蒋家山水库除险加固工程初步设计报告.docx

1、蒋家山水库除险加固工程初步设计报告蒋家山水库除险加固工程初步设计报告附图：1、坝址区工程地质平面图：蒋家山-初设-地质-012、坝址区1-1工程地质横剖面图：蒋家山-初设-地质-023、坝址区2-2工程地质纵剖面图：蒋家山-初设-地质-034、大坝现状最大横断面图：蒋家山-初设-水工-015、蒋家山水库枢纽除险加固平面图：蒋家山-初设-水工-026、大坝除险加固最大横断面图：蒋家山-初设-水工-037、枢纽除险加固细部结构图：蒋家山-初设-水工-048、卧管除险加固结构图：蒋家山-初设-水工-059、溢洪道除险加固结构图：蒋家山-初设-水工-0610、枢纽灌浆平面布置图：蒋家山-初设-水工-0

2、711、枢纽灌浆纵剖面图：蒋家山-初设-水工-081 工程概况1.1工程基本情况蒋家山水库位于重庆市丰都县十直镇蒋家山村三社，海拔高程870m，距丰都县城35km，是一座以灌溉为主，兼有水产养殖等综合工程的小（2）型水库。蒋家山水库坝址处控制集雨面积0.204km2，总库容11.88万m，有效库容10.25万m，水库大坝为均质土坝，坝高12.00m，正常蓄水位868.60m，设计洪水位869.09m，校核洪水位869.24m，死水位859.60m。本次水文复核后，总库容11.4万m3，正常水位对应的库容9.23万m3，死库容0.63万m3。水库设计灌溉面积为400亩，有效灌面350亩，现实际灌

3、面289亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL2522000的规定,该水库为等小(2)型水利工程,其主要建筑物工程等级为5级,次要建筑物等级为5级,临时性水工建筑物为5级。该水库大坝设计洪水重现期为20年,相应洪峰流量为5.92m3/s,设计下泄流量2.05m3/s；校核洪水重现期为200年，相应洪峰流量为9.00m3/s ,校核下泄流量2.05m3/s。枢纽工程由均质土坝、溢洪道及放水卧管组成。1.2大坝安全鉴定结论（1）水库枢纽工程的作用蒋家山水库是一座防洪、灌溉、农村人畜饮水等综合功能的小（2）型水库。本次水文复核后，总库容11.4万m3，正常水位对应的库容9.23万m3，死库容0.

4、63万m3。水库设计灌溉面积为400亩。（2）大坝运行管理从运行情况分析，水库大坝目前存在许多问题：大坝：坝顶上游侧无防浪墙，根据现场问讯，曾出现洪水翻坝情况；大坝下游侧坝坡杂草丛生；下游棱体外坡变形严重；坝体下游侧高程860.50m处发现两个集中渗漏点；下游坝坡无排水沟。溢洪道：陡槽段下游未设消力池，下泄水流对大坝下游造成一定影响。防水设施：放水设施布置于大坝左岸，基础为砂岩，岩体稳定。现场踏勘发现，卧管浆砌条石老化，砂浆脱落，漏水严重。卧管放水孔为石塞堵孔，密闭不严。且无栏杆，有安全隐患。这些问题都未能得到行之有效的整治，水库枢纽工程常年带病运行。从大坝的监测角度上看，无观测设施，维护和监

5、测未按规定项目，内容和要求及有关规范规程的规定执行。综上所述，根据水库大坝安全评价导则的有关规定，蒋家山水库大坝运行情况综合评价为“差”。（3）洪水复核蒋家山水库原大坝设计、校核洪水标准采用的是20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核，本次仍将水库设计、校核洪水标准定为20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）中有关规定，设计、校核洪水标准满足规范要求；水库大坝实际的抗洪能力不能达到20年一遇正常洪水标准与200年一遇校核洪水标准，不满足国家现行规范要求；水库设计洪水流量不能安全下泄。水库的抗洪性能为C级。（4）大坝建筑

6、质量评价大坝下游860.50m处出现两处集中渗漏点，对大坝的长期运行不利。因此，坝基及坝肩岸坡处理质量不合格。枢纽建于1957年，受当时施工质量限制，筑质量较差。2008年对大坝进行整治，上、下游坝坡放缓，并填筑块石及土料，施工后效果良好，但下游坝坡杂草丛生，且出现集中渗漏点，影响下游坝坡稳定。综合筑坝时的施工情况和大坝运行至今发现的病害特征表明，大坝建筑质量不合格。溢洪道布置于枢纽左岸，主体置于基岩之上，岩性为砂、泥岩互层。原有溢洪道风化严重，2008年，对该溢洪道进行了一次整治设计，边墙及底板衬砌质量较好，但陡槽段下游未设置消力池，影响大坝下游稳定，需整治处理。因此，可认为溢洪道建筑质量不

7、合格。放水设施布置于大坝左岸，基础为砂岩，岩体稳定。现场踏勘发现，卧管浆砌条石老化，砂浆脱落，漏水严重。卧管放水孔为石塞堵孔，密闭不严。且无栏杆，有安全隐患。因此，可认为放水设施建筑质量不合格。综上分析认为，蒋家山水库大坝、溢洪道及涵卧管质量不合格，未达到规定要求，工程运行中存在质量缺陷，故本次评价认为工程质量不合格，急需除险加固。（5）大坝渗流稳定性评价因大坝无观测设施，亦无详细的观测资料。经现场踏勘，发现大坝下游坝坡860.50m处出现两处有集中渗漏点。初步判断坝基接触带漏水。综上所述，根据水库大坝安全评价导则SL258-2000的要求，将该水库大坝的渗流安全性级别定为C级。（6）结构稳定

8、性评价大坝上下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。因此，大坝的内外坝坡均处于稳定状态。大坝下游侧坝坡杂草丛生；下游棱体外坡变形严重；坝体下游侧高程860.50m处发现两个集中渗漏点；下游坝坡无排水沟。卧管同时开启两孔的卧管取水能力大于卧管设计取水能力。卧管浆砌条石老化，砂浆脱落，漏水严重。放水孔为石塞堵孔，密闭不严漏水。无人行梯步，给运行管理人员操作带来不便，存在安全隐患。溢洪道末端未设置消力池，影响坝坡下游稳定。边墙的稳定性满足规范要求。参照水库大坝安全评价导则（SL258-2000）规定，大坝的结构安全性定为B级。（7）抗震及金属结构安全复核结论根据中国地震烈度区划图，蒋家山水库工程区地

9、震基本烈度为度。根据水利部颁布水工建筑物抗震设计规范SL203-97及水库大坝安全评价导则的有关规定，该工程大坝为5级水工建筑物，当地震烈度为度时，可不进行抗震复核。蒋家山水库枢纽工程，大坝为均质土坝，溢洪道为无闸开敞式溢洪道，放水设施为石质涵卧管。该工程无金属结构，不进行金属结构安全评价。根据上述综合评价，按水库大坝安全鉴定办法第六条安全分类标准，综合大坝工程性状及各专项安全性分级结果，蒋家山水库工程大坝鉴定为三类坝，属病险水库大坝。1.3除险加固的必要性(1)治病除险、保护人民生命财产安全的需要蒋家山水库由于工程建设过程处在特定的历史时期，以当地民工队伍群众性施工为主，土料填筑部分为两岸的

10、石骨子土料，主要靠当地农民人力土法施工，碾压不密实，施工质量差。整个施工过程中缺乏必要的不同高程不同部位碾压取样的检测、试验资料，因此，施工中难于控制、改进土坝施工质量。水库大坝部分渗漏，对大坝安全不利，安全评价为不安全的三类坝，属病险水库大坝。根据国家“十二五”规划要求，加大病险水库排查和整治工作，确保人民生命财产安全。(2)增强农业综合生产能力和综合效益的需要蒋家山水库是一座以灌溉为主，兼有水产养殖等综合工程的小（2）型水库，水库设计灌溉面积为400亩水田。水库枢纽工程建成至今，发挥了较大的经济效益。但由于水库存在病险，水库的效益一直不能正常发挥，为了更好地发挥水库蓄水兴利功能，充分利用水

11、资源，增加供水效益，对蒋家山水库进行彻底整治加固建设是非常必要和迫切的。1.4主要建设内容1.4.1大坝加固设计坝顶除险加固设计坝顶高程保持869.60m不变，增设“L”型C20砼防浪墙，防浪墙高度为1m，厚度0.3m。防浪墙顶高程为870.60m。防浪墙也能兼顾坝顶防护栏杆的作用。坝顶宽度仅为2.5m，不满足相关规定。本次设计扩宽坝顶宽度。由于本工程坝顶无通车要求，坝顶宽度设计3.0m，宽度不足部分采用土石碾压回填，即新增加坝顶0.5m宽度。坝面道路从下到上依次铺设200mm厚砂砾石垫层，200mm厚C20砼。大坝上游坝坡设计经鉴定，上游坝坡稳定满足规范要求。本设计保持原有坝坡坡比及已成结构

12、不变。大坝下游坝坡设计下游坝坡棱体以上变形严重且棱体外条石护坡风化破碎严重，本设计拟规则大坝下游坝坡、拆除原风化破碎的棱体外干砌毛条石护坡后重建干砌条石护坡。坝顶加宽为3.0m后，下游坝坡坡比仍为1:1.8，仅对新增部分进行培土设计。施工前，首先清除坡面杂草及腐殖土，然后按照设计坡率进行放坡，不足部分采用石渣料夯填，多余部分进行清除。该段护坡采用C20砼框格草皮护坡，格构布置成菱形，格构平面尺寸33m,格构梁断面尺寸为0.30.4m（宽高）。格构施工完毕后铺设150mm厚种植土，其上种植冬麦草护坡。高程860.00m坝脚为排水棱体，棱体内部原有反滤层，本次对棱体外坡规则无需设置反滤层，规则后棱

13、体外坡比为1：1.8。施工时拆除原有风化破碎的条石护坡，然后按设计坡比放坡，多余部分拆除，不足部分部分利用拆除条石料回填。棱体顶高程860.00m设置2m宽马道，设计后棱体外坡采用0.3m厚条石护坡。大坝除险加固后，经坝坡抗滑稳定计算，其抗滑稳定最小安全系数能满足规范要求。大坝排水及梯步设计为防止岸坡地面雨水冲刷下游坝坡，本次设计沿下游坝坡与岸坡交界线设岸坡排水沟，排水沟尺寸0.30.3m，采用M7.5浆砌块石砌筑，排水沟总长85.5m。为便于运行管理人员的日常巡视检查，下游坝坡坝顶至坝脚设1条梯步，梯步位于坝体中间部位，马道上、下梯步错开布置。梯步宽1.5m，采用C20预制混凝土砌筑。1.4

14、.2溢洪道除险加固设计本次设计于溢洪道末端新增消力池，新增消力池长6.5m，深0.85m，基础置于基岩上，岩体稳定。底板及边墙均为C20钢筋混凝土结构，厚度均为0.2m，消力池底板高程为859.75m，边墙顶部高程为861.64m，消力坎顶部高程860.60m。消力池下游接干砌块石海曼，海曼厚度0.3m，宽3.0m，长度为4.7m，海曼坡度为1:3.25，下游接入大坝下游支沟内。1.4.3 放水设施除险加固设计卧管及底部消力池除险加固设计本次设计拟拆除原有卧管浆砌条石顶板，更换为预制C25砼盖板，预制盖板尺寸为1.5m1.0m0.2m（长宽厚），预制盖板上预留250放水孔，放水孔采用铸铁盖板闸

15、控制，盖板闸以手动启闭机控制，启闭机置于卧管顶部新建操作房内；对卧管原浆砌条石底板和边墙开槽后采用1:2水泥砂浆勾缝，后对两边墙外包0.2m厚C15砼；为了水库管理人员管理及运行的需要，拟在卧管侧面新建M7.5浆砌条石梯步，梯步宽度1m，台阶高度0.25m，踢步外边缘设计1.2m高C20混凝土栏杆。卧管除险加固后，总长度为14.85m，最低放水高程为859.60m，放水孔高差0.5m，共计9个放水孔。卧管底部消力池拆除原有浆砌条石顶板，更换为C25砼盖板，盖板初拟尺寸为1.19m1.0m0.2m（长宽厚），具体尺寸待施工中放空水库后根据消力池实际断面进行调整。对消力池边墙进行1:2水泥砂浆勾缝

16、后对两边墙外包0.2m厚C15砼。涵管除险加固设计因涵管未发现堵塞及风化现象，故本阶段不对其进行整治。1.4.4大坝及坝基防渗设计大坝为均质坝，采用沿大坝轴线布置充填灌浆孔的防渗措施。大坝及坝基灌浆设计如下：1）灌浆孔的布置本设计拟在坝顶高程869.60m设置灌浆平台，后沿大坝上游坝面轮廓线延伸至坝顶及坝肩位置，灌浆孔沿灌浆平台布置，防渗帷幕总长56m，布孔28个，孔距2m，钻孔孔径110mm，采用硬质合金钻进。2）灌浆深度坝体充填灌浆深度以基岩面控制，坝基帷幕灌浆应深入坝体建基面以下3.5m。具体尺寸参见相关图纸。合计坝体充填灌浆深度200.43m，帷幕灌浆深度102.24m。3）灌浆压力和

17、灌浆方法拟先对坝基进行帷幕灌浆，后对坝体进行充填灌浆。灌浆压力是控制灌浆质量的主要因素，通常在表层段不宜小于11.5倍坝前静水头，孔底段不宜小于坝前23倍静水头。灌浆压力宜通过灌浆试验确定，也可通过经验公式计算或根据经验先行拟定，而后在灌浆施工过程中试验调整确定。按三序孔逐渐加密法，采用自上而下分段进行。灌浆按施工规范第6节坝基岩石灌浆的规范进行。4）灌浆材料大坝充填灌浆采用水泥粘土浆灌注，水泥占干料总量的1525。帷幕灌浆材料为纯水泥浆，水泥为32.5#普通硅酸盐水泥，水泥浆质量要求详见水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（SL62-94）。1.4.5附属设施设计蒋家山水库无管理房，需新建一管理房

18、，管理房建筑面积为50m2，为砖混结构。1.5施工组织设计1.5.1施工条件蒋家山水库位于丰都县十直镇蒋家寨，属于长江水系一级支流赤溪河的上游支流龙洞沟，水库控制流域面积0.204km2，海拔870m左右，距丰都35km，本工程对外交通较为方便，距十直镇约5km，交通较为便利。据调查，工程区附近砂卵石料贫乏，土料、砂岩石料储量丰富，分布较近。建议采用人工砂岩粉碎砂。土料分布下坝区下游附近耕作农田，为粉质粘土及粘土，根据工程经验，质量满足要求，可开采储量约12万m3。条块石料位于水库下游左岸，为岩屑石英砂岩，质量、储量均满足要求，运距约23km。施工所需的水泥、钢材、木材、油料、炸药雷管等施工材

19、料可在就近十直镇或丰都县购买。工程区内施工生产用水采用自抽式供水，净化后可作为生活用水，工程区施工用电可在就近的10KV线路T接。1.5.2施工导流本工程根据实际情况，选用设计洪水标准枯期为P=20，渡汛期为P10。导流施工结合水库水位调度进行，施工前先制定合理的水库放水计划，水库放水及导流计划如下：根据水库现状复核，本水库放水设施为涵卧管，第1年10月至11月底利用放水涵管先将库内水位降至死水位859.60m，12月次年1月利用放水管作为宣泄施工期洪水的通道，利用大坝进行挡水，期间进行涵、卧管改造施工、消能设施、帷幕灌浆等工程施工。下游坝坡培厚和上坝道路修建不受导流的影响，可随时进行施工。第

20、2年2月底大坝涵、卧管改造施工、消能设施、帷幕灌浆等施工完成，3月即可按正常状态进行水库蓄水。基坑排水采用卧管泄流。1.5.3施工总布置工程本阶段规在库区右岸集中布置生活区和生产区。本工程建筑材料及当地材料采购运输较为方便，施工生产设施考虑必需的办公及生活用房260m2、临建建筑270m2，工程土石方经平衡后弃渣约904m3。大坝回填料可利用部分开挖料，开挖后就近堆放，不能利用的开挖料运至渣场堆放，运距约2km。1.5.4施工总进度工程拟于2011年9月开工建设，2012年3月完成，总工期7个月。其中工程准备期1个月，主体工程施工期5个月，工程完建期1个月。本工程控制工期的主要工程为大坝下游坡

21、面培厚、格构护坡，在施工过程中，尽可能全线分段平行施工。1.6工程投资重庆丰都县蒋家山水库除险加固工程工程按现行的物价水平计算的工程总投资为89.37万元。其中建筑工程为27.58万元，机电设备及安装工程为3.00万元，金属结构设备及安装工程为3.05万元，临时工程为23.66万元，独立费用为21.54万元，基本预备费为3.94万元,移民及工程占地投资为1.60万元，水保工程投资为2.50万元，环保工程投资为2.50万元。1.7工程特性表枢纽工程特性表表1-1 序号名 称单位数量备 注一河流特征1枢纽控制集雨面积km20.2042集雨区干流全长km0.723河道比降125二特征水位及库容1设计

22、洪水位（P=5%）m869.09除险加固后2校核洪水位（P=0.5%）m869.24除险加固后3正常高水位m868.604死水位m859.605总库容万m311.4除险加固后6正常水位对应的库容万m39.237死库容万m30.638设计灌面亩400有效灌面350三大坝1坝型土石混合坝2坝顶宽m2.53最大坝高m124坝顶长度m44.65坝顶高程m869.606防浪墙高程m870.60四溢洪道1溢洪道型式开敞式正槽溢洪道2堰型宽顶堰3堰顶高程m868.604堰顶净宽m2.5五放水设备1放水型式石质涵卧管2卧管断面m0.50.53卧管长度m14.854卧管放水孔直径m0.2放水孔高差0.5m5最大

23、放水流量m3/s0.22同时开启两孔6最低取水高程m859.607涵管断面m0.80.88涵管长度m47.89涵管比降1/100六工程投资89.371建筑工程万元27.582机电设备及安装工程万元33金属结构设备及安装工程万元3.054施工临时工程万元23.665独立费用万元21.546基本预备费万元3.947建设及施工场地征用费万元1.6988水土保持费万元2.59环境保护费万元2.52 水文2.1流域概况蒋家山水库位于丰都县十直镇蒋家寨，属于长江水系一级支流赤溪河的上游支流龙洞沟，海拔870m左右，距丰都35km，设计灌面400亩，有效灌面350亩，实际灌溉289亩。坝址以上集雨面积0.2

24、04km，库区内主河槽长0.72km，河槽平均坡降为125。流域内降雨年内分配不均，据流域邻近的丰都气象站19602008年49年实测资料统计：多年平均降水量1049.6m，雨季从4月延续至10月，降水量约占全年降水量的85.0%，12月至次年2月是流域少雨季节，其降水量约占年降水量的5.39%。降水量年际变化较大，最大年降水量1403.0mm（1982年），最小年降水量720.5mm(2001年)，相差达1.95倍。多年平均气温18.2，极端最高气温43.5，极端最低气温-2.5，多年平均蒸发量为1058.6mm；多年平均风速1.0m/s,多年平均最大风速17m/s；多年平均日照时数1333

25、h；多年平均相对湿度81%；多年平均雾日数96d，雷暴日数51d。蒋家山水库地理位置及流域水系图见附图2-1。2.2水文基本资料设计流域无水文站。邻近流域有石柱水文站且资料系列较长，代表性较好，因此，本次设计选取该站为本工程水文计算的参证站，现将石柱水文站基本情况简述如下：石柱水文站位于龙河干流上，控制龙河流域面积898km2。该站于1959年12月由四川省水电厅设立，具有1960年至今的水文观测资料。观测项目有水位、流量、泥沙、降水等。石柱水文站基本水尺断面亦是测流断面，初期设在下游，因测验条件不好，1967年5月1日将基本断面上迁175m。基本水尺上迁后，仍继续在旧断面上观测水位，新旧断面

26、同时观测水位至同年8月10日止，以后停止旧断面的水位观测。1967年全年的水位、流量资料统一在新断面。1968年更名为石柱（二）站。该水文站位于两弯道间的顺直河段，上游约350m为弯道，下游约600m为急弯并有深潭，弯道尾端下接急滩（陡滩子），滩头有双庆河由左岸汇入。测流河段河底为细砂组成，右岸为平缓的砂壤土台地，左岸由岸坡较陡的岩石和砂组成，断面有冲淤变化。枯水期水位较低时，测流断面流速很小，测流困难，在基本水尺断面下游145m处设临时测流断面，施测枯水流量。一、水位观测水位观测长期使用冻结基面假定高程，1985年以后与黄海基面高程接测。基本水尺设在断面左岸，1982年特大洪水以前用直立式木

27、桩与混凝土水尺，之后改用型钢倾斜式水尺固定于岸坡上，绘水位刻度于斜尺上，直接观读水位。1981年自记水位投入使用，与人工观测水位相互验证。枯水期每日08时和20时观测水位、其它时期则为四段制（北京时间02、08、14、20）观测。以控制洪水变化过程。日平均水位一般采用算术平均值，水位在日内变化大时，用面积包围法计算。测站有时受下游双庆河洪水汇入的顶托影响，短时内有水位壅高的情况发生。二、流量观测 测流断面有冲淤变化，各年均有较多的大断面测次，尤以在大洪水过程前后注意施测大断面，断面冲淤变化情况得以掌握。一般年内测大断面5次以上，1978年实测的断面达17次。流量测验一般在测船上用绞车员放流速仪

28、施测，测船多在过河横缆上，测速垂线稳定。1973年架设电动测流缆道后，施测大断面和测验流量交替使用测船和电动缆道。流速仪测流多数测次为常测法，少数次为精测法。中、高水位部分测次用水面浮标测验流量，浮标系数采用经验值0.85，大洪水部分测次曾使用天然中泓浮标，浮标系数采用0.72。测验流量的水位变幅多接近年内实测水位变幅，除1962年水位流量关系线外延幅度为33%，其它年份的水位流量关系线的高、低水部分都外延幅度甚少。2.3设计洪水2.3.1暴雨洪水特性设计流域地处亚热带湿润季风气候区，洪水由暴雨形成，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月下旬开始进入汛期，59月为本流域大暴雨多发季节，特大暴雨、洪水

29、常发生在此时期，而8月本流域常发生伏旱,若遇暴雨也有较大洪水发生。10月以后,副高南移,流域内降水较多，但雨强较小，一般不会形成大洪水。蒋家山水库控制流域为山区性小溪沟，溪沟狭窄,谷坡较陡，洪水具有汇集快，过程陡涨陡落，峰型尖瘦，峰顶持续时间短的特点。据调查，设计流域洪水过程多为单峰,历时约6h左右，洪量主要集中在3h内。2.3.2设计暴雨（1）设计点暴雨由于本地区缺年最大1/6h暴雨资料，因此，本次采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册（以下简称手册）中最大1/6h暴雨均值及变差系数等值线图的查值成果，1h、6h、24h设计暴雨采用邻近的丰都气象站实测资料，经对该站1h、6h、24h暴雨系列进行

30、频率计算，用P型曲线适线后，求得设计流域暴雨设计成果，并将其与手册在该流域重心处的查值成果进行比较见表2-1，频率曲线见附图2-2、2-3、附图2-4。工程河段点暴雨设计成果表表2-1丰都气象站手册时段（t）H0CVCS/CVH0CVCS/CV1/6h150.363.515.00.363.51h36.50.303.540.00.433.56h59.20.353.570.00.403.524h77.50.483.585.00.453.5由表2-1可以看出，丰都气象站各频率暴雨均值及Cv比手册查值略小，而CS值相同。从工程偏安全角度出发，本次推荐采用手册的暴雨参数查值。（2）设计面暴雨由于蒋家山水库流域面积较小，本次直接采用设计点暴雨作为设计面暴雨使用。（3）设计雨型本次采用手册中地区综合成果，其设计雨型分配比值见表2-2