前进水库除险加固设计说明书

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1、I目 录前 言.1第一部分.21 水文.31.1 流域概况 .31.2 气象 .31.3 水文基本资料 .71.4 径流 .71.5 洪水资料 .71.6 洪水过程线 .71.7 分期设计洪水 .91.8 坝下游水位流量关系 .91.9 泥沙 .101.10 冰情 .102 工程地质资料.102.1 工程概况 .102.2 勘察概况 .102.3 区域地质概况 .112.4 库区工程地质条件及评价 .122.5 坝址区工程地质条件及评价.122.6 天然建筑材料 .192.7 结论及建议 .203 工程任务和规模.213.1 工程任务 .213.2 工程规模 .213.3 洪水调节 .213.

2、4 设计基本依据 .224 工程现状及存在问题.224.1 土坝工程 .224.2 泄洪灌溉洞工程 .234.3 溢洪道工程 .234.4 管理设施 .234.5 安全鉴定核查意见 .235 工程布置和建筑物.235.1 工程等别及防洪标准 .235.2 工程总体布置 .24II5.3 土坝设计 .245.4 排水棱体修缮 .245.5 泄洪灌溉洞设计 .256 机电、金属结构.256.1 机电 .256.2 金属结构 .257 施工组织设计.257.1 施工条件 .257.2 施工导流 .267.3 物资供应 .287.4 工程对外交通 .287.5 施工场地布置 .287.6 料场选择与开

3、采 .287.7 土坝护坡和反滤、排水体施工 .297.8 砼施工 .297.9 施工道路 .298 环境保护与水土保持设计.298.1 水土保持设计 .298.2 环境保护设计 .329 工程管理.3310 设计概算.3310.1 编制原则及依据 .3311 枢纽工程特性.51第二部分.521 洪水调节计算 .531.1 基本资料.531.2 洪水调节原则.541.3 洪水调节计算.542 坝顶高程 .562.1 坝顶超高计算.562.2 坝顶设计.623 渗流稳定分析.623.1 土坝现状及存在的主要问题.623.2 土坝渗流稳定分析.624 土坝稳定复核 .68III4.1 土坝边坡稳定

4、分析.685 泄洪灌溉洞设计 .775.1 进口段设计.775.2 有压洞设计.775.3 竖井段设计.775.4 无压洞设计.775.5 消能防冲设施设计.775.6 水力设计.786 坝坡设计 .80结 语.82参考文献.83谢 辞.84附录.85附录一：前进水库工程平面布置图 .85附录二：施工平面布置图 .85附录三：输水洞结构图（1/2） .85附录四：输水洞结构图（2/2） .85附录五：大坝桩号 0+013（输水洞）剖面图（手绘）.85附录六：大坝桩号 0+054 剖面图 .85附录七：大坝桩号 0+106 剖面图 .85附录八：大坝桩号 0+125 剖面图 .851前 言前进水

5、库位于桦甸市八道河子镇二道屯东北 500m 处，坝址地理坐标：东经 1263345，北纬 431010；水库坐落于金沙河支流上，是一座以灌溉为主，结合防洪、养鱼等综合利用的小（2）型水库。水库于 1981 年竣工，水库的设计防洪标准为 10 年一遇洪水，校核洪水标准为 50年一遇，总库容 20.42 万 m3。水库枢纽工程由土坝、溢洪道、泄洪灌溉洞三部分组成，大坝为均质坝。该水库自 1981 年以来，由于维护资金短缺，2004 年仅对溢洪道进行了除险加固，整个大坝及附属建筑物（泄洪灌溉洞等）存在多处严重的安全隐患，近年来多次发生险情，每次都是发现及时，再加上村民的奋力抢险，才勉强度汛，现大坝不

6、能正常运行，是一座病险水库。土坝为均质坝，坝长 203m，坝顶宽 4.0m，最大坝高 13.6m，原设计坝顶高程为 299.94m，现有坝顶高程为 299.77m300.0m,上游坝坡为 1：2.5，下游坝坡为 1：2.25；上游坡面为干砌块石护坡，下游为植物护坡。溢洪道设在右岸，为开敞式，堰顶高程 297.94 米，堰顶宽度 5 米。泄洪灌溉洞承担着灌溉与泄洪作用，洞身断面为 1.00.8m 方洞，洞底高程为 289.5m，泄洪灌溉洞位于桩号 0+013m 处，与坝轴线成 86角。由进口段、洞身段、竖井段、出口段及消力池段组成。前进水库是吉林省病险水库之一，该水库自 1981 年以来，由于维

7、护资金短缺，2004 年仅对溢洪道进行了除险加固，整个大坝及附属建筑物（泄洪灌溉洞等）存在多处严重的安全隐患，近年来多次发生险情，每次都是发现及时，再加上村民的奋力抢险，才勉强度汛。水库除险加固后，将从根本上解决水库现存的病险问题，切实保障水库所在地人民群众的生命财产安全，提高对下游灌区的供水能力，为加快该地区的经济发展起到重要作用。基于以上情况，开展前进水库除险加固工程是势在必行的。 设计者 ：赵哲鹏 2013 年 6 月2第一部分设计说明书31 水文1.1 流域概况前进水库位于吉林省桦甸市二道沟村境内，第二松花江水系辉发河左岸一级支流金沙河的支流上。流域属于半山区河流，植被覆盖良好。坝轴线

8、基本呈西北东南走向，是一座以防洪、灌溉为主，结合养鱼等综合利用的小（2）型水库。该水库控制流域面积 2.9km2，河道长度3.42km，河道平均坡度 47。辉发河发源于清源县龙岗山脉中段的滚马岭，于桦甸县头道沟汇入松花江。流域形状呈扇形，河长 240km，河道平均坡降 0.53，流域内地形变化很大，上游为山区，中下游为丘陵及火山、岩溶、台地。土壤分布：坡地为粘土，平地为壤土，河谷两岸多为农田。工程所在金沙河为辉发河左岸一级主要支流。发源于哈达岭山脉桦甸县境内黑风顶子山西北侧，出源后由北向南流，在桦甸县八道河子镇兴隆山村转向东南流直奔河口。河长 70.3km，流域面积 1209 km2，河道平均

9、坡度 2.0。金沙河上游为低山区，坡度较陡，植被较好，中下游为丘陵区，植被较差，两岸生长灌木杂草，沿河有冲积平原，其中 50左右被开成水田。水库坝址以上主要是山地，次生森林茂密，杂草丛生。1.2 气象本地区属于大陆季风气候区，春季干燥风大，夏季湿热多雨，秋季晴暖，冬季漫长寒冷，四季温差较大。本次设计以桦甸站作为参证站进行气象资料统计：桦甸气象站多年平均降水量为 754.6mm，降水量年内分布不均匀，主要集中在 69 月份，占年降水量的 71.2，多年平均蒸发量为 658.6mm（E601)，多年平均气温 4.1，极端最高气温 36.3，极端最低气温-45，多年平均风速为 2.2m/s，最大风速

10、为 20m/s，多年平均日照时数为 2343h。各项气象要素统计详见表表 1-2-1表 1-2-3：45表 1-2-1 桦甸气象站气象资料统计表项目123456789101112年多年平均降水(mm)8.99.717.242.665.8111.9191.8160.273.439.422.311.3754.6多年平均蒸发(mm)(20cm)12.022.160.6136.7211.8177.9159.6140.2112.181.533.714.61162.9K0.500.500.500.530.550.560.600.610.610.600.500.50多年平均蒸发(mm)E6016.011.1

11、30.372.5116.599.695.885.568.448.916.97.3658.6分配比（%）0.91.74.611.017.715.114.513.010.47.42.61.1100多年平均日照（h）160.4181.4219.1217.5244.9227.4201.4197.4206.4196.5154.1136.52343平均风速（m/s）1.82.02.63.02.92.21.81.71.72.12.31.92.2最大风速（m/s）141818.020.018.017.71815.714.7161816.320风向wWSWWSW3 个WSWNESWWSWWSWWSWWSWWSW

12、3 个平均气温（）-18.7-14.3-3.56.614.319.122.321.114.16.1-4.1-14.04.1极端最高气温（）4.99.218.828.533.634.936.334.131.22919.59.636.3极端最低气温（）-45-40-34.2-17.4-5.33.711.94.6-3.4-13.1-29.2-40.5-45.06表 1-2-2 桦甸站历年各月最大冻土深度及地中 10、30cm 处冻结、解冻日期 单位：cm 月份冻结日期解冻日期年份10111212345全年项目10cm30cm10cm30cm极值967133171190197197189197平均22

13、/115/1229/38/4日期2230313127,2819 天4 天1，223 天/3,4最早5/1122/1115/319/3年份1980196767,75197563,691969196919691969最晚6/1231/1210/420/4表 1-2-3 桦甸站历年各月无霜日数及初、终期 单位：d月份年份910111212345全年初日终日初终间日数平均2.819.32528.328.225.024.315.73.5175.225/914/5232.8最多（早）826283031272921918810/927/4255最少（晚）011212422222010016011/1031/

14、521471.3 水文基本资料前进水库始建至今没有水文观测资料。相邻流域水文站主要有辉发河流域的民立水文站、漂河流域的横道子水文站等。1.4 径流 本次设计采用吉林省水资源 （吉林科学技术出版社 2008.1）中“吉林省 19562000 年平均年径流深等值线图”的查算结果，得工程所在地平均年径流深为 300mm，Cv=0.48，Cs=2Cv。多年平均径流量为 87 万 m3，五年一遇径流量 118.8 万 m3。选择辉发河流域金沙河上的民立水文站为典型站，1964 年为典型年，对径流进行年内分配。表 1-4-1 前进水库 P=20%径流量年内分配表 单位：104m3月份12345678910

15、1112合计分配比民立站（%）0.380.20.9310.34.2631156.49.422.11.510.5100前进水库0.45 0.24 1.10 12.24 5.06 3.56 13.07 67.00 11.19 2.49 1.79 0.59 118.80 1.5 洪水资料1.5.1 暴雨成因该流域属于大陆季风气候区，是台风和华北气旋路经之地，暴雨发生频繁，造成该流域暴雨成因主要是气旋、冷涡和台风等天气系统影响，暴雨多集中在 78 月份，降雨强度大，雨量集中。1.5.2 洪水特性本流域属于半山区性河流，河流一年两汛，即春汛和夏汛。春汛又称桃花水，发生在 35月，汛水来源于冰雪融化，造成

16、洪灾的主要是夏汛，洪水多由暴雨形成，大洪水主要发生在7、8 月份。本流域河道比降较陡，流域汇流快，洪水历程短，洪水过程多为单峰，一次洪水历时一般为 13 天左右，基本是陡涨陡落。1.6 洪水过程线洪水过程线采用阿列克谢也夫法过程线。8表 1-6-1 前进水库设计洪水过程线表P=0.5%P=5%tqtqtqtq0.40.174.620.010.40.014.615.690.50.904.718.840.50.074.715.070.62.674.817.720.60.294.814.470.75.694.916.670.70.784.913.880.89.85515.660.81.61513.3

17、10.914.835.114.710.92.805.112.75120.275.213.8114.315.212.201.125.815.312.961.16.075.311.671.231.175.412.151.28.005.411.161.336.145.511.391.310.005.510.661.439.15.610.671.412.005.610.181.545.45.710.001.513.955.79.721.649.65.89.361.615.805.89.271.752.25.98.761.717.505.98.841.854.568.201.819.0468.431.9

18、54.86.17.671.920.406.18.03254.66.27.17221.586.27.652.154.16.36.702.122.576.37.282.253.46.46.262.223.396.46.932.352.56.55.852.324.036.56.602.451.46.65.462.424.516.66.282.549.26.75.102.524.846.75.972.647.96.84.762.625.036.85.672.746.76.94.452.725.106.95.392.844.174.152.825.0575.122.943.37.13.872.924.9

19、17.14.86342.47.23.61324.677.24.623.142.17.33.373.124.367.34.383.240.47.43.143.223.987.44.163.340.057.52.933.323.547.53.953.438.277.62.733.423.057.63.753.536.527.72.543.522.527.73.553.634.787.82.373.621.967.83.373.733.087.92.213.721.377.93.203.831.4282.063.820.7683.033.929.803.920.148.12.87428.24419.

20、518.22.724.126.724.118.874.225.264.218.224.323.864.317.584.422.524.416.944.521.234.516.3191.7 分期设计洪水1.7.1 时段的划分由于前进水库没有分期洪水资料，本次设计借用辉发河流域左岸富太河上的柳杨水库分期洪水成果。根据设计参证站柳杨水库历年各月最大洪水资料，点绘洪水年内分布图，描绘平顺外包线，根据来水趋势以及施工组织设计要求划分出春汛、秋汛。春汛分期：4 月 1 日5 月 31 日，秋汛分期：9 月 1 日10 月 31 日。分期洪水在施工中使用时可跨期使用，一般可以跨 5 天左右，最多不能超过 1

21、0 天。1.7.2 计算方法根据分期洪水的划分时段，对柳杨水库春汛、秋汛两个时段进行洪水特征值统计，采用不跨期极值选样的原则进行峰量统计，按连序系列进行频率分析，理论频率曲线采用皮尔逊型曲线目估适线，统计参数按矩法公式计算。1.7.3 前进水库分期洪水计算根据柳杨水库站的计算统计参数，用柳杨水库同频率下的分期洪水占主汛洪水的比例来推求前进水库的分期洪水。成果见下表：表 1-7-1 前进水库分期洪水成果表项目P(%)主汛春汛秋汛101049.97.8Q（m3/s）20535.64.6105057644柳杨水库W1（104m3）2027039.827.41018.11.72 1.36 Q（m3/s

22、）2012.11.28 1.05 1028.14.23 2.45 前进水库W1（104m3）2019.12.82 1.94 根据施工组织要求，计算 P=20%时 9、10、11 月份的径流量为 15.5 万 m3。1.8 坝下游水位流量关系因本次设计没有实测的坝下水位流量关系，泄洪灌溉洞下游处水位流量关系采用曼宁公式推算，河道纵坡为 0.01，糙率 n=0.03。公式： RiCAQ 式中：C谢才系数， ；6/11CRnA过水断面面积； R水力半径，R=A/X； X湿周；10 i底坡降，泄洪灌溉洞出口处水位流量关系曲线见下表。工程竣工后，建议加强对坝下水位流量的观测。表 1-8-1 前进水库大坝

23、下游水位流量关系表水位（m）286.0286.20286.40286.60286.80287.00泄流量（m3/s)00.281.062.424.487.34水位（m）287.20287.40287.60287.80288.00288.20泄流量（m3/s)11.0815.8121.6128.5736.7646.271.9 泥沙由于前进水库无泥沙观测资料，本次设计采用吉林省水资源 （吉林科学技术出版社 2008.1）中“吉林省 19802000 年平均悬移质年输沙模数分区图”的查算结果，得水库多年平均悬疑质输沙模数为 200t/a/km2，推移质输沙量按占悬移质输沙量的 20%计。1.10 冰

24、情该地区多年平均初冰日期 10 月 27 日，封冻日期为 11 月 15 日，多年平均开河日期为 4 月1 日，终冰日期为 4 月 11 日，封冻天数为 142 天，冻层深为 1.70m，库区平均冰厚 1.0m 左右。2 工程地质资料2.1 工程概况前进水库位于吉林省桦甸市八道河镇境内，坝址以上集雨面积 2.94km2。水库于 1981 年竣工。总库容 20.42 万 m3，兴利库容 16.35 万 m3，正常高水位 297.94m。坝长为 203m，坝顶宽 4.0m，最大坝高 13.6m，坝顶高程 299.77m300.00m。前进水库是一座以灌溉为主，结合养鱼等综合利用的小(2)型水库。前

25、进水库枢纽主要由土坝、泄洪灌溉洞及溢洪道组成。水库存在的主要问题（1）库内淤积较严重；（2）前坝坡护坡块石起伏不平，凌乱不堪，后坡冲刷严重；（3）左坝肩渗漏严重；（4）坝基渗漏，坝后有积水。（5）泄洪灌溉洞右侧渗漏严重。2.2 勘察概况水库修建至本次勘察间从未进行过勘察。2011 年 2 月 18 日2 月 23 日，对前进水库进行11初步设计阶段的工程地质勘察工作，2011 年 10 月 14 日又进行补充勘察，完成工作量见表 2-2-1。表 2-2-1 前进水库工程地质勘察工作量一览表 工程地质测绘钻 探探坑及五米钻标贯触探取 样 试 验工 程 测 量比例面积孔数进尺原状扰动击实样水样剖面

26、定位点项目工程位置1/1000km2个m个次件km/条个坝址区地质调查 0.28km2441.2626库区及料场调查地质调查 15km222011 年 3 月 14 日3 月 16 日，进行内业整理及报告编写。2011 年 10 月 1619 日进行报告补充修改。工作依据及执行的有关规范规程（1） 中小型水利水电工程地质勘察规范SL55-2005；（2） 水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008；（3） 水利水电工程地质测绘规程SL299-2004；（4） 土工试验规程SL237-1999；（5） 原状土取样技术标准JGJ89-92；（6） 水利水电工程钻探规程SL291-2003；

27、（7） 水利水电工程注水试验规程SL345-2007；（8） 水利水电工程制图标准SL73-95；（9） 工程地质手册第四版；（10） 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 （SL251-2000） 。2.3 区域地质概况本区地貌属吉林省东部山地的吉林低山丘陵区，吉林哈达岭和大黑山呈北东走向分别在本区的南东与西北通过。以北西向发育的河流为主，北东向发育的河流次之。河谷漫滩、阶地较发育。本区地层属辽东分区吉林延边分区中的吉林小区，发育地层主要有古生代沉积岩等，地表多由第四系冲洪积堆积及坡积层覆盖。该区大地构造单元属天山兴安地槽褶皱区吉黑褶皱系吉林优地槽褶皱带吉林复向斜吉林桦甸褶皱束。据 1:50 万

28、吉林省构造体系图，本区构造以北东向构造体系为主。 根据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001） ，本区地震动峰值加速度为 0.05g，相应地12震基本烈度为度。根据中国季节冻土标准冻深线图 ，本区标准冻土深度 1.70m。2.4 库区工程地质条件及评价2.4.1 库区工程地质条件2.4.1.1 地形地貌库区地貌为低山丘陵，地形呈北东高、西南低，河谷呈不对称 “U”型。地貌形态按其成因类型可分为丘陵、山前坡洪积地形及河谷。低山丘陵：主要分布于库区右侧，山顶浑圆状，丘陵斜坡坡度 2030，切割深度 5060m。地表植被较发育，组成岩性主要为安山岩等。山前坡洪积地形；主要分布于水库两岸，呈

29、倾斜状，坡度较缓，一般 25以下。组成岩性以碎砾石混土为主。河谷：主要为阶地，地势较低平。组成岩性以灰色低液限粘土、砂及砂砾石为主。2.4.1.2 地层岩性库区内出露岩石主要为海西期花岗岩及第四系松散堆积物，松散堆积物广泛分布在水库周边，岩性主要为坡洪积及河流冲积的碎砾石、粘性土、砂及砂砾石等。2.4.1.3 地质构造根据 1：20 万区域地质图及地质测绘，库区内未发现有大的构造通过。2.4.1.4 水文地质库区地下水类型主要为基岩裂隙水及第四系松散层孔隙水。基岩裂隙水赋存于岩体裂隙中，接受大气降水及第四系孔隙水补给，排泄于下游；第四系孔隙水赋存于第四系冲积、坡洪积的砂砾石层中，接受大气降水补

30、给，排泄于河流及下游。2.4.2 库区工程地质评价2.4.2.1 库区渗漏库区周边地势较高，地下水分水岭高于水库正常高水位，未见有通向邻谷的渗漏通道，不存在永久渗漏问题。2.4.2.2 库区塌岸及淤积水库周边地形坡度较缓，植被发育较差，水库运行多年，未见有较大塌岸问题，库岸基本稳定，但固体径流量较大，存在较严重的淤积问题，淤积厚度 34m。2.4.2.3 库区浸没库区附近无厂矿、村屯，正常高水位附近较少耕地，一般不存在库区浸没问题。2.5 坝址区工程地质条件及评价2.5.1 坝址区工程地质条件2.5.1.1 地形地貌坝址区地貌按成因类型可分为河谷阶地（I）及山前坡坡洪地貌（） 。13河谷阶地（

31、I）：分布于坝址大部分地段，地形较低平，微向河床方向倾斜，宽约100130m，地面高程 286288m。地表岩性为不连续的低液限粘土及砂砾石。山前坡洪积地形（）：主要分布于河谷阶地两侧及两坝肩，发育宽度较大，100m 以上。地面高程 290m 以上。表层岩性为碎砾石混土。2.5.1.2 地层岩性坝址区地层岩性包括人工填土、第四系河流冲积层、坡洪积物及下部岩体等。地层岩性由新至老分述如下：（1）第四系全新统人工堆积物(Q4r)坝体含土碎石 (1-1)：灰色黄色，结构不均匀。以碎砾石及风化砂为主，含细粒土，细粒土可达 1520%左右，稍湿，稍密中密。碎砾石径一般 820mm，大者可达 50mm 以

32、上。2 组颗分均值：砾石 47.4%，粗砂 24.1%，中砂 2.5%，细砂 3.9%，粉粒 17.6%，粘粒 4.5%，按颗分定名为粉土质砂。分布于坝顶，厚度 2.02.5m。坝体粉土质砂（1-2）：黄色，成分为砂砾石混粘性土及少量碎石，结构较杂。一般中密状，稍湿湿。4 组颗分均值：砾石 35.4%，粗砂 16.4%，中砂 3.8%，细砂 3.9%，粉粒 32.9%，粘粒7.6%，按颗分定名为粉土质砂。分布于坝体碎石土(1-1)以下，组成坝体主体，最大厚度13.2m。（2）第四系全新统冲积堆积物(Q4al)低液限粘土：灰色，黄灰色为主，结构较均匀，含植物根系，可塑状。以粉粒成分为主，次为粘粒

33、。分布于坝基河谷阶地表层，厚度 0.120.25m。砂砾石：灰色为主，结构不均匀。砾石含量 50%以上，砾径 560mm 均有，个别大者可达 60mm 以上。卵砾石磨圆较差，以次棱角状为主，个别棱角状，少量次圆状，含泥质成分。卵砾石原岩成分主要为坚硬沉积岩及火成岩。砂以粗砂粒为主。该层稍密，饱和，透水性较强。分布于坝基河谷阶地低液限粘土以下，厚度 1.52.8m。（3）第四系上更新统冲洪积堆积物(Q3apl)粉土质砂：黄色，结构混杂。以砾石为主，少量碎石。粒径一般 810mm，大者可达80100mm。稍湿，稍密中密。次为砂及粘性土，粉粘粒含量可达 2025%，充填于粗粒空隙中，透水性较差。分布

34、于坝基两侧及右坝肩表层。厚度不一，较厚处可达 5.0m 以上。（4）岩体强风化安山岩：灰色，岩芯块状为主。节理裂隙发育，透水。分布于坝基底部、左坝肩及右坝肩粉土质砂以下。 各岩土层物理力学性质指标试验值见试验成果汇总表 3-5-1。2.5.1.3 地质构造通过区域地质图及地质测绘、钻探勘察中未发现构造破碎带。142.5.1.4 水文地质坝址区地下水类型主要为第四系松散层孔隙水。孔隙水赋存于全新统冲积砂砾石层中，含水层透水性较强。坝后地下水位埋深较小，一般小于 0.5m，低洼处地下水位高于地面。地下水接受大气降水、基岩裂隙水及库水补给，向河床部位及下游排泄。桦甸市前进水库物理力学指标试验成果见表

35、 2-5-1。通过调查访问，库水及地下水对混凝土无腐蚀性。15 桦甸市前进水库物理力学指标试验成果汇总表 表 2-5-1容 重天 然 坡 角颗 粒 组 成 (mm)砂 粒含水量湿干孔隙比比 重液 限塑 限塑性指数液性指数渗透系数压缩系数抗 剪 强 度水上水下承载力卵石砾粗中细粉粒粘粒WdeGWLWpIpILKa1-2ccmfk6060220.50.50 0.250.25 0.0750.075 0.0050.005岩 性项 目%g/cm3g/cm3%cm/sMPa-1kPa度度度kPa%备 注最大值2.510-3最小值5.410-4平均值1.510-349.424.12.53.917.62.5大

36、均值小均值坝体含土碎石(1-1)组数2222222最大值5.510-4最小值8.510-5平均值1.510-437.417.453.932.14.2坝体粉土质砂(1-2)组数2444444平均值4.6710-445.613.86.24.1255.3粉土质砂组数2222222162.5.2 坝址区工程地质评价2.5.2.1 坝体质量评价（1）坝体结构坝体为粉土质砂均质坝，顶部有 2.02.5m 厚的含土碎砾石(1-1)，前坡为护坡块石，后坡坡脚有块石排水棱体，底部为齿槽，齿槽部位坝体坐于强风化安山岩上，中右侧坝体坐于粉土质砂层上。（2）坝体填筑质量评价按水利水电工程天然建筑材料勘察规程SL251

37、-2000 均质坝土料质量技术要求评价，见表 2-5-2。表 2-5-2 均质坝土料质量评价表项 目SL251-2000 规范规定技术指标试 验 值评 价粘粒含量1030%为宜 35%(均值 4.0%)不合格塑性指数717渗透系数辗压后小于 1.010-4CM/S1.510-4CM/S不合格有机质含量5%-水溶盐含量7-紧密密度宜大于天然密度从表中可以看出：坝体土（1-2）所做试验指标与规范规定技术指标比较，均不合格。钻孔揭露坝体内形成浸润曲线，从试验指标看，坝体土填筑料较差，不符合规范及设计要求。坝体土（1-1）底部低于正常高水位或设计洪水位，不起隔水作用。坝前坡护坡块石铺砌质量差，凌乱不堪

38、，建议修整。（3）坝体稳定分析沉陷稳定坝体土在自身荷载作用下，经过几十年运行，沉降已基本趋于稳定，不存在沉陷稳定问题。滑动稳定根据野外鉴定、测试及室内试验分析，坝体土密实度中等，因此不存在坝体坝坡滑动稳定问题。坝体渗漏与渗透稳定坝体主要由粉土质砂组成，渗透系数为 1.510-4cm/s。顶部为含土碎石，渗透系数为 1.510-3cm/s，属中等透水。勘探揭露坝体内有浸润水位。因此坝体存在渗漏问题（勘察发现坝右侧后坡 295m 以下有渗流现象，其他部位坝后坡亦有洇湿现象） ，但不存在渗稳问题。172.5.2.2 坝基工程地质评价（1）承载力由于坝体高度(13.0m)不大。坝基各层承载力可满足土坝

39、坝体荷载要求。（2）沉陷及滑动稳定沉陷稳定坝基由河谷低液限粘土、砂砾石、粉土质砂及强风化安山岩组成。在坝体荷载作用下，经几十年固结沉降已基本趋于稳定，不存在沉陷稳定问题。滑动稳定坝基由河谷低液限粘土、砂砾石、粉土质砂及强风化安山岩组成。抗剪强度中等以上，无软弱夹层。不存在抗滑稳定问题。（3）渗漏及渗透稳定 坝基由低液限粘土、砂砾石、粉土质砂及强风化安山岩组成。砂砾石为透水层，强风化安山岩为透水岩体。粉土质砂为透水层，低液限粘土较薄，隔水性差，且在库内多处缺失。砂砾石及强风化安山岩均为透水，坝基存在渗漏问题，但由于截水槽坐于基岩上，故不存在渗稳问题。2.5.2.3 坝肩工程地质评价左坝肩为强风化

40、安山岩，为中等透水，存在绕渗问题，无渗稳问题。不存在边坡稳定问题。右坝肩粉土质砂，为中等透水层，存在绕渗问题，一般无渗稳问题。边坡坡度较缓，不存在边坡稳定问题。坝址区各岩土层物理力学指标建议值见表 2-5-3。2.5.3 泄洪灌溉洞工程地质条件及评价泄洪灌溉洞位于大坝中左侧，基础主要坐于强风化安山岩上，承载力可满足要求。泄洪灌溉洞边墙与坝体接触部位存在较严重渗漏问题，建议处理。18表 2-5-3 前进水库坝址区各岩土层物理力学指标建议值表密 度抗 剪 强 度开挖边坡含水量湿干比重孔隙比渗透系数压缩系数凝聚力内摩擦角允许渗透比降承载力标准值摩擦系数临时永久WdGseKa1-2cJ允fkf序 号岩

41、性%g/cm3g/cm3cm/sMPa-1kPa度kPa1坝体碎石土(1-1)101.941.762.680.5231.510-30.25230.31200.351:1.01:2.02坝体粉土质砂(1-2)211.971.632.690.6501.510-40.2510180.81200.301:1.01:2.53低液限粘土321.911.452.690.8555.310-60.4012131.21000.251:1.51:2.54砂砾石8.52.011.852.670.4435.010-20.06029;310.102800.451:1.251:2.05粉土质砂10 1.981.802.68

42、0.4894.6710-40.15250.52300.351:1.51:2.56强风化安山岩32.302.232.670.1976.510-40.0254055000.501:1.01:1.57库内淤积物62.31.600.992.691.7171.2910-51.08101.01:2.01:3.0长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）192.5.4 溢洪道工程地质条件及评价溢洪道位于右坝肩，基础地基土为粉土质砂，承载力可满足要求。基础底部存在一定的渗透问题，但由于渗径较长，故不存在渗透破坏问题。2.6 天然建筑材料2.6.1 粘土料水库附近无粘土料，粘土料场位于二道沟村西 3.0k

43、m 处境内，地表现为地方性旱田耕地，村政府有能力调整使用，面积较大，储量充足。岩性为含砾低液限粘土，运距在 6km 左右，料场土料组成砂粒占 8.0，粉粒占 69.5，粘粒占 22.5，土料质量评价见表 2-6-1。 表 3-6-1 土料质量评价表项 目SL251-2000 规范规定技术指标试 验 值评 价粘粒含量1540%为宜22.5%合格塑性指数102017合格渗透系数碾压后1.010-5(cm/s)3.0510-6(cm/s)合格有机质含量2%0合格-水溶盐含量2g/cm2.15 g/cm合格含泥量3031合格渗透系数碾压后大于 110cm/s1.210cm/s合格击实试验最大干密度值

44、dmax=1.92g/cm3，最优含水量 Wop=9.0%,控制相对密度 D=0.75，经过计算，建议上坝控制干密度 d=1.80 g/cm3，控制含水量 W=9.01%，内摩擦角水上 31，长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）20水下 28，凝聚力 c=5kPa，渗透系数 K1.210-3cm/s，比重 2.67。建议在施工前结合具体取样位置重新取样试验，确定更为适宜的设计参数。2.6.3 砼骨料附近缺乏砼用骨料，建议到八道河镇金河村河床漫滩砂场取料，原材料为天然砾砾石料。可按设计要求购买已筛选好的所需粒径的成品料（商品料） ，质量及数量皆满足要求，交通运输方便，运距 10km。

45、表 2-6-3 砼用细骨料质量评价表项目标准试验值评价表观密度2.55G/CM32.62G/CM3合格堆积密度1.50G/CM31.61G/CM3合格孔隙率40%39%合格云母含量2%0合格含泥量3%0.4合格硫酸盐含量1%有机质含量浅于标准色轻物质含量1%细度模数2.53.5 为宜3.00合格平均粒径0.360.5M 为宜0.50合格从表中可以看出砂料各指标满足质量要求。2.6.4 石料工程区附近无块石料场，需到八道河镇上八道村附近的丘陵区采石场取料。现有开采面，为商品料场。岩性为花岗岩，灰色，微风化状，岩石新鲜坚硬，质量和储量满足要求。有公路通往坝址，交通便利，运输距离 16km。表 2-

46、6-4 石料质量评价表项目规范指标试验值评价饱和抗压强度按使用要求确定120MPa合格软化系数0.87合格冻融损失率2.4t/m2.60合格2.7 结论及建议（1）区域稳定：本区地震动峰值加速度为 0.05g，相应地震基本烈度为度；属相对构造稳定区。（2）库区：库区不存在永久渗漏问题，库岸较稳定，库区植被较发育，水库固体径流量长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）21较大，存在较严重的淤积问题，淤积厚度 34m。库区两岸近正常高水位附近无厂矿，村屯，没有浸没问题。（3）坝体：坝体不存在滑动稳定问题，无沉陷问题。存在渗漏问题，但不存在渗稳问题。前坝坡护坡石已破坏，建议重新修整。（4）坝

47、基：坝基承载力可满足坝体荷载要求，无沉陷问题，不存在滑动稳定问题。截水槽坐于基岩上，不存在渗稳问题。（5）坝肩：左坝肩存在绕渗问题，无渗稳问题。无边坡稳定问题。右坝肩粉土质砂，为中等透水层，存在绕渗问题，无渗稳问题。边坡坡度较缓，不存在边坡稳定问题。（6）泄洪灌溉洞：泄洪灌溉洞地基承载力可满足设计要求，边墙与坝体接触部位存在较严重渗漏问题，建议处理。（7）溢洪道：溢洪道地基承载力可满足设计要求，基础底部存在渗漏问题，但由于渗径较长，故不存在渗透破坏问题。（8）天然建筑材料：各种天然建筑材料质量及储量均满足设计要求，交通运输较方便。（9）标准冻深：本区季节性标准冻土深度 1.70m。3 工程任务

48、和规模3.1 工程任务本次除险加固工程的任务：（1）依据现行规范，重新进行调洪演算，校核现有坝高；（2）对现有大坝坝坡进行稳定复核；（3）对坝基和坝体进行渗流分析，并针对存在的问题进行加固处理；（4）对泄洪灌溉洞进行拆除重建；（5）对上游干砌石护坡拆除，铺设混凝土护坡；（6）对下游棱体排水进行修缮。3.2 工程规模水库总库容为 22.31 万 m3，为小（2）型水库。3.3 洪水调节调洪方法采用试算法计算。洪水调节成果见表 3-3-1。长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）22表 3-3-1 调洪计算成果表(单孔 1.21.2m 采用) 项目频率水位 H（m）洪峰流量（m3/s）泄洪

49、灌溉洞泄量 q（m3/s）溢洪道泄量q（m3/s）总泄量 q（m3/s）库容 V（万 m3）5%297.9425.125.1025.118.160.5%299.1754.838.937.8646.7922.313.4 设计基本依据（1） 水利水电工程初步设计报告编制规程(DL5021-93)（2） 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(SL252-2000)（3） 防洪标准(GB50201-94)（4） 碾压式土石坝设计规范(SDJ218-84)（5） 小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则(SL-189-96)（6） 水利水电工程施工组织设计规范(SL303-2004)（7） 水库工程管理设计规

50、范(SL106-96)（8） 水工隧洞设计规范(SD134-84)（9） 水工建筑物抗震设计规范 （DL509-1997）（10） 水利工程管理单位编制定员试行标准 （SLJ 705-81）（11） 水利水电工程制图标准 （SL73-95）（12） 水工设计手册4 工程现状及存在问题4.1 土坝工程大坝为均质土坝，现有坝长 203m，最大坝高 12.5m，坝顶宽度 3.54.0m，坝顶高程在299.77m300.0m 之间。根据本次水库除险加固设计要求，此次防洪标准按 20 年一遇设计，200 年一遇校核，计算出坝顶高程为 299.76m，故现有坝顶高程基本能满足防洪设计要求，本次设计仍维持现

51、状。存在的主要问题：（1）上游护坡砌石块石粒径偏小，风化严重，护砌基本失去防护功能。由于土坝石料质量及砌护质量未达到标准，加之护砌块石经多年运行，冰推冻胀，砌体凌乱，破碎严重，块体明显偏小。经现场踏查，现有坝顶以下个别部位 0.5m1m 高范围内根本没有护坡。下游坝坡有 20%的坡面没有达到设计坡比，自然草皮护坡受雨水冲蚀，坡面有冲沟，最深达10cm。长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）23（2）坝体下游坝址处有堆石排水棱体，在长年的冻融破坏过程中，排水棱体表面部分脱落，且风化较为严重。4.2 泄洪灌溉洞工程泄洪灌溉洞承担着灌溉与泄洪作用，洞身断面为 1.00.8m 方洞，洞底高程

52、为 287.94m，泄洪灌溉洞位于桩号 0+013m 处，与坝轴线成 86角。由进口段、洞身段、竖井段、出口段及消力池段组成。存在的主要问题：（1）泄洪灌溉洞启闭室基础坐在浆砌石上，边墙与坝体接触处有严重渗水现象。（2）泄洪灌溉洞陡坡段及消力池段砼，表层脱落，骨料裸露，呈蜂窝状，部分钢筋裸露，可见锈蚀，墙体出现多处裂缝。（3）泄洪灌溉洞闸门制造、安装质量差；闸门局部漏水、转动部分不灵，引起启闭机超载；而启闭机罩已破裂，后焊补并用铁丝捆绑，门体有锈蚀，螺杆机因无中间支承装置，螺杆弯曲，陡坡段灌溉闸更无启闭设备。（4）启闭室为简易砖房，无窗户，室内采光，通风条件极差，每逢雨季，漏雨严重，造成室内设

53、备严重锈蚀。（5）启闭桥已严重变形，丧失使用功能。4.3 溢洪道工程溢洪道设在右岸，为河岸式无闸开敞式溢洪道，堰型为宽顶堰，堰顶高程 297.94 米，堰顶宽度 5 米。溢洪道为钢筋砼结构，由进口段、控制段、陡坡段、消力池段及海漫段组成。2004 年已对溢洪道进行了除险加固，基础座于粉土质砂层上，承载力可满足要求。目前基础底部存在一定的渗透问题，但由于渗径较长，故不存在渗透破坏问题，目前可正常运行。4.4 管理设施前进水库调度按综合利用水库调度通则编制了控制运用计划，并报桦甸市水利局审定后，合理进行调度运用。但一直无水文测报站网，通讯设施也不完善，勉强维持工作。水库各项规章制度及计划基本可以落

54、实。该水库由于缺少必要的观测设备，因而无法定时、定量的监测运行中出现的问题。4.5 安全鉴定核查意见根据水库“三类坝鉴定成果核查意见表”，安全鉴定结论如下：水库防洪安全综合评价为 A 级，大坝结构安全、输水洞结构安全为 B 级，土坝渗流安全综合评价为 B 级，砼结构安全综合评价为 C 级，金属结构安全综合评价为 C 级，本工程大坝安全性级别为类。长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）245 工程布置和建筑物5.1 工程等别及防洪标准根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准 （SL252-2000）规定，前进水库本次除险加固设计后总库容 22.31104m3，仍属于小（2）型水库，工程级

55、别为等，主要建筑物为 5级，次要建筑物为 5 级。大坝设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 200 年一遇，坝址区地震基本烈度为度。5.2 工程总体布置该水库除险加固后，枢纽由土坝、泄洪灌溉洞、溢洪道组成。大坝全长 203m，坝顶宽4.0m，坝顶高程 299.76m,上游坡比 1:2.5，采用现浇混凝土护坡，下游坡比 1:2.25，采用天然护坡。泄洪灌溉洞位于大坝左端 0+013 处，本次设计在原位置拆除重建。新建洞轴线与坝轴线正交，洞身尺寸为 1 孔 1.21.2m（高宽） 。由进口、有压洞、竖井段、无压洞、出口 U 型槽、分水闸、陡坡及消力池组成，全长 77.6m。洞进口底高程 2

56、87.94m，工作闸门 1 扇，检修闸门 1 扇，出口节制闸门 1 扇，出口分水闸门 1 扇。工作闸门及检修闸门均选用 1.61.5 平面钢闸门；节制闸门选用 PGZ1.61.6 平面式拱形铸铁闸门；分水闸门选用 PGZ0.80.8 平面式拱形铸铁闸门。配备 2 台 10t 手电两用单吊点螺杆式启闭机、1 台 8t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机、1 台 5t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机。泄洪灌溉洞施工开挖边坡不小于 1:3，以便于施工后回填。溢洪道设在右岸，为河岸式无闸开敞式溢洪道，堰型为宽顶堰，堰顶高程 297.94 米，堰顶宽度 5 米。溢洪道为钢筋砼结构，由进口段、控制段、陡坡段、消力

57、池段及海漫段组成。本次设计溢洪道仍维持现状。5.3 土坝设计根据目前土坝工程的现状和存在的问题，本次除险加固设计土坝工程主要内容如下：（1） 重修上游护坡；（2）修缮下游堆石棱体排水；（3）重修泄洪灌溉洞。5.3.1 坝顶设计前进水库经调洪计算和超高计算，确定坝顶高程为 299.76m，现状坝顶高程299.77m300.00m，现有坝顶高程满足防洪要求，本次除险加固设计大坝不加高，仍维持原坝顶构造。在泄洪灌溉洞施工开挖后回填至 299.76m，并重修施工过程中破坏的坝顶混凝土路面。5.3.2 坝坡设计目前水库大坝上游坡坡面凸凹不平,干砌石护坡垫层被淘空,护坡块石风化严重、块径小且已大量脱坡或塌

58、陷。本次设计拆除现有干砌石护坡，采用现浇混凝土护坡，护砌范围为 295.0m 至坝顶，护坡厚度为 15cm，在现浇混凝土下面铺设 15cm 厚的砂砾石垫层、一层复合土工膜。长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）25本次除险加固设计考虑施工条件及满足第二年养鱼要求，经与水库管理单位研究，确定前坡翻修起始高程为 295.0m，对前坡高程在 295.0m 以上块石及垫层全部清除，重新护砌。5.4 排水棱体修缮现状排水棱体表面冻融破坏严重，且表面块石风化比较严重，本次除险加固对棱体排水进行修缮。为节省投资，将现状排水棱体表层 20cm 厚块石去除，从上游块石护坡拆除的石料中选择较好的块石加以

59、替换。修缮后排水棱体顶宽 2m，外坡 1:1.5。高程为 288.30m。5.5 泄洪灌溉洞设计针对泄洪灌溉洞存在的问题，本次设计对泄洪灌溉洞拆除重建。泄洪灌溉洞位于大坝左端 0+013 处，本次设计在原位置拆除重建。新建洞轴线与坝轴线正交，洞身尺寸为 1 孔 1.21.2m（高宽） 。由进口、有压洞、竖井段、无压洞、出口 U 型槽、分水闸、陡坡及消力池组成，全长 77.6m。洞进口底高程 287.94m，工作闸门 1 扇，检修闸门 1 扇，出口节制闸门 1 扇，出口分水闸门 1 扇。工作闸门及检修闸门均选用 1.61.5 平面钢闸门；节制闸门选用 PGZ1.61.6 平面式拱形铸铁闸门；分水

60、闸门选用 PGZ0.80.8 平面式拱形铸铁闸门。配备 2 台 10t 手电两用单吊点螺杆式启闭机、1 台 8t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机、1 台 5t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机。本次泄洪灌溉洞除险加固设计内容包括：泄洪灌溉洞全部拆除重建，消能采用底流消能，型消力池，具体尺寸见图。消力池深 0.75m，池长 8.4m。由于尾水渠道地层岩性为强风化安山岩，抗冲能力较强，故海漫段未护砌。6 机电、金属结构6.1 机电根据用电负荷情况，为保证水库工作正常运行，配一台 12KW 柴油发电机组及 GGD1 型低压配电柜 1 台。6.2 金属结构泄洪灌溉洞工作闸门 1 扇，检修闸门 1 扇，出口节

61、制闸门 1 扇，出口分水闸门 1 扇。工作闸门及检修闸门均选用 1.61.5 平面钢闸门；节制闸门选用 PGZ1.61.6 平面式拱形铸铁闸门；分水闸门选用 PGZ0.80.8 平面式拱形铸铁闸门。配备 4 台 10t 手电两用单吊点螺杆式启闭机、2 台 8t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机、1 台 5t 的手电两用单吊点螺杆式启闭机。7 施工组织设计7.1 施工条件桦甸气象站多年平均降水量为 754.6mm，降水量年内分布均匀，主要集中在 69 月份，占年降水量的 71.2。多年平均蒸发量为 658.6mm（E601） 。多年平均气温 4.1C，极端最高长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（

62、论 文）26气温 36.3C，极端最低气温-45C。多年平均风速为 2.2m/s，最大风速为 20m/s。多年平均日照时数为 2343h。土坝上游护坡砌护和泄洪灌溉洞施工选择在秋季枯水期，施工期库水位控制在 295.0 米以下，施工期洪水计算按秋汛（9-10）月份考虑，根据柳杨水库站的计算统计参数，用柳杨水库同频率下的分期洪水占主汛洪水的比例来推求前进水库的分期洪水。成果见下表：表 7-1-1 前进水库分期洪水成果表项目P(%)主汛春汛秋汛101049.97.8Q（m3/s）20535.64.6105057644柳杨水库W1（104m3）2027039.827.41018.11.72 1.36

63、 Q（m3/s）2012.11.28 1.05 1028.14.23 2.45 前进水库W1（104m3）2019.12.82 1.94 7.2 施工导流7.2.1 施工洪水根据水利水电工程施工组织设计规范 （SL303-2004）第 3.2.6 条的规定,其导流建筑物应为级建筑物.其施工洪水采用 5 年一遇洪水标准。经计算，在整个施工期，由于水库调蓄能力有限（总库容 20.42 万 m3） ，9、10、11 月份的入库径流量为 15.5 万 m3。7.2.2 施工导流根据水库除险加固工程的施工条件及工程特点，为方便施工，缩短工期，降低临时工程投资起见，枢纽建筑物施工导流方式采用：（1）泄洪灌

64、溉洞进口段拟采用全段围堰和涵管导流方式；（2）上游坝坡护砌将库水位放到 295.0m，对坝坡 295.0m 以上部分进行护砌，坝坡原有护砌石料用于 295.0m 以下护脚和修缮坝后排水棱体；（3）坝后坡和坝顶施工不必考虑导流设施。泄洪灌溉洞进口施工采用涵管导流和草土围堰结构挡水。由于泄洪灌溉洞维修加固工程量较小，因此施工安排在秋季施工。施工期库水位为 295.0m，设计围堰超高取 0.5m，顶宽取 3.0m，迎水面边坡取 1：1.5，背水面边坡取 1：1.5，迎水面用厚 0.5m 草袋袋装风化砂护坡，围堰全长 70.0m。7.2.3 基坑排水施工期基坑排水分初期排水和经常性排水两种形式。经计算

65、采用 2 台型号 100QWB65-15潜水污水泵，出水流量 Q=65m3/h，扬程 H=15m。7.2.4 施工总进度工程总工期为 12 个月，从第一年 8 月 15 日第二年 7 月 30 日，其中包括工程筹建期 1个月。长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）27第一期工程，工程准备期为第一年 8 月 15 日第一年 9 月 15 日；主体工程施工期为第一年 9 月 15 日第一年 11 月 15 日，共计 3 个月，完成工程量为坝体填筑至正常高水位（包括输电线路移设） 、上游护坡护砌至正常高水位、泄洪灌溉洞重修。第二期工程，工程准备期为第二年 3 月 15 日第二年 3 月 2

66、5 日；主体工程施工期为第二年3 月 26 日第二年 6 月 30 日，共计 3 个半月，泄洪灌溉洞完建并坝体回填，坝顶连接桥、启闭机室以及闸门及启闭设备配套设施的安装。上游护砌正常高水位至设计坝顶段防护，坝体棱体排水修缮施工。第二年 7 月 1 日开始竣工准备工作，至第二年 7 月 30 日完成工程竣工验收。表 7-2-1 前进水库除险加固工程施工总进度表6 月 7 月 8 月9 月10 月11 月下年3 月下年 4 月 下年 5 月 下年 6 月下年 7 月分部工程名称1630115163111516301151631115163015311151630115163111516301151631一、工程筹建二、第一期工程1、围堰工程3、坝上游坡护砌至正常高水位4、泄洪灌溉洞开挖及修建三、第二期工程1、工程准备2、泄洪灌溉洞完建并坝体回填3、启闭设备安装调试4、坝上游坡护砌至设计顶高程5、坝顶人行桥施工6、下游棱体排水修缮长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）28四、工程验收长 春 工 程 学 院 毕 业 设 计（论 文）297.3 物资供应施工所用三材(钢材、木材、水泥)