【導(dǎo)讀】工程設(shè)計(jì)證書：184412-sb. 石橋水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程。新化縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院

　　

【正文】 斜坡的坡度系數(shù)， m＝ 而設(shè)計(jì)波浪爬高值按工程等級(jí)確定，根據(jù)已知條件查《規(guī)范》（ SL27420xx）表 有：設(shè)計(jì)工況下 RP%＝ ,校核工況下 RP%＝ 。 ① 設(shè)計(jì)洪水情況下波浪爬高的計(jì)算： 據(jù)前面已經(jīng)求得的設(shè)計(jì)洪水時(shí)的波長(zhǎng)及波高值，代入公式得 R ＝ ，則 R＝ ＝ ② 校核洪水情況下的波浪爬高計(jì)算 同理可得校核洪水情況下的波浪爬高 R ＝ 則 R＝ ＝ （ 4） 風(fēng)雍水面高度計(jì)算 ?c os22gHDWKe ?? 式中： e 計(jì)算點(diǎn)處風(fēng)壅水面高度（ m） k 綜合摩阻系數(shù)， k＝ 10－ 6 H 水域平均水深（ m）， 約為 18m β 風(fēng)向水域中線的夾角（ 0），取 cosβ＝ 1 經(jīng)計(jì)算風(fēng)壅水面高度 設(shè)計(jì)工況下 e＝ ， 校核工況下 e＝ （ 5） 計(jì)算成果 表 水庫(kù)大壩頂部 所需高程復(fù)核表 21 運(yùn)用情況 Z0 Rp e A Z 正常運(yùn)用 非常運(yùn)用 由上述計(jì)算可知，設(shè)計(jì)工況所要求的壩頂高程為 ， 高 于實(shí)際壩頂高程；校核工況所要求的壩頂高程為 ， 低 于壩頂實(shí)際高程 ，故壩頂 高程不滿足 規(guī)范要求。 防滲體頂部高程復(fù)核 石橋 水庫(kù)大壩為心墻壩，根據(jù)《小型水利水電工程碾壓土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（ SL18996） :防滲體頂部 高程應(yīng)高于正常運(yùn)行的靜水位 以上，非常運(yùn)用情況時(shí)防滲體頂部高程不應(yīng)低于非常運(yùn)用的靜水位，該水庫(kù)防滲體頂部高程為 ，故大壩防滲體頂部 高程不滿足 規(guī)范要求。 溢洪道控制段 導(dǎo)墻 頂部高程復(fù)核 本工程溢洪道考慮新建，因此本設(shè)計(jì)不對(duì) 溢洪道控制段導(dǎo)墻頂部高程 進(jìn)行 復(fù)核 。 雨水情測(cè)報(bào) 本次設(shè)計(jì) 結(jié)合縣里的“山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)規(guī)劃”建一個(gè)雨量、庫(kù)水位觀測(cè)站。壩址雨量觀測(cè)和流域內(nèi)雨量觀測(cè)點(diǎn) 以及壩前水位觀測(cè)采用自動(dòng)采集系統(tǒng) 。 22 3 工程地質(zhì) 概述 石橋水庫(kù)位于新化縣坐石鄉(xiāng)石橋管區(qū) 同心 村，距縣城 38公里。有縣級(jí)公路相通，交 通比較方便。 水庫(kù)壩長(zhǎng) 237 米，壩高 米，控制集雨面積 3 平方公里，庫(kù)容 55 萬(wàn)方。屬小二型水庫(kù)。 大壩左端基礎(chǔ)漏水，壩基已產(chǎn)生浸透變形；大壩中部下游坡被洪水嚴(yán)重沖刷；大壩左端正常水位內(nèi)有溶洞群，已導(dǎo)致水庫(kù)不能正常蓄水；大壩背水坡無(wú)縱橫排水溝，壩腳無(wú)排水棱體。 溢洪道未設(shè)溢流堰截滲墻，斷面窄，泄槽和消能池被洪水沖毀，泄洪能力不能達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)。 放水涵臥管受淤堵，漏水嚴(yán)重；三合泥涵管斷裂錯(cuò)位，漏水嚴(yán)重，已引起大壩內(nèi)坡變形。 區(qū)域 地質(zhì)概況 地形地貌 水庫(kù)地處新化東部石灰?guī)r群山區(qū)，屬衡邵干旱走廊區(qū)。區(qū)內(nèi)由灰?guī)r、 白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r組成中山區(qū)。石橋水庫(kù)水系屬資江一級(jí)支流青峰河上游左支流石橋溪。由北往南流入青峰河，然后注入資水。水庫(kù)座落在石灰?guī)r發(fā)育的巖溶地貌區(qū)的溝谷口。由于灰?guī)r巖溶發(fā)展，地表多裸巖，植被覆蓋率低，水源涵養(yǎng)差，地表蓄水困難，干旱是這片的主要災(zāi)害。 地層巖性 水庫(kù)壩區(qū)與庫(kù)區(qū)均座落于上古生界石炭系中統(tǒng)黃龍組地層。巖性為灰白、淺灰色厚層狀灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，走向北東，傾向南東，傾角 2535 度不等。地表石芽、石筍、漏斗發(fā)育，水庫(kù)周邊巖溶水排向庫(kù)內(nèi)，有利于水庫(kù)蓄水。 23 地質(zhì)構(gòu)造及地震 工程區(qū)位于新華廈構(gòu)造體系 太平洋運(yùn)動(dòng)第三隆起帶東側(cè)及江南古陸雪峰山弧形構(gòu)造東南側(cè)與祁陽(yáng)山字形構(gòu)造交接復(fù)合區(qū)。本區(qū)域最主要的構(gòu)造形跡是向西北突出的弧形或略作弧形分布的褶皺及沖斷層等壓性結(jié)構(gòu)，同時(shí)還存在有與壓性結(jié)構(gòu)相伴生的并隨弧形偏轉(zhuǎn)而變更其方位的張性斷裂和扭性斷裂，從而導(dǎo)致了構(gòu)造形跡的復(fù)雜多變性。工程最主要構(gòu)造形跡表現(xiàn)在北北東向的褶皺與斷裂。 從整個(gè)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上分析，工程區(qū)都是由單個(gè)的褶皺和斷裂交織組合的復(fù)式結(jié)構(gòu)體。從山脈、河流、巖層線和斷層的分布來(lái)看，都集中表現(xiàn)在北東向構(gòu)造和弧形構(gòu)造對(duì)本工程區(qū)的影響。 褶皺：新化去雞叫巖復(fù)式向 斜、軸向北北東至北東，略作弧形偏轉(zhuǎn)，延伸長(zhǎng)度在 10公里以上。在工程?hào)|北部的車田江向斜，也是北北東向的，延伸長(zhǎng)約 30 公里。 斷層：區(qū)內(nèi)北北東向及北東向斷裂十分發(fā)育，庫(kù)區(qū)及壩址區(qū)有一條較大的斷層通過(guò)，但歷史上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)活動(dòng)跡象，對(duì)工程影響甚微。 地震：據(jù)歷史記載，新化曾于 1710 年 4 月與 1852 年 3 月發(fā)生過(guò) 級(jí)地震，根據(jù) GB1830620xx 版 1： 400 萬(wàn)《中國(guó)地震峰值加速度區(qū)劃圖》和《中國(guó)地震反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》，工程區(qū)的地震峰值加速度為 ，地震反應(yīng)譜特征周期為 ，由此對(duì)應(yīng)的地震 烈度為 V1 度。 水文地質(zhì)條件 工程的水文地質(zhì)條件與地貌單元，巖性組合等要素關(guān)系極大。本區(qū)是屬于湘中丘陵與湘區(qū)巖溶地貌過(guò)渡的石灰?guī)r巖中山區(qū)，地下水的主要類型是巖溶水，基巖裂隙水和松散堆積層孔隙水。 地下巖溶水：受青峰河的切割影響，從地表匯入漏斗進(jìn)入地下暗河，溶隙而排入河流或山泉井等出露形式排出。如青峰河上游的溪谷邊、山坡腳、富水洼地是泉井的出露點(diǎn)。地表 500 米以的高岸山區(qū)，由于地下巖溶作用，加巖石裸露，植被少，地表蓄水保水能力差。因此，干旱是該地區(qū)最主要的自然災(zāi)害。 基巖裂隙水：分布于溶隙與構(gòu)造裂隙中 接受大氣降水和松散堆積層孔隙水補(bǔ)給，多以濕潤(rùn)地塊的形式排泄于洼地、河床，出現(xiàn)季節(jié)性泉井。 松散推積孔隙水：多分布于溪谷平原地帶的坡、洪積層堆積地域，主要接受大 24 氣降水補(bǔ)給，水位、水量隨季節(jié)性變化。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 （一）地形地貌 石橋水庫(kù)地處石灰?guī)r群山區(qū)，工程區(qū)地勢(shì)是一個(gè)北高南低的山間盆地。北邊為庫(kù)區(qū)，海拔 400 米左右，庫(kù)內(nèi)山峰海拔 504 米，壩址區(qū) 385 米，大壩下游地形開(kāi)闊，平均海拔 350380 米。大都基巖裸露，山坡植被覆蓋率低，水源涵養(yǎng)較差。 （二）地層巖性 壩址 區(qū)地層為上古界石炭系中統(tǒng)黃龍組（ C2h），巖性為灰白、淺灰色厚層狀灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，走向北東，傾向北西，傾角 3035度，溶洞地下暗河發(fā)育，暗河水排向青峰河。大壩左端山頭溶隙十分發(fā)育，地下溶洞相互聯(lián)通，成為溶蝕塌洞 （三）地質(zhì)構(gòu)造 壩址區(qū)有一與壩軸近乎垂直的斷層通過(guò)，但歷史上沒(méi)有發(fā)生活動(dòng)的跡象，在構(gòu)造上對(duì)大壩的影響極小。 其它建筑物工程地質(zhì)條件 溢洪道工程地質(zhì)條件 溢洪道位于大壩左壩端，座落在一個(gè)坡度較緩的山坡上。根據(jù)原溢洪道斷面開(kāi)挖跡線看，平坡段較好，陡坡段地質(zhì)條件多為孤立石，存在大量溶隙，溶隙被風(fēng)化物填充。后經(jīng)溢洪道底板降低處 理，底板尾端巖石基礎(chǔ)仍然較差，兩側(cè)導(dǎo)水墻上部特別是尾端為風(fēng)化石或覆蓋層。尾段沖毀劇烈，兩岸坡度陡，已產(chǎn)生了崩塌，并危及兩側(cè)旱土及左側(cè)民房。 灌溉 輸 水涵工程地質(zhì)條件 因大壩偏右端原有涵洞 ,斷面過(guò)小 ,又是穿堤建筑物，對(duì)大壩運(yùn)行極不安全。為排洪保安需要和地形的實(shí)際狀況，必須在大壩右端山體內(nèi)打一排洪洞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探及地質(zhì)資料綜合分析，隧洞沿線山體覆蓋的巖石層較厚 ,但進(jìn)出口兩端巖層覆蓋較薄。特別是出口段的 4 米范圍內(nèi) ,巖石較破碎。隧洞進(jìn)口 3米段巖山具有風(fēng)化構(gòu)造裂隙。巖性 25 為堅(jiān)硬的中厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。涵洞走線段巖石完 整，但進(jìn)出口山坡段巖石整體完整性較差，必須進(jìn)行發(fā)拱加固處理。碰到溶隙帶，采取邊掘進(jìn)邊襯砌的辦法。隧洞進(jìn)出口兩邊邊坡用 1: 1： 的坡度護(hù)砌。 天然建筑材料 本工程所需天然建筑材料為塊石、河砂、碎石、粘土。 石料 塊石料從附近距離水庫(kù)約 2Km 石料場(chǎng)購(gòu)買，有鄉(xiāng)村公路相通。石料場(chǎng)巖性為 厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。 地形坡度 25176?！?30176。，巖質(zhì)堅(jiān)硬，抗風(fēng)化力強(qiáng)，儲(chǔ)量較豐富；地表覆蓋層及強(qiáng)風(fēng)化層厚度 ～ 2m，屬無(wú)用層；下部弱風(fēng)化灰?guī)r平均天然抗壓強(qiáng)度50MPa，飽和抗壓強(qiáng)度 45MPa（工程類比資料），有用層 儲(chǔ)量大于 3萬(wàn) m3。 防滲土料 根據(jù)水庫(kù)管理所推薦，本次重點(diǎn)查勘了庫(kù)區(qū)下游土料場(chǎng)，距大壩 1～ 2km，料場(chǎng)分布于岸坡山包，擬開(kāi)采土層為第四系殘坡積層，為灰褐色～黃褐色粘土，可塑～硬塑狀態(tài)，以粘粒為主，平均粘粒含量 23%，滿足規(guī)范（粘粒含量 15％～ 40％）的要求，比重 ～ ，孔隙比 ～ ，干密度 ～ ，壓縮系數(shù) ～ ，內(nèi)摩擦角 ～ 176。, 粘聚力為 ～ 。該類土夯實(shí)后滲透系數(shù)為 105cm/s～ 1 105cm/s。料場(chǎng) 土料可利用儲(chǔ)量約 3 萬(wàn) m3，交通條件較差，土料場(chǎng)的儲(chǔ)量、土料質(zhì)量均可滿足設(shè)計(jì)要求。 砂礫石料 工程區(qū)內(nèi)無(wú)建筑砂料，需從 新化縣 資水河邊的砂料場(chǎng)購(gòu)買，運(yùn)距較遠(yuǎn)，由于水庫(kù)區(qū)附近裸露后層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，石料場(chǎng)較多，建議購(gòu)買機(jī)制砂。有鄉(xiāng)村公路到達(dá)水庫(kù)大壩壩頂，運(yùn)輸條件較好 。 26 4 除險(xiǎn)加固 設(shè)計(jì) 工程任務(wù)和規(guī)模 大壩本身控制集雨面積 ，該工程于 1959 年興建， 1961 年建成受益。水庫(kù)設(shè)計(jì) 正常蓄水位 ， 相應(yīng) 庫(kù)容 萬(wàn) m3， 20 年一遇設(shè)計(jì)洪水位 ， 200年一遇校核洪水位 ， 200 年一遇總庫(kù)容 萬(wàn) m3，死水位 ，死庫(kù)容 萬(wàn) m3。樞紐工程由大壩、溢洪道、涵臥管等組成。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL25220xx 之規(guī)定，該工程等別為 Ⅴ 等，其主要建筑物為 5級(jí) 。 本工程原設(shè)計(jì)灌溉農(nóng)田 750 畝 ，養(yǎng)魚(yú)水面 73 畝，防洪安全影響下游坐石、曹家、桑梓等三個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)石橋、同興、海池、大云等 11 個(gè)村 14000 人及耕地 11000 畝，影響距大壩 3km的獅子巖煤礦。 溢洪道為開(kāi)敞式溢洪道，超過(guò) 200 年一遇洪水時(shí)，所采取的應(yīng)急措施是及時(shí)通知下游群眾做好安全轉(zhuǎn)移工作，報(bào)告 防汛指揮部實(shí)施緊急搶險(xiǎn)預(yù)案。 主要加固項(xiàng)目 大壩安全鑒定 工程存在如下主要問(wèn)題： 大壩壩體漏水、壩基、壩肩漏水。 大壩內(nèi)外坡沒(méi)有護(hù)坡 ,局部存在塌坑。 溢洪道的底板和側(cè)墻原為漿砌料石襯砌，因 20xx 年 特大暴雨洪水，溢洪道泄槽段和消力池全部沖毀，因經(jīng)濟(jì)困難，現(xiàn)在沒(méi)有恢復(fù) 。大壩涵管漏水。大壩存在白蟻危害。大壩無(wú)管理用房，無(wú)水位和雨量觀測(cè)設(shè)施，無(wú)位移、滲流觀測(cè)設(shè)施。 根據(jù)安全鑒定確定的問(wèn)題，確定大壩除險(xiǎn)加固的主要項(xiàng)目：對(duì)大壩內(nèi)、外坡進(jìn)行護(hù)坡整治處理 。大壩壩身采用沖抓回填進(jìn)行防滲處理。對(duì)大壩壩基滲漏采用帷幕灌漿方式進(jìn) 行防滲處理，并延伸兩岸帷幕。 新建 溢洪道 ，尾端新建消能防沖設(shè)施。 對(duì)涵管進(jìn)行封堵新建 隧洞 處理。 新修防汛公路 400m。 完善管理設(shè)施，建立、健全大壩觀測(cè)、水文氣象觀測(cè)和防汛設(shè)施。 設(shè)計(jì) 依據(jù) 工程等別與建筑物級(jí)別 石橋 水庫(kù)是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的小 Ⅱ 型水利工程，依 27 據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB50201—94 及《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL252—20xx的規(guī)定，確定水庫(kù)工程規(guī)模為 Ⅴ 等，主要建筑物為 5 級(jí)建筑物，次要建筑物為 5 級(jí)，臨時(shí)建筑物為 5 級(jí)。永久性水工建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為 200年一遇。 規(guī)程規(guī)范 （ 1） 《水文調(diào)查規(guī)范》 SL19697 （ 2）《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 GB5020194； （ 3）《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 SL25220xx； （ 4） 《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》 SL10495 （ 5）《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》 SL4420xx； （ 6）《 中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 》 SL5520xx； （ 7）《 水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程 》 SL34520xx； （ 8）《 小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則 》 SL18996； （ 9）《 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 》 SL27420xx； （ 10）《 混凝土重力 壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL31920xx； （ 11）《 砌石 壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL2520xx； （ 12）《 混凝土拱 壩設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL28220xx； （ 13）《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL25320xx； （ 14）《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL27920xx； （ 15）《 土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 》 GB5029098； （ 16）《 水利水電工程土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 》 SL/T22598； （ 17）《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》 SL6094； （ 18）《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL30320xx； （ 19）《 水利水電工程圍堰設(shè)計(jì)導(dǎo)則 》 DL/T50871999； （ 20）《水庫(kù)工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范》 SL10696； （ 21）《湖南省 小型水庫(kù) 除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì) 報(bào)告編制提綱 》（湖南省水利廳） 28 安全系數(shù) （ 1）溢洪道側(cè)墻抗滑、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù) 根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL25320xx）的相關(guān)規(guī)定， 4 級(jí)建筑物邊墻抗滑、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)表 ，區(qū)域?qū)儆?地震基本烈度小于 Ⅵ 度地區(qū)，可不作抗震 設(shè)計(jì)組合 。 表 邊墻抗滑、抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)表 安 全 系 數(shù) 抗 滑 抗 傾 正常運(yùn)用條件 非常運(yùn)用條件 正常運(yùn)用條件 非常運(yùn)用條件 （ 2）安全加高值 根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，