某水库除险加固设计

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1、 题 目：高高堰水库除险加固设计 层 次： 大专 专 业： 水利水电建筑工程 年 级： 08 级 学 号： 0911010312 学 生： 指导教师： 完成日期： 2012年04 月 29 日 II 古岐水库除险加固设计内容摘要高高堰水库位于长江水系綦江河支流,该水库坝址位于綦江区篆塘镇高高堰村，是一座以灌溉为主、兼饮水的小（2）型骨干水利工程。本除险加固设计主要内容包括：地质地形分析；水文水利计算；大坝渗流计算与稳定分析。大坝上游消坑位置清淤处理后采用粘土夯实回填；大坝下游采用草皮护坡，并设贴坡排水体；溢洪道增设消力池。对高高堰水库的除险加固，有利于发展及改善防洪条件关键词：除险加固；均质粘

2、土坝；溢洪道；消力池；贴坡排水体目 录1内容摘要11工程概况11.1 概 述11.2 安全鉴定结论11.3除险加固必要性及除险加固措施建议31.4整治设计概述31.5工程概算41.6高高堰水库除险加固工程特性表42水文62.1流域概况62.2水文基本资料62.3设计洪水72.4坝顶高程133工程地质勘察233.1工程地质概述233.2大坝填筑土体及岩石的物理力学性质253.3主要建筑物工程地质条件评价283.4天然建筑材料293.5结论及建议304枢纽建筑物除险加固设计314.1 设计依据314.2 大坝除险加固设计314.3 溢洪道整治设计434.4 放水设施整治设计474.5 附属设施设计

3、474.6 主要工程量475工程管理495.1 工程管理机构495.2 工程管理设施495.3 工程管理范围及保护范围495.4 工程运行管理506 施工组织设计526.1施工条件526.2施工交通运输526.3施工导流536.4 施工期水库水位调度536.5 主体工程施工546.6施工布置566.7 施工总进度577工程占地597.1 工程占地实物指标597.2 工程占地安置规划597.3工程占地补偿投资概算598 环境保护与水土保持设计628.1 环境保护设计628.2 水土保持设计669 投资概算729.1 工程概况729.2 编制原则和依据729.3 设计概算中其他应说明问题749.4

4、工程投资概算749.5 工程投资概算表7510 经济评价7610.1 工程概况7610.2 国民经济评价7610.3 财务分析7910.4 综合评价80附图：1、 高高堰-初设-水工-01 7、高高堰-初设-水工-07 2、 高高堰-初设-水工-02 8、高高堰-初设-水工-08 3、 高高堰-初设-水工-03 9、高高堰-初设-水工-094、 高高堰-初设-水工-04 10、高高堰-初设-水工-10 5、 高高堰-初设-水工-05 11、高高堰-初设-水工-116、 高高堰-初设-水工-06 5古岐水库除险加固设计1 工程概况1.1 概 述高高堰水库位于长江水系綦江河支流,该水库坝址位于綦江

5、区篆塘镇高高堰村，是一座以灌溉为主、兼饮水的小（2）型骨干水利工程。水库大坝距篆塘镇约16.5km，水库大坝通公路，对外交通方便。坝址以上集雨面积0.25km，库区内主河槽长0.62km，河槽平均坡降为102。高高堰水库除险加固后，最大坝高16.11m，总库容15.46万m3。水库设计灌溉面积600亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）之规定，本工程属等小（2）型水利工程，该坝设计洪水重现期为20年一遇，相应洪峰流量5.75m3/s，相应下泄流量0.91m3/s；校核洪水重现期为200年一遇，相应洪峰流量8.64m3/s，相应下泄流量1.5m3/s。高高堰水库大坝安全评

6、价为不安全的三类坝，属病险水库大坝，需采取除险加固措施，确保下游国家和人民生命财产安全。重庆市水利电力建筑勘测设计研究院受重庆市綦江区水务局的委托于2012年2月开始进行本工程枢纽除险加固初步设计工作。设计人员会同业主单位领导、有关人员到现场查勘、了解、收集有关资料，依据现行规程规范的有关规定，于2012年3月编制完成了本设计报告。1.2 安全鉴定结论通过对高高堰水库枢纽工程相关资料的查阅、现场检查、渗流分析、稳定计算分析，按照水利部颁布水库大坝安全鉴定办法及水库大坝安全评价导则SL2582000等文件的要求和现行规范，其具体评价结论如下：（1）水库枢纽工程的作用高高堰水库是一座以灌溉为主、兼

7、饮水的小（2）型水利工程。本次水文复核后，总库容15.46万m3，正常水位对应的库容11.73万m3，设计灌面600亩。（2）大坝运行管理从运行情况分析，水库大坝目前存在许多问题：大坝上游形成直径约3m的消坑，大坝下游坝坡杂草水竹丛生，放水闸阀锈蚀，放水涵管漏水等。这些问题都未能得到行之有效的整治，水库枢纽工程常年带病运行。从大坝的监测角度上看，无观测设施，维护和监测未按规定项目，内容和要求及有关规范规程的规定执行。综上所述，根据水库大坝安全评价导则的有关规定，高高堰水库大坝运行情况综合评价为“差”。（3）洪水复核原大坝设计、校核洪水标准采用的是20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核

8、，本次将水库设计、校核洪水标准定为20年一遇洪水标准设计，200年一遇洪水标准校核。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）中有关规定，设计、校核洪水标准满足规范要求；水库大坝实际的抗洪能力满足国家现行规范要求；水库的抗洪性能为A级。（4）大坝建筑质量评价高高堰水库大坝碾压质量较差，坝土体含砂量大，材料不均匀，下游坝坡局部过陡，变形严重，坝肩、坝体和坝基渗漏十分严重，外坡坝脚散浸。放水涵管采用浆砌条石砌成，施工质量较差，条石与条石之间灰浆脱落，沿涵有渗漏现象。球形闸阀锈损老化，启闭困难，止水不严，漏水严重。由于涵管严重渗漏导致大坝上游形成直径约3m的消坑。综上分析认为，高高堰

9、水库施工质量大部分未达到规定要求，工程运行中存在质量缺陷，故本次评价认为工程质量不合格。（5）大坝渗流稳定性评价根据大坝的运行情况，结合渗流分析和现场检查，水库枢纽存在以下问题：上游坝坡形成直径约3m的消坑，坝体和坝基渗漏十分严重；放水锥形闸阀及拉杆均锈蚀严重，涵管渗漏；经计算，虽然大坝最大渗透坡降小于大坝允许渗透坡降，但下游坝坡浸润线出漏点高程较高，存在坝体安全隐患。根据水库大坝安全评价导则SL258-2000的要求，将该水库大坝的渗流安全性级别定为C级。（6）结构稳定性评价经计算，大坝上下游坝坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求。因此，大坝坝坡处于稳定状态。但是浸润线较高，有可能给大坝造成失稳

10、的影响。此外，放水涵管尺寸及溢洪道边墙均满足要求。但是放水涵管渗漏严重，溢洪道断面杂草丛生，且无消能设施，可能给大坝造成失稳的影响。参照水库大坝安全评价导则（SL258-2000）规定，大坝的结构安全性定为B级。（7）抗震及金属结构安全复核结论水库区域构造属稳定区，其工程区地震基本烈度小于度，视为满足抗震要求。大坝抗震安全评定为A级。高高堰水库金属结构为300mm锥形闸阀1个。经多年运行，锥形闸阀及拉杆均锈蚀严重，涵管渗漏。因此，根据水库大坝安全评价导则的有关规定，大坝金属结构安全评定为B级。根据水库大坝安全评价导则（SL258-2000）之规定，各单项安全性级别中有一项以上为C级应定为三类坝

11、。故高高堰水库大坝定为三类坝，属病险水库大坝。1.3除险加固必要性及除险加固措施建议高高堰水库大坝安全评定为不安全的三类坝，属病险水库。为保护下游乡镇及农村人民生命财产及大片良田沃土安全，特提出如下除险加固工程措施及建议：(1)大坝：对坝体和坝基进行灌浆处理，对防浪墙加高，对直径约3m的消坑进行处理，对大坝进行白蚁防治，对下游坝坡进行彻底清除杂草水竹，进行草皮护坡，修建人行踏步，修建贴坡排水体。(2)溢洪道：清除渠道内的杂草，增设消能设施。(3)放水设施：更换放水设备，改用PE管取水。(4)增设大坝安全监测设施和通讯设备。(5)新建管理房。(6)水库未除险加固前，应限制水库水位运行，确保大坝安

12、全。1.4整治设计概述1.4.1大坝整治设计1、坝坡整治先对上游坝坡直径约3m的消坑进行清理后用粘土进行夯实，然后彻底清除下游坝坡的杂草水竹后，对坝坡进行拉格子草皮护坡，再修建4m高的贴坡排水体。2、坝体和坝基防渗对坝体和坝基分别进行充填灌浆和帷幕灌浆处理。1.4.2溢洪道整治设计清除断面内的杂草，新建消力池。1.4.3放水设施整治设计更换放水设备，改用PE管取水；对涵管进行封堵，采用前后封堵的方法，预埋灌浆管，坝顶钻孔，对整个涵管进行灌浆处理。1.5工程概算本除险加固工程总投资108.65万元，其中：建筑工程50.76万元，机电设备及安装工程4.17万元，金属结构设备及安装工程3.53万元，

13、临时工程6.95万元，独立费用32.16万元，基本预备费4.88万元，水保及环保费投资5万元。1.6高高堰水库除险加固工程特性表高高堰水库除险加固后主要工程特性表序 号 及 名 称单 位整治前整治后备 注一、水文坝址以上集雨面积km20.250.25校核洪峰流量m3/s8.648.64P=0.5设计洪峰流量m3/s5.755.75P=5二、水库正常蓄水位m859.95859.95设计洪水位m860.776860.776P=5校核洪水位m861.111861.111P=0.5总库容万m315.4615.46正常库容万m311.7311.73死库容万m30.40.4三、枢纽工程1、大坝坝型土石坝土

14、石坝均质土坝坝顶高程m862.2862.2最大坝高m16.1116.11坝顶长度m66.6266.62坝顶宽度m4.14.1上游边坡1:2.181:2.18从上至下下游边坡1:1.81/1:2.25/1:2.171:3.2/1:2.17从上至下2、溢洪道型式堰型开敞式明渠开敞式明渠溢洪道堰顶高程m859.95859.95溢洪道堰顶过流净宽m22溢洪道长度m49.94856.948设计泄洪流量m3/s0.910.91P=5校核泄洪流量m3/s1.51.5P=0.53、放水建筑物型式涵管断面尺寸mm0.50.8整治后改为1300PE管放水最大放水流量m3/s0.520.52四、工程效益设计灌溉面积

15、万亩600600五、除险加固施工施工时间月66六、除险加固工程投资总投资万元108.65古岐水库除险加固设计2水文2.1流域概况高高堰水库位于长江水系綦江河支流,该水库坝址位于綦江区篆塘镇高高堰村，是一座以灌溉为主、兼饮水的小（2）型骨干水利工程。坝址以上控制流域面积0.25km2，库区内主河槽长0.62km，河槽平均坡降为102。正常蓄水位859.95m，正常库容11.73万m3，死水位851m，死库容0.4万 m3，校核洪水位861.111m，总库容15.46万m3。设计灌面600亩。该流域形状为扇形，坝址以上两条支流呈Y型分布，主河道为右支流，流域内地势南高北低,该区域属盆缘地形，水库上

16、游地势较陡，植被良好。高高堰水库地理位置及流域水系图见附图2-1。2.2水文基本资料高高堰水库所属河流无水文测站，但邻近綦江支流蒲河石角镇上游有石角水文站、綦江区城有綦江气象站，现将测站基本情况介绍如下：1）石角水文站基本情况石角水文站位于重庆市綦江区石角镇，属綦江支流蒲河流域控制站，地理坐标为东经10648，北纬2856，测站距河口9.8km，控制流域面积707km2。观测项目有水位、流量等，测站高程基面为假定基面。测站沿革1958年6月，由四川省水利电力厅设立，1962年1月改为水位站，1964年1月改由四川省水文总站领导，1965年4月恢复为水文站。测验河段概况测验河段上游约300m处为

17、大勇闸，下游约10km为大仁闸，河床呈V型，两岸系陡坡，多为黄沙土壤，河底为块石和沙砾石组成，无显著冲淤变化。基本水尺断面以下有一弯道。水文资料复核石角水文站为国家正规水文站，历年水文资料经长江上游水文局整编后交长办审查汇编刊印。1987年前有刊印成册的水文年鉴，1988年后有整编成果。经复查，测站资料整编符合规范要求，成果可供本阶段设计使用。2）綦江气象站綦江气象站位于綦江区古南街道沱湾18号，该站建于1956年7月13日，于1957年1月1日投入使用，历史上3次迁址，最近一次于1963年1月1日迁至现址，观测场2016m，海拔高度254.8m，目前主要承担地面、农气、酸雨观测任务，本次设计

18、收集到该站如下短历时暴雨资料：綦江气象站1980年2007年1/6h短历时暴雨资料；綦江气象站1980年2007年1h短历时暴雨资料；綦江气象站1980年2007年6h短历时暴雨资料；綦江气象站1957年2007年24h短历时暴雨资料。2.3设计洪水2.3.1暴雨洪水特性根据綦江区气象站实测降水资料统计，410月均可能出现暴雨，而特大暴雨在79月出现的机会较多，78月常发生局部性雷雨，历时较短，强度较大，也会造成严重的洪灾，根据綦江区气象站短历时暴雨实测资料统计：实测最大24h降水量为216.5mm，实测最大6h降水量为118.1mm，实测最大1h降水量为69.6mm，实测最大1/6h降水量为

19、29.5mm。该流域为典型的山区性河流，洪水发生时间与暴雨一致。每年4月下旬开始进入汛期，59月为本流域大暴雨多发季节，特大暴雨、洪水常发生在此时期，而8月本流域常发生伏旱,若遇暴雨也有较大洪水发生。10月以后,流域内降水较多，但雨强较小，一般不会形成大洪水。水库所在流域河谷深切，岸坡较陡，流域内洪水具有汇集快，洪水过程陡涨陡落，峰型尖瘦，峰顶持续时间短的特点，其洪水过程多为单峰,历时约24h左右，最大洪量主要集中在6h内。2.3.2设计暴雨设计点暴雨由于设计流域与綦江气象站相距较近，根据綦江气象站的1980年2007年实测最大1/6h、1h、6h、24h（24h暴雨年限为19572007年）

20、实测暴雨资料，采用P型频率曲线适线后，求得綦江气象站各历时设计暴雨，并将其与手册在该流域重心处的查值成果进行比较见表2-1，频率曲线见附图2-2、附图2-3、附图2-4、附图2-5。设计流域点暴雨成果表表2-1綦江气象站手册时段（t）H0CVCS/CVH0CVCS/CV1/6h16.60.353.5015.80.353.51h41.20.413.5041.70.393.56h60.60.423.5070.00.453.524h77.70.403.50860.503.5设计面暴雨高高堰水库坝址控制流域面积较小，直接用设计点暴雨作设计面暴雨使用。设计雨型采用手册中地区综合成果，其设计雨型分配比值见

21、表2-2。 24h设计雨型逐时（t=1h）分配比值表表2-2时 段123456786h雨量分配比24h中其余18h雨量分配比0.0040.0290.0510.0360.0580.0730.1090.190时 段910111213141516176h雨量分配比0.1500.1920.2030.2150.1920.04824h中其余18h雨量分配比0.1750.1390.0962.3.3设计洪水洪水计算方案及标准洪水计算方案设计流域无实测洪水资料，且流域面积较小，本次设计采用綦江气象站实测暴雨资料和手册暴雨资料分别按推理公式法和综合瞬时单位线法推求设计洪水，然后选择适合本流域计算方法的洪水成果。洪

22、水计算标准根据水利部颁发的水利水电工程等级划分及设计标准（SL252-2000）的有关规定，高高堰水库为小（2）型水库，工程等级为等，结合工程保护对象及本工程实际情况，设计洪水标准采用20年一遇，校核洪水标准采用200年一遇。水库坝址设计洪峰流量计算推理公式计算参数a、设计流域参数: 在1/15000航测图上量算得水库坝址以上流域参数为F=1.4km2，L=1.91km，J54。b、暴雨参数：设计雨力Sp及暴雨公式指数n，由设计暴雨成果按手册中相应公式计算。c、产、汇流参数：产流参数采用手册中的分区公式计算，即3.6F-0.19，Cv0.23，Cs3.5Cv；流域汇流参数m由设计流域特征参数查

23、手册分区综合公式计算。综合瞬时单位线的产、汇流计算a、产流参数：流域平均暴雨损失量If，查手册中综合分区图，设计流域区，If=1535mm,取25mm，流域平均稳定入渗率fc，查手册综合分区图fc=0.9mm。b、汇流参数：根据设计流域地理位置，查手册综合瞬时单位线汇流参数分区图，属区：1,1010.1686F0.0556J-0.4366（F/L2）-0.17271.43200.4280LogF1.8978（F/L2）-0.2743J-0.0005最大洪峰流量计算根据两种设计暴雨及以上参数，用手册中有关计算公式，分别推得坝址处设计洪峰流量成果见表2-3。高高堰水库坝址处设计洪峰流量成果表表2-

24、3暴雨计算方法设计洪峰流量（m3/s）P=0.2%P=0.33%P=0.5%P=1.0%P=2.0%P=3.33%P=5.0%綦江气象站推理公式法9.789.168.647.786.916.285.75综合瞬时单位线2.622.462.332.111.881.711.58手册推理公式法9.358.788.37.56.696.15.61综合瞬时单位线3.243.042.872.592.32.081.91洪峰流量采用及合理性分析由表2-3可看出，采用綦江气象站实测暴雨资料比采用手册暴雨查值成果计算的洪水成果的略大，在频率0.2%5.0%之间其洪水成果较大。由表2-3可看出，两种洪水计算方法的计算成

25、果存在较大的差异，与推理公式成果比较，瞬时单位线成果明显偏小。由于瞬时单位线推求设计洪水，综合的因素较多，参数确定较困难，其概化后的参数与设计流域存在一定差异。而推理公式比较适合本地区中小流域暴雨洪水计算，另外，从工程安全角度考虑，本阶段采用推理公式法计算成果。综合以上因素，本次设计洪水采用綦江气象站暴雨资料的推理公式法计算成果。设计洪水过程线设计洪水总量采用手册中的Wp0.1HTpF0.1hF公式推求高高堰水库洪水总量。洪水径流系数，据设计暴雨成果，从手册中的综合分区暴雨径流关系查值，其成果见表2-4。高高堰水库不同频率洪水总量表表2-4P(%)Wp(万m3)Qmp(m3/s)Tp(h)0.

26、53.848.641.245.02.615.741.26设计洪水过程线水库坝址设计洪水过程线，采用两种方法推求，其一为手册提供的概化过程线法，其二为三角五点概化法。据调查，本流域的大洪水过程线一般为单峰型，因此采用东部地区单峰概化模型，以峰量控制放大加以推求，五点概化洪水过程线采用前述分析的设计暴雨过程，经概化后推求。前者底宽较窄，一日洪量较集中；后者底宽较长，洪量相对分散，从调洪结果看前者不利，因此从工程安全角度考虑，推荐采用綦江气象站概化单峰模型推求的设计洪水过程线，见表2-5，附图2-7水库坝址设计洪水过程线成果表表2-5 单位m3/s时程（h）0.0000.1250.1630.2250

27、.2880.3500.4130.4500.500P=5.0%00.2870.5751.152.33.454.65.465.75时程（h）0.0000.1220.1590.2200.2810.3430.4040.4410.490P=0.5%00.4320.8641.733.465.196.928.218.64时程（h）0.6130.7500.9761.3382.2513.2524.0034.878P=5.0%5.464.63.452.31.150.5750.2870时程（h）0.6000.7340.9551.3092.2033.1823.9164.773P=0.5%8.216.925.193.4

28、61.730.8640.43202.3.4 分期洪水经点绘石角水文站实测各月最大流量散布图，见附图2-6，可看出本地区洪水有明显的季节变化规律。每年3月下旬开始,随着气温的回升和降雨量增多,流量逐渐加大,4月为汛前过渡期,59月为主汛期,降雨量最丰沛,暴雨频繁,洪水也大,年最大流量主要发生在该期。10月为汛后过渡期,随着降雨减少,洪水也小。11月到翌年2月是稳定退水期。根据洪枯水变化规律和施工设计安排, 将全年划分为主汛期59月,汛前过渡期4月,汛后过渡期10月，以及时段12月次年2月, 11月次年3月、11月次年4月、10月次年4月共七个分期，以供施工设计选用。主汛期洪水由设计暴雨直接推求，

29、其余时段洪水，根据石角水文站分期洪水资料（19592001年），各分期以年最大值取样，经频率分析计算，用P型曲线适线确定统计参数，求得石角水文站各分期设计洪水，将各分期最大流量频率曲线点绘到一张图上（附图2-7），相邻分期频率曲线在使用部分未出现交叉现象，各统计参数合理。根据石角站分期洪水成果采用面积比的0.67次方转换到水库坝址处，成果见表2-6、表2-7。石角水文站分期设计洪水成果表表2-6项 目分 期统计参数各频率设计值 Xp（m3/s）均值CvCs/CvP=5%P=10%P=20%P=33%P=50%4月74.01.002.5022316711274.847.459月4500.453.

30、5084771958848839910月83.90.802.0022517813195.564.812次年2月16.70.602.5036.230.123.618.714.311次年3月54.20.802.5014111180.658.940.911次年4月90.00.802.5023418413497.867.910次年4月1170.602.00251211168135103高高堰水库坝址分期设计洪水成果表表27项 目分 期统计参数各频率设计值 Xp（m3/s）均值CvCs/CvP=5%P=10%P=20%P=33%P=50%4月0.231.002.500.690.510.350.230.1

31、559月5.754.853.913.332.5810月0.260.802.000.690.550.400.290.2012次年2月0.050.602.500.110.090.070.060.0411次年3月0.170.802.500.430.340.250.180.1311次年4月0.280.802.500.720.570.410.300.2110次年4月0.360.602.000.770.650.520.420.322.4坝顶高程2.4.1调洪演算水库水位库容曲线采用“三查三定”高高堰水库的水位库容曲线成果，见表2-8。水库水位库容曲线成果表表2-8水位（m）850.00852.00854.

32、00856.00858.00860.00库容（万m3）00.852.725.68.7512.9水位（m）862.00864.00库容（万m3）17.6523.2水库泄流能力曲线经整治后，高高堰水库溢洪道位于大坝右岸，为开敞式明渠。堰顶高程859.95m，堰顶净宽2m。查水力计算手册选取流量系数m=0.36，侧收缩系数0.99。调洪时起调水位为859.95m，。采用明渠的堰流公式计算：泄流能力曲线成果见表2-9。水库泄流能力曲线曲线成果表表2-9水位（m）859.95860.15860.35860.55860.75860.95流量（m3/s）00.110.300.570.871.21水位（m）8

33、61.15861.35861.55861.75861.95862.15流量（m3/s）1.581.992.462.923.493.93调洪成果整治后，高高堰水库正常蓄水位859.95m，相应库容11.73万m3。水库调洪设计、校核洪水采用坝址处设计洪水过程线，设计洪水标准为P=5%，校核洪水标准为P=0.5%，水库无防洪限制水位，下游无限制泄量要求，调洪按静库容水量平衡法，其调洪成果见表2-10。高高堰水库调洪演算结果表2-10频 率洪峰流量（m3/s）最大下泄量（m3/s）滞洪（%）相应上游水位（m）相应库容（万m3）P=5.0%（设计）5.750.9181.2860.77614.67P=0

34、.5%（校核）8.641.579.0861.11115.462.4.2坝顶高程计算根据中华人民共和国水利部碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）之规定，坝顶高程等于水库静水位加相应的超高h。应分别按以下2种运行情况计算，取其最大值计算，结果见表2-11：设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。水库坝顶高程计算成果表表2-11 计算情况项目正常运用非常运用计算风速 V(m/s)16.210.8吹 程 D(m)0.30.3波浪爬高 (m)0.550.35雍 高 e(m)忽略忽略安全超高 A(m)0.50.3坝顶超高 Y(m)1.050.65水库静水位 (m)8

35、60.776861.111计算坝顶高程 (m)861.826861.761由计算结果知，大坝最大计算坝顶高程为861.826m，大坝坝顶高程为862.20m，防浪墙高程为862.6m，较计算坝顶高程高0.774m。坝顶高程满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）要求，但坝顶已建浆砌石护栏不满足安全防护要求 ，存在不安全因素。附图2-122古岐水库除险加固设计3工程地质勘察3.1工程地质概述3.1.1区域地质概述工程区位于盆东平行岭谷区（）及盆南山地与丘陵区（）的东南接合部。区域地貌类型属于中低山地貌，区内山脉大体呈南北向延伸，与地质构造线基本一致。本区主要出露中生界白垩系、侏罗系、三迭

36、系及古生界二迭系、志留系、奥陶系、寒武系地层。其岩性为碎屑岩与碳酸岩相同间分布。工程区内出露侏罗系中统沙溪庙组（J2s）地层。第四系地层除河流发育有少量冲洪积(Q4pal)堆积层外，两岸发育有少量崩坡积（Q4col+dl）、残坡积（Q4edl）堆积层。工程区位于华蓥山穷褶束南温泉背斜南西翼，主要发育南北向构造，岩层产状平缓。坝区构造简单，为一单斜构造，岩层走向南3842东，倾向西南，倾角1517，坝轴方向左岸至右岸165，岩层倾向右岸偏库内。工作区属相对稳定的弱震环境。据中国地震烈度区划图（1990），工程区地震基本烈度为VI度。根据中国地震动参数区划图（1:400万）（GB18306-200

37、1），场区地震动峰值加速度小于0.05g，反应谱特征周期为0.35s。抗震设防烈度小于6度，设计基本地震加速度值小于0.05g。3.1.2库区基本地质条件及评价库区处于构造剥蚀中深切割台状中低山区，出露侏罗系中统沙溪庙组（J2s）地层，岩性为暗红色块砂质泥岩、长石英砂岩层；第四系覆盖层零星分布于河床及谷坡两岸，分布范围小，厚度一般不超过5m；库区为一单斜地层，地质构造简单，无断层发育，仅见两组构造裂隙；库区水文地质条件简单，地下水主要有基岩裂隙水及第四系堆积层孔隙潜水两类。库区工程地质条件受岩性的控制，泥岩为良好的隔水层、砂岩具有一定的透水性。无邻谷渗漏和通向库外的承压含水层，地下分水岭较厚。

38、出露的泥岩层被浸蚀和剥蚀，加之表层为耕作土层，在坡面径流洪水冲淘下，水土有流失现象，对水库将会产生一定的淤积。库岸无大规模基岩滑坡与泥石流存在。第四系松散堆积物分布零散，范围小且厚度薄，库区内主要物理地质现象是岩体风化及少量塌岸。岩土质岸坡蓄水后小范围岸坡再造的可能性是存在的，但不会危及水库的安全运行，库岸稳定性较好。综上所述库区工程地质、水文地质条件较好，从水库建成运行至今未发现大的工程地质、水文地质问题，为一良好的蓄水谷地。3.1.3坝址区工程地质条件3.1.3.1地形地貌坝址区沟谷呈不对称“V”字型展布，附近山顶高程875m，坝顶高程862.2m，右岸坡坡度2040，左岸坡坡度1020。

39、3.1.3.2地层岩性坝址区分布的地层主要为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）地层，第四系覆盖层主要由人工堆积层、冲洪积层、残坡积层组成。现由新至老分述如下：1、覆盖层（1）人工堆积层（Q4ml）：由紫红色粘性土，砂、泥岩块、碎石，浆砌条石等混杂组成。主要分布于坝体及坝外修筑坝的弃土部位，层厚0.513.58m。（2）残坡积层（Q4el）：主要为土黄色粉质粘土夹碎石、角砾。分布于两岸小山包和斜坡地带。层厚小于2.0m。（3）冲洪积层（Q4pl）：主要为砂、砾石夹粘性土等。主要分布于沟谷河道中，层厚0.52m。2、基岩坝址区基岩出露主要为侏罗系中统沙溪庙组地层：J2s：以长石英砂岩为主，夹杂暗红色砂质

40、泥岩。层厚大于100m；3.1.3.3地质构造工程区位于华蓥山穷褶束南温泉背斜南西翼，坝址区岩层产状2301517，区内为一单斜构造，坝址区及其附近区域无断层发育。3.1.3.4水文地质条件按地下水的埋藏条件，坝址区主要有风化带基岩裂隙水及第四系孔隙水。风化带基岩裂隙水指赋存于岩层上部中的裂隙水及浅层风化带网状裂隙水，受地表水及履盖层孔隙水渗入补给；孔隙水主要赋存于河床砂卵石层中，主要受河水渗入补给。根据区域水文地质资料，环境水对混凝土无腐蚀性。3.1.3.5物理地质作用区内物理地质作用主要表现在岩体的风化、卸荷等。1、岩石的风化作用本区岩石以物理风化为主，其形式有表层风化、裂隙式风化。风化速

41、度和深度与岩性、地形、裂隙发育程度密切相关。 2、岩体的卸荷作用由于岩体的卸荷和重力作用，河岸卸荷裂隙发育，形成一定的卸荷带，宽度达数米。卸荷裂隙张开宽度大者达数十厘米，裂隙中多充填泥、碎块石。测区内范围内崩塌作用不发育，无滑坡、泥石流等不良地质现象与人工洞室。3.2大坝填筑土体及岩石的物理力学性质本次勘察，在大坝填筑土体取样进行室内物理力学性质试验。共取原状土样六组，进行室内土工试验。土样均为红褐色，无异味，不含有机质，湿度稍湿，软硬程度中等。3.2.1土的物理性质3.2.1.1土自然状态的物理性质土的基本物理性质综合成果见表3-1。土的基本物理性质综合成果表表3-1试验项目含水率%湿密度g

42、/cm3干密度dg/cm3饱和度Sr%孔隙比e土粒比重Gs数据范围12.417.21.982.031.691.8163.476.30.5060.6162.732.73平均值14.72.001.7470.80.5652.733.2.1.2土的可塑性土的可塑性综合成果见表3-2。根据土工试验，判断大坝填筑土为粉质粘土，土的软硬状态为坚硬状态。土的可塑性综合成果表表3-2试验项目液 限%塑 限p%塑性指数Ip液性指数IL软硬状态数据范围27.029.616.917.910.111.7-0.44-0.06坚硬平均值28.217.310.9-0.253.2.2土的力学性质3.2.2.1土的渗透性土的渗透

43、性详见表3-3。根据土工试验，结合现场实际勘察状况,建议坝体填筑土渗透系数为室内试验平均值(按重庆市小二型水库指导意见要求)乘以8等于1.5410-4，大于1.010-4，根据水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008判断：渗透性等级为中等透水，不能满足设计防渗要求。土的渗透性试验成果表表3-3试验项目土的渗透性试样组数数据范围4.910-63.010-56平均值1.9210-53.2.2.2土的剪切性由于水库已蓄水运行多年，坝体已经固结。采用天然固结快剪和饱和固结快剪试验。土的剪切性详见表3-4。土的抗剪强度试验成果表表3-4试验项目抗剪强度试样组数天然固结快剪饱和固结快剪凝聚力C(k

44、Pa)内摩擦角(度)凝聚力C(kPa)内摩擦角(度)数据范围2737152316421624102313266平均值31.716.120.211.93.2.2.3土的压缩性土的压缩性试验成果见表3-5。根据土工试验，大坝填筑土属中压缩性土。土的压缩性试验成果表表3-5试验项目压 缩 性试样组数压 缩 系 数1-2MPa-1压 缩 模 量MPa数据范围0.230.285.666.556平均值0.266.163.2.3土的计算参数的建议值大坝填筑体物理力学参数建议值，考虑坝体填筑料的不均匀性，综合类似工程经验，提出大坝填筑体物理力学参数建议值见表3-6。大坝填筑体计算参数的建议值表3-6湿容重(k

45、N/m3)饱和容重m(kN/m3)渗透系数Kcm/s天然固结快剪饱和固结快剪C(kPa)(度)C(kPa)(度)20.021.01.5410-422.214.514.210.73.2.4大坝土、石料物理力学建议值综合类似工程经验，提出大坝土、石料物理力学参数建议值见表3-7。大坝土、石料物理力学指标表表3-7 土类重度（KN/m3）天然直接快剪强度饱和直接快剪强度湿容重饱和容重C（kpa）（度）C（kpa）（度）坝体土20.021.022.214.514.210.7浆砌挡墙23.4245003145030堆石排水棱体1819040038坝基岩体25.525.81684361313343.3主要

46、建筑物工程地质条件评价3.3.1大坝填筑体质量评价根据土工试验资料，坝体土为粉质粘土；软硬状态为坚硬状态，属中压缩性土，渗透系数为1.5410-4，根据水利水电工程地质勘察规范GB50487-2008判断：渗透性等级为中等透水，渗透系数大于110-4cm/s，不能满足设计防渗要求。3.3.2坝体及坝基渗漏稳定问题大坝主体座落在J2s地层之上，坝基岩性以以长石英砂岩为主，夹杂暗红色砂质泥岩。左坝肩岩性以泥岩为主，右坝肩为砂岩。岩体稳定，工程地质条件良好。根据土工试验结果判断大坝坝体存在渗漏。大坝清基不彻底，造成坝基渗漏，现场检查外坡坝脚散浸。对大坝的长期运行不利，建议采取灌浆等措施进行防渗处理，

47、因相对不透水顶界分布均匀，因此建议灌浆深度以大坝0.7倍坝高进行控制，确保大坝安全。大坝自1958年建成竣工至今已经运行54年，事实上证明了坝基抗滑稳定性与岸坡边坡稳定性均较好。大坝下游面无护坡，威胁大坝安全。3.3.3溢洪道及放水建筑物工程地质条件与评价溢洪道布置于主坝右岸，主体置于J2s地层之上，岩性以砂岩为主。大坝溢洪道结构完好，但无消能设施，泄水冲刷坝脚、和农田，不满足防洪要求，严重威胁大坝安全。放水设施布置于左岸，处于强风化岩层中，岩体稳定，但存在渗漏，需采取措施进行防渗处理。3.4天然建筑材料高高堰水库病险整治工程所需材料主要为土料、块、条石料和混凝土骨料，所需用量都较小。根据地质

48、勘察，在水库库区周边田地大量分布残坡积粉质粘土层，厚0.5m2.5m。坝体所需土料均可在此就近开采（开采时须剥离表层0.5m厚的耕植土层），运距小于600m。根据地质经验类比，其物理、力学性质和储量均满足设计要求。块、条石料和混凝土骨料建议采用外购的方式解决；块、条石料在盖石购买，混凝土骨料在关坝购买。3.5结论及建议1、工程区位于华蓥山穷褶束南温泉背斜南西翼。工程区工程地质条件简单，具有较好的区域构造稳定性。本区抗震设防烈度小于6度，设计基本地震加速度值小于0.05g。2、库区工程地质、水文地质条件较好。水库的河流两岸多为岩质边坡，库岸稳定性较好；库底与库盆由砂岩、泥岩组成，从水库建成运行至

49、今未发现大的工程地质、水文地质问题，为一良好的蓄水谷地。大坝坝体存在渗漏，坝基渗漏严重，建议采取灌浆等措施进行防渗处理，确保大坝安全。放水设施存在一定渗漏，建议对放水设施进行防渗处理。3、大坝下游坝坡无护坡，对大坝造成隐患，建议对大坝下游坝坡进行护坡。4、大坝溢洪道结构完好，但无消能设施，不满足防洪要求，严重威胁大坝安全，建议新建消力池。30古岐水库除险加固设计4 枢纽建筑物除险加固设计4.1 设计依据4.1.1 工程等别及设计洪水标准高高堰水库除险加固后，最大坝高16.11m，总库容15.46万m3。水库设计灌溉面积600亩。根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）之规定，

50、本工程属等小（2）型水利工程，该坝设计洪水重现期为20年一遇，相应洪峰流量5.75m3/s，相应下泄流量0.91m3/s；校核洪水重现期为200年一遇，相应洪峰流量8.64 m3/s，相应下泄流量1.5m3/s。4.1.2 设计采用规范高高堰水库除险加固工程初步设计执行的规程规范有：（1）水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000；（2）水工建筑物荷载设计规范DL5077-1997；（3）小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则SL189-96；（4）碾压式土石坝设计规范SL274-2001；（5）土石坝安全监测技术规范SL60-94；（6）土石坝养护修理规程SL62-94；（7）水利水电

51、工程量计算规定DL/T5088-1999；（8）溢洪道设计规范SL253-2000；（9）水工混凝土结构设计规范DL/T5057-1996；（10）水利水电工程初步设计报告编制规程DL5021-93。4.2 大坝除险加固设计4.2.1 原大坝概况高高堰水库大坝为均质土坝，坝轴线长66.62m，最大坝高16.11m，坝顶宽4.1m，防浪墙高0.4米，最大坝底宽67.553m，坝顶高程862.2m。大坝上游采用混凝土预制块护坡，坝坡坡度为1：2.18；大坝上游已形成直径约3m的消坑。大坝下游坝坡至上而下坡率分别为1：1.81、1：2.25、1：2.17；下游坝坡在高程860.0m、854.5m分别

52、设有宽1.5m、1.6m的马道；大坝下游未护坡，受白蚁筑巢危害，无排水体。4.2.2 存在的主要问题根据高高堰水库大坝安全分析评价结果及现场踏勘检查，高高堰水库大坝工程存在以下主要病险问题：（1）坝顶防浪墙高度未达到安全要求；（2）上游坝坡形成直径约3m的消坑；（3）下游坝坡白蚁筑巢危害，杂草、水竹丛生，坝坡变形严重，无排水体；（4）右坝肩和坝基渗漏十分严重，现场检查下游外坡坝脚散浸；（5）溢洪道泄槽段断面杂草丛生，无消设施；（6）放水锥阀及拉杆均锈蚀严重，涵管渗漏；（7）枢纽工程无任何观测设施，无管理房。4.2.3 大坝加固设计4.2.3.1 坝顶整治设计 （1）坝顶宽高高堰水库现状坝顶宽4

53、.1m，已满足规范要求，不做调整。（2）坝顶高程根据碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）规定，坝顶超高按Y=R+e+A式计算，坝顶高程等于水库静水位与超高之和，且应分别按以下运行情况计算，取其大值：a、正常蓄水位或设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；b、校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高。式中Y为坝顶在静水位以上超高，R为风浪沿着坝坡的最大爬高， e为最大风壅水面高度，A为安全加高。最大波浪在坝坡上的平均波浪爬高Rm采用公式：计算：式中：Rm平均波浪爬高,m；K斜坡的糙率渗透性系数； KW经验系数； m单坡的坡度系数； hm平均波高，单位为m，采用官厅公式：计算：Lm平均波长，单位为m

54、，采用官厅公式： 计算。式中W计算风速，m/s； D风区长度，m； g重力加速度，取9.81m/s2。根据水文资料，高高堰水库多年平均最大风速10.8m/s，大坝吹程0.3Km。本水库大坝为5级建筑物，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），大坝安全加高，设计洪水情况为0.5m，校核洪水情况为0.3m。坝顶高程计算成果见表4-1。坝顶高程计算成果表表4-1计算情况项目正常运用非常运用正常水位设计洪水位校核洪水位计算风速 V(m/s)16.210.8吹 程 D(km)0.30.3波浪爬高 (m)0.550.35雍 高 e(m)忽略忽略安全超高 A(m)0.50.3坝顶超高 Y(m)1.050.65水库静水位 (m)859.95860.776861.111计算坝顶高程 (m)861861.826861.761由计算结果知，大坝最大计算坝顶高程为861.826m，大坝坝顶高程为862.20m，防浪墙高程为862.60m，较计算坝顶高程高0.774m。坝顶高程满足碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）要求，但坝顶已建浆砌石护栏不满足安全防护要求 ，存在不安全因素。本次整治设计拟加高原浆砌石防护栏杆；高0.7m,厚0.3m，整治后墙顶高程863.3m。4.2.3.2 大坝上游、下游坝坡