毕业论文-麻塘水库除险加固工程初步设计

HunanTechnicalCollegeofWaterRes毕业设计成果书麻塘水库除险加固工程初步设计庭湖水系。距南县城区14km。工程于1987年动工，1988年竣工，为小(2)型水库。大坝距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,交通条件较好。麻塘水库属于南县洞庭湖水系，坝址控制集雨面积为0.55km²,水库正常蓄水位为48.0m(85高程系统，下同),正常库容为15.0万m;设计洪水位48.61m,设计库容为18.25万m;校核洪水位为48.87m,总库容为20.0万m²;死水位为44.7m,死库容为1.1万m²;是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养殖的小(2)型水库。关键词：设计，施工方案，材料，施工进度。Ⅱ工程特性表1、综合说明 1 1 3 51.4除险加固工程设计 81.5施工组织设计 1.6水土保持和环境保护 1.7工程管理设计 1.8设计概算 1.9经济评价 2、水文及调洪演算 2.1流域概述 2.3水文基本资料 2.6调洪演算 232.7防洪标准复核 2.8施工期洪水 3、工程地质 3.2工程区地质概况 3.3坝体工程地质特性及评价 3.4坝基工程地质条件及评价 3.5其他建筑物工程地质问题及评价 403.6天然建筑材料 3.7结论与建议 4、除险加固设计 424.1工程概述 4.2主要工程任务 4.3设计依据 4.4大坝防渗处理 4.5溢洪道重建 4.6输水涵管重建 4.7坝顶路面硬化 5、施工组织设计 5.1施工条件 5.2对外交通 5.3施工导流与渡汛措施 665.4主体工程施工 5.5施工工厂设施 685.6施工总体布置 5.7施工总进度 5.8主要材料、劳动工日及主要施工机械设备 5.9施工组织机构 6、水土保持与环境保护设计 6.1水土保持设计 6.2环境保持设计 6.3环境保护与水土保持投资概算 7、工程管理设计 7.1管理范围 7.2管理机构 7.3管理原则和目标 7.4工程管理设施 7.5工程检查及观测 847.6工程管理运用 857.7施工期工程管理 8、工程概算 8.1工程概况 8.2编制依据和原则 8.3工程投资 9、经济评价 1.2.9.2工程效益分析 1.3.9.3国民经济评价指标及结论 1.2.9.4财务分析 971.2.9.5综合评价 1、湖南省小Ⅱ型水库大坝安全认定报告书工程特性表序号及名称单位原设计加固前加固后备注1、集雨面积2、多年平均年降雨量3、设计洪水标准及流量4、校核洪水标准及流量2二、水库1、校核洪水位m2、设计洪水位m3、正常蓄水位Ⅲ4、死水位m5、总库容(校核洪水位以下库容)6、正常库容7、死库容(死水位以下为库容)三、工程效益1、保护人口万人2、灌溉面积万亩四、主要建筑物及设备1、主坝及付坝主坝坝体均质土坝m最大坝高m坝顶长度m序号及名称单位原设计加固前加固后备注坝顶宽度m2、泄水建筑物(溢洪道)型式开敞式正槽溢洪道堰顶高程m溢流段长度m溢流段宽度m设计泄洪流量校核泄洪流量闸门形式3、输水建筑物(输水涵管)一、高输水涵管设计流量长度m断面尺寸加m出口高程m二、低输水涵管设计流量长度m断面尺寸mm出口高程m麻塘水库属于南县洞庭湖水系，坝址控制集雨面积为0.55km,水库正常蓄水库容为1.1万m²;是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养殖的小(2)型水库。等别为V等，小(2)型，主要建筑物级别为5等级，次要建筑物级别为5级。设计(1)大坝：麻塘大坝为均质土坝，坝顶高程为50.0m,坝顶宽3.5m,最大坝1量差。大坝填筑施工由当地村民完成，由于施工期存在施工分层现象。坝体填筑土碾压不密实，甚至存情。由于经费困难，处理不彻底，效果不佳。工大坝的运行安全。不仅使工程的正常效益得(1)坝身、坝基接触面及两坝肩渗漏严重。大坝坝身填筑土含砂量大，大坝坝基接触面和坝体，在高水位时，渗漏较为严重：大坝(2)大坝下游坝脚无排水设施，长111m坝段下游坝脚临水塘，致(3)大坝迎水面无衬砌，坡面浪损严重，杂草丛生。土洞且在民房地基穿过，影响大坝及村民生命财已出现坍塌现象，特别是1996、1998年的山洪，造成两边侧墙垮塌30%,冲蚀坝体，既影响水库正常蓄水，更严重的是一遇暴雨泄(6)大坝无观测设施；(7)水库大坝坝顶公路破损，无法满足防汛抢险要求。2(8)运行管理资金困难，无维修费用来源。麻塘水库是一座具有灌溉、防洪、养殖等综合效益的小(2)型水库，工程运行至今已产生了巨大的经济和社会效益，但长期确保当地人民生命财产的安全，故尽快对麻塘水库大麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，东经111°62’84”,北纬48.61m,设计库容为18.25万m²;位为44.7m,死库容为1.1万m;是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养殖的小(2)型水库。多年平均气温17.0°C;极端最高气温40.1°C(1963年8月29日);月极端最低气温-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相对湿度81%;多年平均降水量达1.2.3洪水复核3麻塘水库处险加固后，洪水复核结果为10年一遇(P=10%)的设计洪水位为48.61m,50年一遇(P=2%)的校核洪水位为48.87m,相应的洪峰流量为4.23m²/s、1.2.4施工期洪水水涵管将库水位降至死水位时施工，不受施12月～次年1月产生的径流量小于11月～次年1月，因此，低涵及溢洪道施工期宜定于12月～次年1月。10年一遇枯水期降雨来水量达到2.67万m²,水位达到45.43m,5年一遇枯水期降雨来水量达到1.83万m,水位达到45.10m。1.3地质1.3.1工程地质及水文地质条件1.3.1.1地形地貌麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，东经111°62°84”,北纬28°30'40”,属洞庭湖水系，工程区内地貌宽150～160m。两岸山体高出大坝坝顶约10～20m,坡角为5～15°,地形相对较1.3.1.2地层岩性4粘土坝体。性断裂通过。据国家地震局2001年版1:400万《中国地震动参数区划图》,本区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震基本烈度为7度。值为7~8,具弱碱性，对砼无腐蚀性。大坝填筑体最大厚度为10.0m,其材料主要为砂质粘土夹砾石，渗透系数为(2.2~3.8)×10'cm/s,为中等透水层。碾压欠密实，由于受当时的施工技术条件及物质资料条件限制，前期未进行地勘工作，且坝体差，病险问题较多。投入运行近20多年来，主要存在问题有：5坡面塌陷；下游坡面高杆杂草丛生，有雨淋沟；坝基及背水侧未设排水设施，导鉴于上述问题，究其原因：施工质量价差。约有1.0～1.5m的根植层，其结构较松散。大坝建于较对称底高程在40.0～42.5m之间，两岸山坡坡度较缓。坝基受库水浸泡，力学强度略有降低，对大坝抗滑稳定1.4大坝安全认定结论完成了《湖南省小(2)型水库大坝安全认定报告书》。64)、溢洪道为自然土沟，无衬砌；溢洪道出口处未设消能设施。5)、高、低输水涵管为φ0.3m瓦管，采用卧管木塞控水，漏水严重，时有堵1.4.1工程等级及防洪标准依据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL252-2000),确定本工程等别为V等，主要建筑物级别为5等级，次要建筑物级别为5级。水库大坝防洪标准洪水重现期为10年，校核洪水标准重现期为50年。溢洪道消能防冲工程防洪标准设计洪水重现期为10年一遇。1.4.2除险加固主要内容坝坡从死水位以上1.0m至校核洪水位，采用六方块预制砼护坡，校核洪水位至大坝坝顶采用砼花格草皮护坡；下游坝坡均采用砼花格草皮护坡，坝脚设置贴坡排水：输水涵重建；溢洪道重建等。1)大坝防渗处理根据大坝安全认定报告，并结合大坝目前的险情情况，对大坝进行双排劈裂灌浆防渗加固设计。劈裂灌浆钻孔轴线为大坝中心轴线偏上、下游各0.75m位置，构筑垂直防渗墙，孔距1.5m。灌浆孔底伸至基础相对不透水层2m左右，使坝身、72)大坝上、下游护坡及下游坝脚新建排水设施。(1)大坝上游护坡(2)大坝下游护坡及设置贴坡排水顶高程定为45.5m,顶宽1.0m,内坡1:1.5,外坡1:2.5,排水体与坝体之间设置反滤层。反滤层由三层反滤料组成。选用耐风化的砂石大坝下游坡面从坝顶(高程50.0m)至排水体顶(高程45.5m)设置砼花格草(3)坝顶采用泥结石硬化。3)大坝除险加固处理后渗流和稳定复核(1)处理后渗流复核大坝坝体渗流分析计算时，选择计算断面为大坝设计标准断面，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中第8.1.2条规定，渗流分析计算时应考虑8(2)大坝除险加固处理后抗滑稳定复核②上游正常蓄水位48.00m,下游无水，考虑7度地震；④上游设计洪水位48.61m,下游无水，考虑7度地震；9②上游为1/3坝高水位45.50m,下游无水，考虑7度地震；③库水位从校核洪水位48.87m降落至死水位44.70m(3)计算方法本次大坝加固处理后的坝坡抗滑稳定计算，所用软件是北京理正软件设计研究所的《边坡稳定设计软件5.11版》。对大坝在稳定渗流期、库水位降落期按刚体极限平衡法并计及条块间作用力的简化毕肖普法进行稳定计算。计算成果见表大坝坝坡抗滑稳定计算安全系数表表1-6-1计算工况①②③①②③④⑤安全系数(4)由表1-6-1可知，大坝正常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中表8.3.10规定的数值1.25。大坝非常运用情况时，坝坡抗滑稳定安全系数均大于该表中规定的数值1.15、1.10。大坝上、下游坝坡稳定满足要4)溢洪道除险重建麻塘水库现有溢洪道为开挖土沟，堰形为宽浅式，堰顶高程为47.3m,溢流段宽1.0m。设计重建溢洪道。设计洪水标准为10年一遇。加固后的溢洪道由进口控制段、泄槽段、消力池组成。具体布置如下：(1)溢洪道进口控制段设计采用C20钢筋砼矩形槽，溢洪道进口段桩号为0+000～0+004.8,底板高程为48.0m,底宽从2.3m渐变为1.0m,侧墙高度为0.5～2.0m。控制段从桩号0+004.8～0+009.8,长5.0m,宽1.0m,堰顶高程定为48.00m。控制段后接泄槽，长17.4m。其中桩号0+009.8～0+014.8,长5.0m,宽1.0m,坡降i=0.2为直线斜坡段：桩号0+014.8～0+022.2,长7.4m,宽1.0m,坡降i=0.2为圆弧斜坡段；桩号0+022.2～0+0272.2,长5.0m,宽1.0m,坡降i=0.2为直线斜(3)伸缩缝、止水与排水设施沟。纵、横向排水沟尺寸为0.3m×0.3m,沟中埋设φ100无砂管。(4)消能防冲麻塘水库溢洪道消能防冲设施采用10年一遇的洪水标准。力池池深0.5m,池长6.0m,底板C20钢筋砼厚0.5m,侧墙为C20钢筋砼悬臂式挡5)输水涵管重建6)坝顶防汛公路硬化大坝距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,距南县城区14km,有乡村公1.5.2主要建筑材料1)砂、石料量丰富，质量较好，距大坝约1.5～2.0km,表部一层含少量根系等杂质，剥离层厚0.5m,有简易公路直通坝址，开采运输较方便。粘土含量为35%～45%,小粒径石子含量不超过5%,渗透系数K≤1×10°cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后3)水泥、钢材、木材、油料等4)施工用风、水、电及对外通讯从水库抽取使用，无需采取净化措施；施工期用电采用麻塘水库的农网电，并自根据水库上游来水情况，汛期一般为4～9月，枯水期一般为10月～次年3月。施工时段为10月～次年3月，为了配合本加固改造工程的顺利进行，选择在麻塘水库除险加固工程大坝坝体及坝基、坝水影响，大坝上游坡面预制砼块护坡施工，1)大坝坝体劈裂灌浆大坝坝体劈裂灌浆，在灌浆过程中的各种要求必须符合《水工建筑物水泥灌第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌时由疏2)大坝上游坡面护坡3)大坝上、下游砼花格草皮护坡采用现浇砼砌筑菱形格构，内铺满草皮。草皮铺设要求平整，铺设后应浇水养护。草皮铺设采用人工进行。工程所需材料，4)贴坡排水5)溢洪道重建6)输水涵管重建(1)破坝土方：以机械开挖为主，采用1m²液压挖掘机挖装，自卸汽车运至7)大坝坝顶防汛公路水库大坝坝顶防汛公路路面施工顺序为：路基施工(开挖、填筑)→砂石层1.5.5施工总工期施工总工期为13个月，施工准备期为1个月，主体工程工期4个月，工程扫尾期1个月。第二年11月份为工程验收期。工程筹建期及验收期不计入总工期。1.6水土保持和环境保护1.6.2水土保持措施1.6.4环境保持与水土保持投资概算本工程环境保护与水土保持投资的项目为减免本工程不利影响所需采取的环境保护和水土保持措施，水土保持投资4.96万元。环境保护投资1.48万元，两项共计6.44万元。1.7.1管理范围1.7.3工程检查及观测工程变化规律，为正确管理运用提供科学依据，及时发现不正常迹象，分析原因，1.8.1编制依据本工程的概算组成和编制规程依据湖南省水利水电厅颁发湘水建管[2008]16号文关于颁发《湖南省水利水电工程设计概(估)算编制规定》进行编工程总投资198.93万元，其中建筑工程122.1万元，机电设备及安装工程0.7万元，金属结构设备及安装工程6.15万元，临时工程9.65万元，独立费用44.73万元，基本预备费9.17万元，环保、水保部分投资6.44万元。1.9经济评价提高下游的防洪标准，防洪效益较大，社会效益显著,特别是可避免水库溃坝后项目经济内部收益率为11.45%,经济净现值73.0万元，经济效益费用比1.3,麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，东经111°62'84”,北纬28°30'40”,属洞庭湖水系，距南县城区14km。工程于1987年动工，1988年竣工，为小(2)型水库。大坝距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,交通条2.2气象多年平均气温17.0°C;极端最高气温40.1°C(1963年8月29日);月极端最低气温-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相对湿度81%;多年平均降水量达1436.06mm;夏季多东南风，冬季多西北风。历年平均风速2.7m/s;最大风速为麻塘水库所在河流无入库水文站，自运行以来没有实测的水文气象资料。本次洪水复核桉湖南省水利厅1984年编制的《湖南省暴雨洪水查算手册》进行计算。降雨、资料均采用南县气象站的实测资料。麻塘水库库区径流主要由降雨形成，根据南县气象资料分析，多年平均降雨量为1436.06mm;多年平均径流系数为0.44;多年平均径流深为631.87mm;水库的集雨面积0.55Km²,求得本流域多年平均入库水量为34.75万m'。根据麻塘水库的地理位置和集雨面积、河流长度、干流平均坡降等资料，从《湖南省暴雨洪水查算手册》图一中查得该流域属暴雨一致区第六区，从图三“年最大24h点雨量均值等值线图”中查得该流域中心最大24h点雨量均值为110mm,查根据南县气象站1971～2000年共计30年实测降雨资料统计(表2.5-1),平均则求得水库24小时点暴雨为H₄=1.12H=11971～2000年实测降雨资料统计表表2.5-1年份月、日最大一日降雨年份日最大一日降雨年份月、日最大一日降雨(mm)合计平均①10年一遇点暴雨和面暴雨②50年一遇点暴雨和面暴雨采用《湖南省暴雨洪水查算手册》推算的图解分析法求频率暴雨净流量，各参数和成果见表2.5-2。设计暴雨参数及成果表表2.5-2备注1、统计参数2、点面关系系数3、初损H商(mm)Rφ2.5.2设计洪水利用《湖南省暴雨洪水查算手册》推求设计洪水。设计洪水过程包括地面径流和地下径流过程，地面径流过程采用径流分配系数法推求，地下径流过程采用三角形法推求，最后计算出各频率的设计洪水过程。有关参数见表2.5-3,入库洪水过程线见表2.5-4。设计洪水参数表表2.5-32备注2.5.3洪水复核结果的合理性检查《湖南省暴雨洪水查算手册》编制于八十年代初期，近20年，特别是九十年代，不少地域发生的暴雨资料没有参编，因此，有必要根据近期相关统计资料对集雨面积、河流长度、干流平均坡降(F、L、J)麻塘水库的集雨面积、河流长度、干流平均坡降等参数均由南县水利局(经查“三查三定”资料)提供。本次设计结合成分之一地形图和现场调查情况对上述参数(F、L、J)进行初步复核，参数取值基本合理，可用于洪水复核。洪峰模数计算得该水库重现期为10年一遇的洪峰模数为7.60m/s.km²,偏安全，属于合理。近区同频率24小时点暴雨值对比检查麻塘水库重现期为10年的24小时点暴雨值为178.00mm。根据南县气象站雨量资料统计求得50年一遇24小时点暴雨为177.6,计算结果基本一致，本次暴雨计算较为麻塘水库入库洪水过程线表2.5-422012345678942.6.1调洪演算的基本原则根据麻塘水库的实际情况，此次调洪演算的起调水位为正常蓄水位48.0m,当入库洪水流量大于溢洪道泄流能力时，库水位上涨，水库滞洪；至入库流量等于溢洪道的泄流能力时，水库水位达到复核洪水的最高水位；随后，水库入库洪水流量小于溢洪道泄流能力，库水位下降。为水库安全起见，调洪演算时水库出库流量只计溢洪道的泄流能力，其它放水设施均不参与泄洪。2.6.2调洪演算的基本资料(1)水位与库容曲线麻塘水库的水位与库容关系曲线主要是根据麻塘水库“三查三定”提供的资料确定，正常蓄水位48.0m以上的水位与库容关系曲线见表2.6-1,库容曲线见图(2)泄流曲线麻塘水库的泄流曲线是根据麻塘水库溢洪道的堰型参照《溢洪道设计规范》(SDJ341-89)的有关规定计算的。正常蓄水位48.0m以上水库水位与溢洪道泄流m—宽顶堰的流量系数，通过计算m=0.34;麻塘水库水位与库容及水位与泄量关系2.6-1库水位(m)库容下泄流量备注0正常蓄水位(3)入库洪水过程线由于无入库流量实测资料，其入库洪水过程只能根据《查算手册》采用公式和径流分配系统法推算，详见表2.5-4。2.6.3调洪演算的基本方程与方法根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程是：调洪演算采用水利部水利规划设计院、水电部天津勘测设计院及新疆水利水电勘测设计院合编的《水利水能计算软件包(C)》中的C-2水库调洪演算的数值解程序。各频率洪水标准调洪演算结果见表2.6-2、2.6-3。****************************************************************************************************************************水位(米)水面面积(万平方米)水位(米)水面面积(万平方米)流量系数底宽(米)底高程(米)变宽的溢洪道状况数来水量泄洪洞流量泄流孔流量变宽溢洪流量其它泄流量总流量123456789**************************************************************************************水位(米)水面面积(万平方米))水位(米)水面面积(万平方米)FF下泄总流量123456789河道来水量泄洪洞流量溢洪道流量泄流孔流量变宽溢洪流量其它泄流量2.6.4调洪演算结果根据调洪演算的基本原则和麻塘水库库容曲线、泄流曲线以及入库流理过程线，利用调洪演算的基本方程，求得麻塘水库50年一遇、10年一遇调洪演算结果，麻塘水库调洪演算结果表2-6-2频率P(%)2备注最高水位Z。(m)相应泄量q₅(m/s)滞洪库容(10'm)2.6.5调洪演算成果分析本次调洪演算设计洪水位为48.61m,相应最大下泄0.71m/s,校核洪水位为48.87m,相应最大下泄流量为1.23m²/s。2.7防洪标准复核抗洪能力复核主要是对挡洪建筑物的顶部高程进行复核。对麻塘水库而言，就是对水库大坝及溢洪道控制段导墙顶部高程进行复核。2.7.1水库大坝坝顶高程复核2.7.1.1基本资料(1)多年平均年最大风速W=13.88m/s;设计风速的取值：在正常运用条件下，采用多年平均年最大风速的1.5倍；在非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。(3)内坡坡比：为1:2.5。(4)水域的平均水深：正常情况时H=7.2m,非常情况时H=8.5m。由本次洪水复核，10年一遇设计洪水位为48.61m,50年一遇校洪水位为48.87m。大坝属V等、小(2)型工程中的5级建筑物，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中的第5.3条规定进行坝顶超高复核计算，坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，并按以下运行条件计算，取最大值：1)设计洪水位加正常运行条件的坝顶超高；2)正常蓄水位加正常运行条件的坝顶超高；3)校核洪水位加非常运行条件的坝顶超高。坝顶在水库静水位以上的超高按下式计算：R—最大波浪在坝坡上的爬高，m;由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应累积频率P(%)按《规范》表A.1.13规定的系数计算求得，既R一系数，按《规范》表A.1.13确定：Rm—波浪平均爬高(m),K△—糙率渗透性系数，按《规范》表A.1.12-1确定；Kw—经验系数，按《规范》表A.1.12-2确定；Hm—平均浪高，按莆田试验站公式(A.1.5-1)计算；计算情况正常运用非常运用多年平均最大风速W(m/s)风区长度D(m)水域的平均水深Hm(m)计算风速W(m/s)水库静水位(m)最大风壅水面高度(m)平均波高hm(m)平均波周期Tm(s)平均波长Lm(m)平均波浪爬高Rm(m)累计频率的爬高Rp%(m)安全加高A(m)坝顶超高y(m)计算最低坝顶高程(m)条规定，控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高。因规范 的最低高程49.73,满足规范要求。2)溢洪道控制段导墙顶部现有高程49.80m,高于《溢洪道设计规范》(SL253-2000)中要求的49.17m,满足规范要求。麻塘水库除险加固工程施工选择在枯水期施工，大坝、溢洪道等均可利用输水涵管将库水位降至死水位时施工，不受施工期洪水影响。输水涵管施工时，库水位已降至死水位，水库无其它导流设施，天然来水量存蓄在库中，库水位上升，需设置施工围堰。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，本工程施工围堰的级别为5级，洪水重现期为5～10年。因麻塘水库无实测历年逐月降雨资料，其施工期洪水只能根据邻近燎原水库的降雨量与径流深关系推算求得麻塘水库历年11月～次年1月(12月～次年1月)的径流深之和。经理论频率分析，求得11月～次年1月各重现期(频率)的径流施工期径流深和径流量表表2.8-1时段11月～次年1月12月～次年1月径流深(mm)径流量(万m)注：径流量=径流深*集雨面积由上表可知，12月～次年1月产生的径流量小于11月～次年1月，因此，低涵及溢洪道施工期宜定于12月～次年1月。10年一遇枯水期降雨来水量达到2.67万m²,水位达到45.43m,5年一遇枯水期降雨来水量达到1.83万m²,水位达到45.10m。3、工程地质麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，东经111°62°84”,北纬28°30'40”,属洞庭湖水系。坝址距距茅草街镇政府6.5km,距南县城区14km。为小(2)型水库。大坝距界樟公路4.0km,交通条件较好。坝址控制集雨面积为0.55km²,水库正常蓄水位为48.0m(85高程系统，下同),正常库容为15.0万m;设计洪水位48.61m,设计库容为18.25万m²;校核洪水位为48.87m,总库容为20.0万m:死水位为44.7m,死库容为1.1万m':保护人口760人，保护耕地1200亩，工程设计灌溉面积1200亩，由于灌溉渠系未配套完善，实际灌溉面积为800亩，是一座以灌溉为主，兼顾养殖、防洪等综合效益的小(2)3.2工程区地质概况3.2.1地形地貌麻塘水库系洞庭湖水系，工程区内地貌类型以低岗丘陵为主，总的地势为西北低，东南高，河谷深切，冲沟发育。坝址区位于基本对称的“U”型河谷，河谷宽150～160m。两岸山体高出大坝坝顶约10～20m,坡角为5～15°,地形相对较缓，3.2.2地层岩性工程区内无地勘资料，参考附近类似工程及建筑物实际开挖情况。施工时需进一步做好地勘工作。性断裂通过。据国家地震局2001年版1:400万《中国地震动参数区划图》,本区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震基本烈度为7度。3.3坝体工程地质特性及评价施工质量价差。3.4.1地质概况3.4.2地基主要工程地质条件及评价大坝基础最低地面标高43.2m左右，建基较为平整。坝体填土均取自两岸山只能参照同区域类似工程地质情况。主坝各土层物理力学指标参照其它工程同类土质取用，见表3.4-1。麻塘水库岩土物理力学指标建议值3.4-1地层代号土类承载力标准值抗冲刷流速系数允许水力比降开挖边坡天然含水量%天然密度p孔隙比。比重垂直渗透系数KK)压缩系数)压缩模量E饱和快剪固结快剪慢剪临时永久湿内摩擦角凝聚力C内摩擦角9凝聚力c内摩擦角φ凝聚力c坝身砂质粘土夹砾石1140~坝基砂质粘土2160~53.5.2溢洪道3.6天然建筑材料3.6.1块石料本阶段需要块石料322.09m²,本次勘查达40×13.6.2土料有简易公路直通坝址，开采运输较方便。粘土含量为35%～45%,小粒径石子含量不超过5%,渗透系数K≤1×10°cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后的土料干3.6.3砂砾料动性断裂通过。据国家地震局2001年版1:400万《中国地震动参数区划图》,本区地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.35s,相应地震基本烈麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，属于洞庭湖水系，是一座小(2)型水库。坝址距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km距南县城区约14km。坝址控制集雨面积为0.55km²,水库正常蓄水位为48.0m(85高程系统，下同),正常库容为15.0万m;设计洪水位48.61m,设计库容为18.25万m²;校核洪水位为48.87m,总库容为20.0万m;死水位为44.7m,死库容为1.1万m;本工程设计灌溉1200亩农田，实际灌溉800亩农田，保护下游耕地面积1200亩，保护人口760人，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(2)型水利工程。大坝安全认定结论性意见及主要工程任务1)大坝安全类别评定为三类坝；2)对大坝维修加固的意见和建议：①对大坝坝体及坝基接触面采用劈裂灌浆进行防渗处理：②对111m长大坝坝脚设置贴坡排水(桩号0+000-0+111)。③迎水面从死水位以上1.0m至校核洪水位采用预制六方砼块护坡，校核洪水位至坝顶采用砼花格草皮护坡；背水面采用砼花格草皮护坡。④对大坝坝顶进行泥结石路面硬化。⑤废除现有输水涵管，并重建输水涵管。⑥重建溢洪道，增设消力池。4.3.1工程等级及防洪标准麻塘水库总库容为20.0万m²。根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),确定该工程等别为V等、小(2)型，其主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级，临时性建筑物为5级。防洪标准：大坝设计洪水取10年一遇，校核洪水取50年一遇，溢洪道及其消能防冲工程设计洪水重现期为10年一遇。4.3.2设计基本资料1)水库特征水位及库容根据水文资料及调洪演算，水库特征水位及相应库容见表4-3-1。水库特征水位及相应库容表表4-3-1水库水位(m)相应库容(万m³)备注设计洪水位P=10%正常蓄水位死水位2)大坝坝坡抗滑稳定安全系数根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)中的规定，采用简化毕肖普法计算方法时，大坝坝坡抗滑稳定最小安全系数为：正常运用条件：1.25;非常运用条件I:1.15;非常运用条件I:1.10。3)地震烈度根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),查得麻塘水库位于地震动峰值加速度为0.1g的地区，地震动反映谱特征周期为0.35s,相应《中国地震烈度区划图》(1990版)划定的地震基本烈度为7度地区。根据《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)规定，该大坝等建筑物应进行抗震安全复4.3.3依据的主要规程规范及文件1)依据的主要规程规范(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000(7)《水工混凝土结构设计规范》(SL/2)依据文件和参考资料(1)《关于印发小(2)型水库病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知》(湘水建管[2011]21号);(2)《湖南省小(2)型水库除险加固工程初步设计导则》;4.4大坝防渗处理麻塘水库是1988年修建的一座小(2)型水库，当时没有进行详细的设计勘测，且是群众运动，施工质量差，大坝坝体及坝体与基础面胶结较差，局部存在孔隙，密实度达不到设计要求，坝身渗漏及接触面存在渗漏现象。工程险情的经常发生已严重威胁到大坝的运行安全。不仅使工程的正常效益得不到充分发挥，4.4.1大坝坝体劈裂灌浆设计截堵坝体渗漏，充填裂缝和洞穴。浆脉附近坝体被压密，改善坝身应力状态，有利于坝身的变形稳定性，且灌浆时的压力、灌浆量、位移、浆缝开展方向和宽度均可控制。因此，劈裂灌浆能够保证大坝安全和提高大坝的防渗效果。根据麻塘水库的实际情况，设计对大坝采取双排劈裂灌浆，灌浆钻孔轴线偏大坝中心线下游各0.75m,与坝顶轴线平行。大坝总长283.0m,灌浆长度111.0m。根据南县多年来的灌浆防渗经验，设计对大坝采取双排劈裂灌浆，灌浆钻孔轴线偏大坝中心线上、下游各0.75m,与坝顶轴线平行。灌浆孔距1.5m,钻孔最深伸入基础相对不透水层下2m左右。造孔时应保持孔身垂直，孔位成直线。施灌时按三序孔法进行注灌，第一序孔孔距为4.5m,第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌时由疏至密，使所灌泥浆形成一条浆路帷幕，以达到防渗的目的。麻塘水库大坝灌浆共需造孔148个，灌浆总进尺1144.2m。详见《大坝③灌浆帷幕厚度大坝劈裂灌浆主要是通过压力灌浆，在坝身规定位置形成一道连续的帷幕泥墙，以达到防渗的目的。确定帷幕厚度应与防渗效果和经济同时挂钩。根据《土坝设计》中的均质土坝渗流计算公式计算结果，参照南县历年来的帷幕灌浆实施经验，帷幕厚度取0.15m～0.2m。④浆液选择水泥粘土浆，水泥粘土浆是由水泥和粘土两种基本材料相混合所构成的浆液水泥和粘土混合，可以互相弥补缺点，构成性能较好的灌浆浆液。普通硅酸盐水泥，材料用量：每1m进尺灌浆水泥用量为0.274t,劈裂0.68t。⑤灌浆压力的大小灌浆压力指灌浆管上班方孔口压力，也是注浆管上端压力表的压力值.它是劈补充坝体的最小主应力，保证防渗帷幕的作用。灌浆孔口压力以产生沿坝轴线方在可能的情况下，以采用较大的压力为好。应当指出的是：对于起始劈裂压力、裂缝的扩展压力、最大控制灌浆压力均应该较好的掌握。鉴于灌浆压力的大小不仅与灌浆范围大小、水文工程地质条件等因索有关，而且还与地层的附加荷载及灌浆深度有关，所以不能用一个公式准确地表达出来，应根据不同情况通过经验为简化计算，方便施工，根据有关资料、施工实践、灌浆压力，可根据不同的孔深(m)灌浆压力(MPa)4.4.2大坝下游坡脚新增贴坡排水大坝下游无排水体，导致坝体浸润线及出逸点偏高，不利于大坝的稳定。为确保大坝渗流稳定，且方便施工，设计在长111m坝段坝脚采用贴坡排水，另有长172m坝段坝身高度为2.5m-3.0m,可不设坝脚排水体，只在坝脚增设排水沟即可。设计贴坡排水顶部高程超出下游最高水位1.0m,即45.50m;顶部宽度根据施工条件及检查观测需要确定，取1.0m;设计排水体内坡1:1.5,外坡1:2.5。排排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂和0.15cm。根据规范，被保护土为粘性土时，第一层反滤层的级配应按下列方法确定：被保护粘土小于0.075mm的颗粒含量为92%>85%,要求第一层反滤层D₁s≤D₁₅≤0.36mm,第一层反滤料粒径D取0.25～1mm,厚度为100mm;第二层反滤料D=1~桩号(0+118-0+283)设纵向排水沟，使坝坡排水形成完整系统。4.4.3大坝上、下游护坡(1)大坝上游护坡根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)及湖南省小(2)型水库除险设计采用预制六方砼块护坡，校核洪水位至坝顶采用砼花格草皮护坡。并砌上游(2)大坝下游护坡大坝下游护坡从坝顶(高程50.0m)至排水体顶(高程45.5m)为砼花格草皮(二)上游护坡结构设计(1)护坡厚度砼块护坡的计算，是根据板厚在波压力和浮力作用下，不致浮起和破裂的条件而定的，通常只计算厚度，平面尺寸预先选定。护坡砼块采用正六边形，边长取0.4m,根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)“护坡计算”砼块厚度按h₉—累积频率为1%的波高，m;L,—平均波长，按莆田公式计算，m;b—沿坝坡向板长，b=0.693m;m—大坝上游坡边坡系数，m=2.0;pk一水的密度，ρ,=1t/m²;H,—累积频率为1%的波高，m;根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)波浪的平均波高和平均波周期采用莆田实验站公式，计算公式如下：W—计算风速，取20.82m/s,采用多年平均年最大风速的1.5倍；H—水域平均水深；g—重力加速度，取9.81m/s²;定的系数求得H,(累积频率为1%的波高)为0.607m;以上数值代入砼板厚度计算设计采用Cs预制砼六方块护面，砼六方块厚度取为100mm,六方块边长为400mm。其具体加固措施如下：使护坡基面密实平2.17m的排水孔，孔径50mm,呈梅花形排列。同时每隔15.12m设伸缩缝一条，缝间灌沥青麻丝。底部设置宽0.6m,高0.8m的C15现浇砼阻滑基座，基座埋深大于(三)下游护坡大坝下游坝坡面未护砌，水库建成运行多年，由于雨水冲刷，使得坝坡凹凸不平，局部有冲沟，坡面杂草丛生，须对下游坝面进行整修。桩号(0+118-0+283)需设置竖向排水沟，汇集径流，排到坝脚。竖向排水沟沿坝坡与农田交界处布置，并要求与纵向排水沟相连接，断面与纵向排水沟相同。(2)新建行人阶梯，使之平顺整齐，人行阶梯用砼C护砌厚100mm。(3)大坝下游坡面采用砼花格草皮护坡，护坡范围从贴坡排水顶部至坝顶，4.4.4大坝坝顶路面硬化麻塘水库大坝坝顶轴线全长283m,顶宽3.0～3.5m。经过多年运行，其位移、4.4.5除险加固处理后渗流、抗滑稳定复核(1)计算工况大坝坝体渗流分析计算时，选择计算断面为大坝设计标准断面，根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)中第8.1.2条规定，渗流分析计算时应考虑④库水位由校核洪水位降落至死水位的非稳定渗流。对大坝的渗流计算，主要根据地质勘探资料、土工试验，大坝建设和运行管理等有关资料，选取大坝地质勘探断面(大坝最大坝高断面)作有限元渗流分析。大坝渗流分析采用软件：北京理正软件设计研究所的《理正渗流分析软件》——渗流分析计算中库水位降落速度在正常蓄水位以上降落时，按溢洪道泄流时的自然降落速度。在正常蓄水位以下降落时，按灌溉输水涵管闸门开启涵管出口各渗透区材料的水平垂直渗透系数采用地质报告中的推荐值，见表4.4-1。计算断面及土层分区见图(4-4-1)。大坝计算断面渗透分区指标表4.4-1渗透系数I区Ⅲ区IV区V区(4)计算成果大坝稳定渗流分析计算成果见图4-4-2～4-4-4。大坝稳定渗流计算成果：正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时，下游坝脚渗流逸出处最大渗流坡降Jmx分别为0.13、0.16、0.17。大坝非稳定渗流分析计算成果见图4.4-1～4.4-5。大坝非稳定渗流计算成果：库水位从校核洪水位降落至死水位时，上游坡面渗流逸出处最大渗流坡降Jx为0.04。坝体渗流逸出处允许渗流坡降按下式(流土的临界坡降计算公式)计算：K₆—流土安全系数，取2.0。根据土的物理力学性质，临界渗流坡降J=0.90,Jer=0.45。经计算大坝在稳定渗流与非稳定渗流条件下的最大渗流坡降Jm均小于允许渗流坡降[Jef]=0.45。大坝下游坝脚渗流逸出处设有反滤层和排水棱体，较现状情况浸润线下游出逸点明显降低，因此大坝除险加固后渗流性态是安全的。(二)大坝除险加固处理后抗滑稳定复核(1)计算工况大坝坝坡抗滑稳定计算工况按《碾压式土石坝设计规范》(SL274—2001)选定。①上游设计洪水位，下游无水的稳定渗流；②上游校核洪水位，下游无水的稳定渗流；(2)渗流非稳定期：①库水位从校核洪水位降落至死水位，下游无水的非稳定渗流3、考虑地震的渗流计算①上游设计洪水位，下游无水的稳定渗流期，并考虑7级地震的下游坝坡；②上游正常蓄水位，下游无水的稳定渗流期，并考虑7级地震的下游坝坡；③上游为1/3坝高水位，下游无水的稳定渗流期，并考虑7级地震的上游坝大坝建设和运行管理等有关资料，选取大坝最大横断面(亦即坝体渗流计算分析所选择的断面)作坝坡稳定分析。大坝坝坡稳定分析采用软件：北京理正软件设压式土石坝设计规范》第8.3.9条规定，均质土坝的坝坡抗滑稳定宜采用计及条块间作用力的简化毕肖普法，各种运行工况下的土体的力学指标根据地勘资料、计算断面材料的物理力学指标由土工试验成果确定，排水堆石棱体物理力学指标参照同类工程经验确定，见表4.4-4。坝计算断面各分区物理力学指标表4.4-4分区指标分区重度饱和重度内摩擦角凝聚力I快剪快剪慢剪慢剪I快剪快剪慢剪快剪慢剪快剪慢剪慢剪0V(4)计算成果大坝坝坡抗滑稳定计算结果见图4-4-6～4-4-13及表4.4-2。大坝坝坡抗滑稳定计算安全系数表表1-6-1①②③①②③④⑤安全系数用力的计算方法时，大坝坝坡抗滑稳定最小安全系数为：正常运用条件：1.25;非常运用条件I:1.15;非常运用条件Ⅱ:1.10。由表1.4-2可知，计算所得大坝上、下游坝坡抗滑稳定安全系数大于规范要求的坝坡抗滑稳定最小安全系数，按选定方案对大坝进行除险加固后，大坝结构安全满足规范要求。(黄泥灌浆区)然西(正常蓄水位4800m)=②(坝体填筑土)(③(粉质粘土层)(设计洪水位48.61m)(校核洪水位48.87m)(坝脚排水体)(坝体填筑土)7图4.4-2加固大坝稳定渗流计算成果图(正常蓄水位48.00m)图4.4-3加固大坝稳定渗流计算成果图(设计洪水位48.61m) 又(校核洪水位48.87m)(三分之一坝高水位45.50m)又(相应水位44.00m)图4.4-5加固大坝稳定渗流计算成果图(1/3坝高水位45.50m)图4.4-6加固大坝非稳定渗流计算成果图(校核水位降至死水位48.87m→44.70m)图4.4-8加固大坝下游坝坡稳定计算成果图图4.4-9加固大坝下游坝坡稳定计算成果图(设计洪水位48.61m,k=1.629)图4.4-11加固大坝下游坝坡稳定计算成果图(校核洪水位48.87m,k=1.627)图4.4-12加固大坝上游坝坡稳定计算成果图(1/3坝高水位45.50m,k=1.746)1二一二=/B江?(相应水位44.00m)图4.4-14加固大坝上游坝坡稳定计算成果图(校核洪水位降至死水位,k=1.720)4.5溢洪道重建4.5.1工程现状及存在主要问题溢洪道布置在大坝左端山体上，为开敞式正槽溢洪道，堰顶高程47.3m,宽1.0m,均为土渠，溢洪道总长90.0米。无消能设施。人工开挖后无任何护(衬)砌，经多年运行后，淤塞严重，流水不畅，且无4.5.2溢洪道结构布置设计重建溢洪道，设计洪水标准为10年一遇。重建后的溢洪道由进口控制段、(1)溢洪道进口控制段设计采用C20钢筋砼矩形槽，对两侧边坡整理。溢洪道进口段桩号为0+000~0+004.8,底板高程为48.0m,底宽从2.3m渐变为1.0m,侧墙高度为0.5～2.0m。控制段从桩号0+004.8～0+009.8,长5.0m,宽1.0m,堰顶高程定为48.00m。(2)泄槽控制段后接泄槽，长17.4m。其中桩号0+009.8～0+014.8,长5.0m,宽1.0m,坡降i=0.2为直线斜坡段；桩号0+014.8～0+022.2,长7.4m,宽1.0m,坡降i=0.2为圆弧斜坡段；桩号0+022.2～0+0272.2,长5.0m,宽1.0m,坡降i=0.2为直线斜(3)伸缩缝、止水与排水设施泄槽底板设横向伸缩缝，缝宽均为20mm。伸缩缝均设橡皮止水，缝下设排水沟。纵、横向排水沟尺寸为0.3m×0.3m,沟中埋设φ100无砂管。(4)消能防冲麻塘水库溢洪道消能防冲设施采用10年一遇的洪水标准。设计时考虑到地形限制，采用底流消能出水条件较好，消力池设在泄槽末端，消力池池深0.5m,池长6.0m,底板C20钢筋砼厚0.5m,侧墙为C20钢筋砼悬臂式挡(1)下泄流量计算进行计算：正常水位48.0m以上水库水位与溢洪道泄洪量关系如表4.4-6。麻塘水库水位与库容及水位与泄量关系表4.4-6库水位(m)库容(10m)下泄流量(m³/s)备注0正常蓄水位(2)溢洪道控制段导墙顶部高程复核计算条规定，控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高。因规范 (SL253-2000)中没有4、5级建筑物的安全超高值，参考3级建筑物的安全超高值，取0.30m。因此，麻塘水库溢洪道控制段导墙顶部高程不得低于48.87+0.3=49.17m。设计其顶部高程为49.80m,满足规范要求。输水管，设计流量为0.2m/s。经多年运行后，管身、顶部已出现裂缝，形成渗漏通道，对工程安全造成严重危害。放水管拍门采用手动绞车套钢丝绳启闭，设备陈旧，操作困难，无法保证安全运行。针对高、低输水涵管存在的问题，将大坝4.6.2输水涵管过流能力与结构计算1)过流能力复核及长度的确定考虑到涵管的检修方便，设计φ0.8m预因此可不对过水能力进行复核。根据实际地形布置，本次2)输水涵管结构布置：设计新建预制砼涵管底板高程为44.70m,过水断面为口段接分水池，分水池净空长2.0m,净宽1.8m,分水池分2个出口，一个放水入3)取水口放水闸箱涵进口设放水闸。设计闸室为钢筋砼结构，底板高程为44.70m,宽2.8m,厚0.7m。边墩厚0.4m,墩顶高程为46.80m。建单立柱现浇C%砼工作桥与大坝相连，桥长7.3m,宽1.0m,护栏采用φ50控制闸采用平面钢板闸门，单面止水。启闭机设备选用1台套8t电手动螺杆式4.7坝顶路面硬化坝顶公路改造：麻塘水库坝顶路面全长283m,路况条件极差，路面高低起伏不平，设计对坝顶283m进行泥结石硬化，硬化厚度为150mm。5、施工组织设计5.1施工条件5.1.1工程条件1)地理位置麻塘水库是一座具有灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小(2)型水库。坝址距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,距南县城区约14km。2)工程内容麻塘水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水涵管、防汛公路等建筑物组成。本次③大坝下游坝脚新建排水体，并于坝坡砼花格草皮护⑦本水库除险加固工程修建所涉及的环境及水土保持工程。3)工程主要施工特性②大坝坝体、坝基及坝肩接触面防渗处理等除险加固项目施工工艺要求高，4)主要建筑材料①砂、石料本次除险加固所需砂、石料量不大，库区附近没有砂石料源，需外购。建议均从14km以外的南县城关码头购买。工程所需的块石料需从望城场，岩性为厚层～巨厚层状紫红色石英砂岩，岩石致密坚硬，抗风化能力强，成35km,有公路到大坝附近，开采与运输条件②土料工程区土料丰富，多为第四系下更新统砂质粘土，分布在大坝左右岸山坡，储量丰富，质量较好，距大坝约1.5～2.0km,表部一层含少量根系等杂质，剥离层厚0.5m,有简易公路直通坝址，开采运输较方便。粘土含量为35%～45%,小粒径石子含量不超过5%,渗透系数K≤1×10⁵cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后的土料干容重为1.60g/cm³。可做为灌浆用料。③水泥、钢材、木材、油料等麻塘水库本次除险加固所需的水泥、钢材、油料等材料均可就近在茅草街镇镇④施工用风、水、电及对外通讯麻塘水库本次除险加固施工工地用水主要为生产、生活及消防用水，采用水泵直接从水库抽取使用，无需采取净化措施；施工期用电采用麻塘水库的农网电，5.1.2自然条件1)水文气象麻塘水库地处亚热带湿润气候区。气候温和，四季分明，雨量充沛，日照充足，春温多变，严寒期短，无霜期长。根据南县气象站1961年以来的实测气象资料统计：多年平均气压1009.8hpa;多年平均气温17.0°C;极端最高气温40.1°C (1963年8月29日);月极端最低气温-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相对湿度81%;多年平均降水量达1436.06mm。夏季多东南风，冬季多西北风。历年平均风速2.7m/s;最大风速为13.88m/s。2)地形地貌麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，系洞庭湖水系，工程区内地貌类型以低岗丘陵为主，总的地势为西北低，东南高，河谷深切，冲沟发育。坝址区位于基本对称的“U”型河谷，河谷宽150～160m。两岸山体高出大坝坝顶约10～20m,坡角为5～15°,地形相对较缓，工程区无基岩出露。总厚度11～120m,坝区均有分布。人工堆积(Q):以砂质粘土为主，夹砾石等，大坝区域主要为人工堆积的砂质5.2.1对外交通大坝距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,大坝下游600m处为长湘公路，对外交通条件较好。5.2.2场内交通有乡村公路直接库区大坝坝顶和溢洪道的公路，基本满足本次水库大坝除险加固施工和防汛抢险的要求，部分路况不好的地方，须经加固改造后，方可满足5.3施工导流与渡汛措施根据水库上游来水情况，汛期一般为4～9月，枯水期一般为10月～次年3月。施工时段为10月～次年3月，为了配合本加固改造工程的顺利进行，选择在麻塘水库除险加固工程大坝坝体、坝基接触面、坝肩渗漏防渗处理，不受洪水影响，大坝上游坡面预制砼块护坡施工，库水位降至死水位。大坝下游坡面草皮护坡，下游排水棱体须放干下游塘内水，输水涵管施工应设置施工围堰。溢洪由于大坝、溢洪道的加固处理在第二年3月底均已完工，汛期溢洪道能参与5.4主体工程施工5.4.1大坝坝体、坝基劈裂灌浆大坝坝体、坝基劈裂灌浆，在灌浆过程中的各种要求都必须符合《水工建筑截堵坝体渗漏，充填裂缝和洞穴。浆脉附近坝体被压密，改善坝身应力状态，有利于坝身的变形稳定性，且灌浆时的压力、灌浆量、位移、浆缝开展方向和宽度均可控制。因此，劈裂灌浆能够保证大坝安全和提高大坝的防渗效果。根据麻塘水库的实际情况，设计对大坝采取双排劈裂灌浆，灌浆钻孔轴线距大坝中心线下游面肩各0.75m,与坝顶轴线平行。大坝总长283.0m,灌浆长度111.0m。根据南县多年来的灌浆防渗经验，设计对大坝采取双排劈裂灌浆，灌浆钻孔轴线距大坝中心线上、下游面肩各0.75m,与坝顶轴线平行。灌浆孔距3m,钻孔最深伸入基础相对不透水层下2m左右。造孔时应保持孔身垂直，孔位成直线。施灌时按三序孔法进行注灌，第一序孔孔距为4.5m,第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌时由疏至密，使所灌泥浆形成一条浆路帷幕，以达到防渗的目的。游子塘水库大坝灌浆共需造孔148个，灌浆总进尺1144.2m。大坝劈裂灌浆主要是通过压力灌浆，在坝身规定位置形成一道连续的帷幕泥墙，以达到防渗的目的。确定帷幕厚度应与防渗效果和经济同时挂钩。根据《土坝设计》中的均质土坝渗流计算公式计算结果，参照南县历年来的帷幕灌浆实施经验，帷幕厚度取0.15m～0.2m。④浆液选择水泥粘土浆，水泥粘土浆是由水泥和粘土两种基本材料相混合所构成的浆液水泥和粘土混合，可以互相弥补缺点，构成性能较好的灌浆浆液。普通硅酸盐水泥，材料用量：每1m进尺灌浆水泥用量为0.274t,劈裂0.68t。⑤灌浆压力的大小灌浆压力指灌浆管上班方孔口压力，也是注浆管上端压力表的压力值.它是劈裂灌浆施工中的一个重要控制指标。压力控制得好，可补充坝体的最小主应力，保证防渗帷幕的作用。灌浆孔口压力以产生沿坝轴线方在可能的情况下，以采用较大的压力为好。应当指出的是：对于起始劈裂压力、裂缝的扩展压力、最大控制灌浆压力均应该较好的掌握。鉴于灌浆压力的大小不仅与灌浆范围大小、水文工程地质条件等因索有关，而且还与地层的附加荷载及灌浆深度有关，所以不能用一个公式准确地表达出来，应根据不同情况通过经验孔深(m)灌浆压力(MPa)5.4.2大坝上游坡面护坡1)清杂平整对坝坡上的杂草、物和原有坝坡已砌砼护坡损坏部分进行清除。对坝坡面进2)砼块护坡坝坡整平压实后，先铺砂石垫层，后用预制砼块护砌，此过程自下而上进坡脚处设阻滑基座。在坝顶集中预制砼块，采用0.4m²移动振捣器密实，露天养护。要求平稳、错缝、美观、缝中用水泥砂浆填塞。护坡垫5.4.3大坝下游砼花格草皮护坡、贴坡排水1)大坝下游砼花格草皮护坡大坝下游坡面从坝顶(高程50.0m)至排水体顶(高程45.5m)采用现浇砼砌筑菱形格构，内铺满草皮。草皮铺设要求平整，铺设后应浇水养护。草皮铺设采用人工进行。工程所需材料，由自卸汽车运至大坝坝顶处，再由人工运至铺2)贴坡排水贴坡排水施工可自下而上，人工进行。先人工开挖土方，后堆石，为了安全和节省劳力，施工可分段进行。排水体与坝体之间设置反滤层，反滤层由三层反滤料组成，选用耐风化的砂砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向变大，层厚顺渗流方向取为10cm、10cm和15cm。5.4.4溢洪道加固工程溢洪道重建工程的工程主要有浆砌石、砼及钢筋砼工程等。过水断面修整一定要严格按设计进行，经验收合格后方能进入下一序施工。底板应按设计高程采砼及钢筋砼采用0.4m²拌和机拌和，人工运料、平仓，插入式展捣器捣实。5.4.5输水涵管重建1)破坝土方：以机械开采为主，采用1m³液压挖掘机挖装，自卸汽车运输运2)原有预制砼管低涵封堵：采用砼对大坝中段低涵管进行封堵。3)原有预制砼管高涵拆除：采用1m²液压挖掘机配合人工拆除，再用1m²挖掘机挖装，8t自卸汽车运输，平均运距3.0km,全部弃料至弃渣场。4)C₅为垫层砼、排架、启闭台砼。采用JG250,0.4m³拌和机拌制砼，搭设满堂脚手架，用手推车水平运砼50m经溜筒入仓，平板振捣器、插入式振捣器和人工插钎捣实。先浇垫层砼，后浇结构砼。涵管先采用整体立模，整体扎钢筋，整体浇筑涵管砼，后浇排架、启闭台砼。砼工程采用0.4m²搅拌机输；建筑物上部板梁柱砼采用胶轮车进行水平运输，垂直运输采用卷扬机提升入5)大坝土方回填：采用分高程流水作业法施工，填筑程序为：卸料—铺料、压实—质检。填筑时采用汽车进占法铺料，推土机平料，采用振动碾，铺土厚度5.4.6坝顶路面硬化坝顶公路公路283m,对其采用泥结石硬化。根据工程施工需要，必须设置施工工厂以满足工程施工需要。根据工程区狭本工程主要施工项目有：土石方开挖、回填、冲抓回填、钢筋砼现浇、预制砼构件等，需采用相应的施工机械以及起重和运输机械。为此设置砼拌和站、机械(汽车)修理站、钢筋(钢材)加工厂、木材加工厂等施工工厂设施。砼拌和站采用0.4m²移动式拌和机，砂石全部购买成品料，工地设成品料堆场。5.6.1布置原则施工总布置遵循因地制宜、有利生产、方便生活、便于管理、安全经济的原1)相对独立的项目单独布置，同时尽量傍路布置，减少建筑材料的人力搬运2)根据本工程地形条件较为狭小，施工时间较为集中(枯水期)的特点，机修、油库集中布置，水泥仓库、加工厂分区布置，尽可能集中，以便施工管理。3)后勤生活设施分阶段布置在工程大、技术要求高、原材料消耗多的工地，4)场地布置应满足国家有关安全、放火、卫生和环保等要求。5.6.2总体布置整个除险加固工程根据上述原则与施工特点分区布置，基本上利用坝顶及大项目的施工工厂、仓库及生活办公设施宜分区布置。砼拌和站采用0.4m²移动式拌和机，根据施工进度分别布置在大坝中间位置。砼预制场布置在大坝的平地上。块石、碎石、砂料场全部采用成品料，在施工砼拌和站工地附近就近布置堆放料场砼。水泥仓库应布置在砼拌和站附近。机械修理站集中布置在大坝右侧较为平坦、开阔傍路处。生产、生活设施应分阶段布置在工作量大、技术要求高、原材料消耗多、交通便利的地方。在大坝附近建临时工棚。麻塘水库附近有变电5.7施工总进度根据本工程地形条件较为狭小，项目多且较为集中，施工时间较为集中(枯水期)的特点，不太可能选择大型施工企业，因此施工进度安排应结合中小型施工第一年10月开工，要求施工前将水库库水位放至输水涵管进口底板高程。受洪水影响的项目，安排在枯水期内施工。在第二年汛期前应完成大坝、输水涵控制施工工期，施工总工期为13个月。施工准备期为一个月即第一年10月，施工准备期应完成场内交通道路修建、场地平整、砼拌和站修建、风水电通讯等设备以及其它施工临建设施的修建。2)主体工程进度主体工程工期4个月即第一年11月至第二年2月底。在输水涵管下闸蓄水前即第二年2月底，应完成大坝灌浆、上下游坝坡护坡、排水设施及观测设施、输水涵管及溢洪道改建等，第二年3月为工程扫尾期。第二年11月份为工程验收期。5.8主要材料、劳动工日及主要施工机械设备主要建筑材料用量：水泥138.98t,砂633.66m,卵石689.57m,块石322.09m²,钢筋9.58t。加固工程施工高峰期施工人数为80人，施工共需劳动总工日：0.6主要工程量见概算单行本，施工所需主要机械设备见表5.8-1。麻塘水库除险加固工程的建设实行“三制”式管理，即项目法人责任制、招投标制、监理制。项目法人由南县水利局组建，负责麻塘水库除险加固工程建设，由项目法人通过招投标，选择适合的施工、监理单位。工程严格按水利工程建设程序进行，实行全过程的管理、监督、服务。积极贯彻“百年大计，质量第一”的方针，建立全面质量管理体系，在施工过程中对工程质量、投资、工期进行严主要施工机械设备表表5.8-1序号设备名称规模与型号单位数量备注1自卸汽车辆72振动碾台13蛙式打夯机台24内燃压路机台15砼搅拌机台46手持式风钻把47单级离心泵台28潜水泵Wjg-80型台29灌浆泵台3制浆泵200L双套4卷扬机台1汽车起重机油动1m³台1单斗挖掘机台2推土机台2拖拉机台2胶架轮子车辆灰浆拌机150型台4地质钻机台4钢筋、钢材加工设备套2木材加工设备套26、水土保持与环境保护设计6.1.1水土保持现状工程涉及区域属丘陵区，根据《湖南省水土保持区划》,本项目范围内属中度目前，南县成立了水土保持机构，各乡镇也成立了水土保持领导小组，从上至下建立了水土保持工作管理体系，有效地控制了开发建设项目的水土流失，形成了一个良性循环的根治环境，为治理水土流失莫定了一定的基础。6.1.2水土保持措施根据《中华人民共和国水土保持法》、《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453-1996)及“谁开发、谁保持、谁造成水土流失、谁负责治理”的原则，贯彻“预防为主，全面规划，综合治理，因地制宜，加强管理，注重效益”的水土保持方针，力争做到水土保持与国民经济和社会发展同步。本工程水土流失的防治应以工程措施为先导，通过预防监督，草、林措施与工程措施相结合，防止产生新的水土流失。在主体工程施工区和料场及渣场建立防洪拦渣工程、修建排水渠，使工程施工和料场及渣场弃渣得以集中控制。在新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上的林草植被建设和土地复垦利用措施，保护新生地表，改善生态环境，发挥植物措施的观赏性和后效性，美化库区环境，将保护和利用水土资源有机结合，促进经济发展。6.2环境保持设计6.2.1工程周边区域环境概况麻塘水库坝址位于南县茅草街镇塘华村，属洞庭湖水系。坝址距界樟公路4.0km,距茅草街镇政府6.5km,距南县城区14km。工程始建于1977年，于1977年冬竣工，是一座以灌溉为主、兼顾防洪、养殖的小(2)型水库。实际灌溉面积为800亩，因此本工程等别为V等，小(2)型，主要建筑物级别为5等级，次要建筑物级别为5级。设计洪水标准重现期为10年，校核洪水标准重现期为50年。麻塘水库地处亚热带湿润气候区。气候温和，四季分明，雨量充沛，日6.2.2环境影响分析从目前现状分析，影响工程区域范围内的环境问题，主要是洪涝问题，其次是水土流失问题。麻塘水库除险加固工程是对现有工程进行除险加固，不是新建工程。本工程实施后，能解决枢纽工程的病险情，可避免工程失事给下游人民生命、财产造成严重危害，能为大坝下游人民创造一个安全的生产、生活环境，对促进社会稳定、人民生活水平提高、社会经济的稳步持续发展、南县环境的改善具有重大意义。此工程本身就是一项集社会、经济、环境效益于一体的利国利民1)工程对环境的主要有利影响(1)本工程实施后，可除去大坝险情，大大减轻洪涝灾害的损失，保障坝址(2)本工程实施后，可有效地控制因洪涝带来的灾难性传染病的发生，可使洪(3)本工程实施后，水库可安全蓄水运行，为灌区提供可靠的水源，有效地解决下游的农田灌溉问题，为南县地区的工农业经济发展奠定可靠的基(4)本工程实施后，对完善城镇交通设施极为有利。总之水库工程除险加固实施后，有利影响是显著的、主要的，不会抬高上游水位，不影响溢洪道下泄流量，不会对库区和下游增加不利影响。从生态环境保护的角度评价，本工程本身不产生“三废”,属无污染型工程，没有制约本工程的2)工程对环境的主要不利影响本工程施工对区域的自然环境、生态环境将产生一定的不利影响，主要表现(1)工程施工期，施工区局部地段由于开挖导致部分地表植被破坏，造成短(2)对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染；(3)工程施工期间，由于施工人员集聚，易导致传染病的流行。6.2.3工程环境保护任务该水库除险加固工程环境保护的主要任务：施工区环境保护设计，工程占地保护设计，施工安全设计，库区景观建设，提出环境保护管理监测计划以及环境6.2.4设计依据6.2.5环境保护措施1)施工区水质保护措施工程施工时，砼浇筑养护及施工机械检修、冲洗等过程不可避免将产生施工废水。其中砼浇筑养护工程产生的废水中污染物主要为悬浮物；施工机械检修、坝体上游护坡、坝肩坝基帷幕和溢洪道改造，三处工程量较大，考虑环境保护的经济性和可操作性，设计重点对砼废水排放较集中、废水量较大的上述三处工程砼施工产生的废水进行处理。先采用明沟集中将废水收集入初级处理池，然后经沉淀泥砂处理。初级处理池长为10m,宽2m,池深2.5m,初级处理池位于三处施工池附近，池顶高程低于高程的底板高程，沉淀泥砂由人工定期处理。施工机械检修、冲洗等产生的油污废水如直接排入水体，因油污不易降解，易对附近区域水体产生污染。因此，对于机械检修产生的废油应集中回收或就地烧毁。在大坝左、右段各设置一个机械集中检修点，冲洗废水由明沟集中收入油池深1.5m。2)施工区空气、噪声保护措施施工时运输车辆必须安装尾气净化器，严禁超负荷运行，确保车辆尾气达标排放。施工时粉尘噪声要控制在最低限度，尽量采用少粉尘，低噪声的施工方法。3)人群健康保护施工期大量施工人员聚集，集中餐饮及住宿条件一般较差，如不注意餐饮及住宿卫生，将有可能引发传染病流行。在施工期间，必须对施工人员进行定期体检，有传染病的施工人员不能进场施工。由专人负责施工人员公共饮用水、饮食卫生管理，对生活垃圾必须采用卫生填埋法进行处理运用生石灰等杀灭蚊虫。由卫生防疫部门定期对临时生活区进行防疫消毒，保持工程临时生活区环境卫生，发现疫情及时通报、隔离、及时处理保证施工人群及周围居民身体健4)新的水土流失防护措施在施工中，会出现岩土裸露，易产生新的水土流失的部分，设计采用下列措施进行防护：