小型水库除险加固毕业设计样本.docx

1、小型水库除险加固毕业设计样本汉滨区李家沟水库除险加固设计学生： 指引教师：摘 要：李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内，月河右岸一级支流李家沟下游。水库枢纽工程由大坝、放水设施、左岸溢洪道等重要建筑物构成。李家沟水库是一座以供水，灌溉为主，并兼有养殖等综合效益V等小（2）型工程。大坝当前重要存在问题有：（1）大坝某些：坝顶为自然土路面，降雨不能通行；上游坝坡没进行护面解决，坝坡面不规整；背水面右侧有较大面积土体产生了变形、塌陷和滑动。下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范规定。（2）溢洪道某些：堰体砌石某些裂缝、脱浆，漏水严重，堰后侧槽底板衬砌厚度不够。（3）引水设施虽经解决，但在7月因

2、柴头堵塞，无法正常放水。（4）水库无水位尺，无雨量观测设施；大坝无渗漏、位移变形等观测设施；大坝无管理房及抗洪设施。本次设计依照工程现状和安检意见，综合分析工程状况，拟定除险加固设计方案，并进行坝体加固和泄放水建筑物改造设计。规定完毕水库设计方案，拟定合理坝高。坝体要进行渗流分析和坝体加高方案拟定，完毕坝体渗流和稳定分析，并完毕坝体构造设计。关 键 词：坝体；渗流；稳定；洪水位；溢洪道The Design of Reinforcement for Lijiagou ReserviorAbstract：Lijiagou reservoir locats in the town of Liu Yi

3、ng，Ankang City，the right bank of Lijiagou downstream . This project constitute the dams itself，drainage facilities，the spillway on the left bank and other major buildings. The main dusk of this reservoir are water supply and irrigation，with other comprehensive benefits like farming. At present the m

4、ain problems existing in the dams are：(1) the dam sections：the materials of the crest pavement is natural soil and it is unable to pass when rains；the upstream slope with no surface treatment and the surface is irregular；the dorsal surface of the right side has a large area with problems of soil def

5、ormation，collapse and slide. The stability safety factor of downstream slope sliding does not meet the regulatory requirements. (2) spillway parts：the weir body exits the problems of crack，desizing and severe water leakage ，the thickness of the weir rear slot backplane lining is not enough. (3)while

6、 the water treatment are repaired ，but in July it blocked because of the wood and can not drain properly. (4) reservoir with no water level gauge，no rainfall observation facilities and the dam with no leakage and deformation observation facilities；the dams with no management room and no flood contro

7、l facilities. This design of the project considers the status and security advice with comprehensive analysis of the project，determines the reinforcement design and conducts the dam reinforcement and the renovation of buildings designed to vent drain. This paper requires to complete the reservoir de

8、sign and determine a reasonable dam height. The dam need the seepage analysis and carry out a project of adding height，complete dam seepage and stability analysis，and complete the structural design of the dam.Keywords：Dam；seepage；stability；flood level；spillway第一章 综合阐明1.1 绪言李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内，月河

9、右岸一级支流李家沟下游。水库枢纽距五里镇约5km，有简易公路通到右坝肩山梁上。水库枢纽工程由大坝、放水设施、左岸溢洪道等重要建筑物构成。水库坝体为粘土均质坝，最大坝高17.56m，坝顶长152.545m，坝顶宽4.6m，坝顶高程500.0m（相对高程）。坝址以上控制流域面积3.6km2，总库容20.4万m3，河道长5.0km，河道平均比降95.44%。李家沟水库是一座以供水，灌溉为主，并兼有养殖等综合效益V等小（2）型工程。溢洪道位于左坝肩，由寒武系薄层灰岩夹千枚岩强弱风化岩体开挖而成，为侧堰溢洪道，堰顶高程497.20m。放水设施位于右坝肩，由卧管和放水涵洞构成。李家沟水库工程于1954年2

10、月由群众自建，为万方大堰，于1958年加坝升级为水库，投入使用。1965年因漏水，坝体滑动后进行整修，同步将坝再次加高2.5m。1977年7月因上游堰塘跨坝，导致李家沟水库漫坝，坝体形成深槽，同年进行溢洪道及坝体进行加固解决。由于当时水库设计不规范，施工办法简陋落后，加之水库运营后重要建筑物老化失修，水库近年来始终带病运营，效益不能发挥。4月安康市防汛办、汉滨区防汛办组织关于专家对李家沟水库进行了安全鉴定，鉴定结论是：李家沟水库大坝属三类坝，建议尽快进行除险加固解决1.2除险加固必要性1.2.1现场检查存在问题由于受当时历史条件制约，水库施工质量差，竣工运营以来浮现多处病害，长期带病运营。本次

11、设计依照水库除险加固工程设计导则规定。通过检查大坝、溢洪道及放水设施等重要建筑物存在安全问题，结论如下：大坝某些坝顶：坝顶为自然土路面，降雨不能通行，对大坝维修及汛期防汛不利。上游坝坡:上游坝坡没进行护面解决，坝坡面不规整，冲刷侵蚀严重。下游坝坡：背水面右侧有较大面积土体产生了变形、塌陷和滑动，结合钻孔资料，土体最深滑移面达4m。下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范规定；且坝面杂草、树木从生，无坝面排水系统；坝趾排水棱体某些已被掩埋，且有某些坍塌，从现状出露排水棱体表面看，排水体不规整且排水不畅。（1）溢洪道评价：溢洪道设计虽满足泄洪能力需要。但现状溢洪道折线堰为宽1.2m，高4.6m浆砌石构造

12、，堰体砌石某些裂缝、脱浆，漏水严重，堰后侧槽底板衬砌厚度不够，现状冲刷破坏严重，已形成深0.5m冲坑；泄槽左侧为约8m高边坡，侧槽边墙砌筑高约2m砌石，溢洪道泄洪时，水位高于侧墙，冲刷边坡，对溢洪道泄洪带来安全隐患，一旦边坡坍塌，将淤塞溢洪道。（2）引水设施某些：引水设施虽经解决，但在7月因柴头堵塞，无法正常放水。（3）其他设施：水库无水位尺，无雨量观测设施；大坝无渗漏、位移变形等观测设施；大坝无管理房及抗洪设施；1.2.2除险加固必要性水库运营50近年以来，为工程所在刘营村及附近村庄农业和农村经济发展发挥了巨大作用。1958年3月竣工，1965年因漏水，坝体滑动后进行整修，1977年7月因上

13、游堰塘跨坝，导致李家沟水库漫坝，坝体形成深槽，沉没下游刘家营村，冲毁大量房物及农田，后回填坍塌坝体，烣复水库某些功能，施工时均为人工填筑，也未对坝体加宽，安全难以保障，且不能发挥正常效益。水库下游居民人口较集中，刘营村、石天高速公路均在水库下游，一旦水库失事，将会导致较大灾害损失。因而，李家沟水库除险加固对该地区至关重要，应从速立项以除后患。1.3设计根据及任务1.3.1设计根据(1)水电枢纽工程级别划分及洪水原则SL252-；(2)防洪原则GB50201-94；(3)水工混凝土构造设计规范DL/T 5057-1996；(4)溢洪道设计规范SL253-； (5)碾压式土石坝设计规范(SL274

14、-)；(6)水利水电工程工程量计算规定(DL/T5088-1999)；(7)小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则SL189-96；(8)陕西省中小型水库工程险除加固初步设计报告编制规程(9)安康市汉滨区李家沟水库大坝安全鉴定报告。1.3.2设计任务针对水库当前存在重要问题，拟定除险加固工程初步设计重要任务为：（1）坝体：对坝体上、下游坝坡进行护坡加固解决，增设踏步，坝顶路面硬化；背水坡设立排水系统；清理坝直坡积物，加固排水棱体。（2）加厚下游坝体，使其抗滑满足规范规定规定。（2）对现状溢洪道工程进行复核、加固水毁段，保证行洪安全畅通；（3）加固改建引水设施，对其进行翻修加固；（4）增设管理房；

15、（5）完善水库工程监测设施。 1.4 水文（1）水文气象概况李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内，月河右岸支沟李家沟下游，水库枢纽距安康市约10km。坝址以上流域面积3.6km2，河道长度5.0km，平均比降95.44。汉滨区属于北亚热带大陆湿润性季风气候区。气候温和，雨量充沛，四季分明，无霜期长。年平均气温15.7。无霜期263天。流域年均降水量850mm，60%集中在7、8、9月，最低值540.3mm(1966年) ，最大值为1109.2mm(1983年) 相差568.9mm。工程控制流域仅为0.98km2，为特小流域，流域内无水文站。本设计水文计算按照无资料地区，根据安康地区水

16、文手册采用各种办法计算，进行合理性分析。（2）设计洪水 根据安康地区水文手册，按照无资料地区计算李家沟水库设计洪水，采用洪峰面积有关法、综合参数法、推理公式法进行多方案分析计算。不同办法计算洪峰流量列入表1.4-1。表1.4-1:洪峰面积有关法计算成果表频率洪峰面积有关法综合参数法推理公式法采用值P=5.047.2 55.4 40.2 55.4 P=0.576.1 94.7 64.1 94.7 从表1.4-1可以看出，三种办法计算出设计洪水成果值均有差别。本工程控制面积3.6km2，属于特小流域。洪峰面积有关法为单因素经验公式，忽视了河长、坡度等地形特性值影响以及植被损失等下垫面和汇流过程等重

17、要因素，仅以综合参数Kn体现。对于特小流域，不能精确反映各流域特殊性，其成果仅供参照。综合参数法也忽视了植被损失等下垫面和汇流过程等重要因素，同样不使用于特小流域洪水计算。对特小流域暴雨洪水，无论是暴雨时空分布或流域汇流特性，推理公式更能适应其概化条件。但是其参数为记录经验值，与实际存在一定差别。本工程为特小流域，一旦发生特大暴雨，汇流时间极短，为安全起见，洪水采用前三种办法推求最大值，设计洪水为Q=55.4m3/s（一遇），校核洪水Q=94.7m3/s（2一遇）。（3）设计洪水过程本工程为无资料特小流域，洪水过程线采用三角形概化过程线法推求。成果见表1.4-2。表1.4-2： 洪水过程线成果

18、表P(%)0.55历时(h)流量(m3/s)历时(h)流量(m3/s)00.0 000.46 94.7 0.54 55.42.11 0.0 2.47 01.5工程地质（1）区域地质概况李家沟水库枢纽位于月河一级支流李家沟下游，流域呈狭长带状。地势北高南低，坝址上游两岸地形陡峻，坡度4560之间，峰谷高差50200m，为侵蚀中低山地貌。水库枢纽区位于秦巴山脉之间，大地构造位于南秦岭东西向构造带中段南部，属月河断陷盆地。盆地南为凤凰山复式背斜，北为牛背山复式背斜，中部为月河复式向斜。（2）坝址区工程地质条件李家沟水库坝址区河谷底宽35m，呈不对称“U”型河谷，河床高程482.93m，沟谷高差501

19、00m，属侵蚀中低山峡谷地貌。左坝肩坝岸坡为岩质边坡，高出坝顶10多m，坡角约为2535。右坝肩为土质边坡，坡顶低于坝顶35m。两坝肩边坡基本稳定。坝址出露地层重要淤泥质土（Q4L）、残坡积土（Q4dl+el）、粉砂质粘土（Q4s）、粉质粘土（Q3al）、砂砾石（Q4al+pl）、砂砾石（Q3al）、寒武系（）薄层灰岩夹千枚岩，坝址处岩层走向110120，倾向SW，倾角3545。坝址处岩层走向与岸坡大角度相交，倾向下游。（3）坝体填筑土质量评价李家沟水库坝体整体体现为不规则弧形，大坝建设经历了建坝、加坝和水毁恢复三次建设过程，依照勘察资料，分析坝体填筑土渗入系数为渗入系数为5.04*10-69

20、.60*10-6cm/s，符合设计规定和规范原则；压实度P=87.8，压实度未达到设计规定和规范原则，碾压质量较差。应对大坝进行稳定性复核。野外地质勘查表白，虽然坝体土渗入系数符合设计规定和规范原则，但坝体仍存在渗漏现象，重要因素是坝体通过三次建设，存在三次填筑结合面，导致渗水通道；坝体背水面右侧有较大面积土体产生了变形、塌陷和滑动，结合钻孔资料，土体最深滑移面达4m，因而建议，对大坝整体进行防渗解决。对坝体背水面右侧滑移面上部土体所有清除，再进行加固解决。(4)溢洪道场地工程地质条件 溢流堰堰底和左侧侧墙重要由薄层灰岩夹千枚岩强风化岩体构成，岩石裂隙发育，但整体边坡基本稳定。强风化岩体基本质

21、量级别为级，属类工程岩体，其承载力特性值建议值fak=400kpa，变形模量E0建议值为1.0*103Mpa，冲坑系数k为1.8。（5）天然建筑材料库区坝址下游月河二级阶地区粉质粘土分布较广，无论储量还是质量均能满足水库除险加固工程筑坝用料规定。水库所需砼用砂石料可在五里镇月河口石场采运，月河口石场砂石料质地坚硬，为安康市区建筑工程重要石料来源，储量丰富，交通以便，运距约5km。1.6工程设计李家沟水库枢纽工程大坝为均质土坝，通过查阅资料可知，水库现状大坝最大坝高17.56m，顶宽度4.6m，坝轴线长约152.545m，坝顶高程在500m500.10（相对高程）之间。上游坡比1:2.0，下游坡

22、比1:1.8。排水棱体顶宽度1.5m，高程484m，外侧坡比1:0.3，内侧坡比1:1.5。李家沟水库枢纽位于安康市汉滨区五里镇刘营村境内。水库枢纽建在月河一级支流李家沟中游。枢纽工程由大坝、溢洪道、放水设施等建筑物构成，设计总库容20.4万m3，水库灌溉面积850亩，是一座以蓄水灌溉为主V等小（2）型水利枢纽工程。（1）下游坝体培厚依照计算，坝体抗滑不满足规范系数规定坝面重要是下坝面，本次设计时重要考虑从下游坝面培厚加固。坝顶宽度4.6m，满足设计顶宽规定，本次培厚加固拟重要培厚497.50m高程如下坝体。设计培厚坝坡时，在高程497.50m设立马道，马道宽1.5m，坝坡坡比1:2.5，至高

23、程484.00m排水棱体顶部，排水棱体顶宽1.5m，下游坡1:1.5，上游坡1:1。下游坝体培厚时，原设计上坝公路结合坝体填筑设计布置，沿原高程平移，公路内侧采用浆砌石挡墙挡护公路以上填筑体，挡墙高1m，顶宽0.4，外侧直立，内侧坡比1:0.35。排水棱体顶宽1.5m，外侧坡比1:1.5，内侧坡比1:1。排水棱体内侧和底某些别设计反滤层，反滤层分上、下两层，上层为20cm砂砾石垫层（d5d20），下层为10cm厚粗砂垫层（5mm）。培厚坝坡为防止坝面土体流失，在坝坡面设立干砌石格构，格构边长10m菱形网格，浆砌石表面抹2cm厚M7.5砂浆，垂直于上游坡面，格构宽0.3m，高0.3m。格构间回填

24、砂砾土，平整坝坡后种植草皮。本次设计考虑增设五道排水沟，分别在坝体497.5m高程设立一道纵向排水沟，排水棱体底部设贴坡排水沟，左右坝肩沿坝体两侧山体结合部位各设立一道岸坡排水沟。右岸上坝公路内侧设立一道排水沟。岸坡排水沟采用M7.5砂浆砌筑，M10砂浆抹面，比降为自然山体与坝坡结合处坡比，排水沟断面为底宽30cm、顶宽30cm，深40cm梯形断面，M7.5砂浆砌筑，M10砂浆抹面；公路内侧排水沟为20cm矩形断面，纵向排水沟与岸坡排水沟连接，最后排入坝下游河道。为以便上下坝体，坝后中部由坝顶至坝基设立台阶，台阶宽120cm，M7.5砂浆砌筑，M10砂浆抹面。（2）坝顶坝顶高程500.00m，

25、坝顶长152.545m，坝顶宽4.6m。现状坝顶为土路面，考虑坝体近年运营状况，本次设计坝顶上、下游侧设立路缘石，铺筑泥结石路面。坝顶泥结石路面分两层，上层泥结石路厚30cm，下层碎石厚15cm。路面施工前，将坝顶草皮及杂物清理，平整辗压坝体至300m高程，为便于坝顶排水，设2横坡倾向两侧。（3）上游护坡设计上游护坡从现状分析、重要是坡面无防护民，且存在脱坡、坝面不平整，必要先进行坝面修整，以保持平整。依照平次大坝稳定复核，坝坡稳定计算满足规范规定，故对坝坡不作大修改。重要内容为：对坝坡表面腐质土进行清基、夯实；对坝面树根、草皮挖除，表层回填并夯实，坝面清基厚度控制在0.30.5m。上游坡解决

26、从淤积面如下1m，即解决从490.00m高程以上采用干砌块石护坡，干砌石护坡下设反滤层。干砌块石厚度30cm，反滤层分上、下两层，上层为20cm砂砾石垫层（d5d20），下层为10cm厚粗砂垫层（5mm）。为加强干砌石护坡整体性和稳定性，防止干砌石大面积滑落，在大坝坡面增设浆砌石格构，格构为边长8m菱形网格，采用M7.5浆砌石砌筑，垂直于上游坡面，格构宽0.3m，高0.6m。为以便上下坝体，坝前中部由坝顶至库内设立台阶，台阶宽120cm，M7.5砂浆砌筑，M10砂浆抹面。（4）放水卧管重要采用如下方案：考虑卧管处修复，现状构造满足规范规定，只因柴草堵塞。本次卧管解决针对堵塞部位进行拆除，清除堵

27、塞物，再按原构造恢复。改造卧管在原位置槽挖后，回填垫层砼，再浇筑C20砼。卧管底坡坡比与坝体坡比相似为1：2，卧管构造尺寸保持原构造尺寸不变，为6060cm，台阶宽80cm，高60cm，平台设立直径为20cm圆形放水孔。对涵管因坝体加厚，需相应将涵管加长，修建至坝外。外延涵管布置在原引水渠位置上，涵管设计为5050cm浆砌石矩形断面。（5）溢洪道改造折线堰设计结合现场地形、地质条件，本次堰体加固设计拟在原浆砌石堰体迎水面及堰顶采用钢筋混凝土构造加厚解决。迎水面加厚构造开挖至新鲜基本面，浆砌石面清理干净后浇筑钢筋混凝土，混凝土厚0.2m，布置双层12钢筋网，钢筋间距15cm，保护层5cm。堰顶加

28、厚砼为保定原堰顶高程497.20m不变，加固时拟拆除原堰顶50cm浆砌石，再浇筑混凝土构造。混凝土与浆砌石构造缝面设立锚杆锚固，锚杆为18钢筋，间距1m，梅花型布置，入浆砌石堰体0.5m，外露0.35m ,呈“L”型。加厚混凝土分槰与原浆砌石堰体分缝一致，缝面设立橡胶止水。堰后侧槽加固侧槽底板加固拟拆除原侧槽底板混凝土构造，采用钢筋混凝土至原底板高程。钢筋混凝土底板厚0.5m，布设双层钢筋网，上层为16钢筋，下层为14钢筋，钢筋间距15cm，保护层5cm。混凝土浇筑前需清理基本至基岩面，底板分槰不得不不大于10m，缝间设立橡胶止水。泄槽左边墙加固依照水力学计算，泄槽左侧墙高度不满足规定，需进行

29、加高解决。本次设计拟在原浆砌石基本上加高2m。侧墙加高采用M7.5浆砌石砌筑，加高浆砌石顶宽0.3m，为贴坡式构造，浆砌石分槰与原边墙分槰线一至。第二章 水 文2.1流域概况李家沟水库位于汉滨区五里镇刘营村，枢纽工程位于月河右岸支流李家沟下游。李家沟发源于凤凰山东端大掌梁，于五里镇刘营村汇入月河，坝址以上流域面积3.6km2，河道长度5.0km，平均比降95.44。流域中上游山高坡陡，人烟稀少，属封山育林区，植被较好；下游大某些为耕地，杂以小块林地，整个流域水土流失轻微。2.2气象特性汉滨区属于北亚热带大陆湿润性季风气候区。气候温和，雨量充沛，四季分明，无霜期长。年平均气温15.7。无霜期26

30、3天。流域年均降水量850mm，60%集中在7、8、9月，最低值540.3mm(1966年) ，最大值为1109.2mm(1983年) 相差568.9mm。2.3水文基本资料2.3.1水文站网基本状况工程控制流域仅为3.6km2，为特小流域，流域内无水文站。2.3.2其他关于资料整编本次还收集了安康地区实用水文手册。2.3.3基本资料收集、整顿及复核本工程水文计算按照无资料地区，根据安康地区水文手册采用各种办法计算，进行合理性分析。2.4设计洪水2.4.1计算办法根据安康地区水文手册，按照无资料地区计算李家沟水库设计洪水，采用洪峰面积有关法、综合参数法、推理公式法进行多方案分析计算。2.4.2

31、洪峰面积有关法安康地区实用水文手册公式： (2-1)式中：QN一重现期为N设计洪峰流量(m3/s)；F一流域面积(km2)；KN,n一经验关系式参指数。本工程属于江北区，水文手册上江北区合用范畴为21000km2。而本工程流域面积为3.6km2，在合用范畴之内，洪水计算成果见表2.4-1。表2.4-1： 洪峰面积有关法计算成果表P() NK值n值F(km2)Q(m3/s)52021.70.6063.647.20.520035.00.6063.676.1 2.4.3综合参数法 (2-2) (2-3)式中： QP设计频率为P洪峰流量（m3/s）；F设计流域面积（Km2）；J主河道平均比降（千分率分子值）；H6P设计频率为P六小时点暴雨量（mm）；K6P设计频率为P六小时暴雨模比系数；、分区综合经验性指数。Ht设计历时暴雨均值，由手册图5-4查得，H6=50mm；计算成果见表2.4-2表2.4-2：综合参数法计算成果表P()NKPH6pQ(m3/s)5202.010100