关门山竣工验收报告设计625.docx

1、关门山竣工验收报告设计625关门山水库除险加固工程竣工验收材料（04）工程竣工验收材料(01)关门山水库除险加固工程竣工验收工程设计工作报告编制单位：辽宁省水利水电勘测设计研究院二一一年六月批 准: 王成山审 定：谭立清审 核：邵明贵 报告编写： 王业红 范远东 王丽敏 王海红 万丽娟 蔡晓玲 钱世刚 罗京元1 工程概况1.1 关门山水库工程概况及工程规模关门山水库位于太子河支流小汤河中游，水库集水面积176.7km2，占小汤河控制面积的36.9。水库以上河谷狭窄，林草茂密，植被较好。水库于1985年5月开工，1991年10月竣工，水库原设计标准为100年一遇，设计水位373.9 m，相应库容

2、6400万m3；校核标准为10000年一遇，校核水位377.7 m，总库容8100万m3，坝顶高程379.0m，防浪墙顶工程380.5 m，正常高水位372.1m，死水位341 m，防洪限制水位370.4 m。关门山水库规模属于中型水库，工程等别为等，主要建筑物级别为3级。关门山水库除险加固后，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。水库百年一遇设计洪水位为374.26m，最大泄量857m3/s，相应库容6589万m3；二千年一遇校核洪水位为376.77m，最大泄量1367m3/s，相应库容7661万m3。关门山水库由大坝、输水洞、溢洪道三部分组成。拦河坝坝型为混凝土面板堆石

3、坝，上游坝坡1：1.4，下游坝坡1：1.3。溢洪道位于主坝左岸凹部左侧山崖上，溢洪道由进口明渠段、堰体段、陡槽段、挑坎段等部分组成，溢洪道堰顶高程368.0 m，堰净宽24 m，溢流孔数为3孔，闸门尺寸85.5 m。输水洞位于大坝左岸山体中，起泄洪、工业供水、灌溉、发电等项作用。输水洞全长217.6m，电站洞长57.7m。洞径为3m，进口底高程328.00m，出口底高程327.00m。整个工程分为进口引渠、进水口、洞身、出水口、电站等五部分组成。1.2 水库任务关门山水库主要任务是补给本钢等工业用水、农业灌溉，兼顾防洪、发电和养鱼。每年补给本溪钢铁公司工业及本溪城市用水2610万m3，工业取水

4、口位于小汤河以下的太子河干流上；灌溉小汤河流域农田10000亩，其中水田6000亩，旱田4000亩，年灌溉用水量700万m3，年发电量373万度，养鱼25吨/年，水库的建成可使小汤河河道防洪标准由10年提高到20年一遇。1.3 水库枢纽工程加固前存在的主要问题1.3.1 拦河坝拦河坝混凝土面板水上部分普遍存在纵、横向极不规则裂缝，防浪墙表面存在竖向裂缝，并发现部分裂缝为贯穿裂缝，面板分缝处止水填料及上盖片老化严重。1.3.2 溢洪道溢洪道边墩及中墩混凝土局部存在振捣不实、粗骨料集中。中墩上游侧水位变化区表层混凝土普遍剥蚀严重，粗骨料外露，剥蚀深度2cm-3cm，局部钢筋外露并锈蚀。溢流堰面表层

5、混凝土局部发生剥蚀，粗骨料外露。裂缝较多，伴有渗水现象。检测发现陡槽底板混凝土局部振捣不实，粗骨料集中，存在表层混凝土剥蚀，粗骨料外露。挑流坎表层混凝土局部存在表面剥蚀，粗骨料外露。挑流坎外缘左侧底板存在脱空现象，如果继续发展，势必影响挑流坎的稳定。溢洪道溢流堰面及陡槽底板普遍存在裂缝，溢流堰面横缝和陡槽底板发现5条纵缝、3条横缝为实际运行过程中产生的贯穿裂缝，裂缝处有水迹。左边墩共存在裂缝3条，均存在渗水痕迹。溢洪道左侧进口导流墙不稳定。溢洪道两岸山体不稳定，泄洪时可能引起山体滑坡堵塞溢洪道，影响溢洪道泄洪，影响大坝安全。闸室左边墩与堰体接触处渗漏严重，影响左边墩稳定。1.3.3 泄洪输水洞

6、泄洪输水洞进出口闸门橡胶老化，漏水严重。泄洪输水洞出口水位变化区混凝土剥蚀，粗骨料外露，局部钢筋外露并锈蚀，底板表层混凝土大面积剥蚀、脱落，钢筋网大面积外露、锈蚀。泄洪输水洞混凝土衬砌大部分脱落、出口消能设施不完善。1.3.4 上坝公路上坝公路防洪标准低，容易造成交通中断，阻碍防洪抢险工作，危及大坝安全。尾水桥设计荷载标准低。1.3.5 其它关门山水库每年补给本溪钢铁公司工业及本溪城市用水2610万m3，工业取水口位于小汤河以下的太子河干流上，灌溉小汤河流域农田10000亩，其中水田6000亩，旱田4000亩。枯水季节河道供给不足时由关门山水库供给。水库供水由泄洪输水洞放水，由于泄洪输水洞进出

7、口闸门橡胶老化，漏水严重，非供水期水量大量浪费，直接影响水库兴利作用。关门山水库兼有防洪任务，水库的建成可使小汤河河道防洪标准由10年提高到20年一遇，小市防洪标准为20年一遇。由于泄洪输水洞及溢洪道存在上述问题，直接影响小汤河河道及下游小市的防洪问题。综合上述问题，水库已成为类险库，从水库自身安全考虑，水库除险加固工作是十分必要的，紧迫的。1.4 大坝安全鉴定及核查意见根据2007年10月辽宁省水利水电勘测设计研究院关门山水库安全评价报告，大坝安全类别为类坝。1.4.1 书面核查意见1）洪水计算分析、结构、渗流评价计算方法基本符合规范要求。2）水库设计洪水为100年一遇，校核洪水为2000年

8、一遇，符合现行规范的要求：采用邻近太子河流域南甸水文站（19852004年）的资料用面积比进行计算，设计洪水成果基本合理。调洪计算成果表明大坝坝顶高程满足要求，防洪标准安全定为A级。但溢洪道进口导流墙顶高程不满足要求。3）坝体变形基本稳定，上下游坝坡稳定满足要求。混凝土面板普遍有裂缝，防浪墙有裂缝，部分面板止水老化，坝体结构安全为A级。溢洪道左侧山体岩石破碎，山体不稳，存在崩塌滑坡堵塞溢洪道的危险。左导流墙结构安全复核不满足要求。溢流面混凝土剥蚀，边墙裂缝，挑流坎外缘左侧底板存在脱空现象。溢洪道结构安全为C级。输水洞闸门关闭不严，混凝土衬砌脱落，出水口水位变化区混凝土剥蚀，出口无消能设施。结构

9、安全综合评价为C。4）坝体渗流稳定，渗漏量较小。溢洪道左边墩裂缝渗漏，挑坎下游基岩掏蚀、渗漏。溢洪道渗流安全评价为C级。渗流安全综合评价为C级。5）坝址区地震震动峰值加速度为0.05g，不需进行抗震稳定复核。6）溢洪道弧形工作闸门维护情况较好，支臂铰座及纵梁与主梁连接处锈蚀。闸门底止水中心线偏向下游，止水不严。输水洞闸门普遍锈蚀，水封破损。金属结构安全为B级。7) 大坝安全监测及水雨情观测设施不完善。 大坝安全类评定为类。1.4.2 现场核查意见1）大坝顶高程满足要求。2）面板表面存在横向和纵向裂缝，面板间纵缝止水材料老化、破碎。防浪墙局部有裂缝。3）溢洪道左边墩裂缝渗漏，挑坎下游基岩掏蚀、渗

10、漏。输水洞闸门关闭不严，漏水严重。但溢洪道进口段导流墙顶高程不满足要求。4）溢洪道左侧山体岩石破碎，山体不稳。溢洪道进口导流墙混凝土剥蚀、露筋。泄槽底板及边墙裂缝。挑坎前缘底板脱空。输水泄洪洞出口无消能设施。5）溢洪道闸门支臂铰座及纵梁与主梁连接处锈蚀、止水不严。输水洞闸门普遍锈蚀，水封破坏。溢洪道泄流方向与下游河道垂直，直冲上坝公路。6）安全评价及鉴定报告所述工程问题基本属实。1.4.3 核查单位意见：经书面、现场核查，该水库在防洪安全为A级，渗流安全、结构安全为C级，金属结构安全为B级。同意核查专家组意见，大坝安全类别综合评定为三类。完善大坝安全监测及水情观测设施。1.5 关门山水库除险加

11、固工程主要建设内容关门山水库枢纽工程由堆石坝、溢洪道、输水洞等组成。1） 堆石坝工程 加固内容为钢筋混凝土面板裂缝处理，原伸缩缝止水材料拆除、更换新型止水材料，面板表面涂刷防碳化涂层，防浪墙伸缩缝、裂缝处理和表面粘贴石材，左右岸坝头表面进行削坡清理、喷锚混凝土和塑石防止岩石进一步风化。2） 溢洪道工程 导流墙、中边墩、堰面、泄槽底板表面混凝土凿除，分部位采用钢纤维混凝土和高标号混凝土回填。对控制段、左边墩与堰体接触部位进行帷幕灌浆，挑坎以下基础进行固结灌浆。左侧山体进行削坡处理，削坡后喷C25混凝土，在其上部进行园林塑石护砌，挑坎下山体清除破碎风化的岩体至新鲜岩面，在挑坎下浇筑钢筋混凝土护坦，

12、厚为0.5m，左岸导流墙增设3排锚杆，解决导流墙不稳定问题。3） 输水洞工程对洞壁及出口混凝土表面剥蚀、强度低、抗冻标号低的混凝土凿除并重新浇筑混凝土，拆除重建启闭机房，对出口闸门进行止水橡皮更换，防腐等。4） 上坝公路加固内容为上坝公路（溢洪道对岸240米）迎水面路基采用混凝土重力式挡土墙防护、增加水雾防护廊、进场交通桥拆除重建。重力式挡土墙防护长度为240m，水雾防护廊长为150米，采用方钢管撑骨架进行支撑，纵向采用方钢管支撑并焊接在骨架上，骨架外侧悬挂透明的钢化玻璃来防止水雾。5） 溢洪道尾水渠防护加固加固内容为上坝公路0+240至进场交通桥右侧桥台，总长657m，铺设沥青混凝土路面。6

13、） 机电设备及安装工程上坝公路及坝顶照明、10KV架空线路改造等。7） 观测设计面板堆石坝安全监测、改造水文自动观测系统、增设闸门控制系统等。8） 金属结构设备安装工程对溢洪道闸门及输水洞进出口闸门进行改造、维修防腐处理、更换水封等。1.6 枢纽工程一览表表1-1 关门山水库工程特性表序号名称单位原设计本次设计备注一 水文特性1全流域面积km2478.85478.852坝址以上流域面积km2169176.73占全流域面积35.336.904多年平均迳流量104m3661079505河道长度km 25.430.1361%设计洪峰m3/s1260124071%设计洪量（3日）104m3521054

14、7580.2%设计洪峰m3/s1750174090.2%设计洪量104m36930100.05%设计洪峰m3/s2180110.05%设计洪量104m38764二水库特性10.05%校核洪水位m377.70（万年一遇）376.77原设计为万年一遇20.05%相应库容104m38100（万年一遇）7661原设计为万年一遇31%设计洪水位m373.90374.2641%相应库容104m3643665895防洪限制水位m370.4370.46正常高水位m372.10372.17正常高水位相应库容104m3570056808死水位m341.0341.09死库容104m3200200三建筑物特性（1）大

15、坝1坝型钢筋混凝土面板堆石坝2坝顶高程m379.0379.03防浪墙顶高程m380.5380.54最大坝高m58.558.55坝顶宽度m886坝顶长度m218.93218.937坝坡上游1：1.4下游1：1.38钢筋混凝土面板厚度底部厚度m0.50.5顶部厚度m0.30.3（2）溢洪道1型式开敞式实用堰2孔数孔333单孔净宽m884堰顶高程m 368.0368.05闸门型式弧形钢闸门6闸门尺寸m85.585.5（宽高）7最大泄流m3/s12821245.808卷扬启闭机台33（3）泄洪输水洞1型式隧洞2进口底高程m328.0 328.03进口平板工作门尺寸m2.04.02.04.04出口弧形工

16、作门尺寸m3.03.03.03.05隧洞断面尺寸m6隧洞长度m217.6217.67出口闸门扇1（弧形闸门）1（弧形闸门）8最大泄量m3/s124121.20(4)上坝公路2 工程规划设计要点2.1 工程设计工作简况2.1.1 关门山水库除险加固工程设计工作简况2007年10月，辽宁省水利水电勘测设计研究院编制完成了关门山水库安全分析评价报告，同年，水利厅对关门山水库安全分析综合评价报告进行鉴定。2007年12月，水利部大坝安全管理中心以坝涵20073128号确定关门山水库为三类坝，为病险水库。根据鉴定书的意见，2008年4月28日，关门山水库除险加固工程初步设计报告由辽宁省水利水电勘测设计研

17、究院编制完成。2008年11月17日，水利部松辽水利委员会“关于辽宁省本溪市关门山水库除险加固工程初步设计报告复核意见的函”文号“松辽规计2008240号”对关门山水库除险加固工程初步设计报告进行了复核，复核意见为同意关门山水库大坝为三类坝，同意水库设计标准和等级，同意初设报告中的建设内容，核定工程总投资为4696.79万元。2008年12月31日，辽宁省发展和改革委员会以辽发改农经20081363号文对关门山水库除险加固工程初步设计报告进行了批复，同意实施关门山水库除险加固工程，项目业主为本溪县关门山水库管理处；工程核定总投资为4697万元，其中申请中央补助投资2817万元，其余投资由省、市

18、、县配套解决。工程施工期为二年。工程招投标依照国家基建程序进行，设计单位进行招标设计，标书中涉及5个单项的全部工程内容。初步设计批准后，即进行施工图的准备及设计工作。根据工程施工进度要求，施工图分期分批提供，满足了施工需要。在施工图设计阶段，根据初设的审查意见和有关部门的要求，根据工程的实际变化情况，对主要技术问题深入研究，并根据工程建设的具体情况，对部分结构进行了优化，无重大设计变更。2.1.2 工程实施情况水库除险加固工程按照松辽水利委员会审批的关门山水库除险加固工程初步设计报告有关内容组织工程实施，2009年9月3日省水利厅对市务局上报的关于本溪县关门山水库除险加固工程开工建设的请示以文

19、号“辽水建管2009266号”进行了批复，同意关门山水库除险加固工程开工建设。截至2011年6月工程基本完工。2.2 气象水文2.2.1 流域概况小汤河是太子河左侧一支流，地理坐标为东经1235812417，北纬41034118。流域面积478.85km2，小汤河久才峪以上河谷狭窄，植被较好，久才峪以下河谷渐宽，河道多为砾石、砂卵石所组成，多为单一河槽断面。从河口小市到关门山水库坝址有县级公路沟通。关门山水库原控制面积169 km2，河长25.4 km，河道比降12.2（东支）,从1956-2000年多年平均降水量等值线图上查得关门山以上多年平均降水量为950mm，1956-2000年多年平均

20、径流量为0.795亿m3，1956-2000年悬移质多年平均输沙模数在50100之间，为辽宁省的少沙区。2.2.2 气象该地区多年平均69月降水量约占全年的75。多年平均蒸发量1351.3mm，年内最大蒸发发生在5月，最小发生在1月。多年平均相对湿度为68。全年日照时数2378.3小时。多年平均气温6.8。最大积雪深度38cm。最大冻土深度143cm。多年平均风速2.2 m/s，最大风速16.0 m/s，相应风向为SSE，多年平均最大风速13.0 m/s。2.2.3 年径流本次关门山水库径流仍采用南甸面积比推求，计算采用系列1958-2004年，因南甸以上工农业用水极少，南甸站未进行径流还原计

21、算，直接采用实测径流，南甸站1958-2004年多年平均径流量为3.812亿m3，在关门山水库径流计算时水库集水面积中也扣除了42km2，关门山水库1958-2004年多年平均径流量为6117.5万m3。径流年内分配不均，6-9月径流占全年的75.7，7-8月径流占全年的60.5；径流年际分配也不均匀，最大径流发生在1985年14030万m3，最小径流发生在1999年1175万m32.2.4 设计洪水 暴雨洪水特性小汤河是山区性河流，洪水由暴雨产生，洪水陡涨陡落，持续时间短，洪水发生时间集中，85以上洪水发生在七、八月份，一次洪水过程在3天内完成，主要集中在24小时。关门山水库设计洪水关门山水

22、库设计洪水采用成果表项目单位P(%)0.010.050.10.212洪峰m3/s27002180196017401240102024小时洪量106m382.1468.3662.4856.6042.7136.64三日洪量106m3105.3187.6480.1072.5654.7546.982.2.5 泥沙从“辽宁省19562000年悬移质平均年数沙模数分区图”上查得关门山水库悬移质平均年数沙模数在50100t/km2，换算为悬移质平均年输沙量为0.881.77万t。由南甸面积比求得的关门山水库平均年悬移质输沙量1.39万t，在合理范围内。2.2.6 水情测报关门山水库现状水文测报系统落后，水库

23、预报调度靠佟家堡、胡家堡、水库站三个雨量站人工报数方式进行。该三个雨量站为水库自身设立，其降水资料未整编刊布。本次增加布设两个雨量站，它们是五道沟、宋家街，5个遥测雨量站均匀分布在面上，基本能控制降水的时空变化。因各雨量站都设在村庄，生活、交通和通信条件均较好。另外本系统设立中心站一个，位置设在关门山水库管理局。2.3 工程地质水文地质根据中国地震动参数区划图GB18306-2001（1：400万），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震烈度为度。关门山水库坝址位于岩浆岩构成的峡谷内，地貌按成因类型可分为河流侵蚀地形、构造剥蚀地形及剥蚀堆积地形三种。坝址

24、区分布地层属侏罗系火山岩系，分两期火山成岩活动。库区内工程地质条件良好，库区内的断裂等构造不影响水库的安全。但水库蓄水后，水位变动带以上不断出现小的塌方，明显的部位是输水洞进口至F10断层间，较严重部位为溢洪道进口两侧。建议在塌方较严重处进行适当的加固防护处理措施。2.4 除险加固的设计原则a) 在新的洪水条件下，采用的设计方案须保持水库原设计功能不变，继续发挥水库主要的供水功能，同时兼顾防洪和灌溉等重要作用。b) 本次除险加固设计应将水库运行中存在的问题一并查清，给予解决，使得关门山水库枢纽工程达到正常设计运用标准要求。c) 除险加固设计方案在施工期间应不降低水库供水及现有的防洪灌溉标准。除

25、险加固方案应达到结构设计合理，施工简单，运行管理方便，投资经济的要求。2.5 主要建筑物设计2.5.1 大坝对高程341.0m以上的大坝上游面板伸缩缝填料拆除重灌，面板裂缝采用无破损灌浆法进行修复，面板龟裂缝采用全部表面覆盖法修补。对341.0m以下的伸缩缝采用水下施工方法。防浪墙贴蘑菇石护面，伸缩缝表面填双组分聚硫密封膏。对左坝头采用C25喷锚防护，防护范围为左坝头上游侧，341.0m高程以上至坝顶。C25喷锚厚度为0.15m，钢筋网8150，锚筋为202000，梅花形布置，深入稳定岩石2.0m。右坝头山体采用生态护坡。岸坡表面进行清理，清除风化层和破碎的岩石碎块，在新鲜岩面上埋设锚筋，锚筋

26、为201000(梅花形布置)，伸入稳定基岩2.0m， 表面挂8200钢筋网。钢筋网根据生态造型需要，可做成各种表面形状，对局部荷载较大部位需要钢管进行支护，然后在钢筋网上喷C25混凝土。右坝头停船平台以下至341.0m高程以上的岸坡表面进行削坡清理，坡比为1：0.75，并采用喷锚砼护砌来防止岩石进一步风化，喷C25砼厚度为0.15m，钢筋网8150，锚筋为202000，梅花形布置，深入稳定岩石2.0m。2.5.2 溢洪道将溢洪道的导流墙高程373.1m以下、控制段的边墩和中墩高程373.1m以下、迎水面根据保护层的厚度，凿除15cm厚现状混凝土，然后再用钢纤混凝土回填，回填后的结构外轮廓尺寸不

27、小于原设计。堰面、泄槽底板迎水面混凝土凿除20cm厚原状混凝土，清除原面层钢筋，然后重新布设面层钢筋，并重新浇筑混凝土，混凝土标号为C35F300W6，要求钢筋型号和数量不低于原设计。为了加强新老混凝土的结合，在老混凝土内种植插筋，插筋为16500梅花形布置，并在老混凝土结合面刷一层双组分固化界面胶。在原结构表面裂缝部位，以裂缝为中心在钢筋上沿缝走向焊接钢筋网片，网片尺寸规格为550。原结构伸缩缝缝内采用沥青浸渍的硬木板。溢洪道控制段原帷幕灌浆上游增加一排帷幕灌浆，灌浆孔为一排，孔距取2.0m，孔深20m。灌浆位置在原帷幕灌上游2.0 m处，灌浆范围为溢洪道控制段和左边墩外沿原帷幕灌浆走向，新

28、灌浆帷幕与原灌浆帷幕在始末端相接。溢洪道左岸边坡进行削坡处理，削坡后喷锚C25混凝土，在喷锚的混凝土上进行塑石护砌。溢洪道挑坎下游采用混凝土护坦贴山护砌，护砌厚度为0.5m。左岸导流墙分别在高程375.12m、372.0m和370.0m各设1排锚杆。锚杆为冷拉II级，直径为28mm，长7.0m，锚孔直径为100mm。2.5.3 输水洞输水洞出口0+225.0桩号以后，边墙迎水面以及底板和挑坎的顶面混凝土凿除20cm厚原状混凝土，清除原面层钢筋，然后重新布设面层钢筋，并重新浇筑混凝土。要求钢筋型号和数量不低于原设计，混凝土标号及净保护层厚度见表1.5-1。为了加强新老混凝土的结合，在老混凝土结合

29、面种植插筋，插筋为16500梅花形布置，并在老混凝土结合面刷一层双组分固化界面胶。在原结构表面裂缝部位，以裂缝为中心在钢筋上沿缝走向焊接钢筋网片，网片尺寸规格为550。原结构伸缩缝缝内填 沥青浸渍的硬木板。拆除原出口启闭机房、并重新修建。在拆除启闭机房的过程中，闸门及启闭机在拆下后应放置在指定地方，并保管好，以便以后重新安装使用。通过现场勘察原洞身混凝土衬砌40%已经脱落，因此将原洞身混凝土衬砌40%凿除，重新浇筑混凝土衬砌。2.5.4 上坝公路上坝公路迎水面采用混凝土重力式挡土墙防护，防护底高程在挑射水流影响范围内为最大冲坑影响线下0.5m。钢筋混凝土护岸顶高程在桩号路0+000.000处顶高程为332.3m，在桩号路0+240.000处为331.0。钢筋混凝土护岸分缝长度为10m，缝宽为2cm，缝内填沥青木板。混凝土挡土墙顶宽为0.5m，迎水坡直立，背水坡坡比为1：0.5，底板宽度为9.0m，顶面坡比为1：2.0。钢筋混凝土护岸后回填砂砾与石渣，并碾压密实，并在其上修建上坝公路。上坝公路为沥青路面厚8cm，沥青路面以下为20cm水泥土稳定层。为了防止泄洪水雾的影响，对该段上坝公路采用防护廊道进行防护，防护廊道采用横向拱形