安全监测技术规范》（SL551—2012）；（11）《水力计算手册》第二版李炜主编；（12）《四川省“十四五”期间小型病险水库除险加固项目初步设计报告编制大纲》（四川省水利厅）（参考）。1.4坐标系与高程系统平面图采用2000国家大地坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。二、工程规模和设计标准根据《防洪标准》（GB50201-2014）与《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2017）的规定，龙云水库是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪等综合效益的小（2）型水库。枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施组成。工程等级为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。根据《防洪标准》（GB50201-2014）与《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2017）的规定。水库枢纽主要建筑设计洪水标准为20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。三、水文3.1流域特征 根据龙云水库1:10000航测图，对比设计报告及09年安全评价相关数据资料，对本水库的设计流域特征进行了复核，复核得到集雨面积为2.38km2，河道长度2.47km，河道平均坡降9.64‰。与复查资料差异不大，采用本次复核所得结果。各参数结果如表1。流域特征参数比较表表1项目流域面积（）河道长度（）河道平均比降（‰）备注本次复核2.382.479.64采用成果设计报告2.132.309.7009年评价2.132.309.703.2设计洪水总量设计洪水总量计算成果见表2。设计流域设计洪水总量成果表2 单位：m3/sP(%)设计暴雨历时T(小时)集雨面积F(km2)洪峰流量Qp(m³/s)洪水总量Wp(万m³)0.5152.3842.059.85152.3826.137.03.3分期洪水工程河段集水面积2.38km2，主汛期（6～9月）采用设计洪水成果，其余各时段的分期洪水按面积比的n次方移用北斗水文站的分期洪水成果，面积指数n分时段采用：枯季（11月～3月）取1.0，过渡期（4月、5月和10月）取0.8，各分期洪水成果基本合理。成果见表3。工程河段分期洪水成果表表3时段设计洪峰流量（m3/s）P=5%P=10%P=20%11-3月0.0530.0460.0394月0.4090.3330.2535月2.871.911.0810月0.8620.5930.3423.4死水位复核据调查原水库死水位即为放水设施最低一级放水洞进口高程431.00m。本次水库整治后，死水位不变。3.5调洪计算及水库特征水位龙云水库调节计算不考虑洪水预报，无闸门控制，在汛期7～9月，调洪计算起调水位按汛期限制水位（433.65m）计算。当洪水来临时，由溢洪道泄洪，放水洞不参与泄洪。当入库流量大于下泄流量时，库水位逐渐上升；退水段水位逐渐降至溢洪道堰顶高程，本次实测洪道堰顶高程为434.15m（国家85高程系）。汛期限制水位为433.65m，相应库容为8.89万m³。水库P=0.5%校核洪水位436.35m，相应下泄流量23.9m³/s，相应库容31.81万m³，滞洪库容22.92万m³。水库P=5%设计水位435.73m，相应下泄流量14.5m³/s，相应库容24.11万m³，滞洪库容15.22万m³。调洪演算成果见表4。 工程河段分期洪水成果表表4项目数量备注溢流堰顶高程（m）434.15起调水位（m）433.65相应库容（万m3）8.89校核洪水（0.5%）入库洪峰流量（m3/s）42.0入库洪水总量（万m3）59.75最高库水位（m）436.35相应库容（万m3）31.81最大下泄流量（m3/s）23.9设计洪水（5.0%）入库洪峰流量（m3/s）26.1入库洪水总量（万m3）36.95最高库水位（m）435.73相应库容（万m3）24.28最大下泄流量（m3/s）17.2四、地质4.1地形地貌工程区以浅丘台地为主，局部为低山深丘区，地形西北高而东南低，海拔高程一般在400m～480m，相对高差为30m～80m。地形地貌受地质构造和岩性的控制，属构造剥蚀性地形地貌。4.2地震龙云水库位于简阳市董家埂乡境内。根据标准化管理委员会发布的《中国地震动参数区划图》（GBl8306-2015），工程区基本地震动峰值加速度为0.05g，基本动反应谱特征周期为0.45s，对应地震基本烈度为Ⅵ度。根据比对，15版地震动参数值与2008年6月11日批准实施的第1号修改单的地震动参数值完全一致。工程区区域构造稳定性好。4.3水文地质条件根据地下水的赋存条件和水力性质，区内地下水主要类型有松散堆积层孔隙水和碎屑岩裂隙水二大基本类型。孔隙型潜水主要贮存于第四系覆盖层中，受地层岩性影响，其细粒土区蓄水条件差，水量贫乏；粗粒土区水量相对较为丰富。受大气降水及邻近地表水补给，一般以渗透方式向沟谷等低洼地段排泄。基岩裂隙水：广泛赋存于基岩裂隙带中，分布分散，互相缺乏联系，水量不丰，且富水性极不均匀，其主要补给源为河水及大气降水，在斜坡区以溢流排泄于沟谷边缘，个别块段以泉水的方式排泄，其泉水多沿裂隙面呈下降泉渗出，流量小，其在河床区以渗透方式向相对下游区排泄。4.4物理力学指标建议值根据现场勘察、原位测试、取样室内试验以及工程地质条件类比，龙云水库坝体、坝基计算参数建议值如表5。计算参数建议值表5土层名称重度γ(kN/m3)压缩模量Es(MPa)变形模量E0(MPa)抗剪强度允许承载力(kPa)渗透系数（cm/s）允许水力比降开挖边坡(水下取小值，水上取大值)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ（度）坡高＜5m5m≤坡高<10m粉质粘土/181512111201.2×10-5/1:2~1:1.5/卵砾石夹砂稍密21.02723028～30240～2606.2×10-20.10～0.121:1.50~1:1.251:1.75~1:2.00中密22.03228030～32360～3803.3×10-20.12～0.151:1.25~1:1.001:1.75~1:1.50密实23.03731032～34480～5001.4×10-21:1.00~1:0.751:1.50~1:1.25混凝土与砂卵石的摩擦系数＝0.50~0.53；混凝土与浆砌石面板的摩擦系数＝0.55~0.60，粘聚力c=0~2kPa。注：坝体土、坝基土室内渗透试验数据偏小，为10-7cm/s。根据工程地质条件类比等综合因素考虑建议取值10-6cm/s。五、主要整治内容5.1坝顶（1）上游坝坡局部结构不满足稳定要求，故在坝顶公路进出口处设置限高、限宽、限重标志牌。其中，对过往车辆限宽3m，限高2m，限重2t。防浪墙及坝顶道路按照设计要求范围拆除，新建防浪墙高度0.7m，厚度0.25m，采用C20浇筑。新建坝顶道路采用C20砼浇筑，厚0.2m，下设0.2m厚的碎石垫层，恢复后的坝顶道路宽度5m。（2）现状坝顶至溢洪道进口段道路无防护栏杆，为安全考虑，本次增设临时护栏，在两侧均设置不锈钢护栏，栏杆高1.1m。5.2大坝上游坝坡（1）坝体上游边坡清除杂草淤泥，拆除原块石护坡，结合坝顶道路宽度拓宽1m进行填筑。（2）老坝体开挖面设置土工布反滤，上游侧采用石渣碾压填筑，外坡临水面采用1:2坡比，用石渣料填筑时，固体体积率需大于76%，相对孔隙率不得大于24%。面层采用25cm厚C20砼面板衬护，面板护坡下布设M7.5砂浆垫层，厚5cm，面板基础采用C20砼基脚，高0.5m，宽0.8m。砼面板每10m设置伸缩缝一处，缝宽2cm，采用硬质泡沫板嵌缝，迎水侧沥青砂浆抹缝。整治范围：起点位于左岸提灌站，终点位于右岸居民吊脚楼。5.3大坝下游坝坡（1）清理坝坡植被，拆除原有框格梁，采用现状坡比规整下游坝坡，新建C25钢筋砼框格梁，每跨3m，每三跨分缝一处，缝宽2cm，内填硬质泡沫板。（2）排水棱体顶部浇筑1m宽C20砼硬化道路，厚20cm。（3）利用排水棱体后的现状排水沟进行渗流量的排泄，排水沟尺寸0.5×0.5m(宽×高)。（4）进行白蚁防治专项整治。5.4溢洪道整治方案（1）左岸破损段边墙拆除新建，长度5m，采用C20砼重力式挡墙结构型式，顶宽0.4m，挡墙临水侧竖直，背水侧采用1:0.5坡比，墙总高1.5m，墙趾宽0.3m，高0.4m。（2）溢洪道进口段（溢0+000.00～溢0+010.0）宽度呈渐变型式，从10m渐变至6m，采用C20砼护底，长度10m，厚度0.1m。右岸边墙水泥砂浆破损部分采用M10砂浆抹面，厚3cm。（3）溢洪道控制段（溢0+010.00～溢0+056.30）及泄槽段（溢0+056.30～溢0+075.50）进行清淤处理，确保泄洪顺畅。（4）溢洪道末端新建消力池一处，消力池长度5m，净宽3.5m，池深1.0m，底板采用0.3m厚C20砼衬砌，边墙采用C20砼重力式挡墙，墙高2.3m，顶宽0.4m，挡墙临水侧竖直，背水侧采用1:0.35坡比。消力池末端尾坎坡比1:0.5，顶宽0.3m，顶部和尾水渠渠底齐平。5.5放水设施整治方案（1）拆除原浆砌条石放水卧管，新建放水闸门，采用平板闸门控制，启闭设施采用手电两用螺杆式启闭机。（2）新建放水闸门位于库区右岸，闸房底板高程在校核洪水位以上1m位置，即437.35m。新建C25钢筋砼放水闸，进水方向长4.8m，宽3.6m，闸墩宽1.3m，闸底板高程431.00m，与死水位齐平，闸底板厚1m。闸门孔口尺寸为1.0m×1.0m，为潜孔式平面滑块钢闸门。顺水流向布置前、后各一扇闸门，前一扇为检修闸，后一扇为工作门。放水闸置于基岩上，闸底板要求地基承载力不小于0.2Mpa。（3）闸房至坝顶设置人行桥，宽1.5m，桥板采用C25钢筋砼现浇，厚0.2m，人行桥两侧设置安全栏杆。（4）新建放水涵管4m，起点衔接闸室，终点衔接现状放水涵管，采用C25钢筋砼浇筑，为矩形结构，宽度为1.3m，高度为1.1m，放水涵管起点高程431.00m，末端高程430.80m，纵坡约5.0%。六、施工导流6.1导流标准及导流时段根据《防洪标准》GB50201—2014和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），龙云水库为小（2）型水库，工程等级为Ⅴ级，永久性水工建筑物级别为5级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017）导流建筑物级别划分，确定本工程施工导流建筑物为5级建筑物，导流围堰选用土石围堰，相应的施工导流标准为10~5年一遇洪水标准，根据类似小型水库整治工程经验及围堰失事后对工程安全影响小，本阶段选用的施工导流洪水标准为5年一遇（p＝20%）。根据施工分期洪水特性及类似工程的施工经验，本工程的施工期拟在一个枯水期内完成，工程的导流时段选择枯水期为当年12~次年3月，相应的5年一遇的导流流量为0.039m3/s。6.2导流方案目前龙云水库蓄水量较小，水深较浅，本次整治项目涉及上游坝坡护岸施工，同时放水设施需要拆除重建，故考虑低围堰挡水结合水泵抽排方式过流，若施工过程中发生超标洪水，可停工，等洪峰过后继续施工。6.3水库放、蓄水计划及围堰设计（1）水库放水及围堰填筑龙云水库在12月初开始施工前将库水位降至死水位以下，同时开始填筑围堰，在随后的水库上游坝坡整治、放水塔、放水涵管施工至水库开始蓄水前时段（约12月～2月），用IS80-65-125型水泵排除天然来水（流量50m3/h，扬程20m，功率5.5KW），需排除的天然来水量约3.2万m³，所需的抽水台时数约为640台时。（2）水库回蓄在次年2月底工程基本完工时，即可利用天然来水进行蓄水。（3）围堰设计在坝上游设置围堰，满足坝上游坝坡整治及放水涵管设施拆除重建需要。本工程采用土石围堰，根据围堰位置，堰底高程为430.39m，当水位降至死水位以下时，水库内水深不大于1.0m，故围堰最大高度按1.5m考虑，堰顶高程约431.89m。导流围堰采用编织袋装土填筑，围堰总长约80m，堰顶高程为431.89m，最大堰高约1.5m。堰顶宽1.0m，围堰采用梯形断面，迎水坡及背水坡均采用1：0.5，采用复合土工膜防渗。6.4施工条件龙云水库位于成都市东部新区董家埂镇，于1959年5月动工兴建，1960年4月建成运行，工程等级V级，是一座集农田灌溉、防洪一体的小（2）型水库。水库大坝距董家埂乡约5km，有乡村公路相通，交通较为方便。工程区内地表水与地下水水化学类型，大都为重碳酸钙型水(HCO3-Ca型水)，属弱碱性水，淡水；地表水和地下水对各种水泥拌制的砼均无任何腐蚀性。工程所需木材、钢材、钢筋、水泥等可在石板凳镇购买，平均运距均约22公里。本次整治施工大部分为露天作业，采用自然通风；本工程为水库除险加固工程，库内有少量积水，完全可满足施工生产用水的要求。生活用水采用当地居民的井水或自来水。工程区内有地方电网，供电质量安全可靠，只需架设少量临时施工输电线路，配置一定容量变压器即可解决施工用电问题。配备2台50KW柴油发电机作为备用电源。主要用电设备为水泵抽排水、砼振捣器、钢筋制安及照明等。工程采用商品混凝土，由于工程区范围内无天然河道砂卵砾石料可开采，且外购砂砾石料运距较远，结合施工、造价等专业综合考虑，本工程所需砼粗、细骨料采用商品混凝土。本阶段调查了简阳市石板凳镇附近商品混凝土有限公司，为临近工程选用，其质量和供应量及生产能力均能满足工程要求，本工程所需混凝土可在该公司购买，距工程区约22km，有公路相通，交通便利。本工程石渣填筑通过外购满足使用需求，运距约36.3km。七、施工技术要求及注意事项7.1施工基本要求（1）施工前应首先熟悉设计图纸，如发现图纸矛盾或错误时应及时联系设计单位解决，必要时由设计单位作技术交底。（2）开工前，施工单位应对合同或设计文件深入研究，结合工程具体条件编制施工组织设计，报监理及项目业主审批备案。（3）开工前，应做好各项技术准备，并做好“四通一平”、临建工程、各种设备和器材等的准备工作。（4）开挖料（用于填筑的）临时就近堆放。弃料应堆放在规定的弃渣场，不得妨碍行洪和引排水。（5）开工前，应配合业主单位做好相关征地移民工作，线路迁改等相关工作，详细调查工区沿线预埋管线并做好相应标志标识。7.2坝体施工1、上游坝坡结构拆除上游坝坡块石清除采用0.6m3挖掘机，并结合人工翻斗车运至下游鱼塘堆放，运距50m，开挖的土方料均就近堆放，后期用作回填料使用，大坝上游基槽的开挖采用0.6m3挖掘开挖，开挖料就近外翻，用于填筑围堰。上游坝坡浆砌条石挡墙及防浪墙采用人工手持式风镐拆除，并结合人工手推胶轮车运至下游鱼塘作为大坝固脚材料，运距50m。坝顶道路采用采用液压破碎锤辅以人工手持式风镐拆除，拆除范围按照设计范围施工。2、石渣料填筑石渣料通过外购满足使用需求，通过5t重自卸汽车运至施工作业面，采用8t振动碾分层碾压夯实，固体体积率需大于76%，相对孔隙率不得大于24%。。3、C20砼面板护坡浇筑本工程所需砼采用商品砼浇筑，采用4m3商品砼罐车运输至施工作业面，溜槽入仓，2.2kw插入式振捣器振捣密实。4、下游坝坡框格梁拆除下游坝坡框格梁采用0.6m3挖掘机拆除，人工手推胶轮车运输至下游鱼塘填埋，运距约50m。5、C25钢筋砼框格梁及砼护坡等施工本工程的混凝土拟采用商品混凝土，施工前需将坡面修整检验合格，满足钢筋绑扎及砼浇筑要求，采用4m3商品砼罐车运输至施工作业面，溜槽入仓，2.2kw插入式振捣器振捣密实。6、植草护坡钢筋砼框格梁养护完成后进行植草土层铺设，人工覆土并播撒草籽，耕植土回填料可利用开挖的土方料，采用人工胶轮车运输至用料点，运距约50m；不足的部分在水库周边进行开挖，0.6m3挖掘机开挖，人工手推胶轮车运输，人工覆土并平料铺料。7、钢筋制安外购钢筋采用5t自卸汽车运输至施工区，现场通过钢筋调直机和切割机按照设计要求制作，人工绑扎安装。7.3溢洪道施工1、浆砌条石拆除浆砌条石及砖采用人工辅以手风钻凿除，拆除的条石采用人工胶轮车运输至下游鱼塘堆放，运距50m。2、C20砼挡墙浇筑采用4m3商品砼罐车运输至施工作业面，溜槽入仓，2.2kw插入式振捣器振捣密实。3、M10砂浆抹面现场人工拌制，采用胶轮车运至作业面，人工抹面，厚度3cm。7.4放水设施施工1、浆砌条石拆除浆砌条石采用人工辅以手风钻凿除，拆除的条石采用人工胶轮车运输至下游鱼塘堆放，运距50m。2、土石方开挖及回填土方开挖采用0.6m3挖掘机开挖，开挖料全部就近堆放在基坑外侧，用于后期回填。采用小型推土机辅助人工运输并平料铺料，蛙式打夯机分层碾压密实。石方开挖采用人工手持式风镐拆除，开挖料全部就近堆放在基坑外侧，用于后期回填。3、砼浇筑采用4m3商品砼罐车运输至施工作业面，溜槽入仓，2.2kw插入式振捣器振捣密实。4、钢筋制安钢筋采用5t自卸汽车运输至施工区，现场通过钢筋调直机和切割机按照设计要求制作，人工绑扎安装。5、金属结构制安金属结构在专业生产厂家购买，汽车运输至施工现场后采用小型吊车进行吊运安装。7.5安全监测设施施工1、观测墩施工工作基点、校核基点和位移标点观测墩的施工，如观测墩的基础在上层上，观测墩开挖至地面线以下1.0m，可根据现场地质情况适当调整。当开挖达到设计要求时，进行绑扎钢筋和立模并浇筑底座混凝土。在底座浇筑完毕后进行二次立模浇筑，中部放置垂直位移不锈钢位移标点。上部浇筑分两次进行，先立模并用仪器对模板进行校正，便其位于视准线上，合格后方可浇筑混凝土。浇筑到顶部时预埋强制对中盘的支座，并进行调整校核，其偏离视准线应控制在10mm之内，并用水平尺便其表面保持水平。调整合格后，对强制对中盘进行安装和浇筑混凝土。高程观测基准点、工作基点的建造，采用基岩标点。实地选点时，以完整露面的新鲜基岩为好，否则应清除覆盖层和全、强风化层，再浇筑钢筋混凝土底座及埋设水准标心。2、测压管钻孔及安装本项目采用测压管方式进行渗透水压力监测。测压管安装埋设需按照《土石坝安全监测规范》（SL551-2012）中有关要求进行。A.钻孔坝体钻孔开孔直径Φ110mm。测压管钻孔孔位、孔深、方位角和倾角应符合设计要求，孔位偏差不得超过5cm，孔深应达到设计深度，超、且深一般不大于10cm，孔斜偏差不大于0.02m/m。钻孔完工后尽快安装测压管。测压管钻孔深度一般为理论浸润线以下1m，可根据现场钻孔地质情况适当调整。测压管埋设竣工后应测量管口高程、轴距及孔深，并以实测数据为准，作为施工资料留存。钻孔过程中应按要求填写测压管考证表。B.测压管制作测压管选用直径50mm热镀锌钢管（GB3091-82）制作，管底封闭。透水管可用导管管材加工制做，面积开孔率为20%，外部设两层60目的尼龙纱网，纱网外侧包扎一层土工反滤布，用16#铜线缠绕扎牢。包裹范围要超出透水段两端各100mm以上。透水段长度1.5m，自底向上钻透水孔，孔间呈梅花状错开分布。透水孔用Φ8mm的钻头钻通孔，不得用气焊割孔。透水段顶端与导管及导管与导管间用外箍接头牢固相联。管箍选用钢制管接头YB238-63。箍接时要联接牢固、密封。C.测压管安装下管前在孔底垫250mm粗砂细砾料。安装埋设前，应对埋设深度、孔底高程以及测压管加工质量、各管段、接头、管帽情况等进行全面检查并作好记录。下管过程中，必须连接严密，吊系牢固，保持管身顺直。就位后，应将测压管固定在竖向钢筋上，在浇筑振捣混凝土时候要求保持测压管竖直。测压管管口应用水泥砂浆封堵好，防止雨水沿管外壁进入测压管内，造成测值失真。D.测压管灵敏度检验洗孔结束后应进行灵敏度检验，灵敏度检验方法采用注水试验