水库除险加固工程初设报告（土坝）

水库除险加固工程初设报告（土坝）

目录1.综合说明…………………………………………………………11.1工程概况………………………………………………………11.2工程运行管理现状……………………………………………21.3工程特性表……………………………………………………41.4水文及复核……………………………………………………71.5洪水及复核……………………………………………………91.6泥沙及复核……………………………………………………141.7水文地质及工程地质…………………………………………151.8渗流及稳定分析………………………………………………201.9存在的主要问题及复核结论…………………………………242.除险加固设计……………………………………………………262.1水库及枢纽……………………………………………………262.2大坝除险加固设计……………………………………………272.3溢洪道改造……………………………………………………332.4坝体、坝基、坝肩及库区渗漏与处理………………………392.5放水管改造……………………………………………………392.6自动化监测系统………………………………………………402.7房屋工程………………………………………………………413.施工组织设计……………………………………………………423.1施工总布置……………………………………………………423.2施工导流设计…………………………………………………42n3.3施工工艺和施工质量标准……………………………………433.4施工进度与工期………………………………………………441.工程建设及运行管理……………………………………………454.1管理机构………………………………………………………454.2运行管理方案…………………………………………………464.3水库调度运行方案……………………………………………474.4运行建议………………………………………………………472.水土保持及环境评价……………………………………………485.1水土保持方案设计……………………………………………485.2环境保护方案设计……………………………………………503.工程概算总投资…………………………………………………546.1工程概况………………………………………………………546.2投资主要指标…………………………………………………546.3编制依据………………………………………………………556.4工程概算表……………………………………………………554.工程实施方案招标方案设计…………………………………567.1招投标范围……………………………………………………567.2招标标段划分…………………………………………………567.3招投标方式……………………………………………………56n1综合说明1.1工程概况1.1.1地理位置两岔河水库位于贵州省开阳县冯三镇毛栗乡水口村，所在河流为乌江一级支流清水河的支流毛栗河，坝址以上控制流域面积4.8km2，多年平均来水量264万m3。水库坝址距开阳县城30km，毛栗乡至高龙公路直抵水库，交通较为方便。1.1.2工程枢纽现状两岔河水库枢纽主要建筑物包括大坝、溢洪道、放水涵洞及灌溉渠道。大坝坝型为黄色粘土夹少量碎石均质土坝，坝体分两期（1963年填筑部分为一期、1979年填筑部分为二期）筑成，坝顶高程960m，坝顶轴线长85m，坝顶宽4～5m，最大坝高15m。上游坝坡1:2，下游坝面在953.6m高程设一级宽约21m的马道，马道以上坝坡为1:1.76，以下坝坡为1:2，下游坝脚未设排水设施。溢洪道位于右岸，为岸边开敞式正槽溢洪道，溢流堰型为宽顶堰，堰顶高程959m，溢流前缘净宽8.5m。泄槽段总长约100m，平面上分两段，第一段长约60m，第二段长约40m，与第一段成90°夹角折向下游坝脚。放水涵洞位于左坝段，总长76.5m，断面型式为城门洞型，过水断面0.4×0.8m。进口设Φ300mm双向转动闸门，取水高程950m。两岔河水库灌区分别由左右两条干渠控制。干渠总长2.5km，总灌溉面积518亩，其中左干渠长1.3km，灌溉面积383亩，右干渠长1.2km，灌溉面积135n亩。右干渠渠首段建在大坝下游坡面上，未作防渗处理，渗漏较为严重。1.1.3工程任务及规模本工程是一项以灌溉为主的水利工程，灌区范围包括毛栗乡水口、红旗两个村。两岔河水库最初的设计指标为：总库容39.6万m3，有效库容37.9万m3，设计灌溉面积1634亩（其中田653亩、土981亩）。水库枢纽主要包括大坝、溢洪道、放水涵管及灌溉渠道等建筑物。大坝坝型为均质土坝，最大坝高20m，坝顶长143m。经过本次复核，两岔河水库工程规模未达到原设计规模，本次设计按现已建成的坝高和溢洪道结构和不增大现有工程规模基础上确定除险加固工程的设计规模。现岸边开敞式溢洪道堰顶高程959m，坝顶高程960m（坝高15m），故选取本次两岔河水库除险加固工程的正常蓄水位为959m，正常蓄水位以下库容原设计为21.9万m3，水库经过30多年的运行，目前库底淤积高程已达949.1m，减少库容量2.55万m3。经过调整，现水库正常蓄水位以下库容19.35万m3，按水库再运行30年计，经计算坝前淤沙高程950.58m，因此确定水库死水位为951m，相应死库容2.65万m3，兴利库容16.7万m3，设计灌溉面积518亩。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）及《防洪标准》（GB50201—94），工程规模属小（2）型，工程等别为V等工程，主要建筑物大坝、溢洪道、放水涵洞为5级建筑物。本工程永久性挡水和泄水建筑物所采用的设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准为300年一遇。n1.2工程运行管理现状1.2.1工程设计及施工过程该水库于1963年开始兴建，次年开始蓄水。竣工后水库有效库容仅20.2万m3，大坝最大坝高12.26m，坝顶宽度2.5m，上游坝坡1:2，下游坝坡1:1.76。由于渠道未完善配套，实际灌溉面积315亩。溢洪道位于右岸，为岸边开敞式正槽溢洪道，溢流堰型为宽顶堰，堰顶高程959m，溢流前缘净宽8.5m。泄槽段总长约100m，平面上分两段，第一段长约60m，第二段长约40m，与第一段成90°夹角折向下游河床。放水涵洞位于左岸，断面型式为城门洞型，过水断面0.4×0.8m。进口设Φ300mm双向转动闸门，取水高程950m。灌溉渠道总长2.5km，其中左干渠长1.3km，右干渠长1.2km，实际灌溉面积315亩。水库蓄水后，由于溢洪道过水能力不够，曾于1971年发生洪水漫顶而溃坝，坝身被冲毁约三分之一，下游稻田被冲淤毁坏达80余亩，损失严重。溃坝发生后，当地地方政府组织群众对大坝进行了突击抢修恢复，但由于填筑质量差，重新填筑的坝段发生明显沉陷。1979年，开阳县水利电力局将该水库列为全县的重点工程进行了除险加固处理，主要建设内容包括大坝加高培厚和溢洪道衬砌处理两部分。处理后，坝高15m（加高2.74m），坝顶宽度4m。下游坝面在953.6m高程设一级宽约21m的马道，马道以上坝坡为1:1.76，以下坝坡为1:2。1.2.2工程运行管理两岔河水库建成至今，一直由毛栗乡派专人管理，从1987n年后还坚持开展水费征收，水库管理工作较为正常。虽然灌溉渠道未配套完善，但仍能满足水口、红旗两个村400亩农田的灌溉需水，为当地的农业生产发挥了重要作用。1.2.3工程存在的问题及除险加固的必要性两岔河水库兴建于“文革”时期，施工采用突击的方式完成，质量较差。加之该水库已运行三十多年，枢纽建筑物的部分建筑材料已经老化，一些结构已丧失稳定性。目前，该水库存在以下一些主要问题：⑴、大坝坝顶高程达不到规范要求，溢洪道过水断面不够。1971年发生洪水漫顶造成溃坝，坝体被冲毁三分之一，修复后的坝段发生明显沉陷。⑵、1979年除险加固时修建的溢洪道衬砌施工质量差，溢洪道底板和侧墙发生多处断裂，整个墙体随时都可能倒塌。一旦侧墙倒塌，洪水将直接冲击右坝肩，危及坝身安全。⑶、现有溢洪道出口正处右坝脚，未与河道连接，洪水迂回冲击、淘刷坝体，影响坝体稳定。⑷、放水涵洞施工质量差，进口未设截流设施。1987年6月，放水涵洞消力池发生陷洞，库水几乎漏完。⑸、大坝坝身及坝基存在两处明显渗漏，总渗漏量0.6L/s。⑹、大坝上、下游坝面均无护坡，下游坝坡与两岸岸坡连接处未设排水沟，坝坡受雨水冲刷严重。下游坝脚未设排水棱体，坝内浸润线较高。⑺、放水涵洞进口双向转动闸门已损坏，需更换，进口消力池需改建。⑻、下游河道行洪能力不够，需疏浚扩宽。鉴于上述问题，两岔河水库需除险加固。n2002年4月，受开阳县水电局委托，由我院承担两岔河水库除险加固设计。我院根据现行有关规程规范进行了勘察和试验工作，并于2002年6月编制完成本报告。1.3工程特性表（附表1.3）表1.3　　工程特性表n序号及名称单位数量备　注加固前加固后一、水文1、坝址以上集雨面积km24.84.82、利用的水文系列年限年491952~2000年降雨系列3、多年平均来水量万m32642644、多年平均流量m3/s5、设计洪水标准及流量m3/s55.8P=3.33%6、校核洪水标准及流量m3/s81.3P=0.33%二、水库1、校核洪水位m961.18P=0.33%2、设计洪水位m960.62P=3.33%3、正常蓄水位m9599594、死水位m9515、总库容万m326.86、正常蓄水位以下库容万m319.3519.357、兴利库容万m316.78、死库容万m32.659、淤沙高程m949.1950.58三、下泄流量1.设计洪水位时最大泄量m3/s46.9P=0.33%2.校核洪水位时最大泄量m3/s73P=3.33%四、工程效益指标1、灌溉效益1.1灌溉农田面积亩5185181.2保证率P=80%五、淹没及工程永久占地n1、新增淹没土地亩02、新增工程永久占地亩2六、主要建筑物及设备1大坝1.1坝型均质土坝均质土坝1.2地基特性Ⅰ类地基Ⅰ类地基1.3地震烈度及设防烈度6/66/61.4设防类别＜丁类＜丁类1.5坝顶高程m960961.21.6最大坝高m1516.21.7坝顶长度m8191.81.8坝顶宽度m442溢洪道2.1型式岸边正槽溢洪道2.2地基特性Ⅰ类地基2.3堰型宽顶堰2.4堰顶高程m3/s9599592.5溢流前缘净宽m8.5152.6消能方式底流消能3放水涵洞3.1型式/长度0.4×0.80.4×0.8城门洞型3.2进口中心高程950950.8七施工1主体工程数量1.1淤泥开挖m38051.2土方开挖m32001.3石方开挖m31765n1.4坝面表层土清除m317301.5坝体土料填筑m370361.6干砌石填筑m314801.7反滤层碎石填筑m35911.8反滤层细砂填筑m36011.9草皮护坡m227401.10C15砼预制块m31441.11C15砼齿墙m3901.12M7.5浆砌石m31551.13坝顶碎石填筑m31851.14毛石砼回填m36001.15溢洪道C25砼m39701.16交通桥C25砼m3401.17钢筋t351.18废渣回填m315002施工临时房屋m23对外交通km4施工占地亩5施工总工期年八经济指标1静态总投资万元2动态总投资万元1.4水文及复核1.4.1流域概况n开阳县冯三镇两岔河水库位于开阳县冯三镇毛栗乡水口村境内，所在河流为乌江一级支流清水河的一级支流绵栗河的源头。河流发源于开阳县冯三镇境内的桐子林，河源处最高高程1127.0m。河流由西南方向向东北流自水口村，折向东在红岩坡处汇入清水河。两岔河水库坝址以上流域呈扇形状，流域控制面积为4.80km2，主河道长度2.62km，平均坡降4.09%，流域形状系数0.699。坝址以上流域多年平均来水量264万m3。流域内海拔高程940m~1127m，平均海拔约1000m，坝址处河床高程940m。地势西高东低，主要表现为中山、中低山，流域内岩性以碳酸盐岩为主，岩溶地形特征较明显。境内土壤主要有黄壤，黄棕壤，石灰土，大眼泥土和水稻土等，一般土层较薄。流域植被属黔中山原灰岩常绿林地带`常绿落叶混交林及马尾松林地区，全县森林复盖率达25%，流域植被较好，水土流失不算严重。本流域自然灾害主要有倒春寒`冰雹干旱以及局部性的洪灾。1.4.2气候两岔河水库所在的开阳县属北亚热带温和湿润气候区，四季较分明，冬天严寒，夏天较凉爽。据开阳县气象站实测资料统计：多年平均气温12.8℃，最冷月1月平均2.2℃，最热月7月平均22.4℃，极端最高气温33.7℃(1988年7月19日)，极端最低气温-10.1℃(1970年1月6日),年平均日照时数1094.0h，占可照时数的25%，夏季最多，冬季为少。年平均风速3.0m/s，30年一遇最大风速20.8m/s，全年以NE风为多，夏季盛行SSW风，冬季盛行NE风。年平均雨淞日数25.8天，最长持续时数可达366n小时，多出现在1月和2月。年平均相对湿度85%；最大在冬季达88%，最小在冬季达83%。年平均雾日数109.6天，年平均无霜期276.7天。灾害性天气主要有夏旱、倒春寒、冰雹、暴雨洪涝、霜冻等。降水量较充沛，多年平均降水量1214.2mm。但降水年内分配不均，主要集中在5~10月，占全年降水的70%，年平均降水日数（降水量≥0.1m）199.5天，暴雨日数（降水量≥50mm）3.1天，历年实测最大一日暴雨量140.0mm（1958年6月21日）。1.4.3暴雨（1）暴雨特性贵州省地处云贵高原，是西风环流的必经之路，其特殊的地理位置和地形地貌，往往容易产生大的降水。但本流域受周围地势地貌的影响，山体阻挡水汽的输送通道，与省内其它地区比较，暴雨量级相对不大，属乌江流域中下游暴雨低值区范围。降水水汽主要来自西南方向的孟加拉湾，以及南部的太平洋。影响暴雨的主要天气系统为冷锋型，以冷锋低槽，低涡型居多。本流域所处地区一般5月进入汛期，10月份结束，年最大一日暴雨多发生在6~8月，约占78.7%，暴雨历时一般1~3天，以1天居多，多集中在12h以内。开阳县气象站历年实测最大一日降水量147.6mm。（2）设计暴雨工程所在流域内无实测气象资料，而邻近地区分布有开阳气象站、冯三雨量站，息烽气象站，瓮安气象站等，其中开阳气象站距离本流域较近，实测资料长达49年(1952~2000)n，经长短系列分析，资料代表性较好，是本次设计时进行区域暴雨综合分析的主要参证依据。通过面上资料分析，并结合水文等值线图，综合确定两岔河水库年最大24h暴雨统计参数为：H24=82.0mm　　Cv=0.45　　Cs=3.5Cv各种不同频率H24h设计暴雨成果如下表：频率（%）0.10.20.330.5123.3510设计暴雨（mm）279257241229207185175154131两岔河水库年最大1h暴雨统计参数为：H1h=36.5mm　　Cv=0.37　　Cs=3.5Cv各种不同频率H1h设计暴雨成果如下表：频率（%）0.10.20.330.5123.33510设计暴雨（mm）10396.491.386.979.972.669.462.454.81.5洪水及复核1.5.1设计洪水（1）洪水特性流域为山区性雨源型河流，洪水由暴雨形成。洪水特性与暴雨特性基本一致。由于流域集水面积仅4.8km2，主河道长度2.62km,主河道坡降4.09%，属特小流域，受流域下垫面影响，洪水具有山区河流汇流时间短，洪水陡涨陡落的特点，洪水涨洪历时约1.57h~2.16h左右，退水历时一般9.0h左右，为单峰型洪水。（2）原设计洪水成果该工程1963年由县组织施工，1964年竣工，没有完整的设计资料。n1987年县组织水库除险配套工程设计时，对设计洪水进行复核，复核方法采用中国水科院小流域暴雨洪水推理公式，防洪标准为：20年设计，200年校核。经计算：P=5%，洪峰流量69m3/s，洪量67.8万m3；P=0.5%，洪峰流量94.7m3/s，洪量92.9万m3。（3）设计洪水复核由于设计流域内无实测水文、气象资料，本次复核采用《贵州省暴雨洪水计算实用手册》方法，辅以地区综合分析等方法进行。鉴于该工程流域几何特征值θ<30，而集水面积又小于10km2，按以集水面积为主的原则，故应采用上述方法的修订式(3)进行计算。另外本次复核采用的主要参证站24h，1h暴雨系列均延长到今。洪水计算按“1h暴雨成峰，24h暴雨成量”原则进行，采用雨洪法公式如下：Qp=0.481γ0.571·f0.223·J0.149·F0.89·[C1Sp]1.143式中：Qp——设计频率P的洪峰流量（m3/s）r——汇流系数f——流域形状系数，f=0.699J——主河道平均坡降，J=0.0409F——流域面积,F=4.80km2C——洪峰径流系数，C=0.8~0.89Sp——最大1h暴雨雨力经计算，两岔河水库不同频率设计洪水成果如下表：开阳县两岔河水库设计洪水成果表频率P（%）0.10.20.5125n0.333.33设计洪峰流量（m3/s）94.687.181.376.969.261.655.851.2设计洪量（万m3）78.171.165.861.754.447.141.537.0洪量计算采用洪量径流系数法，洪水过程线则采用雨洪概化过程线，并结合现场调查综合确定。经计算，洪水涨洪时间约1.57h~2.06h,洪水主峰历时约9.0h左右。经采用地区综合分析和雨洪经验公式验证，上述成果符合洪水地区分布规律，成果合理。本次计算成果和原成果比较，由于原成果采用水科院推理公式，参数选取为经验数据，人为因素大，参数取值与流域情况差别较大。而本次计算采用主要参证站资料系列延长至今，代表性好，主要参数由计算机优选确定，取值合理，本次计算成果符合地区分布规律，故采用本次复核成果。1.5.2防洪标准两岔河水库为均质土坝，总库容达到近30万m3。按《防洪标准》（GB50201—94）规定，工程为小（二）型水库，大坝永久性水工建筑物属五等5级，参照规范和相邻的红林水库，本次计算设计洪水标准采用30年一遇，校核洪水标准为300一遇。1.5.3洪水调节计算（1）基础资料①库容曲线n两岔河水库1963动工修建，至今已运行30多年。据本次库区测量资料，库底已淤积泥沙2.55万m3,淤积高程为949.1m左右,淤高4.0m左右。洪水调节和泥沙淤积计算中应考虑该因素。调整后的两岔河水库库容曲线见下表（已扣除现淤积库容）：开阳县两岔河水库库容曲线高程（m）库容（万m3）备注94909501.309512.659524.059535.459547.209558.9595611.2595713.4595816.3595919.3596022.6596126.1596229.5596333.15.②设计洪水及标准直接引用本次设计洪水复核成果。③泄流公式及参数两岔河水库采用岸边溢洪道，设置于大坝右岸，采用自由溢流方式泄洪，堰顶高程959.0m（正常蓄水位），设计为宽顶堰型，原溢流宽度9.0m，经初步调算，大坝需要加高3m以上，从尽量减少大坝加高角度考虑，本次计算，溢流宽度扩宽到15m。泄流公式为：q=mB√2gHo3/2(m3/s)式中：nq——下泄流量（m3/s），m——流量系数，取0.34，B——溢洪道净宽，15.0m，Ho——堰上水头（m）。按上述公式及参数计算，两岔河水库泄流成果如下表：水位（m）959960961962963泄量（m3/s）022.664.0118181水头（m）01.02.03.04.0（2）调洪计算根据上述基础资料，按水量平衡方程式原理，用计算机逐时段进行调算。起调水位959.0m（正常蓄水位），调节计算时段取△t=0.5h，调算成果见下表。30年一遇设计洪水位960.62m，相应下泄流量46.9m3/s，水库削峰约15.9%；300年一遇校核洪水位961.18m，相应下泄流量73.0m3/s,水库削峰约10.2%。两岔河水库调洪计算成果见下表：两岔河水库调洪计算成果表频率P项目3.3%0.33%备注洪水标准设计非常运用起调水位（m）959959起调库容（万m3）19.3519.35洪峰流量（m3/s）55.881.3最大下泄流量（m3/s）46.973.0最高库水位（m）960.62961.18最大库容（万m3）24.826.8堰上水头（m）1.622.18不同频率调洪过程见附图：n1.6泥沙及复核1.6.1水库泥沙淤积两岔河水库无实测泥沙资料，泥沙淤积计算是根据流域现场查勘，结合贵州省地表水资源成果对泥沙的分区成果进行综合考虑。根据贵州省地表水资源并结合现场查勘情况，水库多年平均悬移质输沙量取300t/km2，并考虑加入20%推移质，则输沙模数取360t/km2，泥沙容量1.3t/m3，计算中考虑了水库淤积现状。经计算，两岔河水库多年平均年来沙量0.173万t，采用库损法和多年排沙比法对水库不同使用年限淤积量和淤积高程进行计算。经综合分析，水库现状情况下使用30年，淤积库容3.16万m3,水库坝前淤积高程950.58m。不同使用年限坝前淤积情况见下表：年限（年）项目30405060淤积量（万m3）3.164.215.266.31淤积高程（m）950.58951.07951.58952.021.6.2工程效益两岔河水库原设计正常蓄水位959m,正常库容21.9万m3，死水位948m，死库容1.7万m3，兴利库容20.2万m3，设计灌溉面积518亩。由于水库现存在险情和漏水，实际灌溉面积仅310亩。目前，水库已经运行30多年，水库淤积高程达949.1m,减少库容量2.55万m3。水库现正常蓄水位959m,正常库容只有19.35万m3,n考虑到水库正常运行需要，本阶段确定死水位951m，死库容2.65万m3，兴利库容16.7万m3。根据开阳、冯三等雨量资料，结合《贵州省地表水资源》成果，初步分析后确定，工程所在流域多年平均降水量1214.2mm，多年平均径流系数0.45，多年平均径流深550mm，变差系数0.35。由此可确定坝址以上流域多年平均径流量264万m3，P=80%年径流量185万m3。工程原设计灌溉面积518亩，按节水灌溉有关规范，采用“簿-浅-湿-晒”灌溉制度，该地区P=80%水稻灌溉定额M=319m3,旱作物灌溉定额78～94m3,作物复种指数K=1.8,渠系水利用系数0.8，Ｐ＝80%年毛用水量26万m3。根据水库P=80%来、用水资料，水库库损按库容的10%考虑进行水量平衡计算，现库容完全可以满足518亩设计灌溉面积的用水要求。1.7水文地质及工程地质1.7.1概述两岔河水库位于开阳县冯三镇水口村境内，距开阳县城约30km，有乡村公路直达水库坝址，交通便利。工程特性：大坝为均质土坝，最大坝高约15m，正常高蓄水位959.0m，坝顶高程为960.0m，现有效库容16.7万m3，设计灌慨面积518亩，实际灌溉面积310亩。两岔河水库始建于1963年，1964年大坝建成蓄水。由于缺乏技术管理及施工不当，大坝存在以下几个主要问题：①、溢洪道设计溢洪能力不足，基本全部损毁。②、954m高程以上坝体渗漏严重。上述工程问题的存在既影响水库正常蓄水，对大坝安全也构成威胁，使两岔河水库成为病险库。n受开阳县水利局委托，我院对该水库进行除险加固勘察工作，外业工作于2002年4月9日进场，野外工作4月17日结束，资料整编于4月29日结束。提交资料如下：①坝址工程地质图及剖面图1：5003张②除险加固工程勘察报告1份完成实物工作量见表1。表1.7-1　　　　　　　　　　　　完成实物工作量表序号工作内容单位工作量备注11/1万水库工程地质测绘Km2621/500坝址工程地质测绘Km20.13地质散点测量点584取土样组125取水质简分析样组26裂隙统计m2507建材调查工日108地质工日工日501.7.2库、坝址工程地质条件（1）地形地貌测区为浸蚀～溶蚀中低山沟谷地貌，坝址为对称“v”型横向河谷，二岸自然坡度16º～18º，四周植被较好，一般山顶高程950～1050m，河谷高程为945m，场地开阔。建库河流两岔河，属乌江水系，河床宽约5～10m，河床砂卵石不均匀分布，厚度0～2m。（2）地层岩性及其构造库、坝出露地层为第四系（Q）、中上寒武系娄山关组（∈2～3ls），岩性简述如下：第四系（Q）：岸坡、槽谷以残坡积黄色粘土为主，厚度0～3m，河床以冲洪积砂卵石为主，厚度0～2m。n娄山关组（∈2～3ls）：灰色薄至中层白云质灰岩，分布于整个库区、坝区，出露厚度大于200m。库区所处构造单元为贵阳复杂构造变形区（I1A3）中部，构造线沿北东向展布。库盆为∈2～3ls白云质灰岩，未发现重大断裂通过。坝址为单斜构造，岩层倾向下游，岩层产状：130°～140°∠28°～35°，坝址基岩裸露（筑坝取土所致），主要发育裂隙有二组：①产状：N60°W/NE∠80°裂隙面较平整，浅部张开0.1～1cm，有泥质充填，深部闭合，地表可见延伸长度0.5～1.5m，发育频率10条/m。②产状：N60°E/SE∠65°裂隙面较平整，浅部张开0.1～1cm，有泥质充填，深部闭合，地表可见延伸长度0.5～1.5m,发育频率7条/m。据《中国地震烈度区划图》，本区基本地震烈度小于Ⅵ度，查《中国地震动峰值加速度区划图（2001）》，该区地震动峰值加速度小于0.05g。（3）岩溶水文地质条件据此次地表调查，库区、坝址∈2～3ls白云质灰岩岩溶发育较弱，未见规模较大的岩溶管道系统，岩溶形态以地表小型溶沟、溶槽为主。地下水类型以岩溶裂隙水为主。据水库、渗漏水取水样简分析结果：该水质类型为[C]CaⅡ型，即碳酸盐钙质水，碱度大于硬度，属较低矿化度的微硬水，水质已达到碳酸盐溶解平衡状态，水质稳定。参考《水利水电工程地质勘察规范》中环境水对混凝土腐蚀评价，水样中SO42-含量为3.21～72.65mg/L，判定对水泥无硫酸盐型结晶性侵蚀；PH值7.6～8.0，侵蚀性CO2含量为0，HCO3-含量为4.58～5.19mmol/L，判定对水泥无分解性侵蚀。n1.7.3枢纽建筑物工程地质条件及评价（1）挡水坝现状水库大坝为均质土坝，坝顶长85m，顶宽4～5m，最大坝高约13.5m。正常蓄水位959m，放水涵洞设置于坝左端。坝体以953.5～954m为界线分二期筑成，上游坝坡坡比为1：2，下游坝坡呈阶坎状，下段坡比为1：1.76，上段坡比1：1.76。水库经过三十多年运行，发现954m高程以上（二期）坝体有轻微沉陷、变形现象。由于缺乏必要的勘察手段，仅根据现在库水位（957m）坝体渗漏情况推测浸润线的埋深：坝顶位置预计浸润线埋深5～7m，坝后坡950m高程以下部分坡面潮湿，坝体有渗水现象，950m以上坡面相对干燥。此次勘察工作在大坝上、下游面共计挖试坑4个，试验结果见附件，从表中可知：①大坝主要在坝肩位置就地取土填筑，均为黄色粘土夹少量碎石，试验中部分土样无法取剪力环刀，土体渗透系数为2.24×10-5～6.55×10-6，均较大；②坝体填土容重（1.53～1.73g/cm3）较大，二期填土及右坝脚填土空隙比（1.57～1.73）较大，迎水面4＃样及右坝脚填土天然含水量（41.7％～50.6％）相对较大外，其余土样天然含水量（24.1％～38.2％）较小；③饱和快剪：Φ＝4.4～7.6度，c＝26.1～39.2Kpa，饱和慢剪：Φ＝10.7～17.5度，c＝29.4～32.6Kpa；④坝体填土在纵向、横向上力学指标存在一定差异，二期填土质量较一期差。溢洪道布置于坝右端，由于设计溢洪能力不足，导致库水数次漫坝。经调查溢洪道施工质量差，特别是侧墙浆砌石以及底板砼浇筑质量较差（标号偏低、填筑不密实等），局部清基不够彻底，目前侧墙、底板基本已被冲毁，导致溢流库水改道直接冲刷右坝脚，长期淘刷对大坝安全不利。n1987年6月，该水库发生严重管道型渗漏，库水几乎漏完，库内坝左端陷洞深3米、宽1.2米、长15米，漏水沿放水涵洞左侧流出，将涵洞出口处坝体冲成缺口，冲走坝填土约400m3，直接影响大坝稳定，后经封堵，基本把陷洞堵实。该坝坝面无护坡措施，下游坝脚还未设滤水层，坝坡淘刷、冲刷严重，尤其二期坝体后坡冲刷沟遍布。（2）坝基、溢洪道工程地质条件及评价根据调查资料，坝基（肩）持力层为∈2～3ls白云质灰岩，岩层倾向下游，倾角28°～35°，属硬质岩类，强度较高，坝体基本置于中等风化岩体上部，风化带内裂隙较发育，浅部多张开。坝址975m高程以下因取土筑坝基岩裸露，地表岩溶发育较弱，基岩无危害性的临空面存在，坝肩岸坡稳定，大坝加高地质条件较好。参照其它工程类比，建议坝基（肩）岩体力学指标:∈2～3ls中等风化白云质灰岩:f=0.6层面：f=0.50～0.55裂隙面：f=0.5～0.55建议坝体物理力学参数见表2。表1.7-2　　　　　　　坝体物理力学指标参数表岩性参数含水量(%)孔隙比容重g/cm3比重抗剪强度压缩系数(Mpa-1)压缩模量(MPa)渗透系数饱和Φ（度）C(KPa)n粘土夹碎石38.701.321.642.7412300.327.135.53×10-5原溢洪道基础基本置于中等风化白云质灰岩上，底板现已破裂，覆盖层零星分部，厚0～1m，侧墙以斜向岩质边坡为主，溢洪道地基、边坡稳定等地质条件均较好。（3）坝体、坝基（肩）渗漏及渗漏评价经地表地质调查两岔河水库库区无低邻谷渗漏和远距离渗漏，主要渗漏问题集中在坝区，渗漏统计见表1.7-3。表1.7-3大坝渗漏点分布情况表编号渗漏部位及方式渗漏点数（处）渗漏量（L/s）渗漏点高程（m）S1坝脚坝基接合部位10.1946.1S2坝左端坝体渗漏10.5948.6①坝体渗漏据地表调访，两岔河水库大坝无专门防渗设施，迎水面未作防水处理，沿两期坝体接合部位（高程约954m）及以上坝体渗漏严重，950m高程以下坝左端存在较大渗水点S2（1987年6月坝体冲缺口部位），坡面较潮湿，950m高程以上一期坝体其它部位未发现明显渗漏，坡面相对干燥，说明坝体自身防渗性能较好。②坝基（肩）渗漏水库建成三十多年，未进行过防渗处理，沿建基面及坝基浅部风化裂隙存在裂隙性渗漏，较明显的S1渗漏点位于坝脚位置。n鉴于一期坝左端及二期坝体渗漏较严重，建议采取加固、灌浆等手段进行全面处理，坝基建议采取帷幕灌浆，封闭强风化带及弱风化带上部，孔深一般以进入岩体15m为控制，两坝肩延伸10～15m。1.7.4天然建筑材料大坝加高所需天然建材主要为土料、石料。石料用量较小，建议在附近砂石料场就地购买。土料场选择主要依据地形、开采条件、运距等，初步选定2个土料场。料场编号“土－1～2”，分别位于下游左干渠上部缓坡、高龙（水库下游右岸），总储量15万m3，运距0.3～0.6Km。均为黄色粘土，质纯、结构致密，厚度2～4m，无效层厚0.5m。土－1大部分为开垦荒地，运距600m，有效储量8万m3；土－2大部分为耕地、良田，运距300m，有效储量7万m3。1.7.5结论建议⑴、坝区区域稳定性好，据《中国地震烈度区划图》，本区基本地震烈度小于Ⅵ度，地震动峰值加速度小于0.05g。⑵、坝基（肩）岩体为硬质岩，处于中等风化上部，风化裂隙发育，透水性较好。⑶、坝体（尤其是二期坝体）填土质量不佳，密实度差，透水性偏大，强度低，需进行稳定验算，然后考虑是否处理。⑷、坝体、坝基均有渗漏，主要漏水部位为954m高程以上二期坝体及坝左端S2渗漏点，沿建基面及坝基浅部风化裂隙存在裂隙性渗漏，建议对坝体、坝基进行全面防渗处理。⑸n、本阶段勘察工作由于勘探手段有限，施工中若发现特殊工程地质问题，另作专门性研究。1.8渗流及稳定分析1.8.1渗流计算（1）计算方法及计算工况根据《碾压式土石坝设计规范》（SDJ218-84）的规定，土坝渗流计算的任务是：①确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置，供坝体稳定计算之用；②计算坝体和地基渗漏量；③确定水库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，供上游坝坡稳定分析之用。结合两岔河水库大坝的现状，渗流复核计算考虑下列两种水位组合情况：工况1：上游正常蓄水位（959m）与下游相应的最低水位（945.5m）；工况2：水库水位从正常蓄水位（959m）降至放水涵洞取水高程（951m）情况。计算方法为有限元数值分析法，采用北京理正软件设计研究所《渗流分析软件》（1.1版）计算。计算时分两个区域：坝体为1区、坝基为2区。各区采用的渗透系数如下：1区（按各向同性考虑）：Kx=Ky=5.56×10-5cm/s；2区（按各向同性考虑）：Kx=Ky=1.16×10-5cm/s；n（2）工况1计算结果经计算，稳定渗流期单位坝长渗漏量q=0.003L/s·m.，浸润线位置见下图：大坝土料为粘性土，其渗透破坏形式为流土，破坏坡降：J破坏=（rs/rw-1）（1-n）=0.713　　J允许=J破坏/K=0.713/1.5=0.48按坝体浸润线复核，最大渗透比降J=0.15

查看更多