水库除险加固工程初步设计报告(4)

1 综合说明

1.1 绪言

××水库位于新疆和田地区县境内是普斯开河中游出山口上游7㎞前山区的一座小（1）型拦河式水库，水库位于东径78°35.5′，北纬37°06.8′，315国道以南33km处，承担普斯开河下游的防洪、调蓄和农田灌溉任务，灌溉面积4535亩。水库规划设计总库容150万m3，竣工库容150万m3 ，现已基本淤满，除险加固后设计总库容仍为150万m3。

水库大坝正常蓄水位1891.5m，最大坝高22.2m，为水力冲填均质土坝，大坝全长450m。

××水库主要由大坝、放水涵洞、泄洪涵洞、放水渠等建筑物组成。加固前后水库工程特性详见表1-1

1.2 水文

××水库库区位于普斯开河中游，属典型大陆性气候。最低温度－22.9℃，最高温度41℃°C。最大风速集中在4、5、6月，主风为西风，多年最大风速为21m/s。日照时数每月平均为233.6小时，日照百分率平均为63%。多年平均降水量仅为65.1mm且年内分配极不均匀，蒸发量为2424mm，为降雨量的37.2倍。3－6月为多风季节，风速一般10－15m/s，最大21m/s多为南风，浮尘天气超过180天。

表1－1 水库工程特性表

序号 工程指标名称 单位 指 标

加固前 加固后

工程

等级 大坝等别 等 四 四

主要建筑物 级 4 4

次要建筑物 级 4-5 4－5

地震烈度 度 Ⅶ Ⅶ

波斯

干河

流域 坝址上游流域面Km2 658.5 658.5

降雨量 mm 136 136

平均径流量 万m3 2300

年输砂量 万

水

库 调节性能 季调节 季调节

库水面积 万m3 15.21 57.18

正常水深 m 11.5 15.7

正常蓄水位 m 1881.42 1885

设计库容 万m3 150 150

竣工库容 万m3 150

淤积库容 万m3 128.83

现状库容 万m3 21.17

大

坝 坝型 水力冲填均质粉土坝 坝后培坡填高

坝项高程 m 1886.72～1888.49 1891.5

最大坝高 m 18.4 22.2

坝顶宽度 m 20～120 10

防浪墙顶高程 m 无 无

坝顶长 m 378.5 450

上游坡比 1∶3.5～1∶4.5 1:4.0

下游坡比 1∶3.0～1∶3.5 1:3.5

护坡材料 0+000～0+065为浆砌石，其它 砼护坡

放水

涵洞 泄流量 m3／ 10 10

进口底高程 m 1869.92 1869.92

型式 城门洞型，洞型2×2.5m 城门洞型，洞型2×2.5m

泄洪

涵洞 泄流量 m3／4 4

闸底高程 m 1879.42 1879.42

型式 2孔 开敞式1×(1+1.5) 开敞式1×(1+1.5)

效益 灌溉面积 亩 4535 4535

××水库为拦河式山区水库，普斯开河的水文、径流、洪水及泥沙对其影响较大。

××水库坝址处普斯开河多年平均径流量约为0.23亿m3，每年6－8月份径流量占全年的71%。根据推理公式计算可知30年一遇和300年一遇洪峰流量分别为126m3/s和264m3/s。普斯开河的推移质泥沙含量为19.1万t/年 1.3 地质

××水库位于普斯开河中游出山口处。

工程区出露地层主要有第三系和第四系地层，第三系古一始新统喀什群（E1＋2）；第四系上更新统冲积层（Q3аL新疆群）和全新统冲积层（Q4аL）以及人工淤积粉土（Q4S）和全新统风积（Q4tol）。

坝体、坝基粉土在7度区近震、远震条件下不会产生液化。

砂砾料场位于普斯开河左岸高阶地及现代河床中；坝壳料位于距水库坝址以北4.0km的普斯开河左岸高阶地；土料场位于库盘内。建筑材料的储量和质量均满足工程建设要求。

1.4 工程任务和规模

承担普斯开河下游防洪调蓄及4535亩农田灌溉任务，保护桑株乡10队、20队的人口约1500人。

××水库为小（1）型水库。

除险加固设计库容150万m3，最大坝高22.2m，坝顶长度450m。

1.5 工程病险情分析

根据工程施工、运行情况和大坝隐患勘察结果及分析认为××水库存在以下病险问题：

（1）××水库未进行规划设计，是大跃进年代的产物，施工采用水力冲填的方法进行填筑，坝体填筑质量差。

（2）水库历经30余年运行，加之普斯开河流域上游植被差，水土流失严重，水库淤积逐年增加，原有150万m3库容，现已淤积仅剩库容21.17万m3左右，坝前淤积厚度最大达13m。

（3）坝体填筑时未进行坝肩和坝基的清基处理及防渗截水槽等防止渗透破坏的工程处理，现已表现出坝基渗透破坏现象。

（4）放水涵洞位于坝0-017处，洞内伸缩缝已拉开，且洞边墙有两处裂缝长32m、宽1cm。洞内漏水现象严重，涵洞底板有灰岩遇水融蚀形成裂缝而产生渗透破坏形成的空洞。

（5）放水涵洞闸后放水渠穿行于普斯开河谷农田之中，已破损，最大放水流量仅为10m3/s，无排洪出路。

（6）水库大坝的实际抗洪能力小于300年一遇的洪水标准，且30年一遇的设计洪水也无法抗御，防洪不安全

（7）经分析计算坝基渗透不稳定。

1.6 工程布置与建筑设计

××水库大坝0－030～0＋420大坝段。水库大坝上游坝坡1：4.0，下游坝坡1：3.5。护坡下部设一布一膜，膜下再设20cm戈壁垫层。水库大坝原坝顶高程为1886.72m～1888.49m，水库加高加固后设计坝顶高为1891.5 m，坝顶高程普遍增加约3m左右，坝顶宽度为10m。

坝体填筑土料采用库内淤积粉土，平均运距300m，设计干容重1.53g/cm3，设计含水量18%，料场的储量、质量均满足设计要求；戈壁垫层料位于××水库大坝下游6km的××河中，垫层设计相对密度0.75，填筑时控制含水量4%，含泥量小于5%。

坝体砼护坡采用C20砼，护坡厚度0.15m，护坡长度3m（顺坝轴线方向），宽2.5m（垂直坝轴线方向），垂直方向错缝布置。护坡伸缩缝采用L600高压闭孔塑料板填缝，缝宽0.8mm。

××水库坝顶设置9.5m宽泥结石路面。

槽孔砼防渗墙轴线布置在除险加固后的大坝坝前坡脚，0＋000～0＋400，防渗墙顶上齿墙顶面设计高程为1881.5m；0－030～0＋000防渗墙顶上齿墙顶面设计高程为1881.5m～1891.5m，槽孔砼防渗墙设计墙体厚度采用0.3m，槽孔砼防渗墙设计强度C5、抗渗标号W6、水灰比0.82， 一、二序槽孔槽段长度均为10m。

大坝坝后排水及盖重处理重点是（0＋000～0＋200）高坝段坝后坡脚。初步考虑竖向排水顶高程为1871.54m～1877.37m。

在排水体与坝体、坝基土接触面上，铺设一层350g/m2的无纺布作为反滤保护层，在竖向排水体下游或盖重上填筑水平宽度为3m或垂直厚度1.5m的粉土，填筑要求同坝体填筑，主要起防冻和保护作用，水平排水体后段接纵向排水渠。

放水涵洞启闭闸井顶高程原为1885.17m，工作桥为木板搭设，十分不安全，根据坝顶加高至1891.5m的要求，闸井相应加高至1891.5m，并浇筑排架结构上部为钢桁架结构，宽1.2m的工作桥。

对于放水涵洞边墙的两处明显裂缝（约32m，宽1m）采用化学灌浆处理。

坝体浸润线观测和坝基渗透压力观测，剖面位置在0＋100和0＋200，共布置2个测压管观测剖面。每个剖面上布置3个坝体浸润线观测孔；3个坝基渗透水压力观测孔。

1.7施工

××水库除险加固(推荐方案)施工主要包括有坝体局部加高和坝基砼防渗墙、防浪护坡、下游坡脚反滤排水和放水涵洞加高等四项分部工程。从工程性质划分为砼防渗墙工程、复合土工膜铺设、砼护坡工程、土方填筑工程、无纺布贴坡排水工程及放水涵洞加固等主要工程类别。

主要工程量：

C5 W6砼防渗墙: 0.7981万m2

土方填筑: 10.752万m3

一布一膜: 1.654万m2

无纺布： 0.679万m2

砂砾石垫层： 0.574万m3

干砌石： 0.0470万m3

C20护坡砼： 0.29万m

××水库除险加固工程施工总体布置，在平面分布上分为三条施工线：

第一条施工线在1881.5m高程进行槽孔砼防渗墙工程。

第二条施工线在1885.1m～1891.5m高程之间坝坡进行土方填筑工程、垫层填筑、一布一膜铺设和砼护坡浇筑。

第三条施工线是在坝下游坡脚做无纺布贴坡及反滤排水和排水渠施工。

第一条和第二条施工线难度较大，且场地狭窄，直接影响施工工期，由于浇筑防渗墙施工受水库水位的制约影响，所以必须加强施工强度。

该水库大坝坝顶宽度为10m，原有宽度20m～120m，有上坝公路可通行，在施工时，可在原坝顶下侧堆放施工材料及机械设备，搭设临时工棚。护坡C20混凝土可在坝顶用搅拌机搅拌，用小翻斗车运至坝顶溜槽上端施工点。

该水库除险加固总工日3.69万工日，施工期定为2年，工期8个月。高峰人数300人。

第一年4月15日－6月15日（或9月10日－11月30日）完成砼防渗墙工程。每天按三班考虑，安排1台HL－600－BH12型液压抓斗机，2台ZJ－1500型泥浆搅拌机和2台泥浆泵。

第一年4月15日－9月30日完成坝体填筑和砼护坡以及坝后贴坡反滤及排水渠工程。

第二年4月15日－6月15日前完成放水涵洞加固工程。

主要技术供应：主要建筑材料详见下表1-2。

1.8水库淹没处理及工程永久占地

水库增加淹没面积480亩，无工程永久占地。

1.9环境保护评价及水土保持评价

主要材料用量表 表1-2

名称 水泥

(t) 木材

(m3) 柴油

(t) 一布一膜

(万m2) 无纺布(万m2)

数量 1564 127 140 1.654 0.679

1.9.1环境保护评价

本设计主要是对水库大坝进行除险加固，在坝前坡对坝体和坝基采取防渗措施，在坝后坡脚采取反滤排水措施，库内淤积物清淤上坝填筑，保证水库安全运行。在工程施工和运行过程中，不开挖地面土料，不占地，不破坏地面植被。

a.水库除险加固后恢复原设计库容150万m3，每年新增调蓄水量约130万m3，可改善下游灌区4535亩农作物灌溉条件，提高农作物单产，增加的蓄水量也可用于天然生态灌溉，改善自然生态的生长环境，防风固沙。

b.工程实施后，消除了垮坝的潜在危险，保证水库下游人民生命和财产的安全，给下游带来良好的生活环境。

c.在施工过程中会给环境带来一些不利影响。施工中的废渣、废水和废弃的土工膜及其它等污染物要妥善处理，运到指定地点埋好，不要乱堆乱扔；施工中的废气和噪音及车辆来往的灰尘也对环境带来短暂的不利影响，要采取对施工道路洒水养护等措施和减少废气和噪音的措施。做到文明施工。