新县胡山施工设计方案

1河南省新县胡山水库除险加固工程施工设计方案河南省水利勘测设计研究有限公司二零零九年七月批准：核定：审核：田林钢校核：吴迪曹震编写：宋永嘉焦艳菲李垠李洋牛树英赵巍栋蒋丽袁莹赵继伟杨士峰曹云张献财3河南省新县胡山水库除险加固工程施工设计方案目录一、工程概述1.1工程概况1.2前期工作过程二、工程存在的问题及初步设计方案2.1安全鉴定核查意见2.2初步设计方案及审查意见三、优化及完善初步设计四、基本资料4.1工程等级和建筑物级别4.2除险加固后的水库规划指标4.3地质五、水工建筑物设计5.1设计依据和规范5.2水工设计5.3电气、金结及其它5.4消防5.5工程管理六、施工46.1工程任务6.2施工条件6.3施工注意事项6.4其它5河南省新县胡山水库除险加固工程施工设计方案一、工程概述1.1工程概况胡山水库位于河南省信阳市新县沙窝镇杨畈村，在淮河流域白露河上，水库控制流域面积1.35km2，总库容106万m3，是一座以防洪、灌溉为主，结合供水、水产养殖等综合利用的小（1）型水库。水库建成于1967年，1968年12月建成，大坝为粘土心墙坝，最大坝高32.4m。1.2前期工作过程2007年4月，信阳市水利局组织专家对水库进行了安全鉴定，2008年6月，河南省水利厅以豫水管[2008]33号文将大坝核定为三类坝。2008年9月，河南省水利厅以《关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计报告书的审批》(豫水行许字[2008]294号文)对胡山水库初步设计进行了批复。按照初设批复我院进行了该水库除险加固工程施工图设计。本次除险加固工程施工图设计主要内容包括：大坝防渗工程，上、下游坝坡加固工程及坝顶工程；白蚁治理工程；溢洪道加固工程；输水洞加固工程；电气及金属结构更新改造；完善大坝观测设施及管理工程。二、工程存在的问题及初步设计方案2.1安全鉴定核查意见2008年6月，河南省水利厅以豫水管[2008]33号文将大坝核定为三类坝。安全鉴定成果核查意见提出水库存在的主要问题为：（1）大坝坝坡稳定安全系数不满足规范要求，大坝上游干砌石护坡风化、空洞，损坏严重。（2）溢洪道陡坡段混凝土冲刷严重，砌石边墙空洞，无消能设施。（3）输水洞出口无消能设施。（4）存在白蚁危害。（5）大坝填筑质量差，渗透系数大，大坝桩号0+025～0+045段下游坡211.00～212.50m高程处渗水，下游坝坡出现大面积散浸，排水体失效，大坝清基不彻底，坝基渗水。（6）输水洞斜拉闸门锈蚀严重，不能正常使用。（7）无监测设施，管理设施不完善。（8）防汛道路标准低，桥涵不配套。2.2初步设计方案及审查意见2.2.1大坝加固工程1、大坝防渗工程原设计方案按照初设批复，采用塑性混凝土防渗墙解决坝体、坝基渗漏问题。防渗墙中心线布置在原坝轴线上游0.5m处，防渗墙布置范围为全坝段，墙厚0.5m，墙底部深入到弱风化基岩1m。由于水库所处位置偏僻，当地供电能力不足，原设计塑性混凝土防渗墙方案施工用电负荷较大，因此，2009年10月20日信阳市水利局组织有关专家在信阳市对金兰西畈等18座水库的施工设计方案举行了变更论证会。最终专家同意对本水库的设计方案进行变更，同意将大坝原设计方案变更为劈裂灌浆与帷幕灌浆相结合，以解决坝肩、坝体、坝基渗漏问题。62、上、下游坝坡加固工程。大坝上、下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求，上游干砌石护坡风化、空洞，损坏严重，下游排水设施不完善。设计上游坝坡从高程193.00m以1：2.5削坡至坝顶高程209.80m，上游护坡采用0.2m厚现浇混凝土板，尺寸为2×2m，下设0.2m厚砂砾石混合层；结合上游削坡，坝轴线后移，下游坝坡培厚，回填含细粒土砂；高程205.4m以上坝体挖除，回填粘土，与防浪墙形成封闭防渗体；下游坝坡按1：2.0放坡至高程203.00m，在高程203.00m设2.0m宽戗台，从高程203.00m处向下按1：2.25放坡，在高程192.00m处设2.0m宽戗台，下游坝坡铺设草皮护坡，增设排水沟，原堆石排水体外做一排排水砂带，排水砂带与堆石体之间回填过度反滤层，排水砂带垂直于堆石体边坡厚1m，垂直于底面厚0.3m。3、坝顶工程。设计将坝顶整平后，铺设0.2m厚混凝土路面，坝顶宽5.0m，路面高程为209.80m，上游侧设C20混凝土防浪墙；墙顶高程211.00m，下游侧设混凝土路沿石。4、白蚁治理工程大坝存在白蚁危害。设计根据白蚁危害程度及分布情况采取综合治理方案。通过观察白蚁活动迹象或留下的痕迹查找蚁穴，用药物将白蚁消除后，将洞穴回填夯实；在坝脚及两坝肩30m范围内，用预防药和灭治药分别拌土和喷雾施工；在大坝重点部位，在主坝上打孔，孔深2m，孔距1.2m，选用乳剂灭蚁药配泥浆搅拌进行低压灌浆；在大坝外围打孔距1m、孔深1m的隔离带，孔内用药剂灌注。2.2.2溢洪道加固工程溢洪道陡坡段护砌冲刷淘蚀严重，下游无消能设施。设计将溢洪道桩号0+006～0+016.5段底板清基0.3m后，采用0.3m厚C25混凝土护砌，底板高程为208.09m，底宽由19.06m缩窄至10.50m；桩号0+022.5～0+042段为陡坡段，在原浆砌石护底表面铺设0.2m厚C25混凝土，通过插筋与原浆砌石底连接，护底末端接天然河槽洼地，且距大坝较远，不再设置消能设施；其它部位维持现状。2.2.3输水洞加固工程输水洞混凝土表面碳化，出口无消能设施。设计对输水洞进口拆除后新建2.5m长混凝土结构引渠，后接2m长混凝土箱涵同原洞身连接；结合下游坝坡培厚，出口采用直径0.5m混凝土圆管向下游延伸9m，出口钢管分叉处设管理房。2.2.4电气及金属结构水库新增供电线路0.3km，设置管理房照明设施；输水洞进口设斜拉工作闸门1扇，拉杆长32m，配备手动螺杆启闭机，出口3根管分别设蝶阀1个。2.2.5初设审查意见2008年9月，河南省水利厅以《关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计报告书的审批》(豫水行许字[2008]294号文)对胡山水库初步设计进行了批复，批复基本同意以上各主体工程的初步设计方案。三、优化及完善初步设计本次施工图设计完全按照批复初步设计进行。四、基本资料4.1工程等级和建筑物级别胡山水库除险加固后，水库正常运用洪水标准为50年一遇，设计水位209.33m，相应库容102万m3，设计洪峰流量38m3/s，溢洪道最大下泄流量22m3/s；7校核洪水标准为500年一遇，校核水位209.75m，相应库容106万m3，洪峰流量55m3/s，溢洪道最大下泄流量35m3/s。溢洪道消能防冲洪水标准为20年一遇，相应最大泄量为18m3/s。按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定，工程等别为四等，主要建筑物如大坝、溢洪道级别为Ⅳ级，次要建筑物等别为Ⅴ级。4.2除险加固后的水库规划指标本工程实施后，一方面提高了防洪标准，保障了下游南信叶公路及1.2万多人的防洪安全；另一方面保证了农业灌溉用水及人畜饮水，为当地国民经济发展和人民生活水平的提高创造了条件，灌溉渗水有利于补充地下水，水库水面的增加有利于改善当地小气侯，增加空气湿度、净化环境。除险加固后水库规划指标见下表。胡山水库除险加固后水库规划指标表名称单位除险加固后名称单位除险加固后校核洪水位（0.2%）m209.75兴利库容万m388.66设计洪水位（2%）m209.33死库容万m33.44正常蓄水位m208.09设计洪水位时最大泄量m3/s22死水位m189.26校核洪水位时最大泄量m3/s35总库容万m3106消能防冲洪水标准最大泄量m3/s184.3地质经过对坝区的地质勘查，形成以下主要结论：工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度Ⅵ度。坝基岩性为上元古界白云石英片岩，河槽段坝基岩石多为弱风化，局部强风化，RQD值80%～90%，岩石透水率1.1～3.2Lu，属弱透水性，但坝基施工清基不彻底，主河槽段下游常年有水渗出，存在坝基结合带渗漏问题，两坝肩岩体上部为强风化，RQD值为0，岩层透水率38～60Lu，具中等透水性，下部弱风化具弱透水性，坝肩存在渗漏问题。大坝为粘土心墙坝，心墙填土以重粉质壤土为主，夹有砾质中粉质壤土及细粒土砂透镜体，干密度1.57～1.80g/cm3，平均1.69g/cm3，注水试验渗透系数2.2×10-5～2.1×10-4cm/s，平均1.13×10-4cm/s，具弱～中等透水性，不满足规范对心墙防渗土料的要求；坝壳为全风化岩代替料，以细粒土质砂为主，夹砂壤土，含碎石、砾石等，渗透系数2.2×10-5～5.2×10-3cm/s，不满足土坝坝壳砂砾料含泥量≤8%、渗透系数＞1×10-3cm/s并大于防渗体50倍的要求。五、建筑物设计5.1设计依据和规范5.1.1设计依据1、《河南省信阳市胡山水库大坝安全评价报告》（河南省水利勘测设计研究有限公司，2007年4月）；2、河南省水利厅豫水管[2008]33号文批复胡山水库三类坝核查意见；3、《信阳市新县胡山水库除险加固工程初步设计报告》(河南省水利勘测设计研究有限公司，2008年8月)；4、2008年9月河南省水利厅《关于对新县胡山水库除险加固工程初步设计8报告书的审批》(豫水行许字[2008]294号文)。5.1.2规范规程《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）；《溢洪道设计规范》（SL253－2000）；《水利水电工程混凝土防渗墙施工规范》（DL/T5199-2004）；《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）；《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）。5.2水工设计5.2.1大坝加固工程1、大坝渗漏处理工程由于水库所处位置偏僻，当地供电能力不足，原设计塑性混凝土防渗墙方案施工用电负荷较大，因此，将大坝防渗方案变更为两坝肩强风化层帷幕灌浆、坝体劈裂灌浆处理方案。灌浆轴线顺原坝轴线布置，左坝肩桩号0+000～0+036段采用帷幕灌浆，竖向范围为高程208.09～188.70m，靠近坝体填筑土处自强风化层层顶灌至以下6m；右坝肩桩号0+082+106.25段采用帷幕灌浆，竖向范围为强风化层层顶至以下6m；坝体桩号0+036～0+082段采用坝体劈裂灌浆与帷幕灌浆相结合，竖向范围为205.4m高程至坝基石英片岩顶面。帷幕灌浆拟定孔距1.5m，分单排三序施工，采用全孔一次灌浆，浆液浓度应由稀变浓，逐级变化，开灌水灰比可采用5：1。灌浆后，基岩透水率应不大于5Lu。施工应严格按照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL62-94）执行。坝体劈裂灌浆拟定孔距2.0m，两岸岸坡段可适当缩小孔距，分三序施工，灌浆土料应满足规范要求，浆液容重控制在1.3－1.6t/m3，灌浆方法采用孔底注浆全孔灌注法，按照“少灌多复”的原则，灌浆过程中应注意观测，以便及时发现和解决问题。灌浆后，要求心墙渗透系数不大于1×10-5cm/s。施工应严格按照《土坝坝体灌浆技术规范》（SD266-88）执行。2、上下游坝坡加固工程施工图设计同初设批复，设计上游坝坡从高程193.00m以1：2.5削坡至坝顶高程209.80m，上游护坡采用0.2m厚现浇混凝土板，尺寸为2×2m，下设0.2m厚砂砾石混合层；结合上游削坡，坝轴线后移，下游坝坡培厚，回填含细粒土砂；高程205.4m以上坝体挖除，回填粘土，与防浪墙形成封闭防渗体；下游坝坡按1：2.0放坡至高程203.00m，在高程203.00m设2.0m宽戗台，从高程203.00m处向下按1：2.25放坡，在高程192.00m处设2.0m宽戗台，下游坝坡铺设草皮护坡，增设排水沟，原堆石排水体外做一排排水砂带，排水砂带与堆石体之间回填过度反滤层，排水砂带垂直于堆石体边坡厚1m，垂直于底面厚0.3m；坡面集水布置在下游左右坝肩和下游坝坡各设一道纵向排水沟，使坝顶及坝坡排水集中通过排水沟汇入下游河道。坝脚修建坝脚排水沟。3、坝顶工程施工图设计将坝顶整平后，铺设0.2m厚混凝土路面，路面轴线高程为209.80m，坝顶总宽5.0m，路面净宽4.45m，上游侧设0.4m厚“L”型C20混凝土防浪墙