水库除险加固设计报告

水库除险加固设计报告1综合说明1•1绪言广丰县石弄水库位于丰溪河支流下溪溪，坝址距县城约7km，水库坝址地理位置为东经118°22'24”，北纬28°25'52”。坝址以上控制集雨面积2.16km2，主河道长3.075km，加权平均比降5.3%。复核后水库总库容226.94x104m3，石弄水库枢纽的主要建筑物由大坝、溢洪道、灌溉输水隧洞等组成。是一座以灌溉为主，结合防洪、养殖等综合利用的小（一）型水库工程。原设计灌溉面积0.70x104亩，实际灌溉面积0.4x104亩，下游失事影响范围包括永丰镇（县城）、下溪镇的13万余人口、5.6万余亩耕地面积，县政府所在地以及芦林工业园区、学校、医院和县直企业事业单位等。石弄水库1957年10月动工兴建，经过4次的续年加高加固，于1970年大坝建成，达到最终规模，开始发挥效益，坝高为29.8m，设计总库容为235.7x104m3，坝顶高程为166.8m（黄海高程，下同），基本满足了下游农田的灌溉要求。该工程的建设，是典型边勘测、边设计、边施工的“三边”工程，工程施工依靠大规模的群众运动完成，由于施工盲目抢进度、抢速度，使得工程的施工质量难以控制，以致使枢纽工程主要建筑物挡水大坝、灌溉输水涵管，溢洪道等施工质量较差，虽先后进行了多处局部加固处理，但工程仍有不少质量隐患，有的甚至危及大坝安全，故工程一直带病运行，被限制蓄水，三次降低洪道底板，严重影响了工程应有效益的正常发挥。为了摸清石弄水库的运行现状，上饶市水利电力勘测设计院于2005年对石弄水库大坝结构稳定、渗流稳定以及运行情况等方面进行了综合评价，并提出了石弄水库大坝安全鉴定论证报告。2005年9月30日，由上饶市水利局组织上饶市水利电力勘测设计院、上饶市水利科学研究所等部门专家参加的大坝安全鉴定会议，提出了石弄水库大坝安全鉴定报告书。根据“水库大坝安全鉴定办法”第十一六条大坝安全分类标准，石弄水库属三类坝，并对大坝的维修加固提出了意见和建议。本次初步设计在上述资料基础上，对石弄水库枢纽工程作进一步分析论证并进行除险加固设计。1•2水文石弄水库位于赣东北暴雨地带，南方暖气流与北方冷气团相遇时切变线的南北徘徊，是本流域出现暴雨的主要成因，有时西南或西北低涡切变线东移，加大了暴雨的强度，暴雨活动以5~7月最为频繁，历年最大暴雨以6月份出现次数最多，暴雨移动的方向大多都由西到东或西北向东南移动，有时出现静止锋，形成暴雨中心稳定少动的现象。根据广丰水位站实测资料统计，多年平均降雨量为1661.6mm，最大年降雨量为2435.1mm（1975），最小年降雨量为923.7mm（1971年），实测最大24小时降雨量达194.7mm（1995年6月25日）。该区域的降雨在年际间变化较大，实测年最大降雨量是实测最小年份的2.64倍，另外降雨量在年内分配也很不均匀，雨季集中在上半年，并以每年4—6月份最为集中，占多年平均降雨量的48.2%，降雨强度大，时间集中。据广丰县气象站实测资料统计分析，流域内多年平均最大风速16m/s，最高气温40.5C。，最低气温零下-9.1C。历年平均气温17.5C。石弄水库座落在丰溪河支流下溪水的上游，该水流发源于下溪水上的黄尖山，整个流域地形变化较大，属中低山区。洪水常因暴雨直接产生，因此，洪峰的大小具有随着暴雨大小变化的特性，最大洪水常发生在每年的4~6月，6月份发生洪水最多，因该流域河床坡降陡，坝址的洪水且有汇流时间短、洪峰尖高、易涨易落，冲刷破坏力大的特点，洪峰的大小与暴雨强度密切相关，常呈单峰状，一次洪水过程多为1天左右。本次除险加固初步设计洪水复核中，暴雨和洪水计算采用《江西省暴雨洪水查算手册》中介绍的推理公式法进行，计算得P=0.2%校核洪水洪峰为46.6m3/s，洪水总量62.62x104m3；P=3.33%设计洪水洪峰为28.2m3/s，洪水总量36.28x104m3。水库正常蓄水位162.5m，相应库容196.8x104m3；死水位为141.4m，相应库容6.2x104m3。根据石弄水库现有泄洪设施，溢洪道为开敞式无闸控制的溢洪道，经调洪演算，P=3.33%设计洪水位163.5m，相应最大下泄流量10.77m3/s，P=0.2%校核洪水位164.01m，相应最大下泄流量18.72m3/s，总库容228.11x104m3。1-3工程地质石弄水库工程自兴建以来未做任何地质勘察工作。2004年6月，上饶市水电设计院受广丰县水电局的委托，承担安全鉴定和初设阶段的工程地质勘察工作，2004年7月末结束外业。完成了大坝、溢洪道、灌溉输水涵管等工程地质勘察工作，共施工钻孔10个，总进尺211.9m，压（注）水试验16段，取原状土41组，库区环境水质试验1组。一、 区内挽近时期以来构造运动趋于稳定，区域稳定性较好，地震动峰值加速度小于0.05g，建筑物可不需进行抗震安全复核。二、 水库区属构造剥蚀丘陵地貌，在正常蓄水位范围内，地形封闭，岩石透水性较弱，山坡较平缓，植被较发育，自然边坡稳定，水库周边无村庄、农田、厂矿、交通等重要设施，水库不存在永久性渗漏、浸没、库岸再造及固体径流等问题。三、 坝址区属丘陵地貌，出露的地层岩性主要为中生界侏罗系上统鹅湖岭组溶结凝灰岩和第四系全新统松散堆积物等。表部岩石呈强〜弱风化，裂隙较发育，上部岩体透水性较强，相对不透水层（qWlOLu）埋藏较浅，坝基及两坝肩上部岩石存在渗漏和绕坝渗漏问题。四、 大坝原设计为心墙土坝，心、墙土主要为第四系残坡积粘土质砂和粉土质砂，粘粒含量及塑性指数低，不满足规范要求，土料质量差；密实程度不均一，多属中等压缩性土，部分为高压缩性土；透水性较大，属中等透水层，不满足K<1x10-5cm/s规范要求，起不到心墙防渗体作用。上游坝壳料为粉土质砂和少量含砾低液限粘土，性状与心墙基本相同；下游坝壳料主要为碎块石，夹少量砂土，呈松散状，透水性强。坝体整体渗透系数大值平均值为K=6.3x10-4cm/s，不能满足均质土坝防渗要求，故大坝需进行防渗处理。大坝为块石贴坡排水，未施工砂卵砾石反滤层，不能起到反滤作用，应翻修重建。五、溢洪道是由人工沿山体爆破开挖而成，为开敞自由泄流式溢洪道。渠身均为弱风化基岩，抗冲刷能力较好。溢洪道为岩质边坡，坡角较陡，裂隙发育，岩体较破碎，性状较差，溢洪道存在边坡稳定问题，建议进行削坡处理。六、 灌溉隧洞为无压隧洞，进出口洞脸边坡较稳定。洞室埋藏较浅，围岩除进出口段局部有强风化岩体外，其余均为弱〜微新凝灰岩，属|||〜IV类围岩，其中进出口段围岩稳定性较差，中间段围岩稳定条件相对较好。隧洞衬砌质量较差，拱顶衬砌体与围岩间空隙较大，建议对隧洞进行回填灌浆处理。七、 土料、堆石料质量较好，储量丰富，均能满足设计要求。砂砾石料本流域内缺乏，需要到弋阳县潭石信江大桥料场购买，储量丰富，质量良好。1-4工程任务和规模石弄水库枢纽工程主要建筑物有大坝、灌溉输水隧洞、开敞式溢洪道所组成。水库大坝原设计为心、墙坝，实为均质坝，坝顶高程166.8〜167.49m，最大坝高29.8m，坝顶宽度6.6(6.1〜7.6m)，坝顶长109.3m。内坡设置一级马道，高程为159.09m，马道宽1.5m，上游坝坡自下而上坡比分别为1:2.42、1:1.91。下游设置三级马道，高程自下而上为151.37m、156.05m、161.84m，马道宽1.5m,下游坝坡自下而上坡比分别为1:2.56、1:1.9、1：1.6、1:1.47。大坝下游设贴坡排水。顶宽1.5m，高3.0m，内坡1：1，外坡1：1.5。溢洪道随大坝逐年加高而设置，最终溢洪道布置在大坝左坝头，是沿山体爆破开挖而成，为开敞自由泄流式溢洪道，右侧中间尚有4—5m缺口（目前乡村公路通行口），溢洪道进口底板高程为162.50m，出口底板高程为130.69m，底宽3.6—6.6m，全长约167.2m。溢洪道两边边坡开挖较陡，边坡角一般为60—80°，局部直立，坡高6—18m，为岩质边坡，边坡开挖不平顺，槽身不平直，洪道底板和导水墙交接处漏水，导水墙部分开裂，出口未设消能能设施。原灌溉输水涵管于1957年11月动工兴建，以后随着大坝的逐次增高，灌溉引水涵管内外加长,涵管进口高程141.4m,管长136m,坡降1/100。涵管座落在0.2m厚的砼垫层上，管身为圆形断面，管径0.3m，自涵管投入运行后，平涵管漏水量逐年增大。到1975年3月进管检查时，发现管身断裂，漏水现象严重。针对上述问题，于77年下半年，新开挖隧洞方案实施，开挖断面为1.4mx1.6m，隧洞进口高程为141.4m，出口140.67m，隧洞洞身长180m。隧洞包括进口段、竖井洞身段、出口段、进口渐变段进口3m，出口14m，竖井孔口直径为0.7m，由于施工质量问题，闸门槽两边不对称，止水橡皮经常被损坏，2001年更换了止水橡皮。83年，广丰县水利局以广水电（83）30号文上报《石弄水库除险加固工程初步设计书》，84年元月30日上饶地区水电局以饶文字（84）20号文件予以批复，84年上半年对原输水涵管进行废堵，在平涵进口处用砼封堵，长2.5m，在出口段按反滤层设计回填砂石料。同年对隧洞进口段钢筋砼浇筑长30m，厚为0.2m，衬砌后隧洞断面为0.8mx1.0m。本次除险加固设计按《防洪标准》GB__—94和《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000的有关规定，经复核该工程仍为小（一）型水库，水库按三十年一遇洪水标准设计，五百年一遇洪水标准校核。水库设计正常蓄水位162.5m，相应库容196.8x104m3；死水位141.4m，相应库容6.2x104m3；设计洪水位163.5m，相应库容216.59x104m3,；校核洪水位164m，相应库容228.11x104m3。设计灌溉面积0.21万亩。该工程的建设，是典型边勘测、边设计、边施工的“三边”工程，工程施工依靠大规模的群众运动完成，由于施工盲目抢进度、抢速度，使得工程的施工质量难以控制，以致使枢纽工程主要建筑物挡水大坝、灌溉输水涵管，溢洪道等施工质量较差，虽先后进行了多处局部加固处理，但工程仍有不少质量隐患，有的甚至危及大坝安全，故工程一直带病运行，被限制蓄水，严重影响了工程应有效益的正常发挥。根据实际运用中出现的情况，现场察看及试验检测暴露出石弄水库目前存在以下主要问题：1、 大坝坝顶凹凸不平，高差达0.69m。2、 上游迎水坡块石风化严重，粒径偏小，高程161.52m以上未护坡，局部坝坡较陡。3、 坝外坡较陡，坝外坡坑坑洼洼，现有公路绕大坝外坡至洪道右侧墙进入库区。靠左坝肩高程141.7m左右处有局部塌方。4、 坝脚排水为贴坡排水，经现场开挖，反滤棱体未按设计要求施工。5、大坝外坡漏水严重。漏水区位于桩号0+109.17〜0+104.2，高程138.6m左右处，漏水量严重。6、 封堵老涵管出口仍漏水。7、 坝外坡有乡村公路通过。8、 坝体有蚁害现象。9、 溢洪道开敞自由泄流，未设控制闸，洪道两边边坡陡，局部直立。存在稳定问题。10、 洪道出口未设消力池，急陡坡段未衬护。出口挑流直冲下游河床。11、 溢洪道导水墙部分开裂，导水墙底部有裂隙。12、 溢洪道靠右侧留有4—5米缺口，库区公路从中间通过。13、 灌溉输水隧洞进口设有闸门，闸门部分锈蚀，闸门槽不对称，难以启动，闸门止水橡皮老化、漏水。14、 灌溉输水隧洞洞身砼衬砌段（进口段30m左右）砼老化，蜂窝麻面、露筋锈蚀较严重，隧洞未进行回填灌浆处理。大部分未衬砌存在围岩稳定问题，易坍方堵塞，影响正常供水。15、 无管理房，不能满足管理要求。16、 从最近的下溪镇至水库3.0km公路路面狭窄，等级低，抢险物资上不了坝顶，横跨溢洪道的交通桥未建，不能满足防汛抢险要求。17、 大坝无水情、雨情观测设施和安全监测设施，无交通通讯设施、电力设施。为了进一步摸清石弄水库的运行现状，上饶市水利电力勘测设计院于2005年对石弄水库大坝结构稳定、渗流稳定以及运行情况等方面进行了综合评价，并提出了石弄水库大坝安全鉴定论证报告。2005年9月30日，由上饶市水利局组织上饶市水利电力勘测设计院、