长汀县南山镇大田村马斜背山塘除险加固工程
(报批稿)
实
施
方
案
福建韩江工程咨询有限公司
二0一二年十二月
长汀县南山镇大田村
马斜背山塘除险加固工程实施方案
工程设计证书等级：丙级
证号：A235005572
核定：陈浩贤
审查：蓝贵荣
校核：邓宾宾
编写：吴素梅
福建韩江工程咨询有限公司
二0一二年十二月
目录
1 综合说明 (1)
1.1工程概况 (1)
1.2项目背景及除险加固必要性 (1)
1.3除险加固设计 (2)
1.4工程特性表 (3)
2 水文及洪水复核 (4)
2.1流域水文概况 (4)
2.2工程等级及设计洪水标准 (4)
2.3设计暴雨参数 (5)
2.4设计洪水复核 (5)
3 除险加固设计 (8)
3.1设计依椐 (8)
3.2坝顶高程复核 (8)
3.3大坝加固改造设计 (10)
3.4涵管设计 (10)
3.5溢洪道设计 (10)
3.6排水沟改造设计 (10)
3.7堰顶高程复核 (10)
3.8其它工程改造设计 (11)
4 施工组织设计 (12)
4.1施工条件 (12)
4.2主体工程施工 (12)
4.3施工进度计划 (15)
5 工程管理 (16)
5.1管理机构及体制 (16)
5.2管理范围及职责 (16)
6 环境保护设计 (18)
6.1工程所在地区环境状况 (18)
6.2环境影响分析 (18)
6.3环境保护措施 (19)
7 工程预算 (20)
7.1编制说明 (20)
7.2工程预算 (21)
8 工程效益分析 (28)
附图：
1、山塘现状照片（大坝、放水设施、溢洪设施）
2、地理位置图
3、工程平面布置图
4、大坝剖面图（现状）
5、大坝剖面图（加固后）
6、溢洪道横纵断面图、排水沟断面图
7、涵管纵剖面图、拦污栅示意图
8、卧管剖面及配筋图
1 综合说明
1.1工程概况
马斜背山塘位于长汀县南山镇大田村，属汀江支流，坝址以上集雨面积0.2km2。山塘建于上世纪五十年代农业大生产时期，总库容为1.1万m3，死库容为0.2万m3，兴利库容为0.7万m3，是一座以灌溉为主的小型水利工程，设计灌溉面积120亩。
工程的主要建筑物有均质土坝、放水设施，溢洪道等。大坝为均质土坝，现有坝顶高程337.86m，坝高为5.0m，坝顶宽度5.0m,长为73.0米，大坝现有迎水坡坡比为1:1，背水坡坡比为1:1(当坝顶宽为3m时，大坝迎水坡坡比为1:1.75 ，该坝满足条件)。
放水设施主要包括放水涵管和溢洪道。
1.2项目背景及除险加固必要性
1.2.1项目背景
马斜背山塘建于上世纪五十年代农业大生产时期，受当时条件和技术限制，自建成以来，就暴露出较多的问题，存在较大的安全隐患，危及下游村庄及老百姓的生命和财产安全。近年来，各级党委政府高度重视水利工程安全，对小（2）型以上水库进行了除险加固；今年，小山塘安全问题也引起省委省政府的高度重视，决定开展山塘除险加固，对一些危及老百姓生命和财产安全的小山塘进行除险加固。
2012年10月，我公司受长汀县南山镇人民政府的委托，承担了长
汀县南山镇马斜背山塘除险加固实施方案编制工作。2012年9月28日，我公司会同长汀县南山镇水利工作站有关单位人员对马斜背山塘进行了现场勘测、检查，并于2012年12月，完成本工程除险加固实施方案编制任务。
本次除险加固设计，主要是根据2012年福建省山塘除险加固规划及山塘建成蓄水运行后出现的不安全问题进行分析，寻求解决的对策，解除山塘存在的重大隐患。
1.2.2山塘存在主要的问题
1、大坝：由于年久失修，迎水面上部坝坡冲刷严重，坝体单薄，杂草、灌木丛生；
2、放水设施：放水卧管年久失修，已不能正常放水；
3、溢洪设施：杂草丛生，且表层是泥土易被冲刷；
1.3除险加固设计
1、大坝加固：坝顶设60cm高安全挡坎；上游土方回填，坡度放缓至1:2.0坡比，干砌石挡墙，并进行护坡；
2、放水设施加固：拆除原放水卧管及放水管，重建放水卧管及放水管；
3、溢洪设施加固：重建溢洪道，总长16m，侧墙采用C20砼，底板也采用C20砼浇筑，后接消力池；
4、排水沟改造设计：坝体下游坝面与山体连接处设排水沟。
1.4工程特性表
马斜背山塘除险加固工程特性表
2 水文及洪水复核
2.1流域水文概况
马斜背山塘位于位于长汀县南山镇大田村，流域内地形属山间丘陵地形，属汀江水系大田河支流，坝址以上集雨面积0.2km2，主河道长0.2km。
根据长汀县气象站资料统计，区内多年平均气温18.3℃，多年平均相对湿度81%；多年平均日照时数1853小时；多年平均无霜期277天，多年平均风速1.4m/s，多年平均最大风速14m/s，实测定时最大风速25 m/s，风向东南，实测瞬时最大风速32m/s，相当11级～12级台风。
流域以中亚热带季风气候为主，全年雨量充沛，气候温和。根据大田雨量站资料统计，区内多年平均降雨量1669mm，降水年内分配不均匀，一般4月进入汛期，10月份结束，暴雨多发生在5~8月；受山区地形地貌影响，易发生强度及量级大而历时短的灾害性暴雨。受暴雨特性及流域特性的影响，设计流域洪水具有陡涨陡落、峰高量集中及洪水历时短的特小河流洪水特性，其洪水过程尖瘦，洪量相对集中。
2.2工程等级及设计洪水标准
马斜背山塘位于长汀县南山镇，坝址以上集雨面积0.2km2，坝型为均质土坝，最大坝高为5m，总库容为1.1万m3，是一座以灌溉为主的小山塘，设计灌溉面积120亩。
本工程建于上世纪五十年代农业大生产时期，八十年代检修，无
原设计资料，由于总库容小于10万m3，最大坝高小于15m，属于无等别工程，参照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，本工程防洪标准采用10年一遇洪水设计，20年一遇洪水校核。
2.3设计暴雨参数
坝址流域属无资料地区，查坝址区《福建省暴雨参数等值线图》，查得坝址流域暴雨统计参数见下表。
坝址流域暴雨统计参数成果表
2.4设计洪水复核
坝址流域属无资料地区，且集雨面积小，其设计洪水洪峰流量采用小流域暴雨推求洪水方法中的推理公式、水文比拟法及山(围)塘小山塘公式法进行计算，最终取用成果经综合分析比选确定。
（1）、《山(围)塘小山塘》介绍的经验公式计算：
Q m = 0.278C·S P·F2/3
式中：C——流域特征系数，丘陵区为0.4～0.5，取0.4计算；
F—集雨面积，km2；
0.278—单位换算系数
则：P = 10%时，Q m = 0.278×0.4×73.14×0.22/3 =2.78m3/s P = 5%时， Q m = 0.278×0.4×84.79×0.22/3 =3.22m3/s
（2）推理公式：F S Q n p
m τα
278.0=
4
1
m
31
278
.0Q mJ L
=τ
式中：α——洪峰径流系数; Sp ——雨力, mm/h;
τ——汇流历时； n ——暴雨衰减指数；
m ——汇流参数，查图表取m=0.3; F ——流域面积，取0.2km 2;
L ——沿主河道从出口断面到分水岭的距离，取0.2km ； J ——沿流程L 的平均比降，取25‰。
(3) 水文比拟法：根据观音桥水文站历年实测最大洪峰流量系列，加上历史调查洪水，组成不连续系列，进行频率分析，采用P-Ⅲ曲线进行目估适线，适线以配合中上部分点据最好为原则，设计洪水成果如下：Cv ＝0.61，Cs/Cv ＝3.5,均值Q ＝433。
以观音桥水文站为参证站，按流域面积指数0.71移用参证站相应频率洪水，采用以下公式：
Q 设=
参参
设）（Q F 71
.0?F
式中： F 设——马斜背山塘流域面积，0.2km 2; F 参——观音桥水文站流域面积, 取377km 2；
Q 参——观音桥水文站流量；
计算出的设计洪水成果见表2-1。
马斜背山塘大坝设计洪水成果对比表
表2-1
上述三种计算结果来看，经综合考虑，采用推理公式计算成果。根据以上计算知： P=10%时， Q=3.00m3/s；
P=5%时， Q=3.48m3/s。
3 除险加固设计
3.1 设计依椐
（1）主要技术规范
《防洪标准》（GB50201-94）
《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）
《水利工程水利计算规范》SL104-95
《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）
《碾压式土石坝施工规范》（DL/T51209-2001）
《溢洪道设计规范》（SL253-2000）
《水库工程管理设计规范》SL106-96
《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997
《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008
《水工挡土墙设计规范》SL379－2007
（2）气象
多年平均气温19.80C
多年平均最大风速13m/s
3.2坝顶高程复核
由于山塘缺乏实测风速资料，本次复核设计情况风速取19.5m/s，校核情况取13m/s，风区长度为200m。
土石坝坝顶高程根据正常运行和非常运行时的静水位加相应的超
高△h予以确定，分别计算以下二种工况，并取其最大值：Ⅰ、设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高。
Ⅱ、校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。
（1）坝顶超高的计算公式为：△h=2h1+h0+h c
其中：2h1——波浪高度（m），2h1=0.0166V5/4D1/3
h0——波浪中心线至山塘静水位的高度（m）, h0=0.6×2h1/2
h c——安全超高（m），设计h c=0.3 校核 h c=0.2
计算风速：设计情况v=19.5m/s 校核情况v=13m/s
吹程：D=0.2km
（2）坝顶高程Z为山塘静水位与坝顶超高之和，坝顶高程计算成果见下表
马斜背山塘坝顶高程计算成果表
从上表可知，马斜背山塘坝顶高程由工况Ⅰ控制，计算所需坝顶高程为337.99m，现有坝顶高程为337.86m，因此，复核结果表明现有坝顶高程基本满足抗洪要求，不需要加高。
3.3大坝加固改造设计
1.坝顶设置安全挡坎，0.9m×0.3m(0.3m嵌入坝体)，挡坎内每隔5m布置一根Ф50mmPVC管；
2.坝体迎水坡填土培厚，使坡度放缓至1:2.0，并采用干砌块石护砌上游坝坡；清除坝顶与背水坡的杂草、灌木。
3.4涵管设计
拆除原卧管及放水涵管，重建卧管及放水涵管加放水闸阀。
3.5溢洪道设计
在坝体右岸重建溢洪道，总长16m，宽2.0m,高1.4m，侧墙采用C20砼，底板也采用C20砼浇筑，后接消力池；
3.6排水沟改造设计
下游坝面与两边岸坡连接部位设排水沟，排水沟20cm厚C20混凝土砌筑,断面尺寸为0.3m×0.3m。
3.7堰顶高程复核
Qm（p=10%）=3.00m3/s
Qm（p=5%）=3.48m3/s
求溢流水深，Q=B×M×H3/2
M —流量系数取1.6
B —溢流宽度2.0m
经计算： Hp（10%）=0.92m Hp（5%）=1.02m
溢洪道布置在大坝右岸，为矩形断面，长16m,底宽2.0m,高1.5m,溢洪道底为0.2m的C20砼，边墙C20砼，厚0.2m。
3.8其它工程改造设计
加强山塘管理，切实落实管理责任，建立健全管理规章制度，加强对大坝、溢洪道等建筑物的检查、观测、防护、保养等。
4 施工组织设计
4.1施工条件
1、施工道路：本工程距离乡政府5km，施工道路为进坝山路，材料运输较方便。
2、施工场地：本工程分布相对集中，施工场地较为开阔，施工相互干扰较小。
3、施工建筑材料：砂、卵石从附近河砂料场采购，石料在就近石场采购。
4、施工用水用电：施工用电可充分利用就近农户的低压线路接线，这样，既提高施工进度，又能节省资金开支，具体是由农户的低压线路接至工地后，在工地安装计量装置和保险装置，做到一机一闸，一箱一漏，确保施工用电的安全。施工用水可直接取自山塘、沟渠水流。
4.2主体工程施工
本次除险加固项目包括:清除坝顶杂草，坝顶加宽；对大坝应水坡进行填土培厚以减缓坡度，新建排水渠，重置卧槽，整治坝区周边环境。
工程施工主要采用人工方法施工，配备适量施工机械。工程施工要选择在枯水期，加强施工管理，在汛期来临之前完成工程施工任务。
4.2.1混凝土施工
一、施工准备工作
1、准备施工机械设备和质量检测仪器
⑴主要机械（脚轮架子车等）、人工的配套施工能力应满足施工的最少配置要求，同时还要求满足工程进度的要求。
⑵试验检测设备应能满足本工程施工质量和施工进度的基本要求。
2、对原材料进行源头控制，按规定频率进行自检，报请试验室对原材料按规定频率进行抽检，不合格材料不允许进场，已进场的不合格材料必须清除出场。进场的原材料必须进行明显标识，主要包括原材料名称、产地、进场日期、数量、检验是否合格等。
3、堆料场、拌和场
⑴堆料场的粗、细集料的存放场地必须硬化处理隔水隔泥，隔仓并设有良好的排水设施。水泥、细集料要求有防雨措施。
⑵拌和场要有明确的水泥混凝土、水泥稳定粒料等混合料配合比牌子，内容包括设计配合比、施工配合比。
4、做好配合比试验
承包人必须事先进行配合比设计。设计包括：根据稳定的材料指标要求，通过试验选取确定合格的配合比、水灰比、坍落度等。合理的配合比必须达到强度要求，具有较小的温缩和干缩系数（现场裂缝较少），施工和易性好（粗集料离析较小）。
5、认真检查每块模板高度，高度不够的模板应清除出场。
二、试验检测
按规定频率检查原材料（砂石级配、含水量、含泥量、水泥）、水
泥用量、混合料强度、压实度、厚度、宽度、平整度、横坡等。
三、施工过程控制
砼的浇筑：浇筑砼前土基和模板应先洒水浸润，石岩基上浇筑砼或与早期砼结合应将岩基或早期砼凿毛，洗刷干净后再铺上一层厚1～2cm的砂浆。砼要随拌随用，防止凝固。
砌石工程施工要求：砌体所用的石料必须质地坚硬，无裂缝，无风化。浆砌石体应做到平整、稳定、密实、错缝。浆砌块石体，全部水平和垂直砌缝，都要进行勾缝处理。勾缝砂浆采用M10的标号。勾缝前必须清缝，深不得少于缝宽2倍，并用清水洗干净后勾缝。勾缝时要将砂浆填满缝隙并压实与表面齐平，然后推压抹光。砌体外露面宜勾缝后12～18小时洒水养护，保持湿润，养护期14天。
4.2.2干砌块石施工
干砌块石砌筑：干砌块石砌筑采用立砌法，砌筑标准：砌体缝合应砌紧，底部应垫稳、填实，严禁架空，无淤泥杂质。块石砌筑前按照工程的设计要求先铺设20cm厚的砂石垫层，砂石垫层的铺设随砌石面的增高分段上升。块石砌筑从坝坡坝脚开始，砌筑的方法：严格照线，自下而上，错峰竖砌，紧靠密实，塞填稳固，大块封边，表面平整，注意美观。块石在选材时控制了物理指标，砌筑时严格控制块石几何尺寸，不得使用最小边厚度小于280mm的块石，更不得使用一边大，一边小的翅口石河飞口石。砌筑完成后，砌体外观要达到用2m靠尺测量时，坡面平整度凹凸不超过3cm，各层缝口错开，且任何一块石头用手扒不动，脚踩无松动。
4.2.3浆砌块石
本工程浆砌块石主要用于浆砌块石挡墙、浆砌块石齿墙等的建设。
砌筑前，必须严格按照设计图纸要求进行测量放样，检查基底压实符合设计及有关规范要求。砌筑应符合下列要求：
（1）砌筑前，应在砌体外将石料上的泥垢冲洗干净，砌筑时保持砌石表面湿润。
（2）应采用坐浆法分层砌筑，铺浆厚宜3cm～5cm，随铺浆随砌石，砌缝需用砂浆填充饱满，不得无浆直接贴靠，砌缝内砂浆应采用扁铁插捣密实。严禁先堆砌石块再用砂浆灌缝。
（3）上下层砌石应错缝砌筑。砌体外露面应平整美观，外露面上的砌缝应预留约4cm深的空隙，以备勾缝处理。水平缝宽应不大于2.5cm，竖缝宽应不大于4cm。
（4）砌筑因故停顿，砂浆已超过初凝时间，应待砂浆强度达到2.5Mpa 后方可继续施工。在继续砌筑前，应将原砌体表面的浮渣清除。砌筑时应避免振动下层砌体。
（5）砂浆配合比、工作性能等，应按设计标号通过试验确定，施工中应在砌筑现场随机制取试件。
4.3 施工进度计划
本次除险加固工程项目较简单，但为缩短工期，减少对农业生产的影响同时降低工程造价，各施工点可同时施工。施工工期为2个月，时间从2013年1月到2013年3月。
5 工程管理
5.1 管理机构及体制
山塘建成后，应制定相应的大坝运行管理规章制度，明确水库专职库管理人员岗位职责与任务，由乡镇水利工作站和包库领导进行定期或不定期检查，确保水库工程安全，同时对聘任的管理人员进行业务培训，建立值班考勤和考核制度。水利局每年要组织乡镇工作站和包库领导对聘任的管理人员的水库管理能力、工作态度和工作责任心进行评比。同时山塘管理结合产权制度改革，强化管理责任，落实管理职责与管理范围。
5.2 管理范围及职责
5.2.1 管理范围
马斜背塘山塘管理站管理范围包括山塘大坝、溢洪道、输水涵管以及交通设施等各类建筑周围和山塘土地征用线以内的库区。同时负责工程区内所有水工建筑物的观测维护、日常运行调度、防汛抢险、动力设备的运行管理等工作。
5.2.2 管理职责
山塘专职管理人员主要职责：①宣传执行有关水利部门颁布的法律、法规、政策，发动群众自学维护和共同管理好山塘工程及其配套设施；②按照有关规程规范做好山塘日常现场巡查、观测并认真做好记录，发现异常情况及时向乡（镇）人民政府、县级水利主管部门报