山龙水库除险加固工程初步设计报告Word格式.docx
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附件2：
山龙水库《大坝安全鉴定报告书》
附件3：
设计委托书
初步设计图纸目录
序号
图名
图号
1
工程加固平面布置图
山龙－初设－水工-01
2
主坝加固设计图（1/3）
山龙－初设－水工-02
3
主坝加固设计图（2/3）
山龙－初设－水工-03
4
主坝加固设计图（3/3）
山龙－初设－水工-04
5
主坝灌浆设计图
山龙－初设－水工-05
6
副坝加固平面布置图
山龙－初设－水工-06
7
副坝加固设计图
山龙－初设－水工-07
8
溢洪道加固设计图
山龙－初设－水工-08
9
放水系统加固设计图（1/2）
山龙－初设－水工-09
10
放水系统加固设计图（2/2）
山龙－初设－水工-10
1.1绪言
1.1.1工程现状概况
山龙水库位于钦州市钦南区犀牛脚镇大灶村委会，地理位置：
东经109°
00’，北纬21°
53’，所在的河流为钦江支流，是一座以灌溉为主，兼顾养鱼的综合利用小
（1）型水库。
水库集雨面积为0.16km2，总库容25.5万m3，兴利库容4.7万m3。
设计灌溉面积为400亩，实际灌溉面积为300亩。
山龙水库1967年1月开始动工兴建，1968年1月建成投入运行。
水库建成运行至今，工程发挥了巨大的效益，但大坝一直带病运行，未进行过完整的除险加固。
山龙水库现状枢纽建筑物包括主坝、副坝、溢洪道、放水系统等。
大坝为均质土坝，坝长63m，最大坝高7.9m，坝顶宽3.0m，坝项高程18.00m，上游坡比1:
2.86，无护坡石。
下游坡比1:
3.0，草皮护坡，坡脚无排水反滤体。
副坝位于主坝的西面，为均质土坝，坝长25m，最大坝高4.25m，坝顶宽5.0m，坝项高程17.50m，上游坡比1:
3.0，无护坡石。
2.5，草皮护坡，坡脚无排水反滤体。
溢洪道位于副坝右侧，在原山体上开挖而成的开敞式宽顶堰，净宽8.5m，堰顶高程16.00m。
最大下泄流量5.98m3/s。
溢洪道两侧没有边墙，底板没有衬砌，杂草丛生，淤积严重，局部边坡不稳定，无消力池。
放水设施由斜拉放水闸和放水平管组成。
采用手动螺杆启闭，放水平管为混凝土方形无压涵，进口底高程13.25m，断面尺寸为0.25×
0.25（m），长32m，最大放水量0.1m3/s，放水平管破损严重，渗漏大。
1.1.2水库大坝安全鉴定结论
钦州市钦南区水利局委托广西国瑞建设工程有限公司于2010年8月完成了山龙水库大坝安全评价论证工作。
2010年9月广西钦州市水利局水库大坝安全鉴定专家组对《广西钦州市钦北区山龙水库大坝安全评价报告》进行了评审，提出了大坝安全鉴定报告书，评定山龙水库大坝安全类别为“三类坝”。
2011年4月，山龙水库“三类坝”安全鉴定成果通过钦州市水利局的核查，同意“三类坝”鉴定结论，核查意见如下：
（1）书面核查意见
1）副坝坝顶高程不满足防洪要求。
2）主坝和副坝坝体压实度低，填筑质量达不到规范要求，坝体填土渗透系数均值不满足规范要求。
3）主坝和副坝在正常蓄水位工况和校核水位降落到正常水位工况下，浸润线逸出点较高，坝脚无反滤体。
4）主坝和副坝上游坝坡风浪冲刷严重，下游坝坡杂草丛生有蚁害，两侧无排水沟。
5）溢洪道两侧无边墙，底板无衬砌，下游无消能设施。
6）斜拉闸混凝土闸门密封性差，漏水严重，闸门及门槽埋件、拉杆长期泡于水下，锈蚀严重，维修困难，手动斜拉闸启闭设施运行不便，不能控制闸门放水流量。
放水平管破损严重，有大量渗漏，容易带走大坝土体掏空大坝。
7）水库无管理房，无交通通讯工具，不便于开展防汛抢险工作。
8）水库无水位、雨量观测设施。
9）水库防汛公路为泥土路面，无路肩石，无排水沟，路面变形严重，坑洼不平，雨天无法通车，严重影响汛期抢险工作。
（2）现场核查意见
1）主坝及副坝坝顶凹凸不平，无排水沟，冲刷严重；
上下游坝坡杂草丛生无衬砌，无排水沟及排水棱体。
2）斜拉杆锈蚀严重，放水涵管老化，有渗漏。
3）溢洪道底板、边墙无衬砌，无消能设施，不满足泄洪安全要求。
4）进库防汛道路差。
5）坝首无管理房，大坝无安全观测设施。
1.1.3除险加固主要项目
根据安全鉴定结论及核查意见，结合山龙水库实际情况，经本阶段复核分析后，拟对如下工程项目进行除险加固设计：
（1）主坝加固
1）主坝坝顶加固
坝顶上游侧设C15混凝土防浪墙，下游侧设0.4×
0.5m的C15混凝土路肩，路面铺设20cm的泥结石路面。
2）主坝上游坝坡加固
本次设计将坝坡清理后用15cm厚的砂石料进行找平，然后浇筑10cm厚的C15混凝土六角块护坡，13.25m高程处设C15混凝土护脚墙，坝面两侧设0.4×
0.5m混凝土齿墙。
3）主坝下游坝坡加固
本次设计将坝坡清理后，13.1m高程以上种植草皮护坡，13.1m高程以下设干砌石贴坡排水体，贴坡排水体顶部及底部设M7.5浆砌石排水沟。
13.1m高程处设2.53m宽马道。
同时大坝下游两侧坡面新建浆砌石排水沟。
4）主坝坝体、基础防渗处理
主坝坝体采用充填灌浆进行防渗处理，根据地质提供的参数，灌浆底部高程为4.5m，灌浆孔距1.5m，单排布置。
（2）副坝加固
1）副坝坝顶加固
坝顶加高培厚，上游侧设C15混凝土防浪墙，下游侧设0.4×
0.5m的C15混凝土路肩，路面采用20cm的泥结石路面。
2）副坝上游坝坡加固
本次设计将坝坡清理整平后，铺设土工膜，在土工膜上部覆15cm厚1:
1砂砾石垫层，然后浇筑10cm厚的C15混凝土六角块护坡。
坝脚设2.0m深C15混凝土防渗墙，坝面两侧设0.4×
3）副坝下游坝坡加固
本次设计将坝坡清理后，15.1m高程以上种植草皮护坡，15.1m高程以下设干砌石贴坡排水体，贴坡排水体顶部及底部设M7.5浆砌石排水沟。
15.1m高程处设2.15m宽马道。
4）副坝坝体、基础防渗处理
副坝坝体采用600g/m2复合土工膜进行防渗处理。
（3）放水系统改建
在副坝原放水系统位置采用挖坝方式挖除原有放水涵管，在原位新建新建放水箱涵和放水斜管。
（4）改建建溢洪道
对原溢洪道两侧进行衬砌，并新建C20混凝土实用堰及顶部交通桥。
（7）管理房
水库原有管理房位于水库设计水位高程以下，不满足防洪要求，本次设计拟在主坝右坝肩新建水库管理用房35m3，为砖混结构平房。
（8）防汛抢险公路改建和新建
从西角水库到水库大坝坝脚的防汛抢险道路路线保持不变，总长约1.2km，将路面扩宽为3.5m，采用泥结石路面；
新建上坝顶的防汛道路，总长约300m。
1.2水文
1.2.1流域概况
山龙水库位于钦南区犀牛脚镇大灶村，属钦江流域，是一座以灌溉为主的小
（2）型水利工程。
原注册登记山龙水库坝址以上，水库集雨面积为0.16km2，无注册登记河流长度和河道比降。
本次复核得水库坝址以上，河流长度0.48km，河床平均比降27.5‰，水库集雨面积为0.16km2。
1.2.2气象特征
据钦州气象站资料统计，坝址以上流域多年平均降雨量为2111mm，多年平均气温22℃，极端最高气温37.5℃（1968年7月），极端最低气温-1.8℃（1955年1月）。
多年平均蒸发量1718mm，年最大蒸发量为1878mm，年最小蒸发量为1509mm。
年平均相对湿度为79%以上，多年平均最大风速18m/s。
影响本区的台风风力多在7～9级，最大12级以上。
本流域主要特点是高温多雨，干湿分明，季风盛行，夏秋之间台风和暴雨较为频繁。
1.2.3 洪水
山龙水库的设计洪水，经历了水库原设计、2010年安全鉴定等两个阶段。
本次设计洪水复核采用1:
10000地形图量算，得到的数据见表1-2-1。
表1-2-1 水库流域特征值量算成果与各次设计采用比较表
设计阶段
项目
钦州地区小型水库资料
安全鉴定
（2010年10月）
本次加固
（2012年4月）
设计单位
广西国瑞建设有限公司
集雨面积F（km2）
0.16
0.174
河流长度L（km）
-
0.89
0.48
平均坡降（J=‰）
32
27.5
量算依据
1/10000地形图
（1）设计暴雨及雨型
山龙水库流域内无水文站及雨量站，缺乏实测暴雨资料。
本次设计，10分钟、1小时、6小时、24小时暴雨相关参数从广西暴雨统计参数等值线图研究（2010年版）查取。
水库各时段设计点暴雨量成果见表1-2-3。
表1-2-3 山龙水库设计点暴雨量成果表
v
Cv
H
P%
0.33
5.0
10.0
10min
0.3
24.0
51.4
37.7
33.6
1h
0.35
75
180.0
125.3
110.3
6h
0.5
140
454.2
278.6
232.4
24h
0.55
210
747.6
438.9
361.2
注：
Cs/Cv=3.5
（2）设计洪水推求
本次设计洪水采用《广西暴雨径流查算图表》中介绍的瞬时单位线法、推理公式法两种方法推求。
根据山龙水库所在的产流、汇流分区及流域地形、植被情况，查得山龙水库流域平均最大蓄水量为Wm=100mm，初损I0=30mm；
稳定入渗率μ＝2.0mm/h（推理公式法）；
产流期平均入渗率f=6.0mm/h（瞬时单位线法）。
两种方法计算的洪水成果见表1-2-4。
表1-2-4 山龙水库设计洪水成果表
设计标准P（%）
24h暴雨（mm）
洪峰流量
（m³
/s）
24h洪量
（万m³
）
纳什瞬时单位线法
0.33
747.6
6.54
10.53
438.9
4.40
5.95
361.2
3.81
7.77
推理公式法
（采用）
7.37
10.72
4.71
6.18
4.00
5.07
本次设计洪水计算采用《广西暴雨径流查算图表》中有关资料推求洪水，且暴雨和洪水参数均由广西实测资料经综合平衡所得，设计暴雨历时和时段△t选定比较符合小流域的特点和实际情况，本次洪水复核两种方法推算的洪峰流量、洪量成果相近。
由结果可见推理公式法得出结果较高，从工程偏安全考虑，本次洪水复核采用推理公式法推求的结果。
1.3工程地质
1.3.1区域及库区地质概况
测区位于钦州盆地南面，总体地势西北高东南低，库区为丘陵地形，高程30～50m。
测区地层为：
志留第（S）砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩；
侏罗系（J）砂岩、泥质粉砂岩、砂砾岩、泥岩、二迭系（P）砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和第四系（Q）。
测区位于南华准地台华厦褶断带的粤西隆起西南端与右江褶断区越北隆起北缘褶断束东南端的接壤地区。
褶皱、断裂发育，并具明显的分带性。
西北部构造线以北东东向为主，伴有少许北西向断裂，中部自西南向东北，略呈舒缓的“S”形展布，断裂异常发育。
西北部褶皱以宽展型为主，北东向和北西向断裂部分集中，成断层束状；
东南部则以近东西向的紧密线状褶皱为主，略呈反“S”型，断裂不甚发育。
与水库密切相关的断层为防城至大垌大断层和平吉断层，断层均从水库外经过，对水库无影响。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），区内的地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期为0.35s，对应地震基本烈度为Ⅵ度。
1.3.2工程区工程地质
库区为丘陵地貌，自然坡度20°
～30°
之间，两岸山头高程在30～50m为主，沟谷较发育，植被茂盛。
库盆及坝址区由志留系下统连滩群第三组（S1lnc）砂岩、泥质粉砂岩组成，两岸山体高程高于坝顶高程10m～20m，山体较雄厚，无构造破碎带穿越库区，岩体阻水性较好，水库不存在向邻谷渗漏问题，库区未发现较严重的渗漏现象。
库岸以残坡积土为主，层厚一般为1～2m，库水面面积较小，库盆山体植被较好，由于受风浪影响，库区局部地段有少量塌岸现象，但规模不大。
根据地质测绘，近坝库岸基本稳定。
1.3.3主坝工程地质评价
（1）坝体物质组成及分布特征
填土以含碎石粘土为主，黄色，局部夹黄褐色或灰白色，填土来源于附近山头的残积土及基岩风化土，含大量风化岩碎块。
浸润线以上土层一般呈干~稍湿，可~硬塑状态。
浸润线以下土层一般较湿，呈可~软塑状态，砾石成分为石英，据土工试验，砾含量为19.5%，砂含量14.5%，粉粒含量为44.8%，粘粒含量为21.2%。
填土最优含水率为16.2%，击实最大干密度为1.85g/cm3，压实度仅为89%。
坝体填土土质较差，压实度未达到要求。
主坝填土基本顺着原河谷填筑，两侧坝肩填土层厚度较薄，主坝中心部位填土层最厚，约9.6m。
（2）坝体填土压实度
坝体填土的标准击实最大干密度ρdmax=1.85g/cm3，最优含水率ωop＝16.2%，填土干密度为1.63g/cm3，则压实度为0.88。
主坝填土压实度均未满足《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）的要求。
（3）渗透系数统评价
根据现场注水试验，坝体人工填土的渗透系数以10-4~10-3级为主，属中等透水。
（4）坝基和坝肩工程地质条件与评价
坝基主要由第四系（Q）和志留系下统连滩群第三组（S1lnc）灰黄色—黄色泥质粉砂岩组成。
1）粘土：
灰色—深灰色，湿，可塑状，含少量粉细砂，有沙感，摇震反应无。
分布于河床，厚0.6m。
2）强风化泥质粉砂岩：
灰黄色—黄色，局部夹黄色砂岩，中薄层状，砂状结构，裂隙较发育，岩芯呈土柱状或碎块状，手折可断。
分布于两坝肩，厚大于5m。
坝基及坝肩岩土层主要为粘土和强风化泥质粉砂岩。
强风化泥质粉砂岩渗透系数为2.7×
10-4cm/s，属中等透水层。
大坝坝基岩土中粘土为弱透水；
强风化泥质粉砂岩均为中等透水，需对坝基进行防渗。
1.3.4副坝工程地质评价
副坝为均质土坝，填土来源于附近山头的残积土及基岩风化土，含大量风化岩碎块，与主坝填土基本一致，由于副坝矮小，本次未做钻探和试验工作，由于坝体填土与主坝填土基本一致，当时的施工条件基本一致，所以副坝坝体填土物理力学指标建议值可参考主坝的指标采用。
1.3.5溢洪道工程地质条件与评价
溢洪道位于副坝右岸，底板均为强风化泥质粉砂岩，两侧均为全~强风化泥质粉砂岩边坡，其承载力和抗剪强度满足要求。
溢洪道目前存在的问题：
溢洪道两侧没有边墙，底板没有衬砌，杂草丛生，淤积严重，局部边坡不稳定，无消能设施。
为了解决上述问题，需加固溢洪道及相关设施。
1.3.6输水箱涵工程地质条件与评价
拟建的输水箱涵位于位于副坝中间，其基础座落于全～强风化泥质粉砂岩上，承载力和抗剪强度满足要求。
岩石力学指标建议值：
全～强风化泥质粉砂岩承载力准值：
fk＝250～300KPa；
抗剪断强度：
f'
＝0.40；
c'
=0.1MPa。
1.3.7输水箱涵工程地质条件与评价天然建筑材料
经调查，工程所需的天然建筑材料除土料可就近开采，储量、质量可满足要求。
砂砾料、块石料均缺乏。
工程所需要土料，但数量不大，就近山坡上取土，土质为含碎石粘性土，可开采厚度1～2m，其数量和质量符合要求。
工程附近砂砾料和块石料缺乏，需到市场购买。
1.4工程任务和规模
1.4.1工程任务
山龙水库于1968年1月建成投入运行，水库现状的任务是以灌溉为主，兼顾养鱼的综合利用工程，设计灌溉面积400亩，现状实际灌溉面积300亩。
水库下游主要影响人口250人，耕地300亩。
1.4.3水库除险加固的必要性
广西国瑞建设工程有限公司于2010年8月完成的《广西钦州市钦南区山龙水库大坝安全评价报告》、2010年10月由钦州市水利局水库大坝安全鉴定专家组审定的“山龙水库大坝安全鉴定报告书”、2011年4月钦州市水利局的核查意见，均评定山龙水库大坝为“三类坝”，并建议尽快对该坝进行除险加固。
为确保水库正常发挥其灌溉、防洪、养殖效益，保护下游人民生命财产安全，保障当地国民经济的发展和社会的稳定，对水库实施除险加固是十分必要的。
1.4.4工程规模
山龙水库工程由主坝、副坝、溢洪道、放水设施组成，主坝及副坝为均质土坝，总库容25.5万m3。
原设计标准按20年一遇设计，300年一遇校核。
山龙水库现状的正常蓄水位较低，导致兴利库容较小，不能满足下游灌溉要求，且因为本水库按现状正常水位调洪所得校核水位比较低，故本次设计正常水位抬升1m，即为17.0m。
死水位登记为9m，本次设计依据实测死水位高程定为13.25m。
根据本次推算的设计洪水过程、库容曲线、起调水位，泄流曲线，采用静库容法对山龙水库坝址设计洪水进行调洪，计算得山龙水库大坝的设计洪水位（P=5%）为17.30m，校核洪水位（P=0.33%）为17.44m，相应总库容25.5万m3。
1.5枢纽建筑物除险加固设计
1.5.1工程等级及建筑物级别
根据《防洪标准》（GB50201－94）及《水利水电工程等级划分及防洪标准》（SL252－2000）的相关规定，山龙水库属小
（2）型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物大坝、溢洪道级别为5级，次要建筑物放水设施级别为5级。
大坝设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为300年一遇，溢洪道消能防冲设施设计洪水标准为10年一遇。
设计洪水位17.30m，洪峰流量4.71m3/s，溢洪道相应下泄流量1.97m3/s；
校核水位17.44m，洪峰流量7.37m3/s，溢洪道相应下泄流量3.5m3/s。
10年一遇洪水溢洪道相应下泄流量1.61m3/s。
水库正常蓄水位17.0m，死水位13.25m。
工程所处区域地震基本烈度为Ⅵ度。
1.5.2建筑物现状安全复核
1.5.2.1大坝现状安全复核
（1）坝顶高程复核
经复核，计算坝顶高程以设计洪水位工况控制，为18.84m，现状主坝坝顶高程为18.00m，副坝坝顶高程为17.50m，不满足《防洪标准》（GB50201－94）规定的要求。
（2）渗流及坝坡稳定复核
根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189－96）规定，对大坝现状在设计工况下的计算成果见表1-5-1、表1-5-2。
表1-5-1大坝现状渗流稳定复核计算成果表
计算工况
渗透比降Jc
出逸点高程
（m）
总渗流量
（L/s）
计算值
允许值
主坝
正常蓄水位（17.00m）
0.13
0.52
15.09
0.0054
校核洪水位（17.44m）
0.15
15.85
0.0058
副坝
15.57
0.0031
16.18
0.0036
表1-5-2大坝现状坝坡抗滑稳定计算结果表
坝坡
计算方法
安全系数K
规范值[K]
上游坝坡
校核洪水位（17.44m）骤
降至正常水位（17.00m）
有效应立法
3.009
1.05
下游坝坡
1.881
1.15
4.786
2.632
渗流稳定复核成果表明：
大坝在正常蓄水位工况下，最大渗透坡降小于坝体填土的允许渗透坡降，所以大坝局部渗透是稳定的，不会发生局部渗透破坏；
大坝在计算工况下浸润线均从下游坝坡逸出，逸出点高程较高，对下游坝坡稳定不利；
大坝渗流量也较大。
坝坡稳定复核成果表明：
在正常蓄水位工况下下游坡稳定安全系数满足规范要求，在库水位从校核洪水位骤降至正常水位的工况下，上游坝坡稳定安全系数满足规范要求。
1.5.2.2溢洪道现状安全复核
本次设计不对原结构进行安全复核，仅根据本次计算成果确定加固方案。
1.5.3建筑物除险加固设计
1.5.3.1主坝加固设计
（1）坝体防渗处理
大坝防渗加固处理采用充填灌浆方案，灌浆孔沿坝轴线方向布置，灌浆范围由大坝右坝肩桩号B0+000起至左坝肩桩号B0+063共63m，灌浆底高程为4.5m，顶高程为17.5m。
灌浆孔距为1.5m，单排布置。
（2）上、下游坝坡加固
本次设计将上游坝坡清理后沿原坝面用15cm厚的砂石料进行找平，然后浇筑10cm厚的C15混凝土六角块护坡，六角块上预留不小于2cm的排水孔。
坝脚13.25m高程处设C15混凝土护脚墙，坝面与两侧山体衔接处设0.4×
为方便大坝运行管理，在坝坡中间修建一条宽1.0m的C15混凝土上坝台阶。
下游坝坡清理后，13.1m高程以上种植草皮护坡，13.1m高程以下设干砌石贴坡排水体，贴坡排水体顶部及底部设M7.5浆砌石排水沟。
大坝下游两侧坡面新建0.3×
0.3m的M7.5浆砌石排水沟。
在坝坡中间修建一条宽1.0m的C15混凝土上坝台阶。
（3）坝顶维修加固
0.5m的C15混凝土路肩，坝顶铺设20cm的泥结石路面。
加固后坝顶总宽为3.0m，坝顶高程为18.00m，防浪墙顶部高程18.85m。
1.5.3.2副坝加固设计
（1）坝体防渗处理
结合副坝的实际情况，参考类似工程的处理经验，经过技术经济比较，选定“截水墙+土工膜”方案对副坝进行防渗处理。
本次设计将上游坝坡清理整平后，铺设600g/m2复合土工膜，复合土工膜的接缝采用机器焊接，焊缝搭接宽度不小于10cm。
在土工膜上部覆15cm厚1:
1砂砾石垫层，然后浇筑10cm厚的C15混凝土六角块护坡，六角块上预留不小于2cm的排水孔。
坝脚设2.0m深C15混凝土截水墙，坝面两侧设0.4×
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