完工验收设计报告

怀宁县皖埠水库除险加固工程单位工程投入使用验收设计工作报告安庆市水利水电规划设计院二○一○年十二月批准涂飞审查涂飞校核姚桐望编写叶春茂目录1工程概况1．1工程位置1．2工程现状及工程建设的必要性1．3工程设计及批复情况1．4工程任务和建设规模2工程规划设计要点2．1设计标准2．2工程地质2．3工程规划2．4工程设计3主要设计变更4设计质量管理5设计为工程建设服务6经验与教训7附件7．1设计机构设置和主要人员情况表7．2工程设计大事记1工程概况1．1工程位置皖埠水库位于怀宁县黄墩镇皖埠村境内，金山河、花山河、横山河交汇处，珠流河上游，属皖河流域。1．2工程现状及工程建设的必要性皖埠水库于1958年冬动工，60年停建，后分别在61～63年、63～64年续建，1968年基本建成，76～79年除险加固至现状规模，1979年11月通过脱险验收。由于建库时社会经济水平所限，施工手段落后，施工质量控制不严，水库运行以来存在一些安全隐患，虽经除险加固，但仍存在许多问题：（1）大坝存在渗漏带、塌窝等渗流险情；坝面护坡、坝脚排水体损坏；坝体发现白蚁现象。（2）溢洪道平面布置不规整；出口人行桥过水孔径小；侧墙高度不足；二级消力池护砌冲刷损坏。（3）放水涵为圬工结构坝下拱涵，竖井设置不合理，开启运行时震动大；经过四十多年运行，涵身老化、断裂、渗水；沿涵身有接触渗流隐患。（4）南北干渠沿坝身布置的衬砌明渠及北干渠跨溢洪道处倒虹吸渗漏严重。（5）进库公路不畅。（6）放水涵闸门漏水，启闭机老化。（7）管理设施落后。1．3工程设计及批复情况2004年3月怀宁县水利局组织有关单位对皖埠水库进行了大坝安全鉴定，2005年水利部大坝安全管理中心以“坝函［2005］1652号”文，认定皖埠水库为“三类坝”。受怀宁县水利局委托，我院于2006年1月编制了《怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计》；2007年5月又编制了《安徽省怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计报告（修定本）》；2007年8月，安徽省水利厅以“皖水基［2007］279号”文对皖埠水库除险加固工程初步设计予以批复；2007年12月，完成了水库除险加固工程招标设计；2008年3月，我院根据省水利厅的批复精神，进行了水库除险加固工程的施工图设计。1．4工程任务和建设规模1．4．1工程规模水库坝址以上来水面积10km2，总库容为640万m3，是一座以蓄水灌溉为主，结合防洪、水产养殖和集镇供水的小（一）水库。水库死水位50.9m（吴淞高程系，下同），正常蓄水位59.0m，50年一遇设计洪水位60.64m，500年一遇校核洪水位61.22m。1．4．2工程任务皖埠水库除险加固工程施工，分二期实施。一期实施主要内容为：（1）大坝加固工程，包括大坝帷幕灌浆、坝体充填灌浆；（2）溢洪道加固工程，包括控制段改建、一级泄槽及缓坡泄水槽扩建、出口改造、跨溢洪道交通桥；（3）放水涵改造工程，为坝下污工涵洞拆除重建为钢筋砼结构，包括进水口、涵身、消力池；（4）渠首节制闸拆除重建；（5）倒虹吸加固工程；（6）机电设备及安装工程；（7）金属结构设备及安装工程。二期实施主要内容为：（1）大坝加固工程，包括大坝坝身防渗、上游护坡拆建、坝顶防浪墙拆除、坝顶公路、坝顶高程达标、下游坝面排水沟及草皮护坡；（2）灌溉渠道加固工程；（3）进库公路改造；（4）办公管理房改造。2工程规划设计要点2．1设计标准2．1．1工程级别和建筑物级别皖埠水库坝址以上来水面积10km2，总库容为640万m3，按照《防洪标准》（GB50201—94）、《水利水电工程等级划分洪水标准》（SL252—2000）规定，本枢纽工程为小（一）水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级。水库枢纽主体工程有大坝、溢洪道、放水涵，以上按4级建筑物设计，渠首工程按5级建筑物设计。按照《防洪标准》（GB50201—94）规定，4级建筑物设计洪水标准按30～50一遇洪水，土坝校核洪水标准按300～1000一遇洪水。综合考虑本水库的防洪地位，主体工程洪水标准采用：50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。2．1．2设计依据1）国家现行有关规程、规范、标准《防洪标准》（GB50201—94）；《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）；《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）；《溢洪道设计规范》（SL253—2000）；《水闸设计规范》（SL265—2001）；《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96）；《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）；《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191—96）；《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）；《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）；《土石坝安全监测技术规范》（SL60—94）；《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2001）；其它有关规程、规范等。2）有关设计文件及审查、评估意见（1）皖埠水库各设计阶段的设计文件、图纸、计算书和相关的技术总结；（2）《安徽省怀宁县皖埠水库大坝安全综合评价报告》（安庆市水利水电规划设计院，2004年2月）；（3）《怀宁县皖埠水库大坝安全鉴定报告书》（安庆市水利局，2004年3月）；（4）《安徽省怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告》（安庆市水利水电勘测院，2007年5月）；（5）《怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计》（2007年5月）；（6）《关于怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计的批复》（安徽省水利厅“皖水基［2007］279号”文，2007年8月）。2．2工程地质整个库区及上游为低山地貌，工程区出露地层为风化残积土、三叠系灰岩、白垩系砂岩。灰岩岩体完整，砂岩呈不同程度风化状。坝址原为一不对称河谷，河床基本被粘土覆盖（局部有砂砾石）。两侧山坡中左岸平坦，被风化残积土覆盖；右岸陡峻，岩体出露。（1）坝基地质坝基地质基本分两层，其工程地质条件分别描述如下：a）老土：该层层顶分布高程49.06～52.08m，主要成份为粉质粘土、粘土，黄褐色，可至硬塑，为低含水量、低孔隙比、低压缩性土，具有良好地物理、力学性质，其野外平均标贯击数为12.0击，为优良的天然地基。该层局部夹有小圆砾，从工程地质剖面图看，该层为坝体下伏的天然地基，但层位不稳定。b）基岩：由灰岩和砂岩组成。其中灰岩在大坝东侧出露，该层作为坝基的层顶高程44.91～48.38m，灰色，中至新鲜，岩质坚硬；砂岩在大坝西侧出露，该层为黄褐色，呈强～中等风化。（2）坝体地质坝体由心墙和砂壳组成。a）心墙部分该部分层顶分布高程为62.00m～50.30m，其主要成份为粉质粘土，含人工拌和的白石灰、小角砾等，局部夹有粗砂。心墙部分标贯击数2.0～15.0击；干密度12.9～16.8KN/m3；固结快剪指标C=20～48Kpa，φ=18°31′～26°41′；渗透系数5.23×10-5～8.83×10-7cm/s。b）砂壳部分该层层顶分布高程为59.50m，主要成份为大坝西侧坝肩上的风化砂石组成。砂壳部分标贯击数8.0～30击。（3）溢洪道地质溢洪道进口控制段至一级消力池右边坡和槽底岩石出露，为三叠系灰岩，岩层产状NW87°/NE∠41°，岩体新鲜完整，左边坡采用块石护砌。控制段现有地面高程约59.1m左右，宽度约44m左右，满足泄洪要求，但进口处右岸为一山包，使得溢洪道进水不顺，建议切除右岸阻水山包；一级泄槽宽度约17.7m左右，右陡坡灰岩出露，新鲜完整，裂隙发育，产状主要有二组：NE35°～87°/NW∠62°～71°、NW32°/SW∠84°或NE∠56°，裂隙对岩质边坡稳定影响不大。一级消力池消力坎后至二级消力池基本为土基，底宽约15m左右，虽有浆砌石衬砌，但冲刷严重。（4）放水涵地质放水涵涵身座在三条老河交汇处，施工时清基不彻底，进口段座在偏软基础上，导致涵身断裂。2．3工程规划水库死水位50.9m（吴淞高程系，下同），正常蓄水位59.0m，50年一遇设计洪水位60.64m，500年一遇校核洪水位61.22m。2．4工程设计2．4．1大坝除险加固设计1、大坝防渗加固设计（1）坝身防渗坝身防渗采用机械开槽回填粘性土、人工挖竖井回填粘性土及多头小直径水泥土防渗墙。桩号0+114～0+388段采用多头小直径水泥土防渗墙，多头小直径搅拌水泥土防渗墙沿坝上游坝肩布置，防渗墙墙顶高程61.7m，底高程按照深入老粘土1.0m控制，有效墙厚0.3m，要求防渗墙渗透系数K≤1×10-6，抗压强度R≥1MPa（28天），水泥掺入量12%。桩号0+387.3～0+416段采用人工挖竖井回填粘性土，桩号0+416～0+456段采用机械开槽回填粘性土，竖井回填及开槽回填粘性土渗透系数不大于1×10-5cm/s。（2）坝基防渗为消除坝基不良地质隐患，对老河槽(右岸进入灰岩内钻8孔为止)至左坝肩的中等透水的全、强风化砂岩进行帷幕灌浆，孔沿坝轴线单排布置，钻孔深度以进入10Lu的基岩为准，灌浆孔距2m，灌浆材料采用水泥浆；土基段及封孔按充填灌浆，灌浆材料采用粘土水泥浆。2、坝面整治设计（1）大坝标准断面整修后大坝标准断面为：坝顶高程63.5m，顶宽5.0m，迎水坡在57.0m高程设3.0m宽平台，平台以上坡比1：2.75，平台一下坡比1∶3；背水坡在60.0m、51.4m、49.0m高程各设一平台，60.0m高程平台宽度约15.2m，其上坡比1∶2.5，其下坡比1∶2.75，51.4m高程平台宽度约8.2m，其上分布有灌溉渠，其下坡比1∶2.5，49.0m高程平台宽度4.56m，以下坡比1∶2。（2）坝顶改造坝顶公路是防汛主要通道，现状坝顶无防汛路面，不利于防汛和管理，本次除险加固拟新建坝顶公路。坝顶公路为砼路面，路面宽4.0m，路面高程63.5m。路面结构层自上至下分别为：20cm厚C30砼、15cm厚水泥稳定基层、15cm厚碎石垫层。（3）上游坝坡整修本次设计对55.0m高程至坝顶之间护坡予以全部拆除重建，新砌筑坝面均采用预制砼块。新建护坡结构层自上至下分别为：12cm厚C20砼六棱块、10cm厚碎石垫层。50.7～59.0m高程护坡维持现状。（4）下游坝坡整修大坝上游坝坡为无组织排水，下游坝坡为有组织排水。为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横向排水沟。纵向排水沟沿60.0m高程平台末设一条，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，每隔50m设置一道，下游坡面与左岸山体交线处设一条横向排水沟，纵、横向排水沟相互连通，排水至灌溉渠道，排水沟采用C20砼结构。（5）灌溉渠道改建为保证坝面干燥、防止水土流失，本次对灌溉渠内衬10cm砼，砼沿渠长10m设变形缝，变形缝用胶泥嵌缝，处理后灌溉渠有效断面尺寸为1.2m×1.2m。2．4．2溢洪道除险加固设计1、控制段改建将原堰坎上游填土挖至57.0m高程，恢复为宽顶堰，宽度不足按原断面扩建，改建后堰面总宽为30.5m。2、一级泄槽（及消力池）、缓坡泄水槽扩建a、左侧岸墙（坝侧）墙后坝体开挖3.0m重新回填，同时将原墙顶约2m高干砌石贴坡岸墙（原为干砌石，外用砂浆勾缝）拆除，改建为M10浆砌石；b、切除右岸台地和山包，将一级泄槽（即一级消力池）和缓坡泄水槽进口拓宽至30.5m，缓坡泄水槽出口渐变至现有宽度26m；c、拆除重建现有缓坡泄水槽护底。3、出口改造a、拓宽二级陡坡及二级消力池，宽度均为26m，原护底拆除重建，新砌筑护底为钢筋砼结构；对两侧挡墙进行拆建或加高；b、二级消力池后加铺10m浆砌石海漫及10m堆石防冲槽。4、出口生产人行桥拆建现溢洪道缓坡泄水槽出口有3孔人行桥，此桥为当地多个村民组共用生产便桥。本次加固设计对溢洪道出口拓宽，考虑桥孔窄，与溢洪间轴线不吻合等原因，也须对人行桥进行拆除重建。拆建后的人行桥为梁板式桥，4孔，每孔净跨6.1m，桥面宽3.5m。5、北渠倒虹吸加固北渠穿溢洪道段原设计为渡槽，后于77年实施时改为倒虹吸。倒虹吸为圬工盖板涵结构，全长36.5m。其中穿溢洪道段长18.0m，涵顶