张家垅水库除险加固报告 107页

工程特性表序号指标名称单位原设计加固后备注一水文1坝址以上流域面积Km21.141.142干流长度Km1.451.45干流平均坡降‰41413多年平均降雨量㎜1458.81458.84设计洪水-重现期年20505校核洪水-重现期年100500二水库、水位、流量1水库水位校核洪水位m136.743136.253设计洪水位m136.505135.893正常蓄水位m135.165135.165死水位m125.443125.1262水库容积面积特性总库容万m3108.9100.72正常库容万m380.1780.17死库容万m31.491.053校核洪水洪峰流量m3/s13.6622.96设计洪水洪峰流量m3/s10.4215.414校核洪水总量万m3/33.14设计洪水总量万m3/22.55三工程效益指标1防洪效益保护耕地面积万亩0.110.11下游人口万人0.280.28交通S213公路200m，铁路160m2灌溉效益灌溉面积万亩0.150.154其他效益100n四主要建筑物和机电设备1大坝型式均质土坝均质土坝最大坝高m12.8515.6坝顶高程m137.243137.501坝顶轴长m5757坝顶宽m442溢洪道型式宽顶堰堰顶高程m135.165135.165宽度m21.7设计泄洪流量m/1.66校核泄洪流量m/3.023输水隧洞结构型式/圆拱直墙形成形断面尺寸m/1.0×1.5宽×高长度m/57纵坡/1/220进口底板高程m/125.126设计过流量m3/s/0.9五除险加固工程1施工期月102主要工程量帷幕灌浆ｍ498冲抓m1068土方开挖m310185石方开挖m37003主要材料技术供应水泥T312.33钢材T9.6100n人工万工日2.55土料m33572.4河砂m31000.09碎石m31062.18块石m34323.994经济指标-投资静态总投资万元477.29其中：建筑安装工程万元292.05临时工程及其他万元90.96人工工资调差万元94.28基本预备费万元18.24100n1综合说明1.1工程概况1.1.1地理及社会经济概况资兴市地处湘南东部，地理坐标处于东径13°09′～113°44′、北纬25°33′～26°17′之间，地势东高西低，河流密布，地表水系发育，水力资源丰富，全市有东江、程江、耒水、洣水四大水系，总面积2747km2。全市总人口36万人，其中农业人口24万人，非农业人口12万人。境内气候温和雨量充沛，阳光充足，适宜各种作物的生长。资兴市境内矿产资源丰富，有大型矿区四个，矿化点200多处，主要矿产资源有煤、钨、锡、铜、铅、锌、锑、锰、黄铁等。煤的资源丰富，现已探明煤的总储量有2.7亿多吨。境内森林资源丰富，有宜林山地320万亩，山林面积50万亩，森林覆盖率为59.5%。资兴市水能资源丰富，除大小东江水电站外，全市尚存水能理论蕴藏量16.67万kw，其中可开发利用的有13.5万kw。资兴市交通方便，全市29个乡镇晴雨均可通车。铁路有京广线支线许三铁路（许家洞——三都）贯穿我市西北部，形成了以公路为主，铁路为辅的交通网络。1.1.2张家垅水库概况张家垅水库位于资兴市香花乡星塘村，属资兴市程江水系，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的小（I）型水利工程。根据资兴市水利分区，张家垅水库位于半垅灌区南缘，东邻碑记乡太坪村，南靠周源山—西详岭山脉，北与资兴矿务局宝源矿区及我市经济重镇—三都镇接壤，处于香花乡、三都镇与碑记乡的交界地带。100n水库所属区域既是我市重要产粮区又毗邻我市的宝源、高桥两个主要煤产区和三都镇。区内地势开阔平坦、土壤肥沃、雨水丰富、阳光充足，很适合农作物生长。配套水利设施较多，人口密度大，农业生产以粮食作物为主，养殖业为辅，经济发展较快。在采掘业的带动下，加工业及第三产业发展较快，呈现一片繁荣景象。区内村庄密集，公路网络密布，交通便利，坝址与省道S213公路及许三（许家洞至三都）铁路相邻，距资兴市区7km，距三都镇2km，地理位置十分重要。一旦溃坝，S213公路和许三铁路将被冲垮，冲毁耕地1100亩，毁坏房屋380间，受灾人口达2800多人，直接经济损失3100万元。水库控制集雨面积1.14km2，正常蓄水位135.165m，死水位125.126m，死库容1.49×104m3，原校核洪水位为136.743m，正常库容80.17×104m3，总库容108.9×104m3。大坝原洪水标准按20年一遇设计，100年一遇校核。工程等别为四等，主要建筑物为4级，次要建筑为5级。张家垅水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵管及放水卧管等建筑物组成。张家垅水库大坝为均质土坝，1958年10月动工兴建，主要采用人力施工，坝体土方填筑采用人工挑土上坝，人工打夯填筑。最大坝高15.6m，坝顶高程为137.243m，坝顶宽4.0m，坝顶轴线长57m。上游坝坡坡比为1∶2.19；下游坝坡分三级，一级坡高6.7m，坡比1∶2.35；二级坝坡高0.9m，坡比1∶1.44；三级坡高3.85m，坡比1∶1.08；坝趾处设浆砌石挡墙，挡墙高1.4m，宽0.9m。外坡变坡处均设戗道，其中一、二级坝坡变坡处戗道宽3.5m，二、三级坝坡变坡处戗道宽1.65m。内坡采用厚0.4m干砌块石护坡。外坡二级坝坡以下设干砌石贴坡排水，排水体厚0.4m。100n溢洪道布置在大坝左侧的天然垭口，为正槽式溢洪道，分进口段、控制段、缓坡段、陡坡段和出口段五部分。进口段设喇叭口，采用直立式导水墙；控制段设宽顶堰，堰顶宽1.7米，堰顶高程135.165m，最大泄流量3.93m3/s；缓坡段长44.46m，上接溢洪道宽顶堰，陡坡段长6.26m，出口设池力池消能，消力池长5m。水库设高涵、中涵、低涵，分三级取水，高涵布置在右岸，采用两根φ200mm瓦管，进口中心线高程为133.5m。中涵布置左坝段，采用φ400mm钢筋砼预制管，进口中心线高程为129.5m。低涵靠左岸山体布置，为钢筋砼预制管，进口底板高程125.126m，出口底板高程124.293m，涵管长57.86m，内径φ400mm。放水涵洞采用卧管式进水口。每级涵洞均设三个取水口，孔口设堵头控制放水流量。水库枢纽工程1959年4月全部竣工，并蓄水试运行。整个工期为8个月。由于工程建于“大跃进”年代，机械化程度低，坝体夯填不实，密实度未达到设计要求。透水性强，坝体土料抗剪强度低。张家垅水库关系到水库下游几千人的生命财产安全，同时解决下游1500亩农田的灌溉问题。水库自投入运行以来，充分发挥了灌溉，防洪，养殖等作用。对促进当地社会经济的发展作出了重大的贡献，社会效益和经济效益较为显著。2004年6月，资兴市水利局组织设计单位和工程技术人员对大坝进行了安全分析研究，并于2004年8月编制了《资兴市张家垅水库大坝安全评价报告》。2004年9月26日，张家垅水库大坝被郴州市水利局鉴定为III类坝。工程急需除险加固。1.1.3工程任务与规模张家垅水库总库容100.72万m3100n，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000的有关规定，该水库工程等级为IV等，其主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。正常运用洪水标准为50年一遇，非常运用洪水为500年一遇，溢洪道消能防冲工程设计标准为20年一遇。工程主要任务是灌溉，设计灌溉面积1500亩。1.1.4除险加固工程概况受资兴市水电局委托，我院于2007年12月开始进行张家垅水库除险加固工程初步设计工作。设计内容及深度按照湖南省水利厅湘水建管[2001]19号文件和郴水函[2001]21号文件的要求进行。本次除险加固工程依据的主要文件资料有：《资兴市张家垅水库大坝安全评价报告》（2004年，以下简称“安全评价”）；《张家垅水库大坝安全鉴定报告书》（2004年，以下简称“鉴定报告”）。根据“安全评价”、“鉴定报告”，张家垅水库大坝结构安全满足要求。但工程目前仍存在以下的问题：(1)内坡干砌块石护坡由于风蚀、水蚀、人为等诸种因素，护坡损毁严重，基本失去护面作用，直接威胁大坝安全；（2）坝体填筑质量差，夯压不密实，渗透系数较大，坝体渗漏明显。（3）坝坡较陡，坝体夯压不实，易导致坝坡失稳；（4）溢洪道泄洪断面不能满足泄洪要求；（5）无防汛公路，通信设施不完备；（6）低涵断裂，渗水严重，高涵破坏，放水中断；（7）库内无水位尺及其它监测设施，影响水库正常运行管理。针对以上问题，本次除险加固采取的工程措施有：(1)对大坝坝体、坝基、坝肩及接触面进行渗漏处理。(2)对大坝上、下游面护坡进行翻修，下游坝坡培厚，改造排水体。100n(3)通过相应措施使大坝坝顶高程满足要求。(4)更换放水卧管拍门和高涵涵管，对高涵进行加固处理。(5)设立大坝工程安全监测设施及水位、雨量观测设施，加强安全监测，增设通讯设施。(6)新建防汛公路，改造管理所危房。(7)封堵大坝放水低、中涵，新开快速放水隧洞。经过工程措施处理后，在工程运行中，还需采取相应非工程措施，如加强管理，控制库水位降落速度；汛期提高警惕，加强安全检查，以达到消除隐患，保障安全，提高效益的目的。1.1.5除险加固工程兴建缘由1.1.5.1主要工程建设情况概述香花乡位于资兴市北乡片，农作物以水稻为主。境内良田成片、地势开阔平坦、土壤肥沃、阳光充足。受地形影响，区内易涝易旱，水旱灾害不断。为满足当地农业生产需要，减少水旱灾害，1958年6月资兴市水利局组织人员张家垅水库进行勘测设计，同年10月动工兴建。工程主要采用人力施工，人工挑土上坝，人工打夯填筑。水库枢纽工程1959年4月全部竣工，并蓄水试运行。整个工期为8个月。1.1.5.2工程隐患众多，险情严重工程的建设、运行、维修情况及安全鉴定结论均表明：工程一直无法正常运行，渗漏现象严重。存在的比较严重的问题。主要表现在：(1)大坝坝体渗漏大坝为均质土坝，坝体与坝基接合面漏水明显，大坝存在渗流隐患。经分析，坝体产生渗漏主要是受经济技术条件限制，施工技术手段落后，大坝施工简单，建设历时长久，施工管理水平有限，施工质量受影响。100n从2007年8月19日8时至23日8时水库所在区域上芬雨量站降雨量高达544mm，水库水位急聚上涨，导致大坝中部偏左高程131.00m的位置出现管涌，流量大于10L/s，严重危及到大坝和下游人民群众的生命财产安全。后经在大坝左侧坝肩处,另开一条梯形泄洪道(长50m×宽4m×深4m＋50m×宽1.2m×深2m)和从库内抽水的办法降低了库水位，才使险情得以控制。抢险时紧急疏散和转移人口2300人。此外，水库高水位运行时，下游坝坡128m高程以下出现散浸现象，面积约25m2。(2)基础渗漏根据大坝钻孔揭露和现场调查查明，大坝清基不彻底，坝基残坡积粉土质砂为建基面，粉土质砂呈松散-稍密状态，透水性中等，钻孔钻进该层时孔内充洗液漏失。加之坝基中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩较破碎，风化程度较高，岩石全-强风化，裂隙充填一般，但胶结不良，岩石中“X”节理发育，节理走向与坝轴线斜交对库水外渗有利。根据钻孔压水试验成果，坝基全-强风化岩透水率变化在12.5-23.7Lu,多属中等透水等级。说明坝基渗漏较为严重。(3)安全监测情况张家垅水库建成蓄水后，未成立水库管理所，水库由乡政府确定了专管人员，实行统一管理。水库没有建立相关的规章、制度及计划，管理措施和管理人员不到位，管理体制不健全。1.1.5.3除险加固是当前形势的迫切需要张家垅水库一直带病运行，目前的安全问题特别突出，2007年8月19日8时至23日8时水库所在区域降雨量高达544mm，水库水位急聚上涨，导致大坝中部偏左高程131.00m的位置出现管涌，流量大于10L/s，严重危及到大坝和下游人民群众的生命财产安全。100n省、市、县各级相关部门对水库险情非常重视，多方敦促除险加固工程早日实施。工程除险加固完成后，能确保水库安全运行，提高水库有效库容，使灌溉、防洪、养殖效益更加突出；可保护下游2800人的生命财产安全，意义重大；对本地经济发展和社会稳定起到明显的促进作用，社会影响积极。1.1.5.4工程实施后效益显著工程实施后，经济效益、社会效益显著，主要体现在：(1)提高防洪能力，水库下游2800人，1100亩耕地和省道S213公路和许三铁路在该区段的安全得到保障，防洪效益显著。(2)水库可正常蓄水，发挥灌溉效益。(3)蓄水量增大后，水库灌溉面积得以扩大，可增加和改善灌溉面积。农田增产增收，增加农民收入，促进地方经济发展。(4)有利于开展多种经营，促进工程管理的良性循环。综上所述，除险加固工程势在必行，上马越早越好。1.2水文及调洪演算张家垅水库位于湘南地区，属亚热带季风气候区，多年平均气温18.1℃，多年平均降水量1458.8mm。张家垅水库坝址以上流域面积1.14km2，流域内没有水文站雨量站，本次复核采用《湖南省暴雨查算手册》的结果进行复核。求得该水库设计洪水成果如表1-1。设计洪水计算成果表表1-1频率P＝0.2%P＝2.0%P＝5.0%入库洪峰流量（m3/s）22.9615.4112.79水库洪水位（m）136.253135.893135.768下泄流量（m3/s）3.021.661.25100n根据规范规定，张家垅水库大坝顶部的最小高程按《规范》的要求不得小于137.501m，现有坝高137.243m，比《规范》要求的最小高程低0.258m，不满足要求，可将坝顶加高至137.501m以满足要求。溢洪道控制段导墙顶部加固后的高程136.60m，较《规范》要求的最低高程136.553m高0.047m。因此，张家垅水库溢洪道控制段顶部高程满足抗洪要求。1.3工程地质1.3.1坝基工程地质根据调查访问和地质钻探，大坝填筑施工由当地村民完成，由于大坝填筑施工时清基不彻底，坝基以残坡积粉土质砂层为建基面，加之坝基下伏岩石全-强风化，较破碎，裂隙充填一般，胶结不良，岩石中“X”节理发育，且对坝基未作任何防渗处理。水库投入运行后，库水沿坝基残坡积粉土质砂和下伏岩石节理裂隙向下游产生渗透，形成坝基渗漏。由于坝基残坡积粉土质砂和下伏岩石节理裂隙中充填的泥质物，随着水库蓄水位的升高及长期的渗流作用，渗透水流带走细小颗粒，将导致其渗透性增强，渗漏量有逐年加大的趋势。1.3.2坝体工程地质本阶段在大坝钻孔5个，取坝体原状样9件进行土工试验。据土工试验成果分析，大坝填土土质主要为含砂低液限粘土、含砾低液限粘土或低液限粘土，一般呈褐黄色、褐红色，局部为杂色。钻孔注水试验测得其渗透系数变化在2.1×10-4～8.5×10-4cm/s，属中等-弱透水等级，但渗透系数明显增大。100n由于大坝填筑土料成分混杂，各种不同性状的土层之间存在明显的分层界面；填筑土碾压欠密实，土层中混杂的树根杂草腐烂等，导致坝体结构松散，土体中存在渗水孔隙通道；水库蓄水后，库水沿土中孔隙向下游产生渗透，渗透带走土中的细小颗粒、加速土中块石的风化，使得坝体结构更松散，透水性增强，因而出现坝体透水量呈逐年上升趋势。1.3.3抗震评价根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本地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。相应的地震基本烈度为VI度，工程区属相对稳定地块。1.4除险加固工程设计张家垅水库大坝为均质土坝，最大坝高15.6m，坝顶高程137.24m，坝顶宽4m，坝顶防浪墙高0.5m，坝顶轴线长57m。1.4.1大坝坝基防渗处理枢纽建筑物的基础防渗处理采用砼防渗墙＋帷幕灌浆的施工方法。根据坝基地勘揭示，坝基主要为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩。强风化，裂隙较发育，大坝坝基透水率随着孔深逐步减小，具有一定规律性，根据有关规程和类似工程经验，设计帷幕灌浆深度深入到10Lu界线，以达到防渗的目的。设计帷幕灌注深度见下表。帷幕灌浆深度表表12分段长度（m）13.818.811.31319.416.8钻孔深度（m）4.73-8.446.31-8.446.31-7.115.57-7.115.57-7.315.81-7.31帷幕灌浆深度（m）4.73-8.446.31-8.446.31-7.115.57-7.115.57-7.315.81-7.31钻孔数目（个）7966108100n钻孔编号1-7#8-16#17-22#23-28#29-38#39-46#根据类似工程经验，坝基帷幕孔距按2.0m布置。由于水头不很大，根据已建工程经验，单排孔可满足坝基础防渗要求。灌浆材料拟采用R32.5硅酸盐水泥。灌浆压力控制如表1-4。灌浆压力控制表表13孔深(m)0～45～910～1415～1920～24灌浆压力(MPa)0.40.650.91.151.41.4.2大坝坝体防渗处理根据大坝存在的问题及安全鉴定专家意见，针对大坝坝顶高程不满足要求，坝基及坝肩渗漏，上下游坝坡破损严重，大坝下游散浸、排水棱体破损严重等问题，设计采用如下三种方案比较，比较表如下：坝体防渗方案经济技术比较表表1-4方案项目方案Ⅰ（砼防渗墙）方案Ⅱ（冲抓回填）方案Ⅲ（砼截水墙+土工膜）技术参数在坝顶轴上单排套井，孔距0.7m，成墙厚度0.8m冲抓回填，孔距0.8m。截水墙宽2m。优点取材方便；防渗效果好；施工经验也较成熟。工程造价低，防渗效果好防渗效果好，耐久性好，对下游坝坡有利缺点砼用量大，投资大耐久性差；粘土质量要求高，需求量大，雨天不能施工，工期相对长，投资大，下段坝坡施工不太方便工程量砼防渗墙：989m2；砼防渗墙造孔：1236m帷幕：498m帷幕坝体钻孔：425m冲抓：1068m2；帷幕：498m帷幕坝体钻孔：425m砼防渗墙：560m2；土工膜：1164m帷幕：518m帷幕截水墙钻孔：105m土方开挖：420m3相对造价砼防渗墙：67.16万元；帷幕：32.43万元总计：99.59万元帷幕：32.43万元冲抓：16.9万元总计：49.33万元土工膜：4.83万元；帷幕：31.82万元砼截水墙：23.79万元总计：60.44万元结论比较方案选定方案比较方案100n经比较，推荐方案II作设计选定方案。1.4.3绕坝渗漏处理设计大坝两岸帷幕灌浆拟设计为一排，与大坝基础灌浆连接，设计灌浆帷幕轴线长度30.6m，左岸16.8m，右岸13.8m，与大坝基础灌浆连接。终孔间距2.0m，二序孔施工。其他设计参数参照基础帷幕灌浆执行。1.4.4溢洪道加固设计本次设计在原有溢洪道的基础上降低堰顶至设计高程135.165m。溢洪道全长58.92m，分别由进口渐变段3.2m，断面尺寸4.7～1.7m×1.3m，坡降为1：5的反坡,水平段堰长1m，断面尺寸1.7m×1.435m，缓坡段段44.46m，断面尺寸1.7m×1.3m，坡降2.8％,陡坡段7.3m，断面尺寸1.7m×0.8m，坡降57.6％，消力池（1.7m×5m）组成。将溢洪道进口及缓坡段底板用砼护面，厚度为20cm，侧墙首先用浆砌石进行护砌，而后在迎水面衬砌150mm厚砼，为防止缓坡段两侧山坡失稳，危及溢洪道行洪安全，该段用M7.5浆砌石拱封盖，拱厚0.4m。陡坡段及消力池侧墙在原有侧墙基础上衬砌150mm厚砼，底板在原有底板上用钢筋砼护面，厚度为20cm。在溢洪道末端接长300m的排洪渠与原213省道涵洞衔接，溢洪道出口至对面山坡共13.5m采用堆石碾压抬高地面高程使渠道底板高程与溢洪道出口高程相接。排洪渠底宽1m，边坡1：1，深1m，底板及侧墙采用150厚C20砼衬砌。1.4.5输水涵洞除险加固设计根据大坝高涵的情况，拟在高涵位置开挖并更换一根φ300的钢筋砼圆管，以达到加固效果。因大坝低、中涵向同一渠道供水，故在加固设计中拟定封堵中、100n低涵，在大坝左岸山体中新开隧洞供水，以确保大坝安全，此方案造价低，施工方便，干扰小。放水隧洞全长57m，位于大坝左岸山体。隧洞采用圆拱直墙型，B×H=1.0×1.5ｍ。隧洞洞身全程采用C20钢筋砼衬砌，顶部和侧墙厚度为300mm，底板厚度为200mm，衬砌完成后，对拱顶砼进行回填灌浆。回填灌浆孔排距取2m，孔距按照90°、120°布孔两种方式，90°布孔和120°布孔在管轴线方向交替布置，间距2m。回填灌浆孔深度：根据规范回填灌浆孔深入岩体5～10cm。1.4.6隧洞后连接渠道设计渠道断面拟采用矩形断面，断面尺寸为B×H=1.0×1.0ｍ，侧墙先采用M7.5浆砌石衬砌，顶宽0.3m，底宽为0.4m，而后在迎水面用150mm厚C20砼衬砌，底板采用150mm厚砼衬砌。渠道全长54.31m，设计纵坡1/1000。1.4.7排洪渠道工程加固设计排洪渠采用梯形断面，底宽1m，边坡1：1，深1m，设计纵坡1/250，底板及侧墙采用150厚C20砼衬砌，排洪渠全长300m。1.4.8金属结构及机电除险加固设计金属结构项目主要有：高涵放水卧管更换铸铁拍门，新建放水隧洞采用卧管放水，每1.0m设一0.4m直径铸铁拍门放水，消力井前设1.0×1.0ｍ铸铁闸门、5t手拉葫芦临时启闭。1.4.9观测设计表面变形观测断面设置：纵断面1个，共计2个测点。坝体渗流、浸润线观测：设置1个观测断面。棱体排水观测：在下游排水棱体底部设置集渗沟、导渗沟，与岸坡排水沟完全隔离开。100n大坝枢纽区在闸门启闭机室设自动水位计，在溢洪道设水尺。在坝区，设置雨量观测站。1.4.10新建防汛公路新修与防汛有关的库外公路有0.2km，修成砼公路，路面为四级路面。路基宽4.0m，采用碎石铺压，厚度140mm。路面宽度3.0m，采用C20砼浇筑，厚度200mm。路边设排水沟，陡坡段需要护坡。1.4.11其它1）环境保护、水土保持根据调查，水库内外轻微水土流失面积约3000m2，需进行治理。工程管理范围内有部分空地需要绿化，管理所施工后，需要作相应水土保持工作，以利于水土保持、环境保护、水源保护。2）管理、防汛设施改造更新张家垅水库现在没有固定的办公场所和防汛设施，条件艰苦，已不适应防汛的需要，需要进行建设和改进。另外水文水情预测报系统、通讯条件、办公设备都全部或部分需要添置和更新。3）其他管理所需要新建，布置在大坝右岸，占地面积800m2。1.4.12工程实施后安全稳定分析故大坝通过帷幕灌浆、冲抓套井回填处理后，上、下游坝坡在稳定涌流期、非稳定渗流期均为稳定安全的。1.5施工组织设计张家垅水库除险加固所需材料大部分需外运，且运距较远，坝区可利用场地主要分布于大坝右岸。本次除险加固工程枢纽建筑物为大坝、溢洪道、输水涵（隧）洞等，工程在10个月内完工。100n1.6环境保护该工程加固处理，能使大坝安全运行，使下游减轻洪灾的威胁，有助于改善库区周围的环境质量。但在施工过程中将对施工区域内的自然环境与生态环境产生一定的影响，但可以通过相应措施加以减免。具体措施有：1）加强施工区环境保护；2）防止水土流失，对边坡进行护坡处理；3）设置环境保护机构。1.7工程管理为了保证防汛工作，必须完善工程管理设施，增设观测设施，改造防汛公路，改造宿舍楼、办公楼危房，新建防汛物资仓库等。1.8工程概算本次工程设计概算编制依据如下：湖南省水利厅湘水电水建字（1998）第5号文颁发的《湖南省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准》；湖南省水利厅1992年颁发的《湖南省水利水电建筑工程预算定额》扩大5%；能源部、水利部能源水规（1991）1272号，关于颁发《水利水电工程施工机械台班费定额》的通知；水利部水建（1993）63号文，关于颁发《水利水电设备安装工程预算定额》的通知。水利部1992年颁发的《水利水电设备安装工程预算定额》扩大5%。初步设计有关专业图纸和资料。经计算，工程总投资477.29万元。100n1.9经济评价经济评价分析得国民经济评价指标如下：经济净现值：ENPV＝475.71万元经济内部收益率：EIRR＝26.53％该项目经济净现值大于零，经济内部收益率为26.53％，说明工程在经济上是可行的。100n2水文及调洪演算2.1洪水标准复核2.1.1工程等级及洪水标准张家垅水库位于山丘区，大坝为均质土坝，总库容100.72万m3，下游200m处有省道S213及许三铁路通过，距资兴市区7.0km。根据中华人民共和国《防洪标准》（GB50201—94）第6.1.1条、第6.1.2条及第6.2.1条和《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的有关规定，确定该水库为Ⅳ等工程，其主要建筑物为4级，本次洪水复核确定该水库设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。2.1.2计算依据及基本资料(1)《防洪标准》（GB50201-94）(2)《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）(3)《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）(4)《溢洪道设计规范》（SL253-2000）(5)《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）(6)《湖南省暴雨洪水查算手册》（湖南省水利水电厅1984年编制）(7)《水力计算手册》（武汉水利电力学院编）2.1.3洪水计算该水库坝址以上控制集雨面积F=1.14km2，干流长度L=1.45km，干流平均坡降J=41‰。洪水复核标准：设计洪水50年一遇，校核洪水500年一遇，消能设施按20年一遇洪水设计。张家垅水库坝址以上流域面积1.14km2，流域内没有水文站雨量站，100n本次设计采用《湖南省暴雨查算手册》（湖南省水利水电厅1984年编制，以下简称《手册》）进行复核。2.1.3.1设计暴雨的查算1）点暴雨、面暴雨的查算从《湖南省暴雨洪水查算手册》(以下简称《手册》)中查得，该流域属暴雨一致区第三区。从年最大24小时点雨量均值等值线图(图三）上，查得，该流域中心最大24小时点雨量均值为H24点=100mm，查图四得变差系数Cv=0.46，按《手册》要求，由设计频率P=5%、P=2%、P=0.2%及Cs=3.5Cv查表(二)得Kp，则设计频率点雨量H24点P%=H24点×Kp。依据F=1.14km2，查图十七得=0.999，则面雨量H24面P%=H24点P%×。求得张家垅水库设计频率下的面暴雨如表2-1所示：张家垅水库设计暴雨成果表表2-1（单位：mm）项目各频率暴雨（%）520．2Kp1.92.283.21H24点P%1902283210.9990.9990.999H24面P%189.81227.77320.682）暴雨二十四小时的时程分配根据H24面P%，F=1.14km2，查图二十六、图二十七得P＝5%时n2=0.637、n3=0.771；P＝2%时n2=0.621、n3=0.762；P＝0.2%时n2=0.588、n3=0.743。根据《手册》中的暴雨公式：H1=H24面×24n3-1×6n2-n3H3=H24面×24n3-1×6n2-n3×31-n2H6=H24面×24n3-1×61-n3H12=H24面×24n3-1×121-n3100n分别求出１、3、6、12小时的面暴雨。查《手册》，根据《手册》中的概化雨型时程分配的百分数列表计算。查《手册》图四十知该流域属产流分区第一区，得初损Ιo=30mm。扣除初损Ιo，得时段净雨深R总。时段地表径流深R上=R总×ψ〔ψ值查《手册》表（十一）得P＝5%、2%时ψ=0.75；P＝0.2%时ψ=0.8〕2.1.3.2设计洪水1）求净峰流量Q及汇流时间τ根据θ===4.07查《手册》图四十一，本流域地面高程多在500m以下，山坡较缓，故用图中外包线公式计算m=0.183θ0.489，得m=0.364。计算Rt/t，根据时段净雨R上，自最大时段净雨开始，向前后相邻时段连续累加后，除以相应的历时，得Rt/t值。用试算法求得净峰流量Q及汇流时间τ：500年一遇洪水Qm0.2%=22.84(m3/s)τ=1.47（h）50年一遇洪水Qm2%=15.31(m3/s)τ=1.63（h）20年一遇洪水Qm5%=12.71(m3/s)τ=1.71（h）2）用径流分配系数法求地面径流过程：以50年一遇洪水为例，已知R上=148.3mm,Qm=15.2m3/s,F=1.14km2,则时段地面径流总量为：===47.0m3/s(△t=1)==0.323因此，选用径流分配系数表(十二)中峰量比为0.300(接近0.32100n3),为着不使峰值偏低,应作适当调整。然后用各时段分配系数分别乘以ΣQi，即得相应净雨深（R上）的地面径流过程Qi～ｔ。3）地下径流过程的计算：已知地下径流深R下=R总-R上=197.8-148.3=49.5mm由Qi～ｔ过程知地面径流过程底宽为14小时,以第14小时处为地下径流峰顶位置。按等腰三角形关系求地下径流峰值Qm地。地===1.12m3/s自Qm地开始每增减一个时段,其流量即减少一个△Q地=0.08,于是得出Q0～ｔ过程(即地下径流过程)。Qi+Q0即得张家垅水库以上流域各频率设计洪水过程线（见表2-2），张家垅水库入库洪水过程线表22时段流量(m3/s)(△t＝1小时)P=0.2%P=2%P=5%00.090.080.06114.629.377.57222.9615.4112.79310.546.104.5947.244.723.8155.793.813.0864.783.192.5874.142.802.2683.422.361.9192.781.971.59102.361.721.39112.011.521.23121.441.180.95131.311.120.90141.221.040.84151.130.960.77161.030.880.71170.940.800.65100n180.850.720.58190.750.640.52200.660.560.45210.560.480.39220.470.400.32230.380.320.26240.280.240.19250.190.160.13260.090.080.06合　　计92.0562.6350.61经计算，张家垅水库500年一遇洪水峰流量为22.96m3/s；50年一遇洪峰流量为15.41m3/s；20年一遇洪峰流量为12.79m3/s。4）设计洪水总量的计算：采用Wmp=R总×F×1000（m3）计算洪水总量。得：500年一遇洪水WP=0.2%=33.14（104m3)50年一遇洪水WP=2%=22.55（104m3)20年一遇洪水WP=5%=18.22（104m3)2.1.3.3合理性分析本次计算成果（见表2-3）与区划资料成果比较，洪峰模数偏大，经认真复核，计算过程和参数选择无误。因此，其成果是合理的。洪水复核成果表2-3设计频率（%）0.225集雨面积（km2）1.141.141.14洪峰流量（m3/s）22.9615.4112.79洪峰模数(m3/km2·s)20.1413.5211.222.1.4调洪演算2.1.4.1调洪演算的基本原则为了水库安全起见，根据张家垅水库的具体情况，调洪演算遵循以下两条原则:第一，除溢洪道以外，其它输水设施（如灌溉放空隧洞等）均不参与泄洪；第二，起调水位为正常水位135.165m100n，当水库水位超过正常蓄水位时，自由泄洪，来多少泄多少。演算方法是依据水量平衡原理，列出演算方程，逐时段进行计算。2.1.4.2调洪演算的基本方程溢洪道位于大坝左岸，溢洪道进口采用开敞式宽顶堰，正向进水，无闸门控制，进口底板高程135.165m。根据水量平衡原理，调洪演算的基本方程为：式中：Q—入库流量（m3/s）；q—出库流量（m3/s）；V—库容（万m3）；—计算时段长（s）；i—时段编号。2.1.4.3调洪演算的基本资料及来源1）入库流量过程线张家垅水库没有入库流量观测资料，入库流量过程线本次按《查算手册》求得，详见表2-2。2）库容曲线张家垅水库的植被良好，水库淤积甚微，库容曲线正常水位以下仍采用原设计成果，具体数据从《张家垅水库大坝安全评价报告》摘录，正常水位以上根据实测地形图量算，详见表2-4。100n张家垅水库Z～V关系表24库水位Z(m)库容（万m3）库水位Z(m)库容（万m3）124013352.111250.7713464.39125.4431.4913577.811262.59135.16580.171275.3413696.51289.15137113.1612914.56137.043113.8713021.92137.56122.5413130.73137.96131.513240.843）泄流曲线根据张家垅水库溢洪道现状，溢洪道为明渠式，进口为宽顶堰，堰宽1.7m，堰后为明渠，断面为矩形，宽1.7m，纵坡为0.0204，泄流量依照《溢洪道设计规范》推荐的公式（q=σεBMH03/2）计算，堰后水深根据明渠均匀流计算。计算得到的水位～泄流量关系见表2-5。张家垅水库Z～q关系表25库水位Z(m)溢流水深h(m)下泄流量q(m3/s)库水位Z(m)溢流水深h(m)下泄流量q(m3/s)135.16500136.21.0352.795135.20.0350.017136.41.2353.643135.40.2350.302136.61.4354.575135.60.4350.762136.81.6355.564135.80.6351.343137.01.8356.616136.00.8352.0252.1.4.4调洪演算结果根据调洪演算的基本原则和库容曲线、泄流曲线以及入库流量过程线，利用调洪演算的基本方程，采用试算法求得张家垅水库20年一遇的洪水位为135.768m，50年一遇的洪水位为135.893100nm，500年一遇的洪水位为136.253m，详见表2-6、2-7、2-8、2-9：调洪计算表P＝0.2%表2—6起调水位135.17时间洪水流量库水位下泄流量来水量泄水量水库调蓄量库容m3/smm3/s万m3万m3万m3万m30.000.09135.1650.00　　　80.171.0014.62135.2990.162.650.032.6282.792.0022.96135.6350.866.770.186.5889.373.0010.54135.9201.756.030.475.5694.934.007.24136.0552.243.200.722.4897.415.005.79136.1442.582.350.871.4898.896.004.78136.2002.791.900.970.9499.837.004.14136.2342.941.611.030.57100.408.003.42136.2523.011.361.070.29100.699.002.78136.2533.021.121.090.03100.7210.002.36136.2442.980.931.08-0.16100.5711.002.01136.2282.910.791.06-0.27100.29调洪计算表P＝2%表2—7起调水位135.17时间洪水流量库水位下泄流量来水量泄水量水库调蓄量库容m3/smm3/s万m3万m3万m3万m30.000.08135.1650.00　　　80.171.009.37135.2500.091.700.021.6881.852.0015.41135.4740.474.460.104.3686.213.006.10135.6590.933.870.253.6289.834.004.72135.7391.171.950.381.5791.405.003.81135.7951.331.540.451.0992.496.003.19135.8341.461.260.500.7693.257.002.80135.8611.551.080.540.5493.788.002.36135.8791.610.930.570.3694.149.001.97135.8891.650.780.590.1994.3410.001.72135.8931.660.670.600.0794.4111.001.52135.8921.660.580.60-0.0194.3912.001.18135.8871.640.490.59-0.1194.29100n调洪计算表P＝5%表2—8起调水位135.17时间洪水流量库水位下泄流量来水量泄水量水库调蓄量库容m3/smm3/s万m3万m3万m3万m30.000.06135.1650.00　　　80.171.007.57135.2340.071.370.011.3681.532.0012.79135.4180.343.670.073.5985.123.004.59135.5690.693.130.192.9488.074.003.81135.6320.851.510.281.2389.305.003.08135.6780.991.240.330.9190.216.002.58135.7111.091.020.370.6590.857.002.26135.7351.150.870.400.4791.328.001.91135.7521.200.750.420.3391.659.001.59135.7621.230.630.440.1991.8410.001.39135.7661.250.540.450.0991.9311.001.23135.7681.250.470.450.0291.9612.000.95135.7651.240.390.45-0.0691.9013.000.90135.7591.220.330.44-0.1191.79张家垅水库调洪演算结果表2-9频率（%）最高水位Z（m）相应库容V（万m3）相应泄量q（m3/s）起调水位（m）0.2136.253100.723.02135.1652135.89394.411.665135.76891.961.252.2建筑物抗洪能力复核根据《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）的有关规定，抗洪能力复核主要是对水库大坝坝顶高程和溢洪道控制段顶部高程等挡水建筑进行复核。2.2.1水库大坝顶部高程复核根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001100n）(以下简称《规范》)，水库大坝的顶部高程等于水库静水位与超高之和。同时，静水位与超高要分别按不同运用情况进行计算，取相应组合的最大值为水库大坝的顶部高程。《规范》第5.3.1条规定，水库大坝坝顶在静水位以上的超高，计算式如下：Z＝Z0+Rp+e+A式中:Z—水库大坝顶部高程（m）；Z0—水库静水位（m）；Rp—最大波浪在坝坡上的爬高（m），RP=KPRm；Kp—系数，按《规范》附表A.1.13确定为1.84；Rm—波浪平均爬高，，计算结果为设计0.599，校核0.360；—糙率渗透系数，按《规范》附表A.1.12-1确定为0.90；KW—经验系数，按《规范》附表A.1.12-2确定为设计1.085，校核1.013；hm—平均浪高（m），按莆田公式计算，计算结果为设计0.267，校核0.171；W—计算风速，W设计=24m/s，W校核=16m/s；D—风区长度，取470m；Hm—水域平均水深（m），设计取9.5m，校核取9.74m；H—坝迎水面前水深（m），设计取14.25m，校核取14.61m；100nLm—平均波长（m），按莆田公式计算；，计算结果为设计8.196，校核5.265；Tm—平均波周期(S)，，计算结果为设计2.291，校核1.836；m—坝坡系数，取2.19；e—风壅水面高（m），；K—综合摩阻系数，取3.6×10-6；β—计算风向与坝轴线法线的夹角，取0°；A—安全超高，正常运用取0.5m，非常运用取0.3m。张家垅水库大坝顶部所需最低高程表2-10（单位：m）运用情况洪水重现期（年）Z0RpeAZ正常运用50135.8931.1030.0050.5137.501非常运用500136.2530.6620.0020.3137.217经计算，张家垅水库大坝顶部的最小高程按《规范》的要求不得小于137.501m，现有坝高137.243m，比《规范》要求的最小高程低0.258m，不满足要求。2.2.2溢洪道控制段导墙顶部高程复核根据SL253-2000《溢洪道设计规范》第2.3.7条文规定，溢洪道控制段岸墙顶部高程在渲泄校核洪水时不低于校核洪水加安全超高0.3m，经计算该水库溢洪道控制段顶部高程不得低于136.553m，挡水时不低于设计水位或正常蓄水位加浪高的计算高度和安全超高值，波高为0.267m，超高为0.3m，故其顶部高程为135.732m。所以水库溢洪道控制段顶高程不得低于136.553m，而加固后的溢洪道控制段顶高程为100n136.60m，高于136.553m，满足规范要求。2.2.3抗洪能力复核结论张家垅水库大坝顶部的最小高程按《规范》的要求不得小于137.501m，现有坝高137.243m，比《规范》要求的最小高程低0.258m，不满足要求。溢洪道控制段导墙顶部加固后的高程136.60m，较《规范》要求的最低高程136.553m高0.047m。因此，张家垅水库溢洪道控制段顶部高程满足抗洪要求。2.3防洪标准复核结论2.3.1防洪标准张家垅水库位于山丘区，大坝为均质土坝，总库容100.72万m3，采用50年一遇的洪水设计，500年一遇的洪水校核，符合国家有关规范要求。2.3.2水库大坝的实际抗洪能力张家垅水库大坝顶部的最小高程按《规范》的要求不得小于137.501m，现有坝高137.243m，比《规范》要求的最小高程低0.258m，不满足现行规范要求。100n3地质3.1工程地质勘察针对水库运行中存在的隐患，受资兴市水利局委托，我院承担了张家垅水库除险加固初步设计阶段的工程地质勘察工作。根据相关规程规范要求，本次勘察工作的主要内容是查明坝基和附属建筑物地基岩土的工程地质特征和大填土成分、检测主坝填筑质量，分析险情隐患的种类、形成原因和发展趋势，为评价工程质量提供依据。勘察手段以地质测绘、工程钻探和土工试验为主。野外勘察工作时间自2007年11月28日开始，至2007年12月9日结束，完成工作量详见表3-1。张家垅水库工程地质勘察完成工作量统计表表3-1项目名称单位工作量备注库区工程地质测绘km21.01:10000坝址工程地质测绘km20.11:500钻孔m/孔113.09/5压水试验段10注水试验段10取样组13天然建筑材料调查组日53.2区域地质概况本区属低山丘陵地貌，区内山丘岗平俱全，地面起伏大，地势东高西低，以省道S213公路为分界线，公路以东为山丘地形，海拔150m～500m，公路西面以平地为主，地势开阔平坦，良田成片，海拔在130m左右。两岸山坡较缓，坡角12～30°100n。大坝建于两山头冲沟之间，地形切割程度为中等切割，属侵蚀构造地貌。工程区出露的地层主要有第四纪残坡积（Qedl）覆盖层和二迭系地层。第四系残坡积层（Qedl）多为黄色粉土质砾或砾质粘土，其厚度在0～16.0m之间；基岩为二迭系上统茅仙岭组（P2m），岩性为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，同化程度较高，部分出露于地表。大坝北西方向有三都-平野大断层通过。受地质构造影响，工程区岩石产状多变，且较破碎。根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本地区地震动峰值加速度为小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。相应的地震基本烈度为小于VI度，工程区属相对稳定地块。地下水类型主要为贮藏于第四系松散地层中的孔隙潜水，其次为基岩裂隙水。地下水接受大气降水的补给，以下降泉的形式排泄于低洼沟谷中。地下水化学类型为低矿化度的重碳酸钠，PH=6.8-7.2，对砼无侵蚀性。3.3坝基工程地质条件及评价3.3.1坝基工程地质条件3.3.1.1地形地貌坝址区属低山丘陵地貌，左岸最大海拔高度160m，右岸最大海拔高度171.2m，河床标高约121m，坝体左、右两岸山体雄厚，地形坡度较陡。植被比较发育。3.3.1.2地层岩性坝址区第四纪残坡积（Qedl）覆盖层厚度较薄，厚度2.0-3.0m，局部基岩多裸露。第四100n系土层土质比较杂乱，主要为粉土质砾、粘土质砾、砾质粘土和砾质粉土，表面含少量有机质等。坝址区出露的地层为古生界二叠系上统茅仙岭组（P2m），岩性为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，中厚-薄层状，岩体较破碎，风化程度较高，岩石表面全-强风化，裂隙充填一般，多为泥质充填，但胶结不良，透水性中等。坝址区两岸基岩出露较好。岩石产状:N40°E,NW∠46°-48°。倾向下游偏向右岸。3.3.1.3地质构造坝址处无大断层通过，地质构造不发育。在大坝北西方向与坝址相距约2km有三都-平野大断层通过，该断裂对库区渗漏及大坝安全影响不大。但由于受区域地质构造影响，坝址区岩石破碎较强烈，产状多变，裂隙充填一般，多为泥质充填，但胶结不良。根据地表调查，坝址区岩石中“X”节理发育，节理产状：N60°-68°E,NW∠56°-68°，N10°-26°W,SW∠45°-57°。3.3.1.4物理地质现象坝址区未发现大的崩塌、滑坡和泥石流等不良物理地质现象，稳定性较好。坝基岩石属次硬岩-次软岩，岩石物理风化作用中等。据初步设计阶段勘察资料，坝基岩石风化特征统计见表3-2。坝基岩石风化特征统计表表3-2风化程度左岸河心右岸厚度(m)下限埋深(m)厚度(m)下限埋深(m)厚度(m)下限埋深(m)强风化5.0-6.09.5-19.05.0-6.018.5-24.54.0-5.09.0-18.5弱风化＞5.0＞5.0＞5.0注：下限埋深是指坝顶以下深度。100n3.3.1.5坝址区水文地质条件库区属低山丘陵剥蚀地貌，第四系分布比较零星，因而，本区第四系潜水不发育，主要赋存于河谷两岸低洼地段，为零星分布，受大气降水补给，动态极不稳定，为季节性含水。根据勘察钻孔揭示，大坝清基不彻底，坝基残坡积层厚度变化在1.98-2.40m，土质多为粉土质砂。在水库蓄水运行后，由于长期的渗流作用，坝基残坡积土层中的细小颗粒不断流失，导致其透水性有增大趋势。本次勘察在坝基残积土中共做注水试验5段，测得坝基残积土渗透系数变化在1.4×10-3-2.6×10-3cm/s，属中等透水等级。大坝基岩为古生界二叠系上统茅仙岭组（P2m），岩性为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，中厚-薄层状，岩体较破碎，风化程度较高，岩石全-强风化，裂隙充填一般，多为泥质充填，但胶结不良，岩石中“X”节理发育，岩石中节理裂隙为地下水补给、迳流提供了空间条件，因此，本区岩石裂隙潜水发育较为普遍，在河流和沟谷两侧出露下降泉水多由裂隙潜水排泄。本次勘察在坝基5个勘探孔内共做压水试验10段，试验结果表明基岩透水率与岩石风化程度有关。基岩透水性特征见3-3。基岩透水性特征统计表表3-3基岩透水性分带(Lu)左岸河心右岸厚度(m)下限埋深(m)厚度(m)下限埋深(m)厚度(m)下限埋深(m)100＞q≥105.0-6.010.5-20.06.0-7.010.0-25.04.5-5.010.0-20.010＞q≥510.5-20.010.0-25.010.0-20.0注：下限埋深是指坝顶以下深度。100n3.3.2坝基存在的险情隐患及处理3.3.2.1坝基存在的主要险情隐患为坝基渗漏根据大坝钻孔揭露和现场调查查明，大坝清基不彻底，坝基残坡积粉土质砂为建基面，粉土质砂呈松散-稍密状态，透水性中等，钻孔钻进该层时孔内充洗液漏失。加之坝基中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩较破碎，风化程度较高，岩石全-强风化，裂隙充填一般，但胶结不良，岩石中“X”节理发育，节理走向与坝轴线斜交对库水外渗有利。根据钻孔压水试验成果，坝基全-强风化岩透水率变化在12.5-23.7Lu,多属中等透水等级。说明坝基渗漏较为严重。3.3.2.2险情隐患处理针对坝基存在的渗漏问题，因地质条件复杂，加之资金制约，一直未进行坝基防渗处理，坝基渗漏问题未得到根治。3.3.3坝基工程地质评价根据调查访问，大坝填筑施工由当地村民完成，由于大坝填筑施工时清基不彻底，坝基以残坡积粉土质砂层为建基面，加之坝基下伏岩石全-强风化，较破碎，裂隙充填一般，胶结不良，岩石中“X”节理发育，且对坝基未作任何防渗处理。水库投入运行后，库水沿坝基残坡积粉土质砂和下伏岩石节理裂隙向下游产生渗透，形成坝基渗漏。由于坝基残坡积粉土质砂和下伏岩石节理裂隙中充填的泥质物，随着水库蓄水位的升高及长期的渗流作用，渗透水流带走细小颗粒，将导致其渗透性增强，渗漏量有逐年加大的趋势。针对坝基渗透问题，建议对坝基岩石进行防渗处理。100n3.4坝体工程地质条件及评价3.4.1坝体工程地质条件3.4.1.1坝体结构张家垅水库大坝为均质土坝，1958年10月动工兴建，主要采用人力施工，坝体土方填筑采用人工挑土上坝，人工打夯填筑。最大坝高15.6m，坝顶高程为137.243m，坝顶宽4.0m，坝顶轴线长57m。上游坝坡坡比为1∶2.19；下游坝坡分三级，一级坡高6.7m，坡比1∶2.35；二级坝坡高0.9m，坡比1∶1.44；三级坡高3.85m，坡比1∶1.08；坝趾处设浆砌石挡墙，挡墙高1.4m，宽0.9m。外坡变坡处均设戗道，其中一、二级坝坡变坡处戗道宽3.5m，二、三级坝坡变坡处戗道宽1.65m。内坡采用厚0.4m干砌块石护坡。外坡二级坝坡以下设干砌石贴坡排水，排水体厚0.4m。3.4.1.2坝体填土成分及工程特性本次勘察对坝体共布置了5个钻孔进行大坝填筑质量检测，检测结果表明，大坝填土土质主要为含砂低液限粘土、含砾低液限粘土或低液限粘土，一般呈褐黄色、褐红色，局部为杂色。砾石粒径一般小于20mm，呈硬塑—可塑状态。本次勘察对大坝填土取原状样土工试验9组，其室内分析结果详见《土的物理力学性质试验报告》，土的物理力学性质特征指标详见表3-4。100n张家垅水库大坝填土土的物理力学性质指标统计表表3-4项目最小值最大值平均值天然含水量（%）26.533.629.4湿密度（g/cm3）1.911.961.94干密度（g/cm3）1.451.541.49饱和度（%）93.510097.5比重2.742.762.75孔隙比0.7770.9010.86液限（%）42.045.944.0塑限（%）18.122.320.4塑性指数21.426.823.6压缩系数a1-2(MPa)-10.220.620.48压缩模量(MPa)3.058.084.3渗透系数(K大、小值平均)垂直（cm/s）1.56×10-57.98×10-5(4.77×10-5)水平（cm/s）7.18×10-52.62×10-4(1.67×10-4)摩擦角(小值平均)固结快剪(°)15.118.1(16.1)固结慢剪(°)15.819.2(17.5)凝聚力(小值平均)固结快剪（kPa）18.925.1(19.9)固结慢剪（kPa）17.723.7(19.3)钻孔注水试验测得其渗透系数变化在2.1×10-4～8.5×10-4cm/s，属中等-弱透水等级，但渗透系数明显增大。3.4.2大坝存在的险情隐患及处理3.4.2.1大坝存在的险情隐患100n1)、大坝填土压实度低，且压实不均。张家垅水库大坝填土土质主要为含砂低液限粘土、含砾低液限粘土，土工试验结果表明土的压缩系数偏大，说明其压实度偏低。同时，土的孔隙比分析数据离散，变异大，说明了大坝填土压实度不均匀。2)、坝体渗漏：从2007年8月19日8时至23日8时水库所在区域上芬雨量站降雨量高达544mm，水库水位急聚上涨，导致大坝中部偏左高程131.00m的位置出现管涌，流量大于10L/s，严重危及到大坝和下游人民群众的生命财产安全。后经在大坝左侧坝肩处,另开一条梯形泄洪道(长50m×宽4m×深4m＋50m×宽1.2m×深2m)和从库内抽水的办法降低了库水位，才使险情得以控制。抢险时紧急疏散和转移人口2300人。此外，水库高水位运行时，下游坝坡128m高程以下出现散浸现象，面积约25m2。由于资金原因，每次出现险情后只能进行简单处理，没有从根本上解决问题。3.4.2.2险情隐患处理由于经费制约，对于坝基接触面渗漏等险情隐患一直未采取任何措施进行处理。仅靠采取降低蓄水位的措施使水库带病运行。3.4.3坝体填筑质量评价钻孔及土工试验查明大坝填土土质主要为含砂低液限粘土和含砾低液限粘土，大坝填土水平渗透系数K=1.67×10-4cm/s，偏大；土的孔隙比较大，压缩系数偏大，说明大坝填土质量较差。造成坝体填筑质量较差的主要原因在于非专业队伍分段施工，坝体填筑接口多，碾压不均一，欠密实。水库蓄水后，库水沿土体中孔隙、分层界面产生渗漏。工程在运行过程中，受长期的渗流作用，坝体填土的工程地质特性不断恶化，局部被淘空，导致坝体渗漏日趋严重，产生管涌和散浸，坝体稳定性降低。根据坝体填筑土的物质成份、工程特性，参照砂基液化评判标准，坝基填筑土及坝基土层在地震作用下不可能产生液化变形。100n综上所述，大坝存在填筑质量较差和坝体渗漏严重问题，针对以上工程隐患，建议对坝体进行防渗处理。3.5岩土物理力学参数根据土工试验成果，结合现场调查以及类似工程坝体填筑土的工程特性、险情隐患的危害程度，推荐工程区大坝填筑土及地基土的物理力学参数见表3-5。张家垅水库土的主要物理力学参数推荐值表表3-5地　层参数坝基（粉土质砂）大坝填土倒滤体（Ⅳ）粘粒含量（%）11.636.7天然含水量(%)22.429.4干密度(g/cm3)1.701.492.1湿密度(g/cm3)1.971.942.2饱和密度(g/cm3)1.981.95比重2.682.75孔隙比0.580.860.65饱和度最小值(%)10093.5液限（%）33.544.0塑限（%）17.620.4塑性指数15.923.6压缩系数a1～2(MPa)～10.240.48压缩模量(MPa)6.64.3摩擦角(°)固结快剪19.716.135固结慢剪21.117.5100n凝聚力（kPa）固结快剪10.519.90固结慢剪9.219.3渗透系数(大值平均值)垂直（cm/s）3.99×10-46.43×10-55.0×10-2水平（cm/s）6.86×10-42.08×10-4渗透系数(小值平均值)垂直（cm/s）2.50×10-43,11×10-5水平（cm/s）3.50×10-41.26×10-4允许承载力(kPa)160150200抗冲刷流速(m/s)0.200.250.50摩擦系数f砼/土0.400.350.50允许渗透坡降0.200.300.50根据已建工程经验类比，坝基岩石物理力学指标建议值如下表3-6。表3-6张家垅水库坝基岩石力学指标建议值岩石名称饱和抗压强度（MPa密度（g/cm3）岩石透水率(Lu)抗剪强度抗剪断强度fC（MPa）f′砼/岩C′砼/岩（MPa）微风化岩10～252.45～2.5530.450.400.700.45弱风化岩5～152.40～2.50100.400.300.580.35强风化岩＜52.20～2.30150.350.200.450.253.6建筑物工程地质条件及评价3.6.1溢洪道工程地质条件及评价张家垅水库溢洪道布置于大坝左岸的马鞍形垭口，两侧地形坡度25°-30°，较缓，现状稳定。溢洪道采用正槽式，控制段设宽顶堰，堰顶宽1.7m，堰顶高程135.165m，溢洪道出口底板高程128.135m。溢洪道全程为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩互层，岩石全风化-强风化，较破碎。100n溢洪道采用水泥砂浆砌石衬砌。从1959年建成后，经多年运行和洪水考验，溢洪道安全、稳定，溢洪道侧墙无倒塌，底板无开裂、下沉现象，消能设施基本能满足设计要求。但溢洪道断面小，无法满足泄洪要求。建议加大溢洪道过水断面。溢洪道岩石参数见表3-7。表3-7溢洪道岩石力学指标建议值岩石名称饱和抗压强度（MPa）密度（g/cm3）允许承载力(kPa)抗剪强度抗剪断强度fC（MPa）f′砼/岩C′砼/岩（MPa）强风化岩＜52.20～2.305000.350.200.450.253.6.2新开放水隧洞工程地质条件及评价由于放水涵管漏水严重，渗漏水体冲刷坝体，危及大坝安全，根据水库除险加固初步设计方案，拟封堵输水涵管，增设输水隧洞。输水隧洞推荐方案布置于大坝左岸。新建放空隧洞为圆拱直墙型式，成洞尺寸（B×H）为1×1.5m，为无压隧洞，设计长度为57.0m，隧洞进口高程125.126m，出口高程124.773m。隧洞进口地形较平缓，坡角18°-20°，现状稳定，表面为第四系残坡积层，土质主要为粉土质砾、粘土质砾、砾质粘土和砾质粉土，表面含少量有机质，建议开挖边坡为1：1，并要求做好洞脸支护工作；0～5.0m揭露第四系残坡积层，应及时做好支护工作；5.0-13.0m段揭露二叠系上统茅仙岭组（P2m）强风化砂岩,中厚层状构造，裂隙发育，岩石破碎，顶板和侧壁易掉块，多属III～IV类围岩，岩石坚固系数fk=1.5,单位弹性抗力系数K0=3MPa/cm,需做好支护工作；13.0～49.0m段揭露二叠系上统茅仙岭组（P2m）100n，岩性为弱风化粉砂岩与泥质粉砂岩互层,中厚层状构造，裂隙较发育，岩石较破碎，属次软岩，多属III类围岩，岩石坚固系数fk=2.0,单位弹性抗力系数K0=5MPa/cm，建议做好支护工作；49.0～57.0m段揭露二叠系上统茅仙岭组（P2m）强风化粉砂岩,中厚层状构造，裂隙发育，岩石破碎，成洞条件较差，属次软岩，多属Ⅳ-Ⅴ类围岩，岩石坚固系数fk=1.0,单位弹性抗力系数K0=2MPa/cm，建议做好支护工作。此外，建议做好洞脸支护工作；隧洞出口地形坡度40°-45°，现状稳定，表面为第四系残坡积层，建议开挖边坡为1：1，并要求做好洞脸支护工作。3.7天然建筑材料根据张家垅水库除险加固初步设计要求，本工程所需主要天然建筑材料包括土料约3600m3，砂料约900m3，碎石料约1000m3，块石料约4200m3。本工程所需粘土可在香花乡鹿桥村采取，运距约7km，经调查，该土料场有用土层厚度4m，储量大于3×104m3，土质为含砂低液限粘土，其主要物理力学指标为：天然含水量26.8%，最大干密度1.55g/cm3，最优含水量27.9%。土料数量和质量均能满足要求。工程区没有砂料和粗骨料。所需砂料需从程江口购买，运距25km。碎石料和块石料需从高码石料场购买，运距20km。3.8结论及下步工作建议3.8.1结论1）、根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动反应谱特征周期区划图》，本地区地震动峰值加速度小于0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。相应的地震基本烈度小于VI度，工程区属相对稳定地块。100n2）张家垅水库大坝清基不彻底，坝基和接触面渗漏，存在严重的安全隐患。3）、大坝内坡干砌块石护坡由于风蚀、水蚀、人为等诸种因素，护坡损毁严重，基本失去护面作用，直接威胁大坝安全，建议整修。4）、大坝坝体填土质量差，压实不严，渗漏严重，建议对坝体进行防渗处理。5）、坝基岩石渗漏严重，建议对坝基进行防渗处理。6）、中、低涵均埋置于大坝填土中，工程老化，开裂，渗漏严重，坝体填土被不断带走，危及主坝安全。建议对中、低涵进行封堵和防渗处理，新开输水隧洞以替代中、低涵。对高涵建议进行开挖维修。7）、建议加大溢洪道过水断面。8）、根据工程区的水文、工程地质条件和工程所处的地质环境综合分析，坝基、坝体土层在本地区基本地震烈度作用下不会产生液化变形。9）、水库无防汛公路，建议修建防汛公路。3.8.2下步工作建议1）加强除险加固施工的质量监督工作，对施工时出现的新的工程地质问题进行必需的工程地质勘察和试验。2）施工阶段进一步查明工程区的水文、工程地质条件，为优化水库除险加固设计提供地质依据。100n4除险加固工程设计4.1设计依据4.1.1工程等别及建筑物级别根据国家《防洪标准》和《水利水电工程等级划分及洪水标准》、张家垅水库为小(Ⅰ)型水库，其枢纽工程等级为4等，水库大坝为土坝，设计洪水标准重现期为50年，校核洪水标准重现期为500年。本除险加固工程主要是围绕枢纽大坝、溢洪道和放水涵洞而进行的，因此，工程级别按4级建筑物设计。4.1.2设计基本资料4.1.2.1引用文献资料和规程规范《湖南省水利厅进一步做好病险水库除险加固前期工作的通知》——湘水建管[2001]19号文件，郴州市水利水电局以郴水电字[2001]72号文件转发。《资兴市张家垅水库大坝安全鉴定报告书》——郴州市水利局。2004年9月26日。《资兴市张家垅水库大坝安全评价报告》——资兴市水利水电勘察设计室，2004年8月编写。本报告中简称“安全评价”。《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021－93）《工程建设标准强制性条文（水利工程部分）》《水库大坝安全管理条例》（1991，国务院77号令）《水库工程管理设计规范》（SL106－96）《土石坝养护修理规程》（SL210－98）《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62－94）100n《工程建设标准强制性条文（水利工程部分）》《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266－88）《土石坝安全监测技术规范》（SL60－94）《防洪标准》（GB50201－94）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）《水利水电工程设计洪水设计规范》（SL44-1993）《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）《溢洪道设计规范》（SDJ314－1989）《水利水电工程土工合成材料应用技术规范》（SL/T225－98）《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189－96）《湖南省暴雨洪水查算手册》（湖南省水利厅，1984）4.1.2.2安全评价和安全鉴定中对大坝维修加固的意见(1)对大坝坝体、坝基、坝肩及接触面进行渗漏处理。(2)对大坝上、下游面护坡进行翻修，下游坝坡培厚，改造排水体。(3)通过相应措施使大坝坝顶高程满足要求。(4)更换放水卧管拍门和高涵涵管，对高涵进行加固处理。(5)设立大坝工程安全监测设施及水位、雨量观测设施，加强安全监测，增设通讯设施。(6)新建防汛公路，改造管理所危房。(7)封堵大坝放水低、中涵，新开快速放水隧洞。4.2大坝除险加固设计4.2.1大坝现状及存在问题张家垅水库位于资兴市香花乡星塘村，属资兴市程江水系，张家垅水库位于湘江—耒水—程江100n上游，属资兴市张家垅镇社元村，张家垅水库始建于1958年，最大坝高15.6m，正常蓄水80.17万m3，总库容100.72万m3，属小（I）型水库。大坝为均质土坝，坝轴线长57m，最大坝高15.6m，坝顶高程137.24m，坝顶宽4.0m。大坝内坡未设置平台，坝坡为1:2.19，大坝外坡设有3级平台，从上至下坝坡分别为1:2.35、1:1.44、1:1.08。根据前面水文及调洪演算复核成果，大坝坝顶高程与复核高程基本齐平，大坝上下游坝坡抗滑稳定安全不满足规范要求。坝体填土：土质主要为含砂低液限粘土、含砾低液限粘土或低液限粘土，一般呈褐黄色、褐红色，局部为杂色。砾石粒径一般小于20mm，呈硬塑—可塑状态。坝基坡残积土区：土质比较杂乱，主要为粉土质砾、粘土质砾、砾质粘土和砾质粉土，表面含少量有机质等。坝基：基岩为古生界二叠系上统茅仙岭组（P2m），岩性为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，中厚-薄层状，岩体较破碎，风化程度较高，岩石全-强风化，裂隙充填一般，多为泥质充填，但胶结不良，岩石中“X”节理发育，岩石中节理裂隙为地下水补给、迳流提供了空间条件。大坝坝体及坝基渗漏较严重，在“安全评价”中计算得出大坝总渗漏量Q＝1.73L/s，渗漏量较大。4.2.2大坝除险加固方案根据本工程情况，本工程坝基岩石采用帷幕灌浆防渗处理；坝体及坝基土层防渗的工程措施有：冲抓套井回填、土工膜、劈裂灌浆、砼防渗墙、高喷灌浆、粘土铺盖等。1）冲抓回填：根据经验，冲抓回填对无水的土石坝防渗效果较好，工程造价也相对较低。在本工程中，冲抓方案布置在坝轴线，坝体防渗效果较好，但是，冲抓回填的最佳成孔深度一般在20m100n之内、地下水位以上，而对于更高坝体或地下水以下，效果不是很好。2）坝坡土工膜：土工膜施工简便，不会对坝体造成直接危害，而且土工膜防渗性能佳，耐久性好，对坝体浸润线的降低起到非常明显的作用，对下游坝坡稳定有利。但下段坝坡施工不太方便。3）砼防渗墙：开挖深度大，防渗效果好，但砼工程量多，增加帷幕灌浆钻孔，工程造价过高。4）劈裂灌浆：坝体渗透系数大，劈裂灌浆吸浆量大，灌注物多，工程量大，加上以前类似工程的经验教训，劈裂灌浆也不列入方案经济比较。5）高喷灌浆方案：高喷灌浆的适应性好，防渗性能好，在水下工作耐久性良好。而且与基础帷幕灌浆可以实现流水作业，施工简便。根据地质勘探资料，本除险加固工程大坝坝体及坝基土层最大深度为18.1m，其中坝基土层深度约2.5m，因此选用坝体及坝基土层冲抓套井回填、砼防渗墙、土工膜＋砼截水墙（121.643m以下）三种的方式进行经济技术比较，见表4-1。100n坝体防渗方案经济技术比较表表4-1方案项目方案Ⅰ（砼防渗墙）方案Ⅱ（冲抓回填）方案Ⅲ（砼截水墙+土工膜）技术参数在坝顶轴上单排套井，孔距0.7m，成墙厚度0.8m冲抓回填，孔距0.8m。截水墙宽2m。优点取材方便；防渗效果好；施工经验也较成熟。工程造价低，防渗效果好防渗效果好，耐久性好，对下游坝坡有利缺点砼用量大，投资大耐久性差；粘土质量要求高，需求量大，雨天不能施工，工期相对长，投资大，下段坝坡施工不太方便工程量砼防渗墙：989m2；砼防渗墙造孔：1236m帷幕：498m帷幕坝体钻孔：425m冲抓：1068m2；帷幕：498m帷幕坝体钻孔：425m砼防渗墙：560m2；土工膜：1164m帷幕：518m帷幕截水墙钻孔：105m土方开挖：420m3相对造价砼防渗墙：67.16万元；帷幕：32.43万元总计：99.59万元帷幕：32.43万元冲抓：16.9万元总计：49.33万元土工膜：4.83万元；帷幕：31.82万元砼截水墙：23.79万元总计：60.44万元结论比较方案选定方案比较方案4.2.3大坝坝基及坝肩帷幕灌浆4.2.3.1灌浆范围和位置帷幕灌浆的位置位于坝顶。4.2.3.2帷幕设计1）帷幕深度拟定根据坝基地勘揭示，坝基主要为砂岩。裂隙较发育，大坝坝基透水率随着孔深逐步减小，具有一定规律性，根据有关规程和类似工程经验，设计帷幕灌浆深度按10Lu界线控制，以达到防渗的目的。大坝设计帷幕灌注深度见下表。100n大坝帷幕灌浆深度表表43分段长度（m）13.818.811.31319.416.8钻孔深度（m）4.73-8.446.31-8.446.31-7.115.57-7.115.57-7.315.81-7.31帷幕灌浆深度（m）4.73-8.446.31-8.446.31-7.115.57-7.115.57-7.315.81-7.31钻孔数目（个）7966108钻孔编号1-7#8-16#17-22#23-28#29-38#39-46#2）帷幕孔距的确定根据类似工程经验，坝基帷幕孔距按2.0m布置。3）帷幕排距确定由于水头不很大，根据已建工程经验，单排帷幕可满足坝基础防渗要求。4.2.3.3灌浆材料1）灌浆材料比选根据规范SL210-98要求，灌浆材料根据施工前的试验结果确定，当可灌比M<10、地基渗透系数超过每昼夜40～50m时，可灌注粘土水泥混合浆，其用料要求为：水泥用量占干料的20％～40％，粘性土要求塑性指数不宜小于14，粘粒(粒径小于0.005mm)含量不宜低于25%，含砂量不宜大于5%，有机物含量不宜大于3%。否则，应采用纯水泥浆材料灌注。由于试验资料不全，灌浆材料拟采用R32.5硅酸盐水泥。施工时，根据试验，经过论证之后，再确定可否采用粘土水泥浆。2）浆液稠度与浆液变换浆液稠度应根据基础单位吸水量ω不同而改变。一般当ω>0.1时，起始水灰比采用5：1，ω=0.05～100n0.1时，起始水灰比采用8：1，以后采用3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1，个别灌段视具体情况可采用0.5：1。浆液变换注意事项如下：当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变水灰比。当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，应改浓一级。当注入量为400～600L，吸浆量仍较大，即改灌浓一级灌注；当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。4.2.3.4灌浆压力帷幕灌浆压力，以回浆压力为准，压力大小随孔深逐渐增大（孔深从坝基算起）。设计阶段，灌浆压力分别采用了《土坝设计》中的公式和《水利工程施工》提供的公式计算，计算结果比较接近。而前者提供的公式比较简便，公式如下：P=P0+mh式中：P—容许灌浆压力(kg/cm2)；　　　P0—表层段的灌浆压力(kg/cm2)，根据地质条件查表得：P0＝1.5；　　　h—岩层灌浆孔深度，m。　　　m—系数，查表得m＝0.5。计算结果见下表。施工中根据灌浆试验结果进行调整。灌浆压力控制表表45孔深(m)0～45～910～1415～1920～2425～29灌浆压力(MPa)0.40.650.91.151.41.65100n4.2.3.5灌浆结束与封孔符合下列条件之一者，即可结束灌浆：a、在设计规定压力下，持续30min内，灌浆段已停止吸浆或吸浆量小0.4L/min；b、在规定的压力下，当吸浆量徘徊于1.0L/min以内，时间达1小时以上。灌浆后，检查孔内的压水试验ω<0.05L/min为合格标准。4.2.3.6工程量大坝坝基和坝肩帷幕灌浆工程特性及工程量见下表。大坝坝基和坝肩帷幕灌浆工程量表表46编号工程项目名称单位数量一大坝坝基、坝肩帷幕灌浆1帷幕灌浆基岩钻孔m4982帷幕灌浆m4983压水试验段54钻机土坝钻孔m4254.2.4大坝坝体冲抓回填粘土大坝坝体坝趾、两坝肩基础采用冲抓回填粘土防渗处理。1）回填土料的要求回填土料采用粘土，要求粘粒含量为35～50％，渗透系数不大于1×10-6cm/s，含水量控制在塑限附近，填筑后的土料干容重不小于1.56g/cm3。2）钻孔平面布置钻孔位于坝轴线，与坝基帷幕灌浆连成封闭的防渗板墙，防渗墙在平面上按主、套井相间布置，一主一套相交连成井墙。套井为整圆，主井被套井切割，呈对称蚀圆。3）孔距、排距和有效厚度的计算防渗墙厚度确定：100nT=H/[J]式中：T—防渗墙设计厚度H—防渗墙所承受的最大水头，取4m；[J]—允许渗透坡降，取6经计算，T＝0.67m，根据防渗墙厚度，确定钻孔布一排。孔距：L=2Rcosα式中：L—孔距（主井与套井中心距）α—主、套井最优切割角，α＝38°57′；R—钻孔半径，R=0.55m。计算得：L＝0.855m，取0.8m。4）施工操作技术要求钻孔：钻孔要求要铅直，钻孔的偏斜率应不大于1/50，造孔顺序为先主井，后套井。回填：钻孔达设计深度后立即回填，按先主井、后套井的原则，填土分层进行，回填一层，夯实一层，不得边填边夯。填土厚度为0.5m。夯实：夯实方式应视现场试验确定，在夯实过程中，一定要尽量保持夯锤稳定，不左右摇摆，不碰撞井壁，以提高夯压效果。当夯实10m以下的井段时，可适当加大夯锤的冲击作用，扩大对周围土体的挤压影响。当接近井的部位时，则减小夯锤落距，以防坝面开裂或孔周土体隆起。5）质量检查为保证施工质量，应及时进行检测。检测内容为钻孔的深度与孔的偏斜、土料的含水量、夯实后土料的干容重，以保证其符合设计与规范要求。100n6）主要工程量统计大坝冲抓套井回填：1068m。4.2.5大坝加固设计4.2.5.1大坝坝顶通过防洪复核，坝顶高程不满足要求，现有坝顶高程比复核高程低0.257m，但高于校核洪水位，可通过在坝顶建造砼防浪墙满足防洪要求。砼防浪墙高0.5m，厚0.2m，防浪墙顶高程137.74m，高于坝顶复核高程137.501m。4.2.5.2大坝上、下游坝坡修整大坝上游坝坡，采用砼六棱块进行护坡，坝脚采用堆石压脚，堆石体平台宽2m，下游采用1：2放坡。下游坝坡放坡至1：2.35并修整，新植草皮。4.2.5.3排水棱体改造反滤体的改造方法一般有新建贴坡排水设施，翻新棱体等措施。对于本工程，由于坝体、坝基础都存在渗漏，原贴坡排水反滤层仅设400mm厚干砌块石，排水体不满足规范要求，不能降低坝体浸润线，且排渗反滤、防止渗透变形效果均不理想，给大坝安全运行带来隐患。因此设计拆除原排水体，清基并新建排水棱体。具体设计为：排水棱体顶部高程125.793m，顶部宽2m，外坡1：1.5，内坡1：0.5。100n　　　　　大坝坝体加固主要工程量清单表47编号工程项目名称单位数量一坝顶砼防浪墙m36二大坝上游坝坡加固1拆除表层坝坡m3902坝坡修整m211203上游坝面粗砂细砂垫层m36724砼预制块护坡m31355堆石压脚m3881.6三大坝排水棱体加固1原贴坡排水拆除m31432坝体土方开挖m33145.23新建排水体m322404反滤层m3235.85坝体土方回填m31645.6四大坝下游坝坡修整1坝坡修整m212702草皮m212703草皮铺植m21270五坝顶公路1土方开挖m3672C20砼路面m21713碎石路基m22284.3溢洪道除险加固设计4.3.1基本情况及存在问题张家垅水库溢洪道原设计布置于大坝左岸的马鞍形垭口，采用正槽式溢洪道，控制段设宽顶堰，堰顶宽1.7m，堰顶高程135.165m，溢洪道出口底板高程128.135m。现实测堰顶高程135.492，提高了水库正常水位直接导致大坝洪水位提高，相应大坝高程不满足要求。溢洪道全程为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩互层，100n岩石全风化-强风化，较破碎。4.3.2处理方案本次设计在原有溢洪道的基础上降低堰顶至设计高程135.165m。溢洪道全长58.92m，分别由进口渐变段3.2m，断面尺寸4.7～1.7m×1.3m，坡降为1：5的反坡,水平段堰长1m，断面尺寸1.7m×1.435m，缓坡段段44.46m，断面尺寸1.7m×1.3m，坡降2.8％,陡坡段7.30m，断面尺寸1.7m×0.8m，坡降57.6％，消力池（1.7m×5m）组成。将溢洪道进口及缓坡段底板用砼护面，厚度为20cm，侧墙首先用浆砌石进行护砌，而后在迎水面衬砌150mm厚砼。陡坡段及消力池侧墙在原有侧墙基础上衬砌150mm厚砼，底板在原有底板上用钢筋砼护面，厚度为20cm。由于缓坡段两侧山体山坡为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩互层，坡度较陡，受雨水冲刷，存在滑坡、崩塌等安全隐患。为确保溢洪道行洪安全，本次设计将溢洪道缓坡段采用M7.5浆砌石拱封盖，浆砌石拱厚0.4m，内半径0.85m。在溢洪道末端接长300m的排洪渠与原213省道涵洞衔接，溢洪道出口至对面山坡共13.5m采用堆石碾压抬高地面高程使渠道底板高程与溢洪道出口高程相接。排洪渠底宽1m，边坡1：0.5，深1m，底板及侧墙采用150厚C20砼衬砌。4.3.3水力计算张家垅水库溢溢洪道进口高程135.165m，水流为明渠流，渠宽1.7m。由第2章入库洪水过程线及调洪演算得出水库设计洪水位为135.893m，相应设计流量为1.66m3/s；校核洪水位为136.253m，相应的设计流量为3.02m3/s。100n4.3.3.1水面线计算加固段溢洪道全长58.92m，水面线由进口渐变段、第一斜坡段、第二斜坡段三段水面曲线所组成，特性见表4-9。第一斜坡段、第二斜坡段的临界水深hk及临界坡降ik用下式计算：　　　　　　Q—流量，（m3/s）；b—溢洪道泄槽宽度，（m）；Ak、Ck、Rk—对应临界水深过水断面面积、谢才系数、水力半径；经计算水库下泄流量为3.02m3/s（P=0.2%）时，溢洪道断面的临界水深hk为0.696m，临界坡降ik为0.00677；水库下泄流量为1.66m3/s（P=2%）时，溢洪道断面的临界水深hk为0.467m，临界坡降ik为0.00624。溢流道第一斜坡段底坡为2.8%，第二斜坡段底坡为57.6%，均大于临界坡降，属于陡坡，水面线为bⅡ型降水曲线，根据《溢洪道水面线采用分段法计算，应用的公式如下：式中：—分段长度（m）；h1、h2—分段始、末断面水深，m；v1、v2—分段始、末断面平均流速，m/s；α1、α2—流速不均匀系数，取1.05；θ—泄槽底坡角度，（o）；i—泄槽底坡，i=tgθ；100n—分段内平均摩阻坡降；n—泄槽槽身糙率系数；—分段平均流速，=（v1+v2）/2，m/s；—分段平均水力半径，=（R1+R2）/2，m；起始断面水深采用临界水深。计算结果见表4-9。溢洪道水力计算成果表49位置坡降i长度(m)桩号(m)设计洪水时的水深(m)校核洪水时的水深(m)挡墙高度(m)控制段040+0000.7281.0881.4350+0040.4670.6961.435第一斜坡段0.02844.460+0040.4670.6961.20+0480.2570.4161.2第二斜坡段0.5766.260+0480.2570.4160.90+0540.1170.1940.94.3.3.2消力池水力计算消力池水力计算公式如下：式中：Z—第二段斜坡始段水位至消力池底板高差；h1h2—水跃跃前、跃后水深；b1、b2—消力池始、末端宽度（为1.7m）ψ—堰面修正系数一级取0.85；V1—水跃跃前流速100nFr1—佛汝德数；L、Lk—水跃、消力池长度；d—消力池深度，（m）；σ—水跃淹没度，取1.05；ht—消力池出口下游水深，（m）；△Z—消力池尾部出口水面跌，（m）；Q—流量，（m3/s）；b—消力池宽度，（m）；φ—消力池出口流速系数，取0.95；消力池设计洪水标准为P＝5%，相应水库水位为135.768m，下泄流量为1.25m3/s，计算成果如下表。消力池水力计算成果表h1h2htbLLkd0.08751.0710.721.76.7855.00.37取消力池宽为1.7m，长度5.0m，池深0.4m，消力池边墙顶高程131.90m。4.3.4溢洪道工程设计4.3.4.1结构布置底板采用钢筋砼衬砌，厚度为0.2m，双向配置φ8@200钢筋，侧墙先采用M7.5浆砌石衬砌，而后在迎水面衬砌150mm厚砼；墙后回填砂壤土，要求内摩擦角为35°，每隔5m设横向伸缩缝一条。具体见图集。4.3.4.2侧墙稳定计算基础面抗滑稳定安全系数：抗剪公式：K＝其中：K——按抗剪强度计算稳定计算的安全系数100n∑W—作用于挡墙上全部荷载对滑动平面的法向分值（KN）；∑P—作用于挡墙上全部荷载对滑平面的切向分值（KN）；f——砌体与基础接触面的抗剪断摩擦系数，取0.4。抗倾覆稳定：K＝其中：∑M抗倾—作用于挡墙上全部有利荷载对挡墙外沿边的力矩总和（KN.m）；∑M倾覆—作用于挡墙上全部不利荷载对挡墙外沿边的力矩总和（KN.m）。计算结果见表4-10。挡墙抗滑、抗倾稳定计算成果表表4-10位置计算项目缓坡段陡坡段消力池抗滑稳定安全系数1.161.181.19抗倾稳定安全系数1.501.511.78注：挡墙后填土、墙前无水工况为挡墙最不利工况。4.3.5工程量溢洪道改造的主要工程量见下表：溢洪道改造主要工程量表表411序号项目名称单位数量一溢洪道整修　　　石方开挖m363土方开挖m3397.8　土方回填m354　M7.5浆砌石溢洪道侧墙m391.3砼侧墙衬砌m320.7　C20砼溢洪道底板m326M7.5浆砌石拱m3159.5　橡胶止水m10.2100n　伸缩缝m10.2　钢筋制安（人工）t2.6拆除原砌石m3　　94拆除砼m3　　9　开挖边坡草皮铺织m2360　开挖边坡修整m2360　草皮m2360二排洪渠土方开挖m31173渠槽土方开挖m3609堆石体m3756堆石体碾压m3756砼侧墙衬砌m3108　C20砼底板m3514.4涵洞加固设计4.4.1险情概述水库放水设施包括大坝高涵及放水卧管、大坝低涵及放水卧管、大坝中涵洞及放水卧管。高涵布置在右岸，采用两根φ200mm瓦管，进口中心线高程为133.5m。中涵布置左坝段，采用φ400mm钢筋砼预制管，进口中心线高程为129.5m。低涵靠左岸山体布置，为钢筋砼预制管，进口底板高程125.126m，出口底板高程124.293m，涵管长57.86m，内径φ400mm。放水涵洞采用卧管式进水口。每级涵洞均设三个取水口，孔口设堵头控制放水流量。中涵放水流入低涵出口渠道。100n高、中、低涵均埋置于大坝填土中。由于高、中、低涵都已运行几十年，受坝体自重和大坝不均匀沉降影响，现高涵已损坏，放水中断。中、低涵涵管断裂，管道周边漏水严重，在中、低涵洞闸门全部关闭的情况下，其出口仍有较大的水流出，一般情况下渗漏量大于3.0L/s，并随库水位增高而流量增大。渗漏水体直接冲刷坝体，危及主坝安全。4.4.2涵洞加固设计方案根据大坝高涵的情况，拟在高涵位置开挖并更换一根φ300的钢筋砼圆管，以达到加固效果。临时开挖边坡1：1，在距进口3.0m处设一道C15砼截水环，详见设计图。因大坝低、中涵向同一渠道供水，故在加固设计中拟定封堵中、低涵，在大坝左岸山体中新开隧洞供水，以确保大坝安全，此方案造价低，施工方便，干扰小。1）洞线布置隧洞考虑进出口开挖要求，洞线走向布置尽可能与等高线垂直，隧洞全长L＝57m，进口底板高程125.126m，坡降0.45％，出口新修54.31m渠道接至原渠道。2）断面设计输水隧洞设计为无压隧洞，断面型式采用圆拱直墙形断面，设计流量采用原设计流量。根据计算，隧洞横断面按施工最小断面和检查要求布置，底净宽1.0m，净高1.5m。3）洞身结构设计本次设计考虑岩石弹性抗力作用，按力法计算圆拱直墙形衬砌断面。对于拱顶为半圆形的等厚度圆拱直墙形衬砌断面，各种变位值及各断面弯矩、轴向力的计算公式均能积分简化。考虑到在实际设计中水平山岩压力多按均布分布计算，且多不考虑内水压力作用，因此，本次设计略去了“三角形侧向山岩压力”及“洞内满水但无水头的水压力”荷载；同时，根据实际工程的经验，本次设计采用了不计拱座转角影响的计算方法，计算结果如下：设计采用C20钢筋100n砼衬砌，衬砌厚度侧墙和拱顶0.3m，底板0.2m。围岩坚固系数f＝3，垂直山岩压力强度系数取0.158，岩石抗力系数采用4×105KN/m3。经计算，衬砌外缘应力1200KN/m2，小于C20砼允许拉应力值1500KN/m2。4.4.3洞身回填灌浆设计回填灌浆孔排距取2m，孔距按照90°、120°布孔两种方式，两种布孔方式在洞轴线方向交替布置，间距2m。回填灌浆孔深度：根据规范回填灌浆孔深入岩体5～10cm。灌浆工作方法：灌浆工作采用逐步加密法，第一次序灌奇数，第二次序灌偶数，第二次序在第一次序完成后48小时之后进行。灌浆压力：第一次序取2～4个大气压，第二次序取3～8个大气压。灌浆材料：灌浆材料选用R325水泥，若遇大量吸浆时，选用粒径小于3mm的水泥砂浆，砂的用量不超过水泥重量的250％，水灰比在第一次序选2：1，在第二次序选4：1。回填灌浆的质量检查：在设计压力（第一次序2～4个大气压，第二次序3～8个大气压）下不吸浆或在10分钟内注入水灰比4：1～2：1的浆液不超过10L为合格。4.4.4隧洞进水口设计隧洞进水口采用放水卧管放水，卧管尺寸为0.6×0.7m，每1.0m高差设一放水铸铁拍门，卧管与隧洞进口连接处设消力井，井前设铸铁闸门，选用1.0×1.0m定型铸铁闸门，作水库放空用，启闭机选用5t手拉葫芦临时启闭。4.4.5渠道设计渠道标准尺寸为1m×1m，底部采用150mm厚砼衬砌，100n侧墙先采用M7.5浆砌石，而后在迎水面用150mm厚C20砼衬砌。渠道全长54.31m，进口与隧洞相接，出口接原渠道。4.4.6工程量隧洞改造加固工程量表412编号项目内容单位数目备注（一）隧洞　　　明挖土方m364明挖石方m3150　隧洞石方开挖m3224　回填灌浆钻孔m29　回填灌浆m2146封堵涵洞C15砼m330　C20砼底板m319　C20砼隧洞衬砌m370进出口洞脸衬砌m34.1隧洞木支撑m57　钢筋制安（人工）t8.9（二）渠道　　　土方开挖m395石方开挖m370C20砼底板m310.6砼侧墙m317.4侧墙浆砌石m342.4（三）高涵土方开挖m3456土方回填m3456300钢筋砼预制管m25预制小型构件安装m32.8（四）隧洞闸门工作启闭室　土方开挖m310砼找平m39启闭房m29栏杆扶手制安m33.2100n4.5金属结构及机电除险加固设计金属结构机电除险加固项目主要有：新增放水隧洞工作闸门、启闭机，更换大坝高涵放水卧管铸铁拍门。放水隧洞采用放水卧管放水，每1.0m高差设一放水铸铁拍门，拍门直径0.4m，洞前消力井前设铸铁闸门，选用1.0×1.0m定型铸铁闸门，启闭机选用5t手拉葫芦临时启闭。金属结构及机电工程量见表4-13金属结构及机电工程量表表413工程项目单位数量备注平板铸铁闸门扇15t手拉葫芦台1卧管铸铁拍门套164.6观测设计根据中华人民共和国行业标准SL60–94《土石坝安全监测技术规范》，对照Ⅲ级土石坝安全监测需要进行的项目，根据水库实际情况，本工程观测项目如下表所示：大坝安全监测项目表表414监测类别监测项目备注巡视检查巡视检查测次、质量、记录达到规范要求变形表面变形竖向位移、水平位移渗流渗流量设量水堰浸润线测压管水文气象上下游水位扩充已设观测设施降水、气温满足气象观测要求100n本工程主要针对大坝进行监测，其他不设单独设监测设施。大坝安全监测方案分述如下：4.6.1表面变形观测观测断面设置：大坝纵断面1个，横断面1个。起（引）测基点：每一纵排标点延长线上的两岸新鲜稳定岩石上布设位移观测基点和起测基点各一。共计2个测点。观测方法要求：(1)表面竖向位移观测：水准法测量（国家三等水准），要求闭合差满足规范要求；起测基点的引测、校测参照国家二等水准方法进行。(2)水平位移：横向水平位移用视准法测量；表面纵向水平位移用钢尺测量，或用普通钢尺加改正系数，误差小于0.2mm。4.6.2渗流观测(1)坝体渗流、浸润线观测：大坝设置1个观测断面。在坝顶、下游坝坡中部埋设测压管，共2根。测压管埋设时的钻孔直径φ130mm。(2)棱体排水观测：在下游排水棱体底部设置集渗沟、导渗沟，与岸坡排水沟完全隔离开。导渗沟起点处设置量水堰，测量渗流量后，把渗流排向下游河道。在观测纪录时，同时纪录相应渗流水的温度、透明度和气温（均精确到0.1°C），如为浑水应测验其含沙量。观测孔做法：钻孔φ130mm；将直径φ40mm，周边钻孔的PVC塑料管，外包透水尼龙丝布放入φ130mm孔中，管周围回填纯净细砂至适当高程后，用水泥砂浆封孔至孔口以下0.2m。4.6.3水位观测大坝枢纽区在闸门启闭机室设自动水位计，在溢洪道设水尺。4.6.4气象观测100n水库应及早完善观测条件，并保障气象观测的连续性、一致性。在坝区，设置雨量观测站。观测项目主要包括降水量和气温，库内外水温、水质，风向风力等。气象观测可以为水库、灌区的顺利运行，水土保持、环境监测与保护等工作的开展提供必要的技术服务。管理所目前没有雨量观测设备，需要增加一处量雨器，并增加气温、水质观测设施。4.6.5巡视检查巡视检查工作看起来比较简单，但非常重要。巡视检查的人员安排，检查次数，检查质量，工作记录等各环节都不能随便应付。巡查人员必须保持高度警惕，高标准完成检查任务。4.6.6建议建议先上马渗流观测和部分不干扰施工的变形观测项目，以便对施工影响进行监控，可以全面掌握工程建设前后的对比情况和施工效果。观测项目的实施，将为工程的运行和管理提供直接的资料和经验，意义重大。4.6.7观测设施、设备、工程量工程监测设施、设备、工程量汇总表表415序号项目名称单位数量备注一观测设施1位移观测点个32基点个23测压管m244水位尺根55量水堰个1二观测设备1全站仪台12水准仪台13测量辅助设备套15孔隙水压力计套27自动水位计套18自记雨量计套1100n9百叶箱个110自记温度仪套14.7新建防汛公路新修与防汛有关的库外公路有0.2km，修成砼公路，路面为四级路面。路基宽4.0m，采用碎石铺压，厚度140mm。路面宽度3.0m，采用C20砼浇筑，厚度200mm。路边设排水沟，陡坡段需要护坡。4.8其他4.8.1环境保护、水土保持根据调查，水库内外轻微水土流失面积约0.3万m2，需进行治理。工程管理范围内有部分空地需要绿化，管理所施工后，需要作相应水土保持工作，以利于水土保持、环境保护、水源保护。4.8.2管理、防汛设施改造更新张家垅水库现在没有固定的办公场所和防汛设施，条件艰苦，已不适应防汛的需要，需要进行建设和改进。另外水文水情预测报系统、通讯条件、办公设备都全部或部分需要添置和更新。详细内容见“工程管理设计”章节。4.8.3工程量统计本节中的土建项目及工程量：砼公路0.2km。4.9工程实施后安全稳定分析经计算，大坝在未经过除险加固处理运用工况上、下游坝坡均不满足抗滑稳定要求。现大坝坝体经过基础帷幕灌浆、坝体防渗等工程措施处理后，坝体浸润线下降，坝坡稳定性得到很大改善。100n为复核施工效果，需对处理后的坝体进行渗流稳定分析。计算程序采用采用北京理正软件设计研究院编制的理正岩土系列软件（渗流采用二维渗流有限单元法程序），该程序可以用有限元法计算土坝稳定渗流工况和非稳定渗流工况的渗流场；可以用瑞典圆弧法算出土坡圆弧滑裂的安全系数，并找出相应于瑞典圆弧法的最小安全系数及其相应的圆弧滑裂面的位置。。计算过程及结论如下。4.9.1计算工况稳定渗流期计算工况：(1)正常蓄水位：135.165m，下游无水。(2)设计洪水位：135.893m，下游无水。(3)校核洪水位：136.253m，下游无水。(4)1/3坝高水位：126.843m，下游无水。非稳定渗流期计算工况：(1)正常蓄水位135.165m降至死水位125.126m，下游无水。4.9.2渗流、稳定计算断面选择与计算参数大坝渗流稳定计算断面，取大坝最大断面，渗流稳定计算参数如表4-16。100n渗流稳定计算参数表416地层参数大坝填土(低液限粘土)坝基(低液限粉质粘土)倒滤体粘粒含量（%）11.636.7天然含水量(%)22.429.4干密度(g/cm3)1.701.492.1湿密度(g/cm3)2.081.942.2饱和密度(g/cm3)2.081.95比重2.682.75孔隙比0.580.860.65饱和度最小值(%)10093.5液限（%）33.544.0塑限（%）17.620.4塑性指数15.923.6液性指数0.240.48压缩系数a1～2(MPa)～16.64.3压缩模量(MPa)11.636.7内摩擦角(°)固结快剪19.716.135固结慢剪21.117.5凝聚力（kPa）固结快剪10.522.50固结慢剪9.221.1渗透系数(cm/s)垂直3.99×10-44.77×10-45.0×10-2水平6.86×10-41.67×10-45.0×10-2允许承载力(kPa)160150200抗冲刷流速(m/s)0.200.250.50摩擦系数f砼/土0.400.350.50允许渗透坡降0.200.300.504.9.3渗流、稳定计算成果稳定渗流和非稳定渗流期计算得大坝坝体浸润线坐标见表4-17及相关图纸。100n大坝坝体浸润线坐标点表表417正常水位设计洪水位校核洪水位1/3坝高骤降xyxyxyxyxy22.0613.5223.6514.2524.4414.613.865.200.003.4824.1013.1526.2413.7326.0914.265.525.162.433.9525.7412.8526.4513.6828.0513.847.105.104.254.3028.3011.4428.3112.2328.4412.1210.384.956.084.6329.018.4628.959.3629.029.3613.624.799.925.2731.727.1231.877.6631.727.9916.414.6215.476.2134.056.4735.646.5435.366.8921.344.3318.766.5038.195.3438.675.6638.805.8524.714.1023.686.4240.094.8441.544.8541.675.0126.653.9626.366.2043.603.9245.363.7745.413.9129.122.0829.014.1644.443.7045.643.6945.623.8529.152.0329.153.9145.693.3847.623.1247.663.2431.301.8130.413.7646.753.0948.472.8848.393.0232.551.7131.083.6948.622.6050.212.3650.142.4832.711.6932.773.4849.082.4750.582.2450.622.3232.871.6834.043.3351.531.7952.931.5153.331.4436.011.4435.533.1551.931.6853.321.3953.341.4336.221.4336.653.0153.261.3053.381.3754.701.0037.641.3338.152.8354.680.9055.730.6756.370.4839.701.2041.002.4755.120.7956.370.4656.810.3240.071.1741.872.3555.810.5956.800.3157.520.1041.561.0842.222.3056.380.4357.520.1058.460.0943.340.9644.282.0357.520.0959.590.0860.570.0846.680.7548.441.4458.460.0860.570.0861.610.0748.550.6350.041.2159.590.0861.610.0762.590.0751.570.4452.930.7761.610.0763.700.0563.700.0655.410.1856.440.2362.590.0663.790.0563.790.0558.520.0260.580.0463.700.0564.720.0464.720.0461.620.0263.690.0365.740.0065.740.0065.740.0065.740.0065.740.00100n大坝上下游坝坡稳定计算成果见表4-18及相关图纸。大坝坝坡稳定计算成果表表4-18运用工况运行情况坝坡最小安全系数(瑞典圆弧法)正常运用正常蓄水位135.165m，稳定渗流期下游1.272设计洪水位135.893m，稳定渗流期下游1.2631/3坝高蓄水位126.843m，稳定渗流期上游1.180非常运用校核洪水位136.253m稳定渗流期下游1.23正常蓄水位135.165m～125.126m，非稳定渗流期上游1.0794.10结论根据《碾压式土石坝设计规范》（SDJ218-84修改和补充规定），对于IV级土石坝，坝坡稳定最小安全系数值应不小于下列数值：正常运用条件k＝1.15；非常运用条件k＝1.05。根据计算结果，大坝正常运行情况安全系数最小值k＝1.18>1.15，非常运用情况最小值k＝1.079>1.05。故张家垅水库大坝通过帷幕灌浆、冲抓套井等处理后，上、下游坝坡在稳定渗流期、非稳定渗流期均为稳定安全的。100n5施工组织设计5.1施工条件5.1.1工程条件5.1.1.1工程概况本工程施工项目主要有：坝基帷幕灌浆防渗、坝体冲抓套井回填防渗、增设排水棱体、溢洪道加固、新开放水隧洞、放水设施改造和防汛公路等项目，施工项目分散，施工场地较宽敞。主要工程量有：土方开挖10185m³，石方开挖700m³，浆砌石237m³，砌砼预制块135m，堆石3877.6m³，砼573m³，钻孔1030m，帷幕灌浆498m，冲抓套井回填1068m，公路路基800m²，公路路面600m²。5.1.1.2交通运输张家垅水库距离资兴市城区7km，从省道S213线进入工地0.2km，从香花乡乡政府进入工地3km，只有公路可至省道S213线，从省道S213线无公路直达水库大坝。对水库除险加固工程施工有明显影响。5.1.1.3技术供应条件(1)主要建筑材料：本工程所需土料从香花乡鹿桥村土料场开采，运距7km；块石、碎石料从高码碎石场购买，运距20km；河沙从程江口购买，运距25km；油料从资兴市区加油站购买，运距8km。木材、钢筋在资兴市城区内购买，汽车运输8km，水泥从东江水泥厂购买，汽车运输14km。(2)水电供应：本工地位于香花乡星塘村附近，施工用电可就近接线，距离2.0km左右，不需自备电源。施工用水从水库中直接抽取。(3)其它设施供应：施工用房可搭设临时工棚或租用附近民房解决。施工中的各种机械设备维修及各种服务设施均需要从资兴市区解决。100n5.1.2自然条件5.1.2.1气象张家垅水库地处中亚热带南部湿润季风气候区，降雨充沛，多年平均降雨量1458.8mm，3-6月占全年总降雨量的55%以上，7-9月受太平洋及南台风影响，又会形成台风雨。多年平均蒸发量631.8mm，多年平均气温18.1°C，最高气温41°C(2003年)，最低气温-5.2°C(1972年2月)，多年平均相对湿度80%。全年无霜期297d，日照时数1700h。5.1.2.2洪水本流域雨型形成复杂多样。3-6月份，由于季风增强，冷暖气流交汇，形成锋面雨、地形雨，降水量最多（占全年55%）；夏秋雨季气温高，增温快，引起局部性剧烈的气流上升，形成雷阵雨；7-9月份不但降雨量少，而且是高温强光，水热配合差异大，因此，秋旱尤为严重，此区域暴雨大致可归为台风雨和锋面暴雨。锋面暴雨范围广，历时长且多集中在5-6月份，台风暴雨多出现在7-8月份，该地区暴雨洪水特点是：暴雨强度大、历时不长，形成的洪水一般洪峰流量大，易涨易落。5.1.1.3区域地质本区属低山丘陵地貌，区内山丘岗平俱全，地面起伏大，地势东高西低。大坝建于两山头冲沟之间，地形切割程度为中等切割，属侵蚀构造地貌。大坝北西方向有三都-平野大断层通过。受地质构造影响，工程区岩石产状多变，且较破碎。工程区出露的地层主要有第四纪残坡积（Qedl）覆盖层和二迭系地层。第四系残坡积层（Qedl）多为黄色粉土质砾或砾质粘土，100n其厚度在0～16.0m之间；基岩为二迭系上统茅仙岭组（P2m），岩性为中粒砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩，同化程度较高，部分出露于地表。5.2施工导流本工程施工较简便，枯水期库水很低，本次除险加固项目中仅在新开隧洞施工时需要临时围堰，施工时可在隧洞口上游15m处填筑一条1.5m高的粘土围堰即可。。5.3施工方法5.3.1帷幕灌浆施工5.3.1.1施工方法灌浆方法：根据规范SL62-94要求，按照二序施工，采用循环灌注法，自上而下法分段施工。注意事项：造孔时，坝体部分要求以干钻、套管跟进方式进行；坝体与基岩接触面先用水泥砂浆封固套管管脚后，再进行坝基的钻孔灌浆工序。建议先针对破碎带进行灌浆，如果防渗效果明显，则可以减小大坝坝肩等位置的工程量。5.3.1.2施工步骤施工流程大致为：布孔→钻孔→冲洗→压水试验→灌浆→结束封孔→检查效果→进行下一轮加密灌浆施工……钻孔：采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进。钻孔孔底最大允许偏差值如下表。100n灌浆钻孔最大允许偏差值表61孔深(m)2030405060最大允许偏差值(m)0.250.500.801.151.50冲洗：帷幕灌浆孔（段）在灌浆前宜采用压力水进行裂隙冲洗，直至回水清净时止。冲洗压力可为灌浆压力的80%，该值若大于1MPa时，采用1MPa。压水试验：压水试验自上而下分段进行，本工程推荐采用单点法进行试验。特别注意，施工中不得在帷幕线上进行可能导致不良后果的灌浆试验。压水试验压力值参照表5-2。压水试验压力值选用表表52钻孔类型坝高(m)灌浆压力(MPa)单点法压水试验压力说明先导孔—≥11(MPa)H0、H为坝前水头(m)，以正常蓄水位为准，分别从河床基岩面和帷幕所在部位基岩面算起。1.5H大于2MPa时采用2MPa。1m水头≈0.01MPa。—<10.3(MPa)—<0.3灌浆压力质量检查孔<70—H0或1.5H0(m)70～90—1(MPa)>100—1(MPa)或1.5H(m)灌浆：做好充分技术、人员、资料、物质等准备工作，严格控制浆液质量，严密观察灌浆过程，做好施工记录。灌浆压力参照设计值，根据试验结果进行调整。发现事故及时处理。停灌：到达技术要求后，停止灌浆，准备封孔。封孔：岩基灌浆结束后，采用机械封孔。大坝坝体钻孔采用粘土分层回填捣实。溢洪道和副坝处深度小于5m的浅孔，排除积水后，直接用干硬性水泥封填，深孔可直接用灌浆料回灌填充。100n检查：帷幕灌浆质量检查应以14d后检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。本工程在下述部位布置帷幕灌浆检查孔：(a)、帷幕中心线上；(b)、两大破碎带部位；(c)、注入量大的孔段附近；(d)、钻孔偏斜过大、灌浆情况不正常以及经分析资料认为对帷幕灌浆质量有影响的部位。5.3.1.3特殊情况处理灌浆施工中容易出现的事故有裂缝、串浆、冒浆、孔口涌水等，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆。应一泵灌一孔，否则应将串浆孔用塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，串浆孔并行扫孔、冲洗，而后继续钻进和灌浆。孔口涌水的灌浆孔段，在灌浆前应测记涌水压力和涌水量，根据涌水情况，可选用下列措施综合处理：自上而下分段灌浆；缩短段长；提高灌浆压力；待凝；压力灌浆封孔。灌浆工作必须连续进行，若因故中断，则进行如下处理：(a)、及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。(b)、恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。5.3.1.4竣工验收根据规范，竣工验收需要提供以下资料和记录：(1)、钻孔、测斜、钻孔冲洗、裂隙冲洗、压水试验和简易压水、灌浆记录；(2)、抬动或变形观测记录；(3)、灌浆孔成果一览表；(4)、灌浆分序统计表；100n(5)、各次序孔灌浆成果表；(6)、帷幕灌浆完成情况表；(7)、帷幕灌浆综合剖面图；(8)、帷幕灌浆工程检查孔压水试验成果一览表；(9)、检查孔岩芯柱状图；(10)、灌浆材料检验资料；(11)、工程照片和岩芯实物。以上记录均要满足规范要求。5.3.2冲抓套井回填施工冲抓套井回填按两序施工，先主井、后套井，钻孔要求铅直，偏斜率应不大于1/50。回填土料应分层填土夯实，回填一层，夯实一层，不得边填边夯，每层松土的厚度为0.5m至0.7m。在夯击过程中，一定要尽量保持夯锤稳定，不左右摇摆，不碰撞井壁，以提高夯压效果。当夯实10m以下的井段时，可适当加大夯锤的冲击作用，扩大对周围土体的挤压影响。当接近顶部时，则减小夯锤落距，以防坝面开裂或孔周土体隆起。为保证施工质量，应及时进行检测。要保证钻孔深度与偏斜率、土料含水量、夯实后土料干容重符合设计及相关规范要求。5.3.3防汛公路施工5.3.3.1防汛公路施工顺序(1)路基修整：先用挖掘机、装载机、压路机拓宽、修整路基，使路基宽度、坡度、弯度、平整度等满足四级公路的要求。同时修挖出排水沟。(2)路基填筑：路基修整后，分层回填土，压路机压实。(3)碎石基层：路基修整完成后，铺石灰粉煤灰碎石基层，分两层压实。100n(4)路面施工：基层施工完成后，即进行混凝土路面施工。混凝土厚0.2m，采用C20混凝土。施工时注意拌和质量、加强养护。5.3.3.2注意事项：路基施工前，需要连接好原来的跨公路输水、输电等通道。铺设相关涵管、架设桥涵等建筑物。部分高边坡需要处理好。5.3.4钢筋砼结构施工钢筋砼结构施工包括：防汛公路、启闭机塔、溢洪道、消力池、溢洪道交通桥等。钢筋砼施工严格按照相关规范执行，钢筋尽量采用机械加工，采用焊接连接。控制好混凝土浇筑质量，及时养护。溢洪道和消力池按照图纸施工，注意分缝和连接处的防渗，另外溢洪道底板下的排水严格按照图纸施工。5.3.5土石方施工本工程土石方工程量主要存在于防汛公路项目，坝坡修整，棱体改造、隧洞开挖和溢洪道改造工程项目中。本工程土石方工程量总计18883.57m3。5.3.6隧洞砼衬砌施工隧洞开挖与砼衬砌是顺序作业，即开挖完毕再进行撤退法砼衬砌。全断面砼衬砌采用定型钢模一次性全断面浇筑到位，施工时以8~12m为一单元。100n清底出渣施工缝处理拆模养护冲洗岩面测量放样钢筋绑扎钢筋制作运输钢筋验收立模砼拌和验收砼运输砼浇筑取砼试样图5-2砼衬砌工艺流程框图5.3.6.1、砼原材料的选择采用级配良好、质地坚硬、符合设计及规范要求并经检验合格的粗细骨料及水泥。水泥选用R32.5水泥，粗骨料选用5~20mm和20mm~40mm二级配料，黄砂选用细度模数在2.4~3.0之间的天然砂。5.3.6.2、配合比设计根据原材料的性能以及各项技术指标，依据设计规范要求，选择合理的最佳配合比。本工程配合比可在工地进行试验设计。5.3.6.3、砼施工程序本工程对圆拱直墙形洞段需全断面砼衬砌，衬砌厚度为30cm。全断面衬砌采用木模，一次衬砌的长度按设计分缝的长度确定。砼搅拌采用0.3m3搅拌机，砼用双胶轮车运送入仓，插入式振捣器捣固密实。（1）隧洞衬砌前的清底、修规和清洗100n开挖时，隧洞是全断面一次成型，遗留下来的工作是对路面浮渣的清除和欠挖部分的修规。浮渣用人工清除，欠挖部分用风钻打眼炸药爆破或人工凿除。衬砌前清洗岩面，以保证衬砌砼的质量，污水通过污水泵排至沉淀池沉淀后排出。（2）钢筋制安在钢筋加工前的28天，根据设计图纸及规范要求，编制钢筋下料表及加工大样图，并在现场放出各种钢筋的大样。加工好的钢筋应按照钢筋下料表进行分类编号，堆放整齐，不得使加工好的钢筋变形。洞外加工好的钢筋需绑扎时，可装入农用车送至洞内。钢筋绑扎先内层，后外层，为保证钢筋安装的稳固，在隧洞底板和边顶拱的岩面上，每间隔2m，可用风钻钻孔布设架立筋固定。钢筋安装时，轴向钢筋按浇筑段长分段，环向筋接头采用搭接焊，轴向筋与环向筋之间采用绑扎连接。钢筋绑扎和焊接的接头长度、间距、错开距离均应按规范进行。（3）模板安装和拆除模板安装必须在钢筋绑扎完毕并通过验收合格后才能进行。隧洞砼衬砌模板主要采用定型钢模板。其安装过程如下：a.隧洞衬砌施工前：按衬砌洞形和尺寸的要求设计加工定型模板，要求定型模板拆卸方便，每块重适中，并具有足够的强度和刚度，且拼装后表面光洁，接缝严密，保证拆模后的砼面外观质量。b.在浇筑处搭设模板支架，模板支架与定型钢模配套设计，要求搭拆方便，有足够的强度和刚度：c.安装模板：沿两侧平行安装定型木模板，直到顶拱。d.加固已安装的模板及支架，并进行验收。e.架立封头模板：封头模板也采用定型模板，与岩面接触处采用活动装置，以便与岩面紧密接触，避免漏浆。100nf.砼浇筑并达到一定强度后，进行拆除工序。拆除与安装反方向进行，拆除的定型木模要进行清理，校正，涂脱模油，以供下一浇筑段使用。（4）砼浇筑与振捣a.砼的拌制：砼拌制采用强制式搅拌机拌制，所需材料必须通过试验和有质保单。砼级配由工地试验室或监理工程师认可的其他试验室提供，并提供试验配合比报告，经监理工程师批准后实施。b.砼运送：采用双胶轮车运送入仓。c.砼浇注与振捣砼浇注应分层按照模板浇注窗口进行，底板一层，边墙分2～3层，拱部直接从拱顶入口一次浇注。两侧边墙砼应对称分层浇注，其上升高度差不得大于1.0m。砼振捣采用插入式振捣器。5.4施工机械主要施工机械设备见下表。主要机械设备表表53序号设备名称型号单位数量1灌浆泵2.2kw台22地质钻机150型台23泥浆泵BW-150台24制浆机单桶台25空压机台26配电屏台17电焊机台18切割机台19砂浆拌和机0.2m3台210混凝土搅拌机0.3m3台2100n11水泵QX-20台212自卸汽车3.5t辆513载重汽车5t辆214双胶轮车0.1m3台615推土机55kw台116挖掘机1.0m3台117风钻机手持式台218风钻机气腿式台419卷扬机11kw台120筛子φ5-20mm台15.5施工布置及土石方平衡本项目位于水库枢纽附近。施工设施布置在枢纽两岸平台上。本项目土石方平衡主要是利用开挖的土方和石碴作为回填料，土石方平衡见下表。表中除填筑方为实方外，其余均为自然方。自然方与填筑压实方换算系数为1.06。土石方平衡表表54项目名称土方开挖(m3)石方开挖(m3)土石方利用(m3)丢弃土石方(m3)土石方平衡10185700147694195.6施工进度与材料供应本项目施工期为10个月。本项目主要技术供应见下表。100n主要技术供应表表55项目名称单位数量备注水泥T312.33钢材(包括钢筋)T9.6河沙m31000.09碎石m31062.18片石m34323.99草皮m24230人工万工日2.55100n6环境保护设计6.1环境保护设计依据6.1.1环境影响综合评价结论张家垅水库加固工程建设的项目是：1)大坝除险加固：2)溢洪道除险加固：3)高涵除险加固和新开放水隧洞工程；4)观测设施；5)管理所房屋改造：6)修建防汛公路等。水库除险加固处理工程实施能解决枢纽工程的病险情，避免大坝失事给下游人民生命财产造成灾害，工程的社会、经济、环境效益显著，是一项利国利民的社会公益型工程。本次除险加固既不抬高库水位，也不增加下泄流量，不会对库区增加不利影响。从生态环境保护的角度评价，该工程属无污染型工业，没有制约该工程的环境影响问题。本次施工对区域的自然环境、生态环境将产生一定的不利影响，主要表现为以下几个方面：(1)工程施工对区域水体水质、空气质量、声环境造成一定的污染。(2)工程施工期由于施工人员聚集，易导致传染病的流行。(3)工程施工区局部地段由于施工导致部分地表植被破坏，造成短时期地表新岩土裸露，将产生新的水土流失。6.1.2工程环境保护任务大坝除险加固环境保护的主要任务是施工区环境保护设计，工程占地与拆迁保护设计，施工区水土保持设计，施工安全设计，库区景观建设，提出环境保护管理监测计划以及环境保护投资概算。6.1.3环境保护设计依据(1)《中华人民共和国环境保护法》；(2)《中华人民共和国水土保持法》；100n(3)《建设项目环境保护管理条例》；(4)《水土保持综合治理技术规范》GB/T16453-1996；(5)《建设项目环境保护设计规定》；(6)《地面水环境质量标准》GB3838-88；(7)《环境空气质量标准》GB3095-96；(8)《建筑施工场地噪声限值》GB12523-90；6.2环境保护设计6.2.1施工区环境保护设计6.2.1.1水质保护设计工程施工时，砼浇筑养护和水泥灌浆、施工机械检修、冲洗等过程不可避免将产生施工废水，其中砼浇筑及灌浆工程产生的废水中污染物主要为悬浮物：机械设备运行、检修、设备冲洗产生的废水主要为含油废水。该工程中砼工程量约0.06万m3，参照类似工程砼施工可知：1.0m3砼产生废水6.9m3，因此该工程砼废水总量0.42万m3。其中溢洪道、防汛公路等处工程量较大，考虑环保工程经济性和可操作性，设计重点对砼废水排放较集中、废水量较大的上述二处工程砼施工产生的废水进行处理，先采用明沟集中将废水收集入初级处理池，然后经沉淀泥沙处理，初级处理池长度为20.0m，总宽度2.0m，池深2.5m.机械检修、冲洗产生的油污如直接排入水体，因油污不易降解，易对附近区域水体产生污染。因此，对于机械检修产生的废油应集中回收或就地烧毁，在大坝设置一个机械集中检修点，冲洗废水由明沟集中收入油水分离池，油水分离池设计为三格，单元格长度为9.0m，宽度为1.0m，池深1.5m。100n6.2.1.2空气保护设计施工区主要空气污染物为TSP、CO.NOx，其中CO、NOx主要是施工燃油机械排放尾气所致，TSP主要为施工产生的粉尘和交通运输产生的扬尘所致。施工车辆尾气排放对区域空气质量影响较大，因此，运输车辆必须安装尾气净化器，严禁超负荷运行，确保车辆尾气达标排放；同时，由于各工程施工、车辆运输等产生的粉尘、扬尘对施工区及其周围区域空气污染较大，应尽量安排运输车辆晚上行驶，且运土车箱应加盖遮篷，避免沿途洒散：定期对施工区和运输路面进行清扫、洒水。6.2.1.3噪声防护设计施工噪声主要为各种施工机械运行产生的噪声和汽车运输产生的交通噪声，其分布较为分散。由于对大坝除险加固工程噪声防护目前尚无经济有效的措施，故对噪声的控制主要采用强化工程施工管理的办法，控制高噪声设备的运行时间，避开居民的休息时间，特别是控制夜间施工时间，对处于居民区附近的工程施工，每天21时至次日7时禁止高噪声设备的运行。对于汽车运输产生的交通噪声，主要是控制超载、禁止乱鸣喇叭和限速等措施加以处理；重型运输车辆应安装消声器。对在高噪声环境下作业的施工人员，每天连续工作时间不超过6.0h，并配备相应的防噪设备，如耳塞、耳罩等。6.2.1.4人群健康保护设计100n施工期大量施工人员聚集，集中餐饮及住宿条件一般较差，如不注意住宿卫生，将有可能引发传染病流行。因此，在施工期必须对施工人员进行定期体检，有传染病的施工人员不能进场施工：由专人负责施工人员公共饮用水、饮食卫生管理，注意垃圾清除和其它废物的收集、填埋。根据蚊蝇孽生情况，运用生石灰等杀灭蚊蝇幼虫。由卫生防疫部门定期对临时生活区进行防疫消毒，保持工程临时生活区环境卫生，发现疫情及时通报、隔离，及时处理。施工期卫生防疫工作可委托当地卫生防疫部门实施。6.2.2施工安全设计加固工程规模不大，为保证工程施工安全，设计采取以下安全保护措施：1）在进入工程施工区域的每个路口均设立施工警示牌，告知过境车辆和行人尽量绕行。2）居民密集的地段及交通汇合路段施工时，应设立施工防护屏障和施工警告牌，隔离施工或封闭施工，防止施工对过往车辆和人员的损伤。3）工程施工及照明用电线路的架设要符合工程用电架设标准，线杆的强度要能够抵御4-5级大风，架空线最低高度应高于4.5m。4）各施工区施工人员应注意施工安全，遵守工程安全施工操作规范。进入施工区施工人员必须配戴安全工具。6.2.3工程景观建设加固工程施工对原枢纽景观有破坏作用，且水库靠近资兴市区、三都镇和香花乡等人口集中区，因此，大坝加固工程的实施应进行景观建设，并考虑对水库进行旅游开发。如在库区内种花草，设立娱乐、休闲景点，在大坝两岸山上设置观景亭和观景走廊，职工生活、办公区种植花草等。下阶段可根据实际情况进行景观园林设计和建设，本次加固工程初步设计只考虑结合或预留。100n6.3环境保护管理与监测6.3.1环境保护管理设置环境保护管理机构，机构由环保主管和环保办公室组成。环保主管由水库管理责任人兼任，环保办公室专业技术人员1名。机构的职责是：贯彻执行环境保护法规和标准，组织制定工程环境保护管理规章制度，协调工程建设和施工区环境保护规划的关系，组织进行环保设施的建设与操作培训，制定并组织实施施工期的环境保护规划，检查监督环保设施的运行情况，防止环境污染；检查工程水土保持措施的执行情况，防止因工程建设产生严重的水土流失，定期向工程主管部门和环保部门提出书面报告。6.3.2环境监测计划在工程建设过程中，为了能及时掌握工程施工对施工区环境的影响，在施工期需对工程建设过程进行环境监测。6.3.2.1水质监测任务：监测工程对下游水质的影响。断面布设：监测水质断面设于灌溉渠下游100.0m处。监测项目：主要为SS、PH、石油类。监测时间：为施工期，共10个月。监测频次：每项三次，施工期内每3个月1次，每次连续采样3天，每天取水样一个。样点布设：取样断面主流线上以及距河岸不少于0.5m，且有明显水流的地方，各设二条取样垂线，取样点为每条垂线水面以下0.5m。6.3.2.2大气质量监测任务：监测施工区域以及施工区附近敏感点大气受污染程度。100n样点布置：根据施工区空气污染源分布情况，选择能反映施工区空气质量状况的有代表性的施工区(如大坝)和附近有特殊保护对象(如职工宿舍)等。设置点2个，样点具体位置应视当时具体施工地段而定。监测项目：TSP、CO、NOX。监测时间：为施工期10个月。监测频次：每3个月一次，每次连续采样3天、07时、14时、18时各一次。6.3.2.3噪声监测任务：监测施工噪声对周围环境的影响。样点布置：设置样点2个，样点具体位置要求与大气监测点一致，且应与工程施工活动紧密配合，随工程施工情况的变化而变化。监测时期：为施工期10个月。监测频次：每3个月监测一次，每次连续采样3天，每天测9小时，每小时连续读取100个数据。6.4环境现状张家垅水库的环境现状中的自然环境(气象、水文、水质、地质地貌、植被等)、社会环境见前述有关章节。6.5工程实施后对下游影响工程施工时，环境保护措施先行。对生产、生活废水处理后达标排放，施工生产废渣按“施工组织设计”指定地点堆放，加固后对下游河段鱼类的种群结构不会造成影响，工程加固后对水文、水质及上游植被、水土流失、交通、社会经济均不会产生不利影响。100n6.6水土保持设计6.6.1防治责任范围根据开发建设项目“谁开发谁保护、谁造成水土流失谁负责治理”的原则，确定防治责任范围为：工程征地范围、租地范围和土地使用管辖范围、临时施工场地、取料、弃料场等。6.6.2扰动地面情况根据枢纽除险加固工程的整体布置，经初步计算，项目施工扰动地面面积为0.6万m2，弃料场1000m2，土料石料场300m2，临建占地为500m2，防汛和施工道路0.5万m2；毁损水保林草2000m2。6.6.3防治措施6.6.3.1水土保持总体布局根据工程分布的特点，项目建设区水土保持以工程措施为先导，项目建设施工工作面(或“点”)在施工期的水土流失结合建筑物建设预以防治，防止暴雨洪水时施工面上的士、渣入河、入沟。在可能新增水土流失得以控制的前提下，通过“面”上草、林植被建设和土地复垦措施，保护新生地表，改善库区生态环境，使建设工程能充分发挥其效益。6.6.3.2工程措施本项目水土保持工程措施包括以下几项：挖土层面采用草皮护坡。根据开挖情况，修建挡土墙以防止开采面在暴雨径流冲刷下土、渣流失及以利于开采完后废渣回填。弃料场外侧边坡采用浆砌石护坡，防止渣场崩塌及坡面雨水冲刷。为防止山岗周围雨水直接排入渣场，在渣场外侧开挖水沟。100n对料场开挖面、临建工程区域及弃料场进行土地平整.上覆腐殖土，复垦为林草用地，恢复植被。6.6.3.3预防及监测措施对项目区贯彻“预防为主”的水土保持方针，保护现有草林植被，对施工区域及沿线的林草植被应尽量少破坏或不破坏，尽量营造良好的生态坏境。6.7环境保护及水土保持投资根据《建设项目环境保护设计规定》第62条，对本工程而言，凡为减免工程施工造成的环境影响而采取的环境保护措施、监测手段以及相应运行费，均列为环保投资。本工程环境保护投资2.0万元。本工程水土保持投资8.0万元。100n7工程管理设计7.1工程管理现状张家垅水库没有成立专门的管理机构，由乡政府确定了专管人员，实行统一管理。水库经过近50年的运行，在灌溉、防洪、养殖等方面取得了较大的效益。但工程管理设施出现老化现象，没有防汛通讯设施；大坝缺乏工程观测系统；没有库区水文测报系统，主要依靠气象部门的预报进行防洪，这种现状难以确保水库工程安全运行、合理调度。7.2设计依据为加强水库管理，保证水库工程正常运行，充分发挥水库综合效益。本次加固初设中工程管理设计部分以下列规范为设计依据：水利部颁《水库工程管理设计规范)SL106-96，水利部颁《水利工程管理单位编制定员试行标准》SL705-81，水利部颁《关于水利工程设计、施工为管理创造必要的条件的若干规定》SL706-81，水利部颁水建[1998]15号文的规定，国家建委《关于厂矿企业职工住宅、宿舍建筑标准的几项意见》的通知和补充规定。7.3管理机构水库管理机构为湖南省资兴市张家垅水库管理所，为公益性事业单位。7.4工程管理范围与保护范围7.4.1工程区管理范围工程区管理范围包括：大坝、溢洪道、输水涵洞、输水隧洞、100n输水渠道、水文观测设施、灌区建筑物、专用通信及交通设施等各类建筑物周围和水库土地征用线以内的库区。7.4.2生产、生活区管理范围生产、生活区管理范围包括：办公室、防汛调度室、值班室、仓库、职工住宅及其他文化、福利设施。7.4.3工程保护范围与水库保护范围(1)工程保护范围：在工程管理范围边界线外延，主要建筑物不少于200.0m，一般不少于50.0m.(2)水库保护范围；由坝址以上、库区两岸(包括干、支流)土地征用线以上至第一道分水岭脊线之间的陆地。对工程保护范围予以确定，增设标志，加强工程的管理和维护。7.5工程管理设施7.5.1基本情况张家垅水库建成以来未设置大坝观测设施、降雨观测设施和水位观测设施，现有的设施不利于大坝的科学调度和安全运行，故需增加大坝观测设施和水文观测设施。7.5.2水、雨情测报在大坝设置自记水位计，在管理所房顶设置自记雨量站。7.5.3大坝变形和渗流观测设施改造设计详见4.10节观测设施设计7.5.4危房改造及防汛仓库水库管理所办公用房及职工住房建成后，一直无人管护，现已严重老化、破损，变成危房，应对此进行改造重建。张家垅水库管理所定编人员为6人，根据《水库工程管理设计规范》(SL106-96)，水库管理单位办公用房按管理人员人数，人均10-15m2100n，职工住宅及文化福利房屋，按职工人数，人均35-37m2，需改造宿舍楼、办公楼危房300m2。同时水库需新建防汛物资仓库200m2。7.5.5防汛公路防汛公路是水库防汛的主要通道，张家垅水库距省道S213仅0.2km，但无公路直达水库大坝，仅有人行小路可通行，严重影响到公路的正常运行和水库的安全运转。为了保证水库在汛期能正常运行，及时处险，需对防公路进行硬化处理，处理长度为0.2km.防汛公路按山区四级公路设计，控制路线最小弯道半径不小于20.0m。设计路基宽4.0m，路面宽为3.0m，两侧路肩宽0.5m，山坡侧设0.3×0.45(宽×深)M7.5浆砌块石排水沟。路面采用20cm厚C20砼硬化，下铺14cm厚砂石垫层。路面开挖时，利用挖土或借土筑路堤，不应含有腐植土、树根、草泥和其它有害物质。填方应分层平行摊铺，每层松铺厚度，应根据压实设备，压实方法及现场压实试验确定。路基未经验收合格不得进行路面施工。路面横坡度设计为2%，路肩横坡度为3%。具体结构尺寸见设计图。路面施工工艺流程为：基层压实—放样一安装模板设置胀缝、缩缝、传力杆、边角钢筋—拌制和运送砼一摊铺和振捣砼一表面修整养护和填缝—路肩砼浇筑。7.6工程管理运用7.6.1水库调度运用张家垅水库工程的基本任务是：以灌溉为主，兼顾防洪、养殖。水库调度运用的原则：在确保大坝及其它水工建筑物安全的前提下，合理处理防洪、兴利等方面的关系，充分发挥水库工程的效益。水库调度运用要求：a)主汛期(4-6月)灌溉、防洪并重；b）秋汛期(7-9月)以蓄水灌溉为主，同时注意防洪；c100n)当安全与兴利发生矛盾时，兴利必须服从安全。7.6.2建筑物管理检查、维护及修理的建筑物有：大坝、溢洪道、输水涵（隧）洞、及各建筑物的附属设施和设备，防汛公路等。检查制度：每年汛前及汛后，对各个建筑物的运行状况，提出处理项目，制定水工建筑物的防汛及维修计划；水工建筑物的维护每月应对大坝枢纽工程进行一次检查；水工建筑物的水下部分应每年放空检查一次；每次溢洪后对溢流面及两岸护坡进行检查。维护制度：对大坝的变形观测、浸润线观测、渗流量观测的精度要求参照《水工建筑物观测手册》进行，对泄水建筑物砼中出现裂缝，要查明原因，并进行维护。7.6.3工程监测工程监测项目内容：水工建筑物一般观察；大坝位移变形观测；大坝渗流观测；水库水文气象测报等。工程观测工作应严格按照规定的测次和时间进行，在特殊情况下应适当增加测次，并及时地对观测成果进行整理分析，保证观测成果的真实性和准确性。工程管理配套设施、设备统计见表7-1。100n工程管理配套设施、设备统计表7-1项目名称数量备注一生产生活设施雨量、水文测报站1处配套安全设施防汛仓库200m2配套防潮、防湿、消防设施危房改造300m2职工生活办公等二交通车辆防汛车辆1台越野吉普车一台三通讯设施防汛通讯设施1套三观测设施大坝变形观测设备1套全站仪1台水准仪1台大坝渗流观测设备1套100n8概算8.1编制依据湖南省水利厅湘水电水建字（1998）第5号文颁发的《湖南省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准》；湖南省水利厅1992年颁发的《湖南省水利水电建筑工程预算定额》扩大5%；能源部、水利部能源水规（1991）1272号，关于颁发《水利水电工程施工机械台班费定额》的通知；水利部水建（1993）63号文，关于颁发《水利水电设备安装工程预算定额》的通知。水利部1992年颁发的《水利水电设备安装工程预算定额》扩大5%。初步设计有关专业图纸和资料。8.2基础单价8.2.1人工人工预算单价为62.56元/工日8.2.2主要材料主要材料价格按资兴2008年2月份市场价加运杂费（公路运费为0.5元/Km.T）。其中水泥从东江水泥厂采购，运距14km，钢材从资兴市金属公司采购，运距8km，河砂从程江口购买，运距25km，碎石从高码碎石场购买，运距20km。粘土取自资兴市香花乡鹿桥村土料场，运距7km。水泥的概算价格：410.69/T钢材的概算价格：5430/T粘土的概算价格：45.87/m³100n8.2.3砂石料砂的概算算价格：99.63元/m³碎（卵）石的概算价格：72.4元/m³块石的概算价格：73.8元/m³8.2.4电、风、水经分析计算，电价为0.697元/kwh；风价为0.18元/m³；水价为0.48元/m³。施工用电从香花乡星塘村接线，铺设2km10kv临时线路，在工地开关站设150kvA施工变压器。施工用水用17kw离心单级水泵从水库取水，施工用风选用移动式电动空压机。施工机械台班的第一类费用乘以1.7432的调整系数。8.3工程单价8.3.1直接费按湖南省（1992）《水利水电建筑工程预算定额》及水利部（1992）《水利水电设备安装工程预算定额》的规定计算。8.3.2其他直接费建筑工程：直接费×3.7％安装工程：直接费×5.2％8.3.3间接费土方工程：直接工程费×14.5％石方工程：直接工程费×14.5％砌石工程：直接工程费×12.0％砼工程：直接工程费×10.0％钻空灌浆工程：直接工程费×13.0％其他工程：直接工程费×13.0％机电金结设备安装人工费×80.0％100n8.3.4计划利润（直接工程费+间接费）×7％8.3.5税金（直接工程费+间接费+计划利润）×3.22％8.4预备费基本预备费，按一至五部分投资的5％计算，价差预备费暂不列。本工程基本预备费：18.24万元。8.5总概算投资本工程总投资为477.29万元。其中建筑工程262.85万元，机电设备及安装28.26万元，金属结构制作及安装0.94万元，临时工程44.97万元，其它45.99万元，人工工资调差94.28万元。8.6总概算表100n总概算表表8-1（单位：万元）编号工程或费用名称建筑工程费设备购置及安装费安装工程费其他费用合计占一至五部分投资（%）第一部分建筑工程　　　　244.6151.25一主坝135.26　　　135.2628.34（一）基础帷幕灌浆32.43　　　　　（二）坝基冲抓套井回填16.90　　　　　（三）坝体上游坝坡29.62　　　　　（四）坝顶公路1.29　　　　　（五）坝下游外坡55.02　　　　　二泄水建筑物30.79　　　30.796.45（一）溢洪道整修11.44　　　　　（二）排洪渠19.35　　　　　三输放水系统38.95　　　38.958.16（一）渠道2.60　　　　　（二）放水隧洞30.49　　　　　(三）高涵5.86　　　　　（四）隧洞闸门工作启闭室0.00　　　　　四防汛公路改造9.16　　　9.161.92（一）库外防汛公路改造9.16　　　　　五房屋工程18.00　　　18.003.77六观测设施2.45　　　2.450.51七其他工程10.00　　　10.002.10第二部分机电设备及安装　27.960.30　28.265.92（一）观测设备及安装工程　7.44　　　　（二）办公设备　1.52　　　　（三）防汛车及其它　19.00　　　　第三部分金属结构设备及安装　0.820.12　0.940.20第四部分施工临时工程44.97　　　44.979.42（一）施工交通12.00　　　　　(二）施工围堰0.66　　　　　（三）施工房屋建筑16.60　　　　　（四）施工用电11.00　　　　　（四）其他临时工程4.71　　　　　第五部分其他费用　　　45.9945.999.64(一)建设管理费　　　18.48　　(二)科研勘测费　　　15.92　　(三)安全鉴定费　　　10.00　　(四)其他费用　　　1.59　　第五部分人工工资调差（工日数×（62.56-26.4）×1.0322）94.2819.75Σ[一]~[五]364.77　小计459.06　基本预备费（Σ[一]~[五]）×5%18.243.82差价预备费　暂不列总投资477.29　100100n9经济评价9.1概述张家垅水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（1）型水库，水库正常库容80.17万m3，总库容100.72万m3，设计灌溉面积水田1500亩，保护人口2800多人。张家垅水库除险加固工程是根据国家对病险水库治理的要求，通过基础帷幕灌浆、冲抓套井回填、坝坡治理、溢洪道改建、放水隧洞加固、新建防汛公路、改造办公楼等工程建设，能使水库正常运行，提高工程运行保证率和灌溉供水能力，减少失事风险损失，为达到或超过灌区的设计效益提供工程条件。根据SL72-94《水利建设项目经济评价规范》的原则规定，采用定量和定性分析相结合的方法，对实施除险加固项目后的增量费用和增量效益进行评价。9.2国民经济评价9.2.1计算依据(1)社会折现率Ⅰs：12％(2)影子汇率换算系数：1.08(3)贸易费用率：6％(4)影子工资换算系数：0.5(5)工程建设期约一年，正常运行期从第二年开始，计算期共31年，折现基准点定在2008年年初，各项目费用和效益均放在年末发生。104n9.2.2费用计算9.2.2.1工程影子投资分析根据工程投资分析，完成本项目工程投资共477.29万元，按《水利建设项目经济评价规范》，在国民经济评价中，工程投资不包括计划利润、税金等在国民经济内部支付的部分。不计计划利润、税金等，按影子价格计算影子投资，估算项目影子投资466.5万元，按2008年开始动工考虑，总工期1年，于第二年受益。投资计划见表10-1。资金安排表表10-1项目第一年合计总投资477.29477.29影子总投资466.5466.59.2.2.2流动资金流动资金包括维持工程正常运行所需购置燃料、材料、备品备件和支付职工工资的周转金，由于本工程为除险加固工程，因此不考虑增加的流动资金。9.2.2.3年运行费用基本折旧费：固定资产形成率取87.7％，折旧费取2.1％，大修及日常维修费率取1.5％，年运行管理费取10万元，见表9-2。工程年费用表(单位：万元)表9-2序号项目2009～2038合计1固定资产折旧费8.59257.752年运行费用16.14484.11大修及日常维护6.14184.11管理费及其它10.00300.00注：计算期2008年，生产期：2009～2038年104n9.2.3增量效益分析9.2.3.1期望经济效益综述根据项目实施计划，将主要在以下几个方面收到社会效益：(1)工程实施后，水库险情得以控制，为水库的安全运行创造了条件；(2)水库蓄水量增加，水库的灌溉效益、防洪效益、养殖效益能正常发挥，达到甚至超过设计标准；(3)可以消除病险水库对下游地区的威胁，为当地人民的生命财产安全提供了有力的保障。9.2.3.2期望经济效益计算(1)提高工程防洪能力，减小下游风险损失张家垅水库下游有省道S213公路和许三铁路及村组农田，一旦溃坝，省道S213公路和许三铁路将被冲垮，将冲毁耕地1100亩，毁坏房屋380间，受灾人口达2800多人，直接经济损失3100万元。水库加固后可提高沿河两岸农田、乡镇、交通抵御洪水的能力。根据该水库洪水风险分析，其防洪效益按不同频率的洪水淹没损失加权计算，防洪效益为140万元。(2)增加养殖效益由于蓄水量增多，可增加养殖效益。9.2.4固定资产余值回收固定资产余值按固定资产投资的10％考虑，固定资产余值为46.65万元。9.2.5经济评价及评价结论根据以上费用、效益分析，计算期取31年，国民经济现金流量表见表10-3104n经济净现值：ENPV＝475.71万元经济内部收益率：EIRR＝26.53％该项目经济净现值大于零，经济内部收益率为26.53％，说明工程在经济上是可行的。104n附件目录附件1：大坝安全鉴定报告书n目录1综合说明41.1工程概况41.2水文及调洪演算101.3工程地质111.4除险加固工程设计121.5施工组织设计161.6环境保护171.7工程管理171.8工程概算171.9经济评价182水文及调洪演算192.1洪水标准复核192.2建筑物抗洪能力复核272.3防洪标准复核结论303地质313.1工程地质勘察313.2区域地质概况313.3坝基工程地质条件及评价323.4坝体工程地质条件及评价363.5岩土物理力学参数393.6建筑物工程地质条件及评价403.7天然建筑材料423.8结论及下步工作建议424除险加固工程设计444.1设计依据444.2大坝除险加固设计454.3溢洪道除险加固设计544.4涵洞加固设计604.5金属结构及机电除险加固设计644.6观测设计644.7新建防汛公路674.8其他674.9工程实施后安全稳定分析67n4.10结论715施工组织设计725.1施工条件725.2施工导流745.3施工方法745.4施工机械815.5施工布置及土石方平衡825.6施工进度与材料供应826环境保护设计846.1环境保护设计依据846.2环境保护设计856.3环境保护管理与监测886.4环境现状896.5工程实施后对下游影响896.6水土保持设计906.7环境保护及水土保持投资917工程管理设计927.1工程管理现状927.2设计依据927.3管理机构927.4工程管理范围与保护范围927.5工程管理设施937.6工程管理运用948概算978.1编制依据978.2基础单价978.3工程单价988.4预备费998.5总概算投资998.6总概算表999经济评价1019.1概述1019.2国民经济评价101