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安徽工程初步设计方案

36
2020年5月29日
文档仅供参考

安徽枞阳东山口水库除险加固工程初步设计

安庆市水利水电规划设计院
二00八年四月

批准 x
审查 x
校核 x
设计 x

目 录

1 综合说明
2 水文
3 工程任务与规模
4 建筑物除险加固设计
5 电工、金属结构
6 施工组织设计
7 水土保持及环境保护设计
8 工程管理设计
9 设计概算
10 工程效益分析
11 附图

1 综合说明
东山口水库位于安徽省枞阳县钱铺乡将军村境内,属陈瑶湖水系横埠河,地处枞阳县丘陵地带。东山口水库始建于1964年4月,于1966年7月完工。水库控制来水面积4.42km2,设计总库容40.7万m3,兴利库容20.4万m3,死库容0.8万m3。设计标准20年一遇洪水位94.3m(吴淞,下同),校核标准2 一遇洪水位96.0m,兴利水位92.7m,死水位84.0m。东山口水库具有灌溉、防洪、养殖等综合效益,为小(二)型水库。设计灌溉面积900亩(实际灌溉面积1000亩),养殖水面40亩,年产鲜鱼约2500公斤。
东山口水库防洪保护八个村民组(九家院、张畈、上街、中街、下街、架东、架西、青山)、将军村部和将军小学以及马鞍山水库的安全,保护人口有1600多人。

小型水库除险加固工程特征表
序号
名称
单位
数量
(加固后)
备注
一
水文

1
流域面积
Km2
4.42

2
水文资料系列年限
年

3
多年平均降雨量
mm
1327

4
多年平均径流量
万m3

5
洪水

设计标准洪峰
m3/s
118.92

校核标准洪峰
m3/s
195.68

6
实测最高库水位

二
水库

1
洪水标准

设计标准
P(%)
5

校核标准
P(%)
0.5

2
特征水位

吴淞高程

校核洪水位
m
96

设计洪水位
m
94.3

正常蓄水位
m
92.7

汛期限制水位
m
92.7

死水位
m
84

3
库容

总库容
万m3
30.8

正常蓄水位以下库容
万m3
24.4

死库容
万m3
0.8

三
大坝

1
坝型

粘土心墙坝

2
地基特征

3
最大坝高
m
17

4
坝顶长度
m
115

5
坝顶宽度
m
8.5

6
坝顶高程
m
97

7
防浪墙顶高程
m

四
溢洪道(正常、非常)

1
型式

宽顶堰

2
地基特征

3
堰(槛)顶高程
m
92.7

4
溢流段长度
m

5
设计流量
m3/s
63.47

6
校核流量
m3/s
188.0

五
泄洪隧洞

1
型式

2
地基特征

3
进口高程
m

4
断面尺寸

5
洞身长度
m

6
设计流量
m3/s

7
校核流量
m3/s

六
放水涵洞

1
结构型式

箱式涵洞

2
进口高程
m
84.0

3
断面尺寸

80cm×120cm

4
洞身长度
m
42

5
设计流量
m3/s
0.3

七
加固处理情况

1
大坝

大坝防渗

增加心墙高度

坝身、坝坡

2
溢洪道

导墙重建

3
泄洪隧洞

4
放水涵洞

闸门改为平面闸门

八
工程占地与拆迁

1
永久占地
亩

2
临时占地
亩

3
拆迁房屋
m2

4
其它

九
经济指标

1
工程总投资
万元
98.45

2
工程效益

保护面积
Km2

保护人口
人
1600

灌溉面积
万亩
0.1

发电装机容量
Kw

年供水量
万m3

2 水文
2.1流域概况
本流域地处北亚热带湿润气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,光源适中,无霜期长,季风气候明显。据枞阳水文站测报,年最大降雨量为2041.2mm(1954年),年最小降雨量为756.5mm(1978年)。多年平均降雨量为1327mm,多年平均气温为16.5℃,多年平均最大风速13.7 m/s,多年平均无霜期为247天,多年平均蒸发量为1611mm。
由于受季风影响,降雨季节性很强,全年雨量多集中在主汛期,6-9月份降雨量约占全年的60%。冬季受北方冷空气影响,气压高,晴朗天气多,偏北风占优势,气温低,雨雪少,是旱情多发季节。春季冷暖空气活动频繁,雨水增多,天气多变,冷暖无常。夏季天气炎热,六月中旬后,降雨机会增多,但此期间的降雨量也常常集中在几次强降雨过程中,经常造成农田涝灾。雨后天气晴热,偏南风较多,常有伏旱发生。秋季降温迅速,气温日差较大,雨水少,晴天多,也是旱情多发季节。
2.2历次设计洪水计算方法与成果
没有查找到东山口水库历次设计洪水计算方法与成果。
2.3本次设计洪水复核计算
库区无实测径流资料,本次设计暴雨计算有关数据依据1984年5月<安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法>。
在万分之一地形图上量得水库坝址以上集水面积4.42km2,流域长度L=3.2 km,平均宽度1.38 km。流域形状系数0.43。
根据1989年<农村水利技术实用手册>第76页和第77页公式Qmp=0.278C24n-1H24pF/τn
τ=τ坡+0.278L/v槽
H24p=Kp H24
式中 Qmp—某设计频率设计洪水洪峰流量(m3/s);
C—迳流系数,C≈0.90～０.95(无因次);
F—集雨面积(km2);
H24p—某设计频率24小时暴雨量(mm);
Kp—模比系数;
n—暴雨衰减指数;
τ—集流时间(h);
τ坡—坡流时间,τ坡≈0.2h;
v槽—槽流速度,v槽≈1.5 m/s;
L—主源长度(km)。
根据<安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法>中的安徽省年最大24小时点雨量均值等值线图、安徽省年最大1小时点雨量均值等值线图和安徽省年最大24小时点雨量Cv值等值线图,查得本地区H24=113mm,H1=43mm,Cv=0.6;由H1/ H24=0.38,查表6得n=0.7;根据表2(Cs=3.5 Cv)可查得20年一遇Kp=2.2,2 一遇Kp=3.62
P=5%时,H24p=Kp H24=2.2×113=248.6(mm);
τ=τ坡+0.278L/v槽=0.2+0.278×3.2/1.5=0.79(h),取τ=0.8(h)
Qmp=5%=0.278C24n-1H24pF/τn=0.278×0.9×240.7-1×248.6×4.42/0.80.7=123.88(m3/s)
P=0.5%时,H24p=Kp H24=3.62×113=409.06(mm);
τ=τ坡+0.278L/v槽=0.2+0.278×3.2/1.5=0.79(h),取τ=0.8(h)
Qmp=0.5%=0.278C24n-1H24pF/τn=0.278×0.9×240.7-1×409.06×4.42/0.80.7=203.83(m3/s)
按<安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法>规定,本流域形状系数为0.43,洪峰值应乘以0.96的修正系数,得出不同频率的洪峰流量。P=5%时,修正后的洪峰流量为118.92 m3/s;P=0.5%时,修正后的洪峰流量为195.68m3/s。
2.4成果合理性分析
本次洪水复核流域特征值为:集水面积F =4.42km2,最大24小时点雨量H24=113mm,流域长度L=3.2 km,形状系数B=0.43。复核洪水计算成果为:P=5%时,洪峰流量Qm=118.92 m3/s;P=0.5%时,洪峰流量Qm=195.68m3/s。
由于本水库没有资料,我们经过参照有关小型水库洪水计算方和本流域其它水库的计算成果,其成果基本同这次计算成果一致。据此,我们认为本次洪水计算成果较为可靠。
2.5施工期洪水
施工期安排在头年10月份到第二年3月份,此段时间雨水少,晴天多,适宜工程施工。
3 工程任务与规模
3.1工程概况
东山口水库位于安徽省枞阳县钱铺乡将军村境内,属陈瑶湖水系横埠河,地处枞阳县丘陵地带。东山口水库始建于1964年4月,于1966年7月完工。水库控制来水面积4.42km2,设计总库容40.7万m3,兴利库容20.4万m3,死库容0.8万m3。设计标准20年一遇洪水位94.3m(吴淞,下同),校核标准2 一遇洪水位96.0m,兴利水位92.7m,死水位84.0m。东山口水库具有灌溉、防洪、养殖等综合效益,为小(二)型水库。设计灌溉面积900亩(实际灌溉面积1000亩),养殖水面40亩,年产鲜鱼约2500公斤。
东山口水库防洪保护八个村民组(九家院、张畈、上街、中街、下街、架东、架西、青山)、将军村部和将军小学以及马鞍山水库的安全,保护人口有1600多人。
3.1.1工程现状
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水涵洞等组成。
(1)大坝
大坝为心墙土坝,大坝长度为115m,坝顶高程97.0m,最大坝高17.0m,顶宽8.5m。大坝上游坝坡为1:2.0,块石护坡顶高程88.4-93.2m;下游坝坡在93.2m高程处设2.5m宽的平台, 平台以上坝坡为1:1.5,以下坝坡为1:3.0,块石护坡顶高程83.7-93.2m。
(2)溢洪道
溢洪道在大坝的左侧,属开敞式溢洪道,进口底高程92.7m,堰顶宽度15m,最大泄量153m3/s。溢洪道左侧为山体,右侧是浆砌块石导水墙,溢洪道底部是人工开采的自然石料面,凹凸不平。溢洪道为三级跌水,第一级消力池底高程92.4m,第二级消力池底高程90.4m,第三级消力池底高程86.0m。溢洪道总长86.3m,其中进口段长7.0m,第一级长7.3m,第二级长22m,第三级长50m,水流经过三级跌水后,直接进入渠道。
(3)放水涵洞
放水涵洞:放水涵洞在大坝的右侧,斜拉活塞闸门,1.5t斜拉式启闭机。放水涵洞进出口是圬工结构,中间是φ300mm的混凝土圆管涵,进口底高程为84.0m,设计放水流量0.3 m3/s。
3.1.2工程建设过程。
东山口水库于1964年4月破土动工,1966年7月堤身初步形成。
大坝结构:施工中坝型选用的是粘土心墙坝,用砂土做坝壳,用粘土做心墙(开始坝型设计为均质坝)心墙尺寸:顶部高程92.7m,顶宽1m,底宽1.5m。心墙土料来自下游水塘中的土,人工夯实土料,压实质量很差。大坝在施工中就出现过坝顶沉陷、坝坡滑动现象。
放水涵结构:进水口和出水口为浆砌石方形涵,宽1m,高1.2m长分别为22m和24m,中段连接进出水口的是无筋混凝土预制管,涵管直径为0.3m,进水口采用木板闸门。
溢洪道结构:水库溢洪道沿用原天然涧道排洪,涧道经九家院、将军街道流入马鞍山水库,涧道两岸没有修筑完整的堤防,溢洪道泄洪时经常冲毁两岸房屋和农田。
3.1.3工程加固情况。
该库自1966年初步完工后,其运行期间工程加固情况如下:
①1968～1969年,对背水坡脚进行块石护坡,并增设了背水坡平台。
②1970～1971年,对大坝迎水坡进行了块石护坡。
③1975～1976年,先后三次对溢洪道进行拓宽改造,沿山脚开山筑堤,将溢洪道由原天然涧道改至东边山脚,将老涧道改为农田。
④ 1980年将木制闸门改成斜拉式启闭机闸门。
⑤1986年对溢洪道导水墙附近塌陷进行了处理。
⑥1986年对溢洪道导水墙附近渗漏进行了防渗处理。
3.1.4工程主要险情
水库于1966初步建成,主要经历了1969年及1983年两次大水。虽经历次除险加固,但每次都因经费限制,只得头痛医头,脚痛医脚,治标不治本。现综合历年工程出险和现场检查,发现的问题如下:
一、大坝部分
1、坝体标准不足
大坝上游坝坡为1:2.0,干砌块石护坡顶高程88.4-93.2m;下游坝坡在93.2m高程处设2.5m宽的平台, 平台以上坝坡为1:1.5,以下坝坡为1:3.0,干砌块石护坡顶高程83.7-93.2m。
2、坝体渗漏严重
据当时的施工人员反映,大坝填筑时清基不彻底,未开挖截渗槽,因此坝基存在接触渗流现象;溢洪道的导水墙与坝体存在接触渗漏。由于无观测设施,无法测量具体数据。
3、存在裂缝、滑坡等险情
由于大坝上下游坡度不足,在溢洪道导水墙一侧曾经出现过滑动,后做土牛进行过处理。
4、大坝上游护坡标准不足、质量差。经过四十多年的运行,大部分块石已破损、龟裂、风化,50%以上的面积出现隆起和淘空变形的现象,同时,护坡石头小,单块石重不足10公斤,块石外形、重量及护坡厚度均不满足规范要求,砌石下部无砂石垫层。
5、大坝粘土心墙顶高程不足。
6、下游坝脚导渗体未按反滤体要求设计,起不到倒滤作用。
7、大坝有蚁害。
二、溢洪道部分
1、溢洪道位于大坝左岸,沿山体人工开采而成,凹凸不平,断面不规整。
2、溢洪道堰顶宽15m,溢洪道总长86.3m,分为三级跌水,其中进口段长7.0m,第一级长7.3m,第二级长22m,第三级长50m,水流经过三级跌水后,直接进入渠道。经复核,溢洪道宽度不够,泄洪能力不足。
3、溢洪道右侧是浆砌石导水墙,最大高度4.5m,最小高度1.5m,由于施工质量差,现有多处出现裂缝。
4、溢洪道右侧部分导水墙顶高程不足,大洪水时漫顶,洪水直冲库下岗阪田地,影响水库与当地群众的关系,并危及大坝安全。
三、放水涵洞部分
1、放水涵洞进出口为圬工结构,中间为Φ300mm的混凝土园管涵。放水时漏水,由于涵管内径太小无法进入检查。
2、启闭机房低矮、破旧不堪,启闭机台高程不足;涵管内径太小,无法进行检查、维修。
3、进口活塞门盖运行已20余年,现门盖漏水;斜拉杆支撑点沉陷变形,启闭困难;拉杆及启闭机锈蚀严重。
四、其 它
1、东山～牌楼简易砂石路面的乡村公路经过大坝堤顶,对外交通较为便利,但水库溢洪道上无交通设施,群众生产、生活极为不便。
2、大坝无任何观测设施,无法对大坝进行水位、位移、坝身浸润线和渗流量进行观测和分析。水库当前无管理设施,不能适应水库管理要求。
3.2水库加固洪水标准
根据<水利水电工程等级划分及洪水标准>(SL252— ),山区、丘陵区小(2)型水库土石坝设计洪水标准:30～20年一遇设计,300～2 一遇校核,故东山口水库按20年一遇设计,2 一遇校核。
3.3水库洪水调节计算
3.3.1 水库调洪运用方式
东山口水库的泄洪设施为无控制开敞式溢洪道,采用的调洪运用方式是:当水库水位达到溢洪道堰顶高程时,自动溢洪。
3.3.2 水库库容曲线
本次设计由于缺乏地区地形图,未对水库水位库容曲线进行复核,考虑到库区植被尚可,水土流失不严重,仍采用1979年<枞阳县中小型水库工程卡片>上的水库水位库容曲线。
东山口水库水位～库容关系表
水位(m)
容积(万m3)

水位(m)
容积(万m3)
84.0
0.8
92.0
22.4
85.0
2.0
92.7
24.4
86.0
4.0
93.0
25.6
87.0
6.0
94.0
27.6
88.0
8.4
94.3
28.0
89.0
11.8
95.0
29.2
90.0
14.0
96.0
30.8
91.0
18.0

3.3.3 水库调洪后的流量计算
根据资料1989年<农村水利技术实用手册>,小(二)型水库及塘坝无控制的溢洪道设计洪水流量可采用高切林公式计算调洪后的流量q
q=Qmax(1-Wf/∑Q)
式中Qmax－洪峰流量(m3/s);
Wf－调洪库容(m3),指正常蓄水位至校核洪水位之间的库容;
∑Q－24h降雨的洪水总量(m3),∑Q=1000CH24pF。
P=5%时,洪峰流量Qm=118.92 m3/s,调洪后的流量q计算如下:
∑Q=1000CH24pF=1000×0.9×2.2×113×4.42=988930.8 m3
q=Qmax(1-Wf/∑Q)=118.92(1-6.4×10000/988930.8)=111.22 m3/s
P=0.5%时,洪峰流量Qm=195.68m3/s,调洪后的流量q计算如下:
∑Q=1000CH24pF=1000×0.9×3.62×113×4.42=1627240.68 m3
q=Qmax(1-Wf/∑Q)= 195.68(1-6.4×10000/1627240.68)=187.98m3/s
3.3.4 泄水建筑物规模、特征库容及相应水位复核
本次泄水建筑物规模复核:设计标准按20年一遇,校核洪水标准按2 一遇洪水。
根据安徽省水利厅农田水利工程处1993年编制的<小型水库资料汇编>(第三册)资料,水库原特征库容及相应水位如下:
水库设计死水位84.0m,相应死库容0.8万m3/s;
水库正常蓄水位92.7m,相应兴利库容20.4万m3/s;
水库设计校核洪水位96.0m,相应库容40.7万m3/s。
本次复核水库死水位、水库正常蓄水位、水库设计洪水位、水库校核洪水位这四个特征水位不变。各特征水位相应的库容值依据1979年<枞阳县中小型水库工程卡片>上的水库水位库容曲线,将以前各特征水位相应的库容进行调整。特征库容及相应水位复核结果如下:
水库设计死水位84.0m,相应死库容0.8万m3/s;
水库正常蓄水位92.7m,相应兴利库容24.4万m3/s;
水库设计洪水位94.3m,相应兴利库容28.0万m3/s;
水库设计校核洪水位96.0m,相应库容30.8万m3/s。
3.4水库除险加固工程措施与建设内容
根据<枞阳县东山口水库大坝安全评估综合报告>的结论,结合本工程任务、现状、洪水调节计算成果,水库除险加固工程措施与建设内容如下:
(1)大坝心墙高度不够,需加高心墙高度;
(2)拆除大坝圬工放水涵洞,新建混凝土箱涵;
(3)溢洪道进行拓宽;
(4)溢洪道上增设交通桥;
(5)大坝有白蚁危害,需进行防治;
(6)大坝下游草皮护坡;
(7)增设大坝观测设施。
4 建筑物除险加固设计
4.1设计依据
4.1.1工程等级及建筑物级别
依据国家颁布的<防洪标准>(GB50201-94)及水利部颁布的<水利水电工程等级划分及洪水标准>(SL252- )的规定,确定本水库为小(二)型水库,枢纽工程等级别为Ⅴ等,相应枢纽主要建筑物级别为5级,次要建筑物为5级。主要建筑物包括:大坝、溢洪道、放水涵洞等。根据<中国地震动参数区划图>中的规定,本地区地震烈度为7度。
4.1.2设计采用的有关规程、主要规范和标准
(1)<水利水电工程等级划分及洪水标准>(SL252- )
(2)<防洪标准>(GB50201-94)
(3)<碾压式土石坝设计规范>(SDJ218-84)
(4)<碾压式土石坝设计规范>(SDJ218-84修改和补充规定)
(5)<小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则>(SL189-96)
(6)<堤防工程设计规范>(GB50286-98)
(7)<水闸设计规范>(SL265- )
(8)<溢洪道设计规范>(SL253- )
(9)<水工混凝土结构设计规范>(SL/T191-96)
(10)<浆砌石坝设计规范>(SL25-91)
(11)<水利水电工程施工组织设计规范>(SDJ338-89)
(12)<安徽省枞阳县钱铺乡东山口水库大坝安全评估报告>
4.2挡水建筑物除险加固设计
4.2.1主坝现状
大坝为心墙土坝,大坝长度为115m,坝顶高程97.0m,最大坝高17.0m,顶宽8.5m。大坝上游坝坡为1:2.0,块石护坡顶高程88.4-93.2m;下游坝坡在93.2m高程处设2.5m宽的平台, 平台以上坝坡为1:1.5,以下坝坡为1:3.0,块石护坡顶高程83.7-93.2m。
4.2.2主坝高程校核
4.2.2.1 坝顶高程复核
根据1989年<农村水利技术实用手册>第325页公式
2h1=nV4/3D1/3
式中 2h1-波浪高度(m);
n-无因次经验系数,山谷水库n≈0.01666;
V-风速(m/s),本地多年平均最大风速13.7 m/s;
D-垂直坝高的最大水面扩展长度(km)。
2h1=nV4/3D1/3=0.01666×13.74/3×0.341/3=0.38(m)
根据1989年<农村水利技术实用手册>第326页公式
hB=3.2K(2h1)tgα
式中 hB-土石坝斜坡上风浪爬升高度(m);
K-坝坡的粗糙系数,块石护坡取0.8;
2h1-波浪高度(m);
α-坝顶附近斜坡与水平面的夹角。
hB=3.2K(2h1)tgα=3.2×0.8×0.38×1/2=0.49(m)
用校核洪水标准计算大坝高程:
H=校核洪水位+风浪爬升高度+安全超高
=96.0+0.49+0.3=96.79(m)
大坝现有高程为97.0m,由此可知,大坝顶高程满足规范要求。
4.2.2.2 防渗体粘土心墙顶高程复核
根据<碾压式土石坝设计规范>(SL274— )的规定:当坝防渗体为粘土心墙时,在正常运用条件下,防渗体坝顶应高出设计洪水位94.3m加超高0.6m;在非常运用条件下,防渗体顶应不低于校核洪水位96.0m。并应核算风浪爬高的影响。
该库原设计为均质坝,现状粘土心墙顶高程约为92.7m(据当时施工人员回忆),在非常运用条件下,即使不考虑风浪影响,心墙顶高程不满足规范要求。
4.2.2.3 坝顶高程复核结论
经对水库各挡水建筑物顶高程进行复核,大坝坝顶高程满足规范要求,但防渗体粘土心墙顶高程不满足规范要求。
4.2.3其它
下游坝坡铺植草皮护坡。
4.3泄水建筑物除险加固设计
4.3.1溢洪道现状
东山口水库溢洪道位于大坝的左端,进口为宽顶堰,其后接三级跌水。东山口水库溢洪道控制段进口底板高程92.7m,底宽15.0m,从水库调洪结果能够看出,过水断面尺寸不满足校核标准下泄流量要求。溢洪道为三级跌水,第一级消力池底高程92.4m,第二级消力池底高程90.4m,第三级消力池底高程86.0m。溢洪道总长86.3m,其中进口段长7.0m,第一级长7.3m,第二级长22m,第三级长50m,水流经过三级跌水后,直接进入渠道。
当前存在的问题是溢洪道不能够满足洪水安全下泄,施工质量差,导水墙已有多处裂缝,消力池底板主自然开采的石料面,凹凸不平。
4.3.2溢洪道校核
根据1979年华东水利学院<水力学>上册第126页公式
Q=mB(2g)1/2H03/2
式中 Q-下泄流量(m3/s);
m-流量系数,m＝0.385;
H0-堰上水头(m);
B-宽顶堰溢流宽度(m)。
溢洪道下泄流量Q=0.385×15 ×(2×9.8)1/2×3.33/2=153.27(m3/s)
溢洪道下泄流量153.27 m3/s小于水库调洪后的流量187.98m3/s,可见溢洪道不能够满足洪水安全下泄。
溢洪道宽度应为:
B=187.98÷0.385÷ (2×9.8)1/2÷3.33/2=18.40(m)
溢洪道设计流量Q=0.385×18.4×(2×9.8)1/2×1.63/2=63.47(m3/s)
溢洪道校核流量Q=0.385×18.4×(2×9.8)1/2×3.33/2=188.0(m3/s)
4.3.3溢洪道设计
根据水库除险加固原则:不加高坝顶高程,适当加大枢纽泄洪能力的方式,使水库防洪能力达到设计标准。
本次设计溢洪道底高程92.7m保持不变,溢洪道宽度增加到18.4m,拆除重建溢洪道导水墙、溢洪道右侧岸墙。溢洪道底部用C15混凝土护底,导水墙和右侧岸墙均用C20混凝土做挡土墙。
4.3.4溢洪道结构设计
溢洪道由进口段、泻槽、消能段组成。
进口段长14.3m,底板做C20混凝土底板,首部做成50cm的齿墙,导水墙用C20钢筋混凝土砌筑。
泻槽段长度72m,底部用C15混凝土砌筑,右侧岸墙用C20混凝土砌筑,对贴山一侧进行拓宽,做成1:0.5外坡。
4.4灌溉输水建筑物除险加固设计
放水涵洞进出口为圬工结构,中间为Φ300mm的混凝土园管涵。放水时漏水,由于涵管内径太小无法进入检查。启闭机房低矮、破旧不堪,启闭机台高程不足;涵管内径太小,无法进行检查、维修。进口活塞门盖运行已20余年,现门盖漏水;斜拉杆支撑点沉陷变形,启闭困难;拉杆及启闭机锈蚀严重。
为使运行方便,有可靠的控制,主坝的放水涵拟拆除改建为混凝土箱涵,箱涵过水断面尺寸0.8×1.2m。
4.5其它
4.5.1交通桥
溢洪道上没有交通桥,为方便群众交通,现设计交通桥一座。交通桥为梁板式,分两跨,设计荷截3t。两边桥墩即是溢洪道的边墙,桥净宽3.0m,桥的边墙和中墩承受梁的荷重,用C20混凝土做成重力式。
4.5.2白蚁防治
大坝曾发生过白蚁,需请有关白蚁防治专家每年进行一次检查,,若发现应及时进行挖填,并辅以毒药灭杀。
5 电工、金属结构
本工程金属结构主要是主坝放水涵用的启闭机。根据1989年<农村水利技术实用手册>第401页启闭机的启闭力N计算公式
N=KrHwf
式中 K—安全系数,K≥1.3;
r—水容重;
H—水头(m)
w—闸门总面积(m2)
f—闸门与门槽摩擦系数,f=0.7。
启闭力 N=KrHwf=1.3×1×12×1.1×1.5×0.7=18.02t
选用18t启闭机。
6 施工组织设计
6.1施工条件
6.1.1工程条件
1、工程条件
(1)施工工作面狭窄,项目较多、工期紧、单项作业强度高;
(2)各种建筑材料距施工现场运距较远;
(3)施工季节性强,受水位限制及雨情影响较大;
(4)需合理安排工期,减少各单项工程施工之间的干扰。
2、施工场地
工程区施工布置方便,生活及办公设施可租用水库附近民房和自行搭建房屋相结合,施工工场设施及砂、石料和水泥仓库的布置可根据需完成的工程项目,相应的安排在大坝背水面内坝脚附近和大坝右岸空场地。
3、材料来源
本工程心墙加高所需的土料来源附近的土料场,砂料来源于老洲江边砂场,块石、碎石分别来自采石场,水泥、钢材分别购置于枞阳海螺水泥厂和铜陵物资金属公司,板枋材、木材购自于枞阳县横埠镇木材交易市场,油料及其它物资均到铜陵市采购。以上材料均由汽车陆运至工地。
4、水源
工程施工生产、生活用水水源丰富,水质满足工程质量要求,生产、生活用水均采用高压潜水泵抽自临时集水池内(生产、生活用水分别设置),再根据不同的用途,分别输送至各用水处。
5、电源
离大坝约500m处有一动力电源,变压器的容量有30KVA,施工时只需架设供电线路即可。考虑到工程区用电不能保证,为了保证施工用电的需要,故施工时可自备一台30KW柴油发电机在电网停止供应时发电,使工程施工能够连续进行。
6、施工交通
东山～牌楼简易砂石路面的乡村公路经过大坝堤顶,对外交通较为便利,工程建设所需设备、材料可抵达工地。
6.1.2自然条件
本流域地处北亚热带湿润气候区,四季分明,气候温和,雨量充沛,光源适中,无霜期长,季风气候明显。工程区年最大降雨量为2041.2mm,年最小降雨量为756.5mm。多年平均降雨量为1327mm,多年平均气温为16.5℃,多年平均最大风速13.7 m/s,多年平均无霜期为247天,多年平均蒸发量为1611mm。
6.2施工导流
6.2.1施工围堰
本项目内工程为Ⅴ等5级,围堰等临时建筑物按5年一遇设计洪水标准进行设计。施工围堰主要是指放水涵洞进口修建所需的施工围堰,施工时先将水库水位放到放水涵洞底高程处,再填筑土围堰,围堰设计高为2.0-3.0m,堰顶设计宽为2.0米,边坡1:2.5。
6.2.2施工排水
围堰填筑完成以后,即可用水泵抽排基坑内积水,施工中沿基坑四周开挖的截渗沟,在基坑四角处开挖成的集水井,内置7～11kw的潜水泵,及时排除基坑渗水、降雨汇水及施工弃水等积水,保证开挖边坡的稳定和基坑在干地施工。工程施工时,保证排水设施的持续运行,避免施工场地造成积水而影响工程正常施工。
6.3主体工程施工
6.3.1大坝心墙施工
大坝心墙施工时,应对料场取有代表性的土样,按<SL260-98>标准规范进行天然密实度、含水量、液塑限的联合测定,必要时进行有机质含量及易溶盐含量试验,测定最佳含水量和标准重型密实度,然后根据试验所得的结果来进行施工。
6.3.2混凝土施工
混凝土工程主要为放水涵、溢洪道导水墙和溢洪道上的交通桥。
1、混凝土原材料及配合比设计
(1)原材料选用
混凝土骨料在选择使用前,要经过各项指标检测,合格后方可进入现场。现场不同粒径的骨料分别堆存,严禁相互混杂和混入泥土。砂料质地硬、清洁、级配良好,细度模数控制在2.4--3.0范围内。
本工程使用的水泥品种标号一律采用P.O32.5级,各项指标均符合国家和行业现行标准在出厂前,对制造厂水泥的品质进行检查复验,要求有原厂质量保证书或试验报告单。水泥按不同品种、标号、出厂批号等,分别贮存,并作安定性及强度复试试验,合格后方可使用。碎石采用附近采石场的质地坚硬、粒形、级配良好的碎石。黄砂采用附近的质地坚硬、颗粒洁净、级配良好的黄砂,并委托检测中心对其检测。
(2)配合比设计
配合比设计报送监理审批后方可使用,在施工过程中,根据现场具体情况,适当调整配合比,保证混凝土各项指标均能满足要求。
2、称量控制
每次浇筑混凝土前首先对砂石含水量进行有代表性的检测,测出砂的含水率ωs,碎石的含水率ωg,然后根据混凝土配合比单中的砂、石用料,计算出该次施工的实际配合比。
3、混凝土拌和
混凝土拌和采用自落式拌和机搅拌。水泥采用袋装水泥,人工拆袋进料。水采用泵送。熟料采用农用斗车配合胶轮架子车接料,运往浇筑现场。开工前对各系统进行检测试验,合格后方可生产,并提出符合本工程的试验配合比,经监理工程师批准后实施。
(1)混凝土拌和时间控制
JZ350拌和机拌和混凝土,每次最短拌和时间Tmin=90s,最长拌和时间Tmax=150S,一般控制在90～120S。
(2)W/C的控制
水灰比因受外界因素影响较大,每次施工前根据实际ωs、ωg情况进行调整Gc:Gs:Gg的比值确定砂石料用量:
实际砂用量:Gs/= Gs/(1-ωs)
实际石子用量:Gg/= Gg/(1-ωg)
然后算出砂石料的含水量,从而确定用水量。
4、混凝土运输
混凝土运输采用机动翻斗车及人推胶轮车,这类运输工具具有轻便灵活,转弯半径小,速度快,能自卸等特点,适用于本工程的混凝土运输。在混凝土运输过程中,满足下列要求:
(1)防止混凝土拌和物发生离析,否则将失去均匀性,难以振捣密实;
(2)防止水泥砂浆损失:运输工具严禁漏浆或吸水;
(3)防止产生初凝:初凝后的混凝土可塑性降低,影响上下层结合,而且无法振捣密实。
5、混凝土浇筑
每次混凝土浇筑前,项目部技术人员申请监理工程师对浇筑部位的准备工作进行检查,检查内容包括:地基处理,已浇筑混凝土面的清理,以及模板、钢筋、预埋件、止水等设施的埋设和安装,经监理检验合格后,才进行混凝土浇筑。浇筑过程中严格按照相关规范要求施工,并做好取样试验记录工作,混凝土浇筑完成后,积极做好养护工作。
6、混凝土温控与养护
混凝土浇筑后,养护天数不得少于14天。寒冷季节在外侧支模架上盖三色纺织布形成防护罩棚,以确保混凝土表面温度在规定限制以内,防止混凝土产生表面裂缝。混凝土拆模后,应在混凝土表面进行全面养护保温,保证混凝土质量。
6.3.3浆砌石工程施工
1、材料
砌石材质应坚实新鲜,无风化剥落层或裂纹,石材表面无污垢、水锈等杂质,满足设计强度要求。砌体用的块石厚度不应小于15cm,规格小于要求的块石可用于填缝,但总量不超砌体重量的10%。石料的外露面应色泽均匀。
砂浆采用的砂料,要求粒径为0.15～5mm,细度模数为2.5～3.0,最大粒径不超过5mm。
水泥品种应符合现行国家标准及有关部门颁布的标准,水泥强度等级不低于32.5。
2、浆砌石砌筑
砌体采用铺浆法砌筑,砂浆稠度为30 -50mm,气温变化时,可适当调整。其基本要求是平整、稳定、密实和错缝。
在铺砌砂浆前,石料应先撒水湿润,使其表面充分吸收,但不得残留积水。灰缝宽度宜为2-3cm,砌体的灰缝砂浆应饱满,石块间较大的空隙应先填砂浆,后用碎块嵌实。
砌体的转角处和交接处应同时砌筑,对不能同时砌筑的必须留置临时断处,并应斜槎。
砌体应在基础验收及结合面处理检验合格后,方可施工。砌筑时应放样立标,拉线砌筑。砌体基础的第一块石块应座浆,且将大面向下。砌体应分皮卧砌,并应上下错缝、内外搭砌,不得采用外面侧立石块、中间填心的砌筑方法。
浆砌石体结构尺寸和位置的允许偏差:轴线位移不得超过5 cm ,基础和顶面标高不得超过2cm,2m长度上表面平整度不得超过3cm。
砌筑过程中应及时洒水,保持砌体处于湿润状态。
3、勾缝
砌体的外露面均应进行勾缝,勾缝应保持块石砌合的自然接缝,力求美观、均匀、块石形态突出,并以平整为宜,勾缝砂浆标号应高于浆体砂浆标号,宜用中砂拌制。勾缝宜在块石砌筑24小时后进行,缝宽不小于砌缝宽度,缝深不小于缝宽的两倍。砌体勾缝前,应清理缝槽,并用水冲洗湿润,砂浆应嵌入内约2cm,应及时养护。
4、砌体的养护
砌体外露面宜在砌筑后12-18小时内及时养护,经常保持外露面的湿润。
6.4施工总布置
施工场内交通运输除利用坝区现有交通道路外,根据工程项目施工分布,还需修筑宽3m的临时施工道路0.2km。
施工布置主要是按加固项目分区布置,临时房屋及临时工场。本工程需用生产,生活建筑用房、施工仓库及材料堆场共计280m2。工程及工场临时占地共需1.6亩。
6.5施工总进度
根据”先急后缓、先低后高”的原则,充分利用枯水期这一段时间,将放水涵洞工程处理完毕,在第二年汛期到来以前,脱险加固整修工程全部完工,总体安排工作是:
施工队伍于 10月底进场,进场后做好施工准备,然后进行溢洪道上的交通桥的施工,并要求在 12月底完成。
11月下旬,水库开始放水,在12月中旬完成放水涵洞围堰工程和基坑排水工作。
1月份开始进行放水涵洞和溢洪道工程施工。
2月份,进行金属结构制作安装,同时修建启闭机房。
3月底,工程全部完工。
7 水土保持及环境保护设计
根据<中华人民共