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1、云南省XXXX自治州XX县XX水库除险加固工程初步设计报告XXXX自治州水利水电勘测设计研究院目 录1 综合说明11.1 绪言11.2 水文51.3 工程地质81.4 工程规模和防洪标准161.5 水库枢纽工程除险加固设计171.6 金属结构201.7 施工组织设计201.8 水库淹没处理及工程占地211.9 工程管理221.10 环境保护设计221.11 工程投资概算221.12 经经评价231.13 结论及今后工作意见232 水 文252.1 流域概况252.2 基本资料262.3 洪水复核282.4 泥沙估算443 工程地质453.1 区域地质简述453.2 库区473.3 枢纽区工程地
2、质条件493.4 老输水泄洪涵洞工程地质条件及评价543.5 建议处理措施553.6 新建输水泄洪隧洞工程地质条件553.7 天然建筑材料564 工程规模和防洪安全复核594.1 工程任务594.2 水位库容曲线594.3 死水位(最低运行水位)选择614.4 正常蓄水位确定624.5 防洪安全复核625 水库枢纽工程除险加固设计685.1 设计依据685.2 工程总体布置695.3 大坝除险加固设计715.4 新建输水泄洪隧洞设计986 金属结构1036.1 现状金属结构及安全鉴定情况1036.2 闸门和启闭机1036.3 拦污栅1037 施工组织设计1047.1 施工条件1047.2 施工
3、导流及度汛1077.3 天然建筑材料1087.4 主体工程施工1107.5 施工交通运输1147.6 施工工厂设施1147.7 施工总布置1167.8 施工进度计划1177.9 主要技术供应1198 水库淹没处理及工程占地1228.1 工程概况1228.2 水库淹没1228.3 工程占地1229 工程管理1239.1 管理机构1239.2 管理办法12310 环境保护设计12510.1 设计依据12510.2 工程对环境的影响评价12510.3 环境保护设计12810.4 环境保护投资估算13010.5 结论13111 设计概算13211.1 编制说明13211.2 工程概算表13712 经济
4、评价17512.1 概述17512.2 国民经济评价17612.3 财务评价17912.4 综合评价1831 综合说明1.1 绪言1.1.1 基本情况XX水库位于云南省XX州XX县XX乡境内，距剑兰公路6.5km，距县城28km，坝址地处东经994606、北纬263223。库区位于老君山西南侧山脚高程约25002600m，属澜沧江流域水系，水库本区集水面积4.0km2，水库蓄水主要从大佛殿河引水来充蓄，引区集水面积为17.4km2。XX县属北亚热带高原湿润季风气候，区内光照充足，冬春干旱，夏秋多雨，干湿季分明。根据XX气象站观测资料统计：多年平均气温12.4，多年平均最高气温20.4，多年平均
5、最低气温6.2；多年平均降水量743.4mm，历年最大1日降水量76.1mm。XX县位于XX州北部，2006年末，全县总人口17.1万人，绝大部分为XX，占总人口的91.7%，是主要的XX聚居地之一，全县土地面积2270. 44km2，实有耕地面积19.9万亩，人均占有耕地1.2亩/人。XX水库原设计总库容333万m3，兴利库容288万m3，本次复核，总库容248.5万m3，兴利库容210.1万m3。XX水库属小型水利工程，水库位置较高，水质好，控制灌溉面积广，水库以灌溉为主，设计灌溉面积0.65万亩，同时兼顾防洪，是具有灌溉、防洪、水产养殖及电站调节等综合效益的水库。水库主灌区为中羊、兴文、
6、石登、金坪四个村委会，下游受影响村社14个自然村，人口16500人，耕地18000亩。XX水库将逐步承担集镇供水任务，工程效益是非常明显的。水库于1970年初动工兴建，1978年5月建成，工程建设期长，施工质量差，投入运行后大坝出现险情，现只能降低水位蓄水，水库长期处于带病运行状态，影响水库工程效益的正常发挥，还对下游构成威胁，因此需对工程进行除险加固处理，消除工程存在的安全隐患，使水库大坝正常安全运行，充分发挥水库应有的经济效益和社会效益。根据全省病险水库、水闸除险加固专项规划工作要求，2006年122007年2月按水库大坝安全鉴定办法及水库大坝安全评价导则（SL258-2000)对XX水库
7、进行了大坝安全评价，评价为类坝。水库大坝安全评价报告通过水利主管部门的审查，并确定XX县XX水库大坝为类坝。受XX县水利局委托，XX州水利水电勘测设计研究院于2007年10月编制完成了XX县XX水库除险加固工程初步设计报告及附图，除险加固工程设计概算总投资965.74万元，单位库容投资3.89元/ m3。1.1.2 工程病险现状工程现状及病险情况XX水库现状枢纽工程主要建筑物由大坝、输水泄洪涵洞组成。大坝坝型为均质土坝，坝高19m，坝顶高程2555.717m，坝顶长119m，坝顶宽4m，上游坝坡平均坡比为1:3.25，下游坝坡平均坡比为1:2.25。输水泄洪涵洞位于大坝左端，属坝下无压涵洞，全
8、长100.7m，结构为浆砌石城门洞形涵洞，断面尺寸为1.6m2.0m，衬砌厚1.50.7m，进口底板高程为2540.317m，在进口安装1.2m1.2m斜拉平板闸门一道，400转盖闸门一套，最大出流量2.0m3/s。水库现状枢纽工程两大建筑物存在的病险情况分述如下。大坝大坝为均质土坝，坝料主要取自于左坝肩岸坡残坡积棕红、褐红色含砾粘土、砂质粘土等；水库于1970年初动工兴建，1978年5月建成，施工历时八年多时间；该坝体填筑全部由人工背填，石碾夯压而成，由于在施工过程中受当时的技术、资金等条件限制，所以建设周期长，坝土压实质量较差，对坝坡及坝顶未进行修整及护坡处理，现基本保持其施工时原始面貌。
9、根据前期施工资料、现场走访调查及本次钻孔、探坑揭露及室内试验结果，大坝施工采用人工，坝料均匀性及含水量难于控制，碾压压实功率不够，坝土压实质量较差，填筑压实度低（0.680.74)，因此导致坝土具有中、高压缩性，以中等透水层为主，从而导致坝体渗漏严重，局部发生管涌。大坝下游坡脚处虽设置有排水棱体，但排水棱体尺寸偏小，由于坝体的长期渗漏，坝体土料被带入而充填其孔隙内，使得排水体排水功能降低，坝体浸润线提高，孔隙水应力逐渐积累，对坝坡稳定性影响较差。输水泄洪涵洞XX水库未设置溢洪道，采用输水泄洪涵洞放水和泄洪，坝下式无压拱涵；涵洞布置于大坝底部左岸边，结构为浆砌石城门洞形涵洞及出口为陡槽及消力池。
10、据管理人员介绍，受当时施工条件的限制，涵洞及周围坝土施工质量较差，特别是涵洞周围坝土压实度不够，输水泄洪涵洞自1978年投入运行后，长期渗漏不止，存在坝土被带出现象，并进行了两次回填灌浆处理仍然渗漏。从运行现状看，输水泄洪涵洞坝下段底板、直墙及拱顶无开裂变形现象，洞体均呈湿润状态。2006年12月10日坝前蓄水位为2552m，进洞检查时发现:、卧管段渗漏严重，渗漏量约5L/S，约占涵洞渗漏总量的70%以上；、闸室段顶拱靠右边墙有股状射水1处，渗漏量约0.12L/S；、渗水、滴水位置较多，流量多在0.01L/S以下；、渗漏潮湿滴水及表面钙化沉积严重，涵洞前段（特别是045m段)，左、右壁及顶拱均
11、处于潮湿滴水状态，大部分表面均有钙化沉积覆盖，局部环型施工缝处理欠佳，边墙与顶拱结合处有多处渗水点。据本次观测结果涵洞渗漏总量约6.9L/S。金属结构现状输水泄洪涵洞进口采用钢索斜拉闸门启闭，无检修闸门，放水启闭方式落后，钢索、导向装置严重锈蚀，启闭困难，安全隐患大。大坝安全评价结论大坝防洪标准：水库不能满足300年一遇（P=0.33%)的校核洪水及200年一遇（P=0.5%)的非常运用洪水要求，水库大坝防洪标准仅达10年一遇。防洪安全复核等级为C级。大坝结构稳定性：大坝碾压不实，压实度低于现行规范值，垂直沉降率大。大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数正常运行情况下不满足现行规范值。抗震稳定性：大坝在
12、VIII度地震情况下，下游坝坡的抗震稳定安全系数小于现行规范值，抗震稳定性差。大坝安全复核等级为C级。大坝渗流稳定性：大坝存在严重的坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏和坝岸坡结合部位渗漏。渗漏量随库水位的升高而增大，浸润线出露位置偏高，坝土物理力学指标逐年衰减，大坝渗流性态出现异常。渗流安全复核等级为C级。输水泄洪涵洞满足放水要求，为坝下无压拱涵；洞身段为浆砌石结构，由于洞身长期处于潮湿状态及钙化沉积严重，构件整体性差，其浆砌石结构应力不满足要求，抗震不满足要求；闸室段股状射水1处，左、右壁及顶拱均为表面钙化沉积覆盖及潮湿状态严重，存在多处集中漏水点，渗漏水量与库水位呈正相关关系，有沙子带出现象，已
13、出现明显的渗漏带，渗流性态不安全；无事故检修闸门，启闭方式落后，转盖闸拉杆、导向装置严重锈蚀，启闭困难，安全隐患大，经复核金属结构安全等级为C级。无坝体沉陷、变形及测压管等观测设施、管理所管理住房墙体开裂、变形，属危房。根据水库大坝安全鉴定办法，安全评价导则，XX水库大坝安全类别为三类坝。1.1.3 工程除险加固的必要性和任务工程除险加固的必要性XX水库属小型水利工程，水库位置较高，水质好，水库设计灌溉面积0.65万亩，同时兼顾防洪，是具有灌溉、防洪、水产养殖及电站调节等综合效益的水库。该水库主灌区为中羊、兴文、石登、金坪四个村委会，下游受影响村社14个自然村，人口16500人，耕地18000
14、亩。XX水库将逐步承担集镇供水任务，工程效益是非常明显的。但是由于工程存在病险，现只能降低水位蓄水，水库长期处于带病运行状态，影响水库工程效益的正常发挥，还对下游构成威胁，因此需对工程进行除险加固处理，消除工程存在的安全隐患，使水库大坝安全运行，充分发挥水库应有的经济效益和社会效益，XX水库除险加固工程是十分必要的。工程除险加固的任务XX水库除险加固工程初步设计在XX水库大坝安全评价报告基础上，进一步分析XX水库病险原因，针对存在的问题，提出处理方案进行技术经济比较，确定经济、合理、可行的水库除险加固方案，对大坝进行除险加固，完善工程设施，消除水库的安全隐患，使水库安全运行，充分发挥XX水库效
15、益，有力保障下游人民财产的安全，提高人民群众的生活水平，使人民群众安居乐业。1.2 水文1.2.1 流域概况XX水库位于XX县城以西的XX乡XX村，地处XX河支流大佛殿河的右岸凹箐内，属澜沧江水系。大佛殿河发源于老君山东侧的无名山峰(海拔4052.6m)，在金坪村附近汇入XX河(汇口高程2336m)。大佛殿河流域面积57.8km2，主河道长15.9km。XX水库径流区由水库本区及引水区组成。本区集水面积4km2，主河道长3.76km，主河道平均坡降43.0。引水坝址以上集水面积为17.4km2，主河道长7.49km，主河道平均坡降121.5。1.2.2 气候特征XX县属北亚热带高原湿润季风气候
16、，区内光照充足，冬春干旱，夏秋多雨，干湿季分明。由于地形山峦起伏，海拔高差悬殊较大，地形复杂，立体气候和区域性小气候非常明显根据XX气象站观测资料统计：多年平均气温12.4，多年平均最高气温20.4，多年平均最低气温6.2；多年平均降水量743.4mm，历年最大1日降水量76.1mm，最大连续降水日数26天，相应降水量209.8mm；多年平均日照时数2350.7小时，多年平均蒸发量1995.4mm，多年平均相对湿度70%；多年平均风速2.9m/s，多年平均最大风速14.0m/s，历年最大风速20.0m/s。1.2.3 洪水1.2.3.1 暴雨洪水特性XX水库所在的黑惠江流域地处滇西横断山脉纵谷
17、区中部，暴雨主要受西南季风控制，具有明显的季节性，形成暴雨的天气系统主要有冷锋低槽、低涡等。每年5月份，流域进入雨季，雨势猛，强度大，历时短，并因局部地形影响，暴雨空间分布不均；10月下旬以后，南支西风干暖气流增强，副热带天气系统南撤，出现暴雨洪水次数和量级都明显减少。根据XX水库专用站观测资料统计，较大暴雨出现时间为610月，最大1日暴雨量为73.5mm(1993年6月28日)。水库流域洪水由暴雨形成，洪水发生季节与暴雨基本一致。由于流域面积小，主河道较短，发生的洪水峰高、量小，洪水过程陡涨陡落，历时较短，以单峰尖瘦型为主，呈山区性雨洪型河流特性，单次洪水历时一般在一天左右。1.2.3.2
18、洪水标准XX水库属小型工程，等别为等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。XX水库大坝洪水标准取：设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准300年一遇，农防、坝体施工期临时渡汛洪水标准10年一遇，施工洪水标准5年一遇，枯期(施工)洪水标准5年一遇。1.2.3.3 设计洪水计算XX水库设计洪水主要采用三种计算方法来推求：图表暴雨法，查云南省暴雨洪水查算实用手册图表计算；实测暴雨法，用XX县气象站实测暴雨计算设计洪水；实测雨型法，用XX水库专用站的实测暴雨过程进行设计洪水计算。综合分析，取用“实测暴雨法”计算成果作为XX水库设计洪水成果。洪水成果见表1-1。XX水库设计洪水成果表表 2-6 单位： Q
19、max:m3/s、W24: 104m3 项目重现期QmaxW24300年40.844.030年28.330.410年21.423.35年16.318.31.2.3.4 枯期施工洪水根据XX水库洪枯水情特点及施工组织设计要求，施工期为当年11月1日至次年5月10日。水库枯期施工洪水计算采用下游的羊庄坪水文站年度洪水与枯期(施工)洪水在同频率下的比例系数类比于XX水库，推算水库的枯期施工洪水，成果见表1-2。XX水库枯期施工洪水估算成果表表1-2 单位：Qmax(m3/s)、W24(m3/sd)洪水标准年度洪水枯期洪水比例系数洪峰洪量洪峰洪量洪峰洪量10年8537522151940.2520.25
20、85年6555891251310.1910.2221.2.3.5 泥沙估算XX水库泥沙计算，按“新老库容曲线比较法”计算，XX水库使用14年(19781992年)的泥沙总淤积量为5.00万m3，年平均淤积库容为0.36万m3。1.3 工程地质1.3.1 区域地质工程区位于XX县城以西XX乡西北角旧栗坪村西侧，地处滇西横断山脉中段，老君山山脉近南段西南侧山脚，高程约25002600m一带山间盆地之中。区内山脉、河流以南北向为主，与区域构造线一致；地势总体北西高，南东低。区域内主要出露新生界下第三系渐新统（E3？)地层，岩性为紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，厚度大于2670m，分布于整个工
21、程区，缓倾角单斜地层，岩层总体倾向北西（300350)，倾角约1020；地表山坡多为第四系全新统残坡积（el+dlQ)覆盖层，厚约0.55m，河谷及阶地堆积有第四系全新统冲洪积、洪积地层（al+plQ)，厚约110m。区域水文地质条件较复杂，在受地层岩性控制的基础上，受地质构造、地貌、气象等多种因素的控制，其中地质构造起主导作用。根据含水岩层的孔隙、裂隙类型及其发育程度和岩性组合特征，工程区主要赋存三种含水岩组。地下水量、水位随降水量、地形变化而变化，地下水高于河水，为地下水补给河水，以泉水和散流状排于沟谷或地表。工程区内不良物理地质现象主要为表层岩石风化强烈、破碎，第四系松散地层分布较广，局
22、部有小崩塌及规模较小的滑坡。工程区地处青藏滇缅印尼巨型“歹”字型构造体系与径向构造体系的复合部位；附近的弥沙河大断裂为发震断裂，具有长期活动性，河流堆积阶地发育；印支燕山期和喜山期的火山活动频繁，说明挽近期地质构造活动明显。根据云南省区域地壳稳定性分区图，工程区处于次不稳定区。根据国家地震局、昆明地震大队资料、XX洱源地区为强震发生带。按中国地震动参数区划图（GB183062001)，本区地震动反应谱周期为0.45s，地震动峰值加速度为0.2g，对应的地震基本烈度为度。1.3.2 库区库区位于老君山西南侧山脚高程约25002600m一带，属侵蚀、剥蚀、堆积山间河谷、盆地地形，地形相对高差约30
23、80m；库岸一般自然坡度1030，库盆座落于大佛殿河中上游河段右（西)侧，主要系引蓄大佛殿河水，库区周围无大的不良物理地质现象。库区出露地层单一，下伏基岩均为新生界下第三系渐新统（E3？)缓倾角单斜地层，岩层总体倾向北西（300350)，倾角约1020；岩性为紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，局部陡坡处强风化基岩裸露。地表山坡多为第四系全新统残坡积（el+dlQ)覆盖层，岩性为砂土、粘土夹块碎石，厚约0.55m。地表分布的第四系松散地层及大部分强风化基岩透水性及富水性均较好，是库区主要的含水透水层，受大气降水及地表水补给，多以散流形式沿沟谷向库区临空面排泄。下部弱微风化基岩，富水性及透水
24、性均弱，是库区主要的隔水岩层。库区植被较好，水库淤积量不大，库岸总体较稳定，无邻谷渗漏，不存在淹没和浸没问题。1.3.3 枢纽区工程地质条件1.3.3.1 大坝工程地质条件及评价坝基工程地质条件据前期施工、设计资料及勘察钻孔揭露分析，沿坝轴线方向坝基底部河床段设置有截水槽，深度约2.4m，齿槽基础落于强风化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩上，岩体强风化带厚度约515m；岸坡段坝基残留有第四系全新统残坡积（el+dlQ)层：黄、褐红色砂质粘土、粘土夹块碎石，厚约13m；上、下游坝基段残留有第四系洪积层（plQ)：主要为砂土、粘质砂土夹卵砾石，厚约12.5。坝址附近无大的断层形迹，坝基岩层产状320
25、15，缓倾角倾向上游略偏左岸，无大的不利结构面组合情况，坝基岩体稳定；坝基残留有第四系残坡积、洪积松散地层，其力学强度指标略偏低，基本满足建坝要求；水库运行多年未发现大的坝基滑移失稳现象。据勘察钻孔ZK2、ZK4孔内水文地质试验资料，坝基残留洪积层及强风化基岩带，注水渗透系数为K=2.889.7610-4cm/s，压水透水率为1140.5Lu，均属中等透水层，为坝基主要渗漏通道；下部弱风化基岩，压水透水率为7.27.9Lu，为弱透水层，可视为相对隔水层。现状下存在坝基渗漏，经现场巡视检查，在坝脚棱体处有多个股状出水点，以管涌型渗漏为主，勘察期间库水位为2552m，用三角堰观测坝基渗漏量为3.5
26、L/s。坝肩工程地质条件及稳定性评价左坝肩左坝肩顶部地形平缓，表层为第四系全新统残坡积（el+dlQ)层：黄、褐红色砂质粘土、粘土夹块碎石，厚约15m；坝轴线下游侧岸坡稍陡处局部有下第三系渐新统（E3？)强风化紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩出露，单斜岩层，产状32015，倾向上游偏山内，斜交坡，岸坡稳定性较好。据ZK1资料，左坝肩残留残坡积层厚约3 m，强风化层厚度约8m，注水渗透系数为K=1.231.2410-4cm/s，段压水透水率为28.6Lu，均属中等透水层；下部弱风化层，压水透水率为9.7 Lu。左坝肩存在坝基结合部及强风化带基岩渗漏问题。右坝肩右坝肩地形稍陡，地形坡度约35
27、40，表层为第四系全新统残坡积（el+dlQ)层：黄、褐红色砂质粘土、粘土夹块碎石，厚约13m；下伏基岩为下第三系渐新统（E3？)紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，单斜岩层，产状3103301018，倾向上游略偏山外，斜交坡，岸坡稳定性较好。据ZK3资料，右坝肩残坡积层厚约1.6m，强风化层厚度约13.7m，渗透系数为K=1.510-12.5410-2cm/s，属强透水层；下部弱风化层，压水透水率为8.9 Lu4.9 Lu，属弱透水层。15m以下可视为相对隔水层，15m以上强透水层及中等透水层为主要的渗漏透水通道，现状下存在坝基结合部及强风化基岩带绕坝渗漏问题。据多年运行观测，当库水位升
28、至2549.7m以上时，右坝坡绕坝渗漏开始出现，随库水位升高渗漏量增加；当库水位降至2549.7m以下时，右坝坡绕坝渗漏出水点消失。勘察期间库水位为2552m，经现场巡视检查，右岸坡高程25402550m一带，坝体与岸坡结合带附近有6个股状出水点，以管涌型渗漏为主，用三角堰观测右坝坡绕坝渗漏总量为1.8L/s。坝体工程地质条件及病害原因分析评价大坝为均质土坝，坝料主要取自于左坝肩以上残坡积棕红、褐红色含砾粘土、砂质粘土等；由于在施工过程中受当时的技术、资金等条件限制，所以建设周期长，大坝施工以人工为主，坝土压实质量较差，对坝坡及坝顶未进行修整及护坡处理，基本保持其施工时原始面貌。现根据前期施工
29、资料、现场走访调查及钻孔、探坑揭露及室内试验结果，对坝体土料综合描述如下：坝体土料均为褐红色低液限粘土（CL)，未发现明显的分层分区现象。据12组坝土原状样试验资料，土料特征粒径中，有效粒径D10为0.00170.0172，限制粒径D60为0.040.07，不均匀系数Cu(D60/ D10)为12.8633.53。湿密度1.532.04g/cm3，干密度1.151.65g/cm3，比重2.662.69，压缩系数a1-2为0.2141.107；抗剪强度指标：C=13.3C=20.5KPa，=14.520.3，平均值为C=17.9KPa，=18.2。坝土原状样压缩系数a1-2为0.2141.107
30、，平均值为0.446，说明坝土具有中高压缩性，密压度较低。据2组坝土重塑样(CK1、CK2)试验资料，土料特征粒径中，有效粒径D10为0.00170.0021，限制粒径D60为0.040.057，不均匀系数Cu(D60/ D10)为19.0533.53；湿密度1.31.43g/cm3，干密度1.031.12g/cm3，比重2.662.68，压缩系数a1-2为0.68；抗剪强度指标：C=29.33C=26.53KPa，=16.6517.38，平均值为C=27.53KPa，=16.89；击实最优含水率为25.81%26.28%，最大干容重1.52g/cm3；坝土压实度为(干密度/最大干容重)：0.
31、680.74(详见XX县XX水库除险加固工程坝土重塑样试验成果整理表)。据ZK1、ZK2、ZK4共11次标准贯入试验资料，实测锤击数为610击/30cm，平均8击/30cm，其稠度为中等坚硬，无侧限抗压强度qu=100120 KPa 。坝体病害原因分析及评价：从水库大坝的施工情况看，大坝于1970年初动工兴建，1978年5月建成，历时较长；上坝土料采用人工挖运，碾压采用石碾碾压，施工中采用人工挑水撒泼，坝料均匀性及含水量难于控制，碾压压实功率不够，坝土压实度仅为0.680.74，坝土压实质量较差；坝土原状样压缩系数a1-2为0.2141.107，平均值为0.446，说明坝土具有中高压缩性；坝土
32、渗透系数K为2.4710-4cm/s，以中等透水层为主，坝体渗漏严重。据ZK1、ZK2、ZK4孔内注水试验，坝土渗透系数K为4.4710-59.7610-4cm/s，平均值2.4710-4cm/s，属中等透水层为主局部夹弱透水层透镜体，坝体渗漏问题不可避免。在现状库水位2552.0m时，经现场巡视，下游坝坡2544.017m高程以下局部有渗水现象，靠近右岸坡大面积湿润。据CK1、CK2二组坝土重塑样试验颗分资料， 10.5mm含量1.031.53%，0.50.25mm含量1.271.60%，均小于3%，不均匀系数Cu(D60/ D10)为19.0533.53；因此，坝土为不均匀系数大于5的不连
33、续级配土，粗细粒的区分粒径df为：颗粒含量小于或等于3的粒径级中最小粒径作为区分粒径，df=0.25mm，对应土的细颗粒含量Pc=96.8797.73535，可能产生流土型渗透变形。流土型临界水力比降计算公式Jcr=(Gs-1)(1-n)，Gs =2.662.68，n =0.5790.6157，Jcr=0.650.7；允许水力比降按2的安全系数考虑，J允许=0.325。目前水库蓄水位为2552，水力比降为0.246，小于允许水力比降，坝土没有产生明显的流土型渗透变形破坏现象。大坝下游坡脚处虽设置有排水体，原设计有反滤层，由于坝体的长期渗漏，坝体土料被带入而充填其孔隙内，使得排水体排水功能降低，
34、坝体浸润线提高，孔隙水应力逐渐积累，对坝坡稳定性影响极大。筑坝土料均匀性较差，碾压方式落后和施工质量控制不规范，坝体填筑压实度低，透水性较强，坝后排水体排水功能降低，坝体浸润线出露偏高等原因，使大坝的抗渗、抗震稳定性差。大坝渗漏原因分析及评价根据钻孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4注水、压水试验资料结合地层岩性分析，坝址区可分为三种透水层：强透水层(110-2K1100cm/s):见于右坝肩ZK3上部010m段，渗透系数为1.5010-12.5410-2cm/s，主要为强风化基岩带裂隙型渗漏。中等透水层(110-4K110-2cm/s或10q100Lu)：分布较广泛，主要为大部分坝土，坝基残坡积
35、层、洪积层及强风化基岩带；渗透系数1.239.7610-4cm/s，透水率q一般为1140.5Lu；一般在28m以上。弱透水层(110-5K110-4cm/s或1q10Lu)：主要为部分坝土及下部弱风化基岩带，渗透系数为4.479.4110-5cm/s，透水率q为4.99.7Lu。弱透水层可视为相对隔水层，强透水层及中等透水层为主要的渗漏透水层；坝体以中等透水层为主局部夹弱透水层，坝基残坡积层、洪积层结合带及强风化基岩带为中等透水层；左坝肩残留残坡积层和强风化层，均属中等透水层，存在坝基结合部及强风化带基岩渗漏问题；右坝肩强风化带为强透水层，现主要的渗漏类型为管涌型，表现为坝体、坝基及右坝肩强
36、风化带基岩绕坝渗漏。勘察期间库水位为2552m，经现场巡视，下游坝坡2544.017m高程以下局部有渗水现象，靠近右岸坡大面积湿润；在坝脚棱体处积水严重，并有多个股状出水点；右岸坡高程25402550m一带，坝体与岸坡结合带附近有6个股状出水点；涵洞及周围坝土潮湿、渗漏严重。用三角堰观测渗漏量，结果为：坝基渗漏量约为3.5L /S，涵洞及周围坝土渗漏量约6.9L/S，左坝肩及岸坡结合带渗流量较小未进行测量，右坝肩绕坝及岸坡结合带渗漏量约1.8L/S，日渗漏量约1054.08m3。据1987年10月至1988年5月水库运行观测资料，当库水位达2553.7m时，下游高程2546.5m平台以下坝坡，
37、出现大面积渗水、潮湿现象，特别是靠近右岸坡结合带出现管涌型；经测定，右岸绕坝及坝坡结合带汇集渗漏量达3 L/S，坝基及涵洞汇集渗漏量约19.1L/S；日渗漏量约1909.44m3。总之，水库自投入运行后，坝坡渗水潮湿、坝基渗漏、绕坝渗漏等病险现象一直存在，水库运行过程中虽针对局部病害进行过一定处理，但处理均不彻底，多年来一直带病运行，严重影响了大坝的安全运行，给水库下游居民的生产生活以及剑兰公路的安全带来了安全隐患，同时水库未能按正常蓄水，水库一直未发挥其应有的效益。1.3.3.2 输水涵洞工程地质条件及评价输水泄洪涵洞布置于大坝底部左岸边，修建于19731974年，为浆砌石衬砌，坝下式无压拱
38、涵。涵洞处于坝土覆盖之下，据现场走访调查及部分涵洞施工记录资料，推测涵洞基础前段置于残坡积层上，后段置于下第三系渐新统(E3？)强风化层紫红色粉砂质泥岩夹泥质粉细砂岩地层上；受当时施工条件的限制，涵洞及周围坝土施工质量较差，特别是涵洞周围坝土压实度不够，蓄水后渗漏极为严重，涵洞前段，左、右壁及顶拱均处于潮湿滴水状态，大部分表面均有钙化沉积覆盖，局部环型施工缝处理欠佳，边墙与顶拱结合处有多处渗水点，经过两次回填灌浆处理后现仍然渗漏严重。据本次观测结果涵洞渗漏总量约6.9L/S，涵洞处于病险之中，除险困难，建议将其封堵，新建输水泄洪隧洞。1.3.3.3 建议处理措施综上所述，XX水库大坝存在坝坡渗
39、水潮湿、坝基渗漏、绕坝渗漏等严重的病险隐患，坝坡抗滑、抗震及抗渗稳定性差，下游坝坡遇地震处于不稳定状态；坝下输水泄洪涵洞处于严重病险之中，需尽快进行除险加固处理。建议除险加固处理措施：对大坝坝体、坝基及坝肩进行整体防渗处理，防渗帷幕底界须进入弱透水层(1q10Lu)不低于5m；平面边界：左坝肩ZK1 往左侧约52m，右坝肩ZK3往右约20m。完善上、下游及坝顶护面，坝顶加设防浪墙，翻修重做下游排水体。封堵坝下输水泄洪涵洞，在大坝右岸新建输水泄洪隧洞。1.3.3.4 新建输水泄洪隧洞工程地质条件新建输水泄洪隧洞布设于大坝右岸，为折线洞，轴线方向129，于洞转桩处转为80；隧洞全长约273m，初拟
40、进口底板高程为2539.5m，洞径为1.8m，初拟于4#+1.5m附近设竖井；其中：竖井前段为水平有压段，长约45.9m(其中进口明槽段约18.4m)；竖井后段为无压段，长约206.1m，坡降为1/70。洞体穿过地层均为下第三系渐新统 (E3？) 紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩地层；地表局部强风化已裸露，大部分地段被第四系全新统残坡积层(el+dlQ) 砂土夹块碎石覆盖，厚约13m。隧洞围岩节理裂隙较发育，单斜构造，岩层产状：3103301020，发育二组节理: 17044，23538较破碎，围岩稳定性差或不稳定，基本为IV、类围岩，建议全洞作钢筋砼衬砌，并边挖边衬。1.3.4 天然建
41、筑材料风化料区位于大坝右岸坡中上部，至坝址区运距约100300m，可作为本工程培坝风化料区。风化料有用层主要为强风化紫红色粉细砂质泥岩、泥质粉砂岩夹细砂岩，最大垂向开采厚度约32m。剥离层主要为残坡积层，平均厚约2.0m，风化料区质量、储量满足设计需要。粘土料区位于右岸库区内，高程约25502580m一带，距大坝约1km。本料区岩性为残坡积含砾粘土，局部存在砾石含量、粘粒含量相对集中现象，局部地段粘粒含量较高，目估粘粒含量大于45%，储量约4000 m3，经筛选开采可作为本工程固壁粘土料和灌浆掺和料。石料、砂料，大坝下游约100m附近大佛殿河床及漫滩、阶地较宽阔，分布有大量的漂卵砾石夹砂，漂卵
42、砾石夹砂覆盖层厚度约35m，以漂卵砾石组分为主，岩性主要为花岗岩、石英砂岩、细砂岩及少量泥质粉砂岩，现有少量当地农民在此挖砂采石，可作为本工程砂石料主料场，采集加工使用，可作为混凝土粗、细骨料及反滤料、垫层过渡料。工程区下游有一正在开采的石料场，位于大佛殿河左岸，距坝址区5Km，进库公路从旁通过，交通便利。石料岩性为紫红色细粒石英砂岩、细砂岩，弱风化，强度较高，块度好，成材率高，储量大。本工程所用块石、条石可从该石料场开采拉运。1.4 工程规模和防洪标准1.4.1 工程任务XX水库位于XX县XX乡境内，是一座具有灌溉、防洪、水产养殖等综合效益的水库，是XX地区的骨干供水工程之一。水库的工程任务
43、为“以农田灌溉为主”，水库设计灌溉面积6500亩，并将逐步承担集镇供水任务，工程效益非常显著。本次除险工程的任务为对大坝进行除险加固，完善工程设施，消除水库的安全隐患，使水库安全运行，充分发挥水库效益，有力保障下游人民财产的安全，提高人民群众的生活水平，使人民群众安居乐业。1.4.2 工程规模XX县XX水库原设计总库为333万m3，复核总库容为248.5万m3，水库正常蓄水位仍维持原设计2553.72m，正常库容225.8万m3，考虑水库运行过程中的泥沙淤积，水库死水位提高到2543.30m（原设计2540.32m），死库容为15.7万m3。1.5 水库枢纽工程除险加固设计1.5.1 设计依据
44、1.5.1.1 工程等别及建筑物级别XX县XX水库复核总库容为248.5万m3，设计灌溉面积0.65万亩，本工程为小型水利工程，工程等别为等，其永久性主要建筑物大坝、输水泄洪隧洞级别为4级，次要建筑物级别为5级。1.5.1.2 洪水设计标准校核洪水标准为300年一遇，P=0.33%。设计洪水标准为30年一遇，P=3.33%。施工导流洪水标准5年一遇，P=20%。施工渡汛洪水标准20年一遇，P=5%。1.5.1.3 水库特征水位死水位：2543.30m，相应库容：15.7万m3；正常蓄水位：2553.72m，相应库容：225.8万m3；设计洪水位：2554.09m，相应库容：238.4万m3；校
45、核洪水位：2554.37m，相应库容：248.5万m3。1.5.2 工程总体布置1.5.2.1 现状工程总体布置XX水库于1970年初动工兴建，1978年5月建成，施工历时八年，属典型的 “三边”工程。设计总库容333万m3，正常蓄水位库容292.4万m3，兴利库容288万m3。XX水库现状枢纽工程主要建筑物由大坝、输水泄洪涵洞组成。大坝坝型为均质土坝，坝高19m，坝顶高程2555.717m，坝顶长119m，坝顶宽4m，上游坝坡平均坡比为1:3.25，下游坝坡平均坡比为1:2.25。输水泄洪涵洞布置于大坝底部左岸边，属坝下无压涵洞，全长100.7m，结构为浆砌石城门洞形涵洞，断面尺寸为1.6m
46、2.0m，进口底板高程为2540.317m，在进口安装1.2m1.2m斜拉平板闸门一道，400转盖闸门一套，最大出流量2.0m3/s。1.5.2.2 水库枢纽除险加固后工程总体布置根据XX水库大坝安全评价报告及本次勘察结果，XX水库工程在运行中主要病害集中在水库枢纽的大坝、输水泄洪涵洞，因此本次除险加固处理范围为水库枢纽部分，对大坝进行除险加固，封堵输水泄洪涵洞，采用砼及埋石砼进行封堵，在大坝右岸新建输水泄洪隧洞。除险加固后，水库枢纽建筑物由大坝、输水泄洪隧洞组成。1.5.3 大坝除险加固设计1.5.3.1 大坝根据水库大坝安全评价报告及本次勘察、洪水复核计算结果，针对大坝的存在的主要病险特征，大坝填筑土料质量较差，填筑压实度低，坝体沉陷变形，存在坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏及坝端结合部渗漏，坝后排水体功能降低，坝体浸润线位置偏高，下游坝坡抗震稳定安全系数小于现行规范值，对大坝除险加固提出了两种处理方案：砼防渗墙防渗方案和劈裂灌浆防渗方案。砼防渗墙防渗方案大坝坝体、坝基及坝肩采用砼防渗墙防渗，砼防渗墙轴线位于大坝轴线上游侧0.8m，范围坝0+006m坝0+108m，总长102m；帷幕灌浆轴线位于坝轴上游侧1.6m，范围坝0-018坝0+142
