HunanTechnicalCollegeofWaterRes畢業設計成果書麻塘水庫除險加固工程初步設計庭湖水系。距南縣城區14km。工程于1987年動工，1988年竣工，為小(2)型水庫。大壩距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,交通條件較好。麻塘水庫屬于南縣洞庭湖水系，壩址控制集雨面積為0.55km2,水庫正常蓄水位為48.0m(85高程系統，下同),正常庫容為15.0萬m;設計洪水位48.61m,設計庫容為18.25萬m;校核洪水位為48.87m,總庫容為20.0萬m2;死水位為44.7m,死庫容為1.1萬m2;是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養殖的小(2)型水庫。關鍵詞：設計，施工方案，材料，施工進度。Ⅱ工程特性表1、綜合說明 1 1 3 51.4除險加固工程設計 81.5施工組織設計 1.6水土保持和環境保護 1.7工程管理設計 1.8設計概算 1.9經濟評價 2、水文及調洪演算 2.1流域概述 2.3水文基本資料 2.6調洪演算 232.7防洪標準復核 2.8施工期洪水 3、工程地質 3.2工程區地質概況 3.3壩體工程地質特性及評價 3.4壩基工程地質條件及評價 3.5其他建筑物工程地質問題及評價 403.6天然建筑材料 3.7結論與建議 4、除險加固設計 424.1工程概述 4.2主要工程任務 4.3設計依據 4.4大壩防滲處理 4.5溢洪道重建 4.6輸水涵管重建 4.7壩頂路面硬化 5、施工組織設計 5.1施工條件 5.2對外交通 5.3施工導流與渡汛措施 665.4主體工程施工 5.5施工工廠設施 685.6施工總體布置 5.7施工總進度 5.8主要材料、勞動工日及主要施工機械設備 5.9施工組織機構 6、水土保持與環境保護設計 6.1水土保持設計 6.2環境保持設計 6.3環境保護與水土保持投資概算 7、工程管理設計 7.1管理范圍 7.2管理機構 7.3管理原則和目標 7.4工程管理設施 7.5工程檢查及觀測 847.6工程管理運用 857.7施工期工程管理 8、工程概算 8.1工程概況 8.2編制依據和原則 8.3工程投資 9、經濟評價 1.2.9.2工程效益分析 1.3.9.3國民經濟評價指標及結論 1.2.9.4財務分析 971.2.9.5綜合評價 1、湖南省小Ⅱ型水庫大壩安全認定報告書工程特性表序號及名稱單位原設計加固前加固后備注1、集雨面積2、多年平均年降雨量3、設計洪水標準及流量4、校核洪水標準及流量2二、水庫1、校核洪水位m2、設計洪水位m3、正常蓄水位Ⅲ4、死水位m5、總庫容(校核洪水位以下庫容)6、正常庫容7、死庫容(死水位以下為庫容)三、工程效益1、保護人口萬人2、灌溉面積萬畝四、主要建筑物及設備1、主壩及付壩主壩壩體均質土壩m最大壩高m壩頂長度m序號及名稱單位原設計加固前加固后備注壩頂寬度m2、泄水建筑物(溢洪道)型式開敞式正槽溢洪道堰頂高程m溢流段長度m溢流段寬度m設計泄洪流量校核泄洪流量閘門形式3、輸水建筑物(輸水涵管)一、高輸水涵管設計流量長度m斷面尺寸加m出口高程m二、低輸水涵管設計流量長度m斷面尺寸mm出口高程m麻塘水庫屬于南縣洞庭湖水系，壩址控制集雨面積為0.55km,水庫正常蓄水庫容為1.1萬m2;是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養殖的小(2)型水庫。等別為V等，小(2)型，主要建筑物級別為5等級，次要建筑物級別為5級。設計(1)大壩：麻塘大壩為均質土壩，壩頂高程為50.0m,壩頂寬3.5m,最大壩1量差。大壩填筑施工由當地村民完成，由于施工期存在施工分層現象。壩體填筑土碾壓不密實，甚至存情。由于經費困難，處理不徹底，效果不佳。工大壩的運行安全。不僅使工程的正常效益得(1)壩身、壩基接觸面及兩壩肩滲漏嚴重。大壩壩身填筑土含砂量大，大壩壩基接觸面和壩體，在高水位時，滲漏較為嚴重：大壩(2)大壩下游壩腳無排水設施，長111m壩段下游壩腳臨水塘，致(3)大壩迎水面無襯砌，坡面浪損嚴重，雜草叢生。土洞且在民房地基穿過，影響大壩及村民生命財已出現坍塌現象，特別是1996、1998年的山洪，造成兩邊側墻垮塌30%,沖蝕壩體，既影響水庫正常蓄水，更嚴重的是一遇暴雨泄(6)大壩無觀測設施；(7)水庫大壩壩頂公路破損，無法滿足防汛搶險要求。2(8)運行管理資金困難，無維修費用來源。麻塘水庫是一座具有灌溉、防洪、養殖等綜合效益的小(2)型水庫，工程運行至今已產生了巨大的經濟和社會效益，但長期確保當地人民生命財產的安全，故盡快對麻塘水庫大麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，東經111°62’84”,北緯48.61m,設計庫容為18.25萬m2;位為44.7m,死庫容為1.1萬m;是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養殖的小(2)型水庫。多年平均氣溫17.0°C;極端最高氣溫40.1°C(1963年8月29日);月極端最低氣溫-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相對濕度81%;多年平均降水量達1.2.3洪水復核3麻塘水庫處險加固后，洪水復核結果為10年一遇(P=10%)的設計洪水位為48.61m,50年一遇(P=2%)的校核洪水位為48.87m,相應的洪峰流量為4.23m2/s、1.2.4施工期洪水水涵管將庫水位降至死水位時施工，不受施12月～次年1月產生的徑流量小于11月～次年1月，因此，低涵及溢洪道施工期宜定于12月～次年1月。10年一遇枯水期降雨來水量達到2.67萬m2,水位達到45.43m,5年一遇枯水期降雨來水量達到1.83萬m,水位達到45.10m。1.3地質1.3.1工程地質及水文地質條件1.3.1.1地形地貌麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，東經111°62°84”,北緯28°30'40”,屬洞庭湖水系，工程區內地貌寬150～160m。兩岸山體高出大壩壩頂約10～20m,坡角為5～15°,地形相對較1.3.1.2地層巖性4粘土壩體。性斷裂通過。據國家地震局2001年版1:400萬《中國地震動參數區劃圖》,本區地震動峰值加速度為0.10g,地震動反應譜特征周期為0.35s,相應地震基本烈度為7度。值為7~8,具弱堿性，對砼無腐蝕性。大壩填筑體最大厚度為10.0m,其材料主要為砂質粘土夾礫石，滲透系數為(2.2~3.8)×10'cm/s,為中等透水層。碾壓欠密實，由于受當時的施工技術條件及物質資料條件限制，前期未進行地勘工作，且壩體差，病險問題較多。投入運行近20多年來，主要存在問題有：5坡面塌陷；下游坡面高桿雜草叢生，有雨淋溝；壩基及背水側未設排水設施，導鑒于上述問題，究其原因：施工質量價差。約有1.0～1.5m的根植層，其結構較松散。大壩建于較對稱底高程在40.0～42.5m之間，兩岸山坡坡度較緩。壩基受庫水浸泡，力學強度略有降低，對大壩抗滑穩定1.4大壩安全認定結論完成了《湖南省小(2)型水庫大壩安全認定報告書》。64)、溢洪道為自然土溝，無襯砌；溢洪道出口處未設消能設施。5)、高、低輸水涵管為φ0.3m瓦管，采用臥管木塞控水，漏水嚴重，時有堵1.4.1工程等級及防洪標準依據《防洪標準》(GB50201-94)和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 (SL252-2000),確定本工程等別為V等，主要建筑物級別為5等級，次要建筑物級別為5級。水庫大壩防洪標準洪水重現期為10年，校核洪水標準重現期為50年。溢洪道消能防沖工程防洪標準設計洪水重現期為10年一遇。1.4.2除險加固主要內容壩坡從死水位以上1.0m至校核洪水位，采用六方塊預制砼護坡，校核洪水位至大壩壩頂采用砼花格草皮護坡；下游壩坡均采用砼花格草皮護坡，壩腳設置貼坡排水：輸水涵重建；溢洪道重建等。1)大壩防滲處理根據大壩安全認定報告，并結合大壩目前的險情情況，對大壩進行雙排劈裂灌漿防滲加固設計。劈裂灌漿鉆孔軸線為大壩中心軸線偏上、下游各0.75m位置，構筑垂直防滲墻，孔距1.5m。灌漿孔底伸至基礎相對不透水層2m左右，使壩身、72)大壩上、下游護坡及下游壩腳新建排水設施。(1)大壩上游護坡(2)大壩下游護坡及設置貼坡排水頂高程定為45.5m,頂寬1.0m,內坡1:1.5,外坡1:2.5,排水體與壩體之間設置反濾層。反濾層由三層反濾料組成。選用耐風化的砂石大壩下游坡面從壩頂(高程50.0m)至排水體頂(高程45.5m)設置砼花格草(3)壩頂采用泥結石硬化。3)大壩除險加固處理后滲流和穩定復核(1)處理后滲流復核大壩壩體滲流分析計算時，選擇計算斷面為大壩設計標準斷面，根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)中第8.1.2條規定，滲流分析計算時應考慮8(2)大壩除險加固處理后抗滑穩定復核②上游正常蓄水位48.00m,下游無水，考慮7度地震；④上游設計洪水位48.61m,下游無水，考慮7度地震；9②上游為1/3壩高水位45.50m,下游無水，考慮7度地震；③庫水位從校核洪水位48.87m降落至死水位44.70m(3)計算方法本次大壩加固處理后的壩坡抗滑穩定計算，所用軟件是北京理正軟件設計研究所的《邊坡穩定設計軟件5.11版》。對大壩在穩定滲流期、庫水位降落期按剛體極限平衡法并計及條塊間作用力的簡化畢肖普法進行穩定計算。計算成果見表大壩壩坡抗滑穩定計算安全系數表表1-6-1計算工況①②③①②③④⑤安全系數(4)由表1-6-1可知，大壩正常運用情況時，壩坡抗滑穩定安全系數均大于《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)中表8.3.10規定的數值1.25。大壩非常運用情況時，壩坡抗滑穩定安全系數均大于該表中規定的數值1.15、1.10。大壩上、下游壩坡穩定滿足要4)溢洪道除險重建麻塘水庫現有溢洪道為開挖土溝，堰形為寬淺式，堰頂高程為47.3m,溢流段寬1.0m。設計重建溢洪道。設計洪水標準為10年一遇。加固后的溢洪道由進口控制段、泄槽段、消力池組成。具體布置如下：(1)溢洪道進口控制段設計采用C20鋼筋砼矩形槽，溢洪道進口段樁號為0+000～0+004.8,底板高程為48.0m,底寬從2.3m漸變為1.0m,側墻高度為0.5～2.0m。控制段從樁號0+004.8～0+009.8,長5.0m,寬1.0m,堰頂高程定為48.00m。控制段后接泄槽，長17.4m。其中樁號0+009.8～0+014.8,長5.0m,寬1.0m,坡降i=0.2為直線斜坡段：樁號0+014.8～0+022.2,長7.4m,寬1.0m,坡降i=0.2為圓弧斜坡段；樁號0+022.2～0+0272.2,長5.0m,寬1.0m,坡降i=0.2為直線斜(3)伸縮縫、止水與排水設施溝。縱、橫向排水溝尺寸為0.3m×0.3m,溝中埋設φ100無砂管。(4)消能防沖麻塘水庫溢洪道消能防沖設施采用10年一遇的洪水標準。力池池深0.5m,池長6.0m,底板C20鋼筋砼厚0.5m,側墻為C20鋼筋砼懸臂式擋5)輸水涵管重建6)壩頂防汛公路硬化大壩距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,距南縣城區14km,有鄉村公1.5.2主要建筑材料1)砂、石料量豐富，質量較好，距大壩約1.5～2.0km,表部一層含少量根系等雜質，剝離層厚0.5m,有簡易公路直通壩址，開采運輸較方便。粘土含量為35%～45%,小粒徑石子含量不超過5%,滲透系數K≤1×10°cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后3)水泥、鋼材、木材、油料等4)施工用風、水、電及對外通訊從水庫抽取使用，無需采取凈化措施；施工期用電采用麻塘水庫的農網電，并自根據水庫上游來水情況，汛期一般為4～9月，枯水期一般為10月～次年3月。施工時段為10月～次年3月，為了配合本加固改造工程的順利進行，選擇在麻塘水庫除險加固工程大壩壩體及壩基、壩水影響，大壩上游坡面預制砼塊護坡施工，1)大壩壩體劈裂灌漿大壩壩體劈裂灌漿，在灌漿過程中的各種要求必須符合《水工建筑物水泥灌第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌時由疏2)大壩上游坡面護坡3)大壩上、下游砼花格草皮護坡采用現澆砼砌筑菱形格構，內鋪滿草皮。草皮鋪設要求平整，鋪設后應澆水養護。草皮鋪設采用人工進行。工程所需材料，4)貼坡排水5)溢洪道重建6)輸水涵管重建(1)破壩土方：以機械開挖為主，采用1m2液壓挖掘機挖裝，自卸汽車運至7)大壩壩頂防汛公路水庫大壩壩頂防汛公路路面施工順序為：路基施工(開挖、填筑)→砂石層1.5.5施工總工期施工總工期為13個月，施工準備期為1個月，主體工程工期4個月，工程掃尾期1個月。第二年11月份為工程驗收期。工程籌建期及驗收期不計入總工期。1.6水土保持和環境保護1.6.2水土保持措施1.6.4環境保持與水土保持投資概算本工程環境保護與水土保持投資的項目為減免本工程不利影響所需采取的環境保護和水土保持措施，水土保持投資4.96萬元。環境保護投資1.48萬元，兩項共計6.44萬元。1.7.1管理范圍1.7.3工程檢查及觀測工程變化規律，為正確管理運用提供科學依據，及時發現不正常跡象，分析原因，1.8.1編制依據本工程的概算組成和編制規程依據湖南省水利水電廳頒發湘水建管[2008]16號文關于頒發《湖南省水利水電工程設計概(估)算編制規定》進行編工程總投資198.93萬元，其中建筑工程122.1萬元，機電設備及安裝工程0.7萬元，金屬結構設備及安裝工程6.15萬元，臨時工程9.65萬元，獨立費用44.73萬元，基本預備費9.17萬元，環保、水保部分投資6.44萬元。1.9經濟評價提高下游的防洪標準，防洪效益較大，社會效益顯著,特別是可避免水庫潰壩后項目經濟內部收益率為11.45%,經濟凈現值73.0萬元，經濟效益費用比1.3,麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，東經111°62'84”,北緯28°30'40”,屬洞庭湖水系，距南縣城區14km。工程于1987年動工，1988年竣工，為小(2)型水庫。大壩距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,交通條2.2氣象多年平均氣溫17.0°C;極端最高氣溫40.1°C(1963年8月29日);月極端最低氣溫-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相對濕度81%;多年平均降水量達1436.06mm;夏季多東南風，冬季多西北風。歷年平均風速2.7m/s;最大風速為麻塘水庫所在河流無入庫水文站，自運行以來沒有實測的水文氣象資料。本次洪水復核桉湖南省水利廳1984年編制的《湖南省暴雨洪水查算手冊》進行計算。降雨、資料均采用南縣氣象站的實測資料。麻塘水庫庫區徑流主要由降雨形成，根據南縣氣象資料分析，多年平均降雨量為1436.06mm;多年平均徑流系數為0.44;多年平均徑流深為631.87mm;水庫的集雨面積0.55Km2,求得本流域多年平均入庫水量為34.75萬m'。根據麻塘水庫的地理位置和集雨面積、河流長度、干流平均坡降等資料，從《湖南省暴雨洪水查算手冊》圖一中查得該流域屬暴雨一致區第六區，從圖三“年最大24h點雨量均值等值線圖”中查得該流域中心最大24h點雨量均值為110mm,查根據南縣氣象站1971～2000年共計30年實測降雨資料統計(表2.5-1),平均則求得水庫24小時點暴雨為H?=1.12H=11971～2000年實測降雨資料統計表表2.5-1年份月、日最大一日降雨年份日最大一日降雨年份月、日最大一日降雨(mm)合計平均①10年一遇點暴雨和面暴雨②50年一遇點暴雨和面暴雨采用《湖南省暴雨洪水查算手冊》推算的圖解分析法求頻率暴雨凈流量，各參數和成果見表2.5-2。設計暴雨參數及成果表表2.5-2備注1、統計參數2、點面關系系數3、初損H商(mm)Rφ2.5.2設計洪水利用《湖南省暴雨洪水查算手冊》推求設計洪水。設計洪水過程包括地面徑流和地下徑流過程，地面徑流過程采用徑流分配系數法推求，地下徑流過程采用三角形法推求，最后計算出各頻率的設計洪水過程。有關參數見表2.5-3,入庫洪水過程線見表2.5-4。設計洪水參數表表2.5-32備注2.5.3洪水復核結果的合理性檢查《湖南省暴雨洪水查算手冊》編制于八十年代初期，近20年，特別是九十年代，不少地域發生的暴雨資料沒有參編，因此，有必要根據近期相關統計資料對集雨面積、河流長度、干流平均坡降(F、L、J)麻塘水庫的集雨面積、河流長度、干流平均坡降等參數均由南縣水利局(經查“三查三定”資料)提供。本次設計結合成分之一地形圖和現場調查情況對上述參數(F、L、J)進行初步復核，參數取值基本合理，可用于洪水復核。洪峰模數計算得該水庫重現期為10年一遇的洪峰模數為7.60m/s.km2,偏安全，屬于合理。近區同頻率24小時點暴雨值對比檢查麻塘水庫重現期為10年的24小時點暴雨值為178.00mm。根據南縣氣象站雨量資料統計求得50年一遇24小時點暴雨為177.6,計算結果基本一致，本次暴雨計算較為麻塘水庫入庫洪水過程線表2.5-422012345678942.6.1調洪演算的基本原則根據麻塘水庫的實際情況，此次調洪演算的起調水位為正常蓄水位48.0m,當入庫洪水流量大于溢洪道泄流能力時，庫水位上漲，水庫滯洪；至入庫流量等于溢洪道的泄流能力時，水庫水位達到復核洪水的最高水位；隨后，水庫入庫洪水流量小于溢洪道泄流能力，庫水位下降。為水庫安全起見，調洪演算時水庫出庫流量只計溢洪道的泄流能力，其它放水設施均不參與泄洪。2.6.2調洪演算的基本資料(1)水位與庫容曲線麻塘水庫的水位與庫容關系曲線主要是根據麻塘水庫“三查三定”提供的資料確定，正常蓄水位48.0m以上的水位與庫容關系曲線見表2.6-1,庫容曲線見圖(2)泄流曲線麻塘水庫的泄流曲線是根據麻塘水庫溢洪道的堰型參照《溢洪道設計規范》(SDJ341-89)的有關規定計算的。正常蓄水位48.0m以上水庫水位與溢洪道泄流m—寬頂堰的流量系數，通過計算m=0.34;麻塘水庫水位與庫容及水位與泄量關系2.6-1庫水位(m)庫容下泄流量備注0正常蓄水位(3)入庫洪水過程線由于無入庫流量實測資料，其入庫洪水過程只能根據《查算手冊》采用公式和徑流分配系統法推算，詳見表2.5-4。2.6.3調洪演算的基本方程與方法根據水量平衡原理，調洪演算的基本方程是：調洪演算采用水利部水利規劃設計院、水電部天津勘測設計院及新疆水利水電勘測設計院合編的《水利水能計算軟件包(C)》中的C-2水庫調洪演算的數值解程序。各頻率洪水標準調洪演算結果見表2.6-2、2.6-3。****************************************************************************************************************************水位(米)水面面積(萬平方米)水位(米)水面面積(萬平方米)流量系數底寬(米)底高程(米)變寬的溢洪道狀況數來水量泄洪洞流量泄流孔流量變寬溢洪流量其它泄流量總流量123456789**************************************************************************************水位(米)水面面積(萬平方米))水位(米)水面面積(萬平方米)FF下泄總流量123456789河道來水量泄洪洞流量溢洪道流量泄流孔流量變寬溢洪流量其它泄流量2.6.4調洪演算結果根據調洪演算的基本原則和麻塘水庫庫容曲線、泄流曲線以及入庫流理過程線，利用調洪演算的基本方程，求得麻塘水庫50年一遇、10年一遇調洪演算結果，麻塘水庫調洪演算結果表2-6-2頻率P(%)2備注最高水位Z。(m)相應泄量q?(m/s)滯洪庫容(10'm)2.6.5調洪演算成果分析本次調洪演算設計洪水位為48.61m,相應最大下泄0.71m/s,校核洪水位為48.87m,相應最大下泄流量為1.23m2/s。2.7防洪標準復核抗洪能力復核主要是對擋洪建筑物的頂部高程進行復核。對麻塘水庫而言，就是對水庫大壩及溢洪道控制段導墻頂部高程進行復核。2.7.1水庫大壩壩頂高程復核2.7.1.1基本資料(1)多年平均年最大風速W=13.88m/s;設計風速的取值：在正常運用條件下，采用多年平均年最大風速的1.5倍；在非常運用條件下，采用多年平均年最大風速。(3)內坡坡比：為1:2.5。(4)水域的平均水深：正常情況時H=7.2m,非常情況時H=8.5m。由本次洪水復核，10年一遇設計洪水位為48.61m,50年一遇校洪水位為48.87m。大壩屬V等、小(2)型工程中的5級建筑物，根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001)中的第5.3條規定進行壩頂超高復核計算，壩頂高程等于水庫靜水位與壩頂超高之和，并按以下運行條件計算，取最大值：1)設計洪水位加正常運行條件的壩頂超高；2)正常蓄水位加正常運行條件的壩頂超高；3)校核洪水位加非常運行條件的壩頂超高。壩頂在水庫靜水位以上的超高按下式計算：R—最大波浪在壩坡上的爬高，m;由平均波高與壩迎水面前水深的比值和相應累積頻率P(%)按《規范》表A.1.13規定的系數計算求得，既R一系數，按《規范》表A.1.13確定：Rm—波浪平均爬高(m),K△—糙率滲透性系數，按《規范》表A.1.12-1確定；Kw—經驗系數，按《規范》表A.1.12-2確定；Hm—平均浪高，按莆田試驗站公式(A.1.5-1)計算；計算情況正常運用非常運用多年平均最大風速W(m/s)風區長度D(m)水域的平均水深Hm(m)計算風速W(m/s)水庫靜水位(m)最大風壅水面高度(m)平均波高hm(m)平均波周期Tm(s)平均波長Lm(m)平均波浪爬高Rm(m)累計頻率的爬高Rp%(m)安全加高A(m)壩頂超高y(m)計算最低壩頂高程(m)條規定，控制段導墻頂部高程不得低于校核洪水位加安全超高。因規范 的最低高程49.73,滿足規范要求。2)溢洪道控制段導墻頂部現有高程49.80m,高于《溢洪道設計規范》(SL253-2000)中要求的49.17m,滿足規范要求。麻塘水庫除險加固工程施工選擇在枯水期施工，大壩、溢洪道等均可利用輸水涵管將庫水位降至死水位時施工，不受施工期洪水影響。輸水涵管施工時，庫水位已降至死水位，水庫無其它導流設施，天然來水量存蓄在庫中，庫水位上升，需設置施工圍堰。根據《水利水電工程施工組織設計規范》(SL303-2004)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)的規定，本工程施工圍堰的級別為5級，洪水重現期為5～10年。因麻塘水庫無實測歷年逐月降雨資料，其施工期洪水只能根據鄰近燎原水庫的降雨量與徑流深關系推算求得麻塘水庫歷年11月～次年1月(12月～次年1月)的徑流深之和。經理論頻率分析，求得11月～次年1月各重現期(頻率)的徑流施工期徑流深和徑流量表表2.8-1時段11月～次年1月12月～次年1月徑流深(mm)徑流量(萬m)注：徑流量=徑流深*集雨面積由上表可知，12月～次年1月產生的徑流量小于11月～次年1月，因此，低涵及溢洪道施工期宜定于12月～次年1月。10年一遇枯水期降雨來水量達到2.67萬m2,水位達到45.43m,5年一遇枯水期降雨來水量達到1.83萬m2,水位達到45.10m。3、工程地質麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，東經111°62°84”,北緯28°30'40”,屬洞庭湖水系。壩址距距茅草街鎮政府6.5km,距南縣城區14km。為小(2)型水庫。大壩距界樟公路4.0km,交通條件較好。壩址控制集雨面積為0.55km2,水庫正常蓄水位為48.0m(85高程系統，下同),正常庫容為15.0萬m;設計洪水位48.61m,設計庫容為18.25萬m2;校核洪水位為48.87m,總庫容為20.0萬m:死水位為44.7m,死庫容為1.1萬m':保護人口760人，保護耕地1200畝，工程設計灌溉面積1200畝，由于灌溉渠系未配套完善，實際灌溉面積為800畝，是一座以灌溉為主，兼顧養殖、防洪等綜合效益的小(2)3.2工程區地質概況3.2.1地形地貌麻塘水庫系洞庭湖水系，工程區內地貌類型以低崗丘陵為主，總的地勢為西北低，東南高，河谷深切，沖溝發育。壩址區位于基本對稱的“U”型河谷，河谷寬150～160m。兩岸山體高出大壩壩頂約10～20m,坡角為5～15°,地形相對較緩，3.2.2地層巖性工程區內無地勘資料，參考附近類似工程及建筑物實際開挖情況。施工時需進一步做好地勘工作。性斷裂通過。據國家地震局2001年版1:400萬《中國地震動參數區劃圖》,本區地震動峰值加速度為0.10g,地震動反應譜特征周期為0.35s,相應地震基本烈度為7度。3.3壩體工程地質特性及評價施工質量價差。3.4.1地質概況3.4.2地基主要工程地質條件及評價大壩基礎最低地面標高43.2m左右，建基較為平整。壩體填土均取自兩岸山只能參照同區域類似工程地質情況。主壩各土層物理力學指標參照其它工程同類土質取用，見表3.4-1。麻塘水庫巖土物理力學指標建議值3.4-1地層代號土類承載力標準值抗沖刷流速系數允許水力比降開挖邊坡天然含水量%天然密度p孔隙比。比重垂直滲透系數KK)壓縮系數)壓縮模量E飽和快剪固結快剪慢剪臨時永久濕內摩擦角凝聚力C內摩擦角9凝聚力c內摩擦角φ凝聚力c壩身砂質粘土夾礫石1140~壩基砂質粘土2160~53.5.2溢洪道3.6天然建筑材料3.6.1塊石料本階段需要塊石料322.09m2,本次勘查達40×13.6.2土料有簡易公路直通壩址，開采運輸較方便。粘土含量為35%～45%,小粒徑石子含量不超過5%,滲透系數K≤1×10°cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后的土料干3.6.3砂礫料動性斷裂通過。據國家地震局2001年版1:400萬《中國地震動參數區劃圖》,本區地震動峰值加速度為0.10g,地震動反應譜特征周期為0.35s,相應地震基本烈麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，屬于洞庭湖水系，是一座小(2)型水庫。壩址距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km距南縣城區約14km。壩址控制集雨面積為0.55km2,水庫正常蓄水位為48.0m(85高程系統，下同),正常庫容為15.0萬m;設計洪水位48.61m,設計庫容為18.25萬m2;校核洪水位為48.87m,總庫容為20.0萬m;死水位為44.7m,死庫容為1.1萬m;本工程設計灌溉1200畝農田，實際灌溉800畝農田，保護下游耕地面積1200畝，保護人口760人，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養殖等綜合效益的小(2)型水利工程。大壩安全認定結論性意見及主要工程任務1)大壩安全類別評定為三類壩；2)對大壩維修加固的意見和建議：①對大壩壩體及壩基接觸面采用劈裂灌漿進行防滲處理：②對111m長大壩壩腳設置貼坡排水(樁號0+000-0+111)。③迎水面從死水位以上1.0m至校核洪水位采用預制六方砼塊護坡，校核洪水位至壩頂采用砼花格草皮護坡；背水面采用砼花格草皮護坡。④對大壩壩頂進行泥結石路面硬化。⑤廢除現有輸水涵管，并重建輸水涵管。⑥重建溢洪道，增設消力池。4.3.1工程等級及防洪標準麻塘水庫總庫容為20.0萬m2。根據《防洪標準》(GB50201-94)和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000),確定該工程等別為V等、小(2)型，其主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級，臨時性建筑物為5級。防洪標準：大壩設計洪水取10年一遇，校核洪水取50年一遇，溢洪道及其消能防沖工程設計洪水重現期為10年一遇。4.3.2設計基本資料1)水庫特征水位及庫容根據水文資料及調洪演算，水庫特征水位及相應庫容見表4-3-1。水庫特征水位及相應庫容表表4-3-1水庫水位(m)相應庫容(萬m3)備注設計洪水位P=10%正常蓄水位死水位2)大壩壩坡抗滑穩定安全系數根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274-2001)中的規定，采用簡化畢肖普法計算方法時，大壩壩坡抗滑穩定最小安全系數為：正常運用條件：1.25;非常運用條件I:1.15;非常運用條件I:1.10。3)地震烈度根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),查得麻塘水庫位于地震動峰值加速度為0.1g的地區，地震動反映譜特征周期為0.35s,相應《中國地震烈度區劃圖》(1990版)劃定的地震基本烈度為7度地區。根據《水工建筑物抗震設計規范》(SL203-97)規定，該大壩等建筑物應進行抗震安全復4.3.3依據的主要規程規范及文件1)依據的主要規程規范(1)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000(7)《水工混凝土結構設計規范》(SL/2)依據文件和參考資料(1)《關于印發小(2)型水庫病險水庫除險加固工程初步設計指導意見的通知》(湘水建管[2011]21號);(2)《湖南省小(2)型水庫除險加固工程初步設計導則》;4.4大壩防滲處理麻塘水庫是1988年修建的一座小(2)型水庫，當時沒有進行詳細的設計勘測，且是群眾運動，施工質量差，大壩壩體及壩體與基礎面膠結較差，局部存在孔隙，密實度達不到設計要求，壩身滲漏及接觸面存在滲漏現象。工程險情的經常發生已嚴重威脅到大壩的運行安全。不僅使工程的正常效益得不到充分發揮，4.4.1大壩壩體劈裂灌漿設計截堵壩體滲漏，充填裂縫和洞穴。漿脈附近壩體被壓密，改善壩身應力狀態，有利于壩身的變形穩定性，且灌漿時的壓力、灌漿量、位移、漿縫開展方向和寬度均可控制。因此，劈裂灌漿能夠保證大壩安全和提高大壩的防滲效果。根據麻塘水庫的實際情況，設計對大壩采取雙排劈裂灌漿，灌漿鉆孔軸線偏大壩中心線下游各0.75m,與壩頂軸線平行。大壩總長283.0m,灌漿長度111.0m。根據南縣多年來的灌漿防滲經驗，設計對大壩采取雙排劈裂灌漿，灌漿鉆孔軸線偏大壩中心線上、下游各0.75m,與壩頂軸線平行。灌漿孔距1.5m,鉆孔最深伸入基礎相對不透水層下2m左右。造孔時應保持孔身垂直，孔位成直線。施灌時按三序孔法進行注灌，第一序孔孔距為4.5m,第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌時由疏至密，使所灌泥漿形成一條漿路帷幕，以達到防滲的目的。麻塘水庫大壩灌漿共需造孔148個，灌漿總進尺1144.2m。詳見《大壩③灌漿帷幕厚度大壩劈裂灌漿主要是通過壓力灌漿，在壩身規定位置形成一道連續的帷幕泥墻，以達到防滲的目的。確定帷幕厚度應與防滲效果和經濟同時掛鉤。根據《土壩設計》中的均質土壩滲流計算公式計算結果，參照南縣歷年來的帷幕灌漿實施經驗，帷幕厚度取0.15m～0.2m。④漿液選擇水泥粘土漿，水泥粘土漿是由水泥和粘土兩種基本材料相混合所構成的漿液水泥和粘土混合，可以互相彌補缺點，構成性能較好的灌漿漿液。普通硅酸鹽水泥，材料用量：每1m進尺灌漿水泥用量為0.274t,劈裂0.68t。⑤灌漿壓力的大小灌漿壓力指灌漿管上班方孔口壓力，也是注漿管上端壓力表的壓力值.它是劈補充壩體的最小主應力，保證防滲帷幕的作用。灌漿孔口壓力以產生沿壩軸線方在可能的情況下，以采用較大的壓力為好。應當指出的是：對于起始劈裂壓力、裂縫的擴展壓力、最大控制灌漿壓力均應該較好的掌握。鑒于灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質條件等因索有關，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關，所以不能用一個公式準確地表達出來，應根據不同情況通過經驗為簡化計算，方便施工，根據有關資料、施工實踐、灌漿壓力，可根據不同的孔深(m)灌漿壓力(MPa)4.4.2大壩下游坡腳新增貼坡排水大壩下游無排水體，導致壩體浸潤線及出逸點偏高，不利于大壩的穩定。為確保大壩滲流穩定，且方便施工，設計在長111m壩段壩腳采用貼坡排水，另有長172m壩段壩身高度為2.5m-3.0m,可不設壩腳排水體，只在壩腳增設排水溝即可。設計貼坡排水頂部高程超出下游最高水位1.0m,即45.50m;頂部寬度根據施工條件及檢查觀測需要確定，取1.0m;設計排水體內坡1:1.5,外坡1:2.5。排排水體與壩體之間設置反濾層，反濾層由三層反濾料組成，選用耐風化的砂和0.15cm。根據規范，被保護土為粘性土時，第一層反濾層的級配應按下列方法確定：被保護粘土小于0.075mm的顆粒含量為92%>85%,要求第一層反濾層D?s≤D??≤0.36mm,第一層反濾料粒徑D取0.25～1mm,厚度為100mm;第二層反濾料D=1~樁號(0+118-0+283)設縱向排水溝，使壩坡排水形成完整系統。4.4.3大壩上、下游護坡(1)大壩上游護坡根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)及湖南省小(2)型水庫除險設計采用預制六方砼塊護坡，校核洪水位至壩頂采用砼花格草皮護坡。并砌上游(2)大壩下游護坡大壩下游護坡從壩頂(高程50.0m)至排水體頂(高程45.5m)為砼花格草皮(二)上游護坡結構設計(1)護坡厚度砼塊護坡的計算，是根據板厚在波壓力和浮力作用下，不致浮起和破裂的條件而定的，通常只計算厚度，平面尺寸預先選定。護坡砼塊采用正六邊形，邊長取0.4m,根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)“護坡計算”砼塊厚度按h?—累積頻率為1%的波高，m;L,—平均波長，按莆田公式計算，m;b—沿壩坡向板長，b=0.693m;m—大壩上游坡邊坡系數，m=2.0;pk一水的密度，ρ,=1t/m2;H,—累積頻率為1%的波高，m;根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)波浪的平均波高和平均波周期采用莆田實驗站公式，計算公式如下：W—計算風速，取20.82m/s,采用多年平均年最大風速的1.5倍；H—水域平均水深；g—重力加速度，取9.81m/s2;定的系數求得H,(累積頻率為1%的波高)為0.607m;以上數值代入砼板厚度計算設計采用Cs預制砼六方塊護面，砼六方塊厚度取為100mm,六方塊邊長為400mm。其具體加固措施如下：使護坡基面密實平2.17m的排水孔，孔徑50mm,呈梅花形排列。同時每隔15.12m設伸縮縫一條，縫間灌瀝青麻絲。底部設置寬0.6m,高0.8m的C15現澆砼阻滑基座，基座埋深大于(三)下游護坡大壩下游壩坡面未護砌，水庫建成運行多年，由于雨水沖刷，使得壩坡凹凸不平，局部有沖溝，坡面雜草叢生，須對下游壩面進行整修。樁號(0+118-0+283)需設置豎向排水溝，匯集徑流，排到壩腳。豎向排水溝沿壩坡與農田交界處布置，并要求與縱向排水溝相連接，斷面與縱向排水溝相同。(2)新建行人階梯，使之平順整齊，人行階梯用砼C護砌厚100mm。(3)大壩下游坡面采用砼花格草皮護坡，護坡范圍從貼坡排水頂部至壩頂，4.4.4大壩壩頂路面硬化麻塘水庫大壩壩頂軸線全長283m,頂寬3.0～3.5m。經過多年運行，其位移、4.4.5除險加固處理后滲流、抗滑穩定復核(1)計算工況大壩壩體滲流分析計算時，選擇計算斷面為大壩設計標準斷面，根據《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)中第8.1.2條規定，滲流分析計算時應考慮④庫水位由校核洪水位降落至死水位的非穩定滲流。對大壩的滲流計算，主要根據地質勘探資料、土工試驗，大壩建設和運行管理等有關資料，選取大壩地質勘探斷面(大壩最大壩高斷面)作有限元滲流分析。大壩滲流分析采用軟件：北京理正軟件設計研究所的《理正滲流分析軟件》——滲流分析計算中庫水位降落速度在正常蓄水位以上降落時，按溢洪道泄流時的自然降落速度。在正常蓄水位以下降落時，按灌溉輸水涵管閘門開啟涵管出口各滲透區材料的水平垂直滲透系數采用地質報告中的推薦值，見表4.4-1。計算斷面及土層分區見圖(4-4-1)。大壩計算斷面滲透分區指標表4.4-1滲透系數I區Ⅲ區IV區V區(4)計算成果大壩穩定滲流分析計算成果見圖4-4-2～4-4-4。大壩穩定滲流計算成果：正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位時，下游壩腳滲流逸出處最大滲流坡降Jmx分別為0.13、0.16、0.17。大壩非穩定滲流分析計算成果見圖4.4-1～4.4-5。大壩非穩定滲流計算成果：庫水位從校核洪水位降落至死水位時，上游坡面滲流逸出處最大滲流坡降Jx為0.04。壩體滲流逸出處允許滲流坡降按下式(流土的臨界坡降計算公式)計算：K?—流土安全系數，取2.0。根據土的物理力學性質，臨界滲流坡降J=0.90,Jer=0.45。經計算大壩在穩定滲流與非穩定滲流條件下的最大滲流坡降Jm均小于允許滲流坡降[Jef]=0.45。大壩下游壩腳滲流逸出處設有反濾層和排水棱體，較現狀情況浸潤線下游出逸點明顯降低，因此大壩除險加固后滲流性態是安全的。(二)大壩除險加固處理后抗滑穩定復核(1)計算工況大壩壩坡抗滑穩定計算工況按《碾壓式土石壩設計規范》(SL274—2001)選定。①上游設計洪水位，下游無水的穩定滲流；②上游校核洪水位，下游無水的穩定滲流；(2)滲流非穩定期：①庫水位從校核洪水位降落至死水位，下游無水的非穩定滲流3、考慮地震的滲流計算①上游設計洪水位，下游無水的穩定滲流期，并考慮7級地震的下游壩坡；②上游正常蓄水位，下游無水的穩定滲流期，并考慮7級地震的下游壩坡；③上游為1/3壩高水位，下游無水的穩定滲流期，并考慮7級地震的上游壩大壩建設和運行管理等有關資料，選取大壩最大橫斷面(亦即壩體滲流計算分析所選擇的斷面)作壩坡穩定分析。大壩壩坡穩定分析采用軟件：北京理正軟件設壓式土石壩設計規范》第8.3.9條規定，均質土壩的壩坡抗滑穩定宜采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法，各種運行工況下的土體的力學指標根據地勘資料、計算斷面材料的物理力學指標由土工試驗成果確定，排水堆石棱體物理力學指標參照同類工程經驗確定，見表4.4-4。壩計算斷面各分區物理力學指標表4.4-4分區指標分區重度飽和重度內摩擦角凝聚力I快剪快剪慢剪慢剪I快剪快剪慢剪快剪慢剪快剪慢剪慢剪0V(4)計算成果大壩壩坡抗滑穩定計算結果見圖4-4-6～4-4-13及表4.4-2。大壩壩坡抗滑穩定計算安全系數表表1-6-1①②③①②③④⑤安全系數用力的計算方法時，大壩壩坡抗滑穩定最小安全系數為：正常運用條件：1.25;非常運用條件I:1.15;非常運用條件Ⅱ:1.10。由表1.4-2可知，計算所得大壩上、下游壩坡抗滑穩定安全系數大于規范要求的壩坡抗滑穩定最小安全系數，按選定方案對大壩進行除險加固后，大壩結構安全滿足規范要求。(黃泥灌漿區)然西(正常蓄水位4800m)=②(壩體填筑土)(③(粉質粘土層)(設計洪水位48.61m)(校核洪水位48.87m)(壩腳排水體)(壩體填筑土)7圖4.4-2加固大壩穩定滲流計算成果圖(正常蓄水位48.00m)圖4.4-3加固大壩穩定滲流計算成果圖(設計洪水位48.61m) 又(校核洪水位48.87m)(三分之一壩高水位45.50m)又(相應水位44.00m)圖4.4-5加固大壩穩定滲流計算成果圖(1/3壩高水位45.50m)圖4.4-6加固大壩非穩定滲流計算成果圖(校核水位降至死水位48.87m→44.70m)圖4.4-8加固大壩下游壩坡穩定計算成果圖圖4.4-9加固大壩下游壩坡穩定計算成果圖(設計洪水位48.61m,k=1.629)圖4.4-11加固大壩下游壩坡穩定計算成果圖(校核洪水位48.87m,k=1.627)圖4.4-12加固大壩上游壩坡穩定計算成果圖(1/3壩高水位45.50m,k=1.746)1二一二=/B江?(相應水位44.00m)圖4.4-14加固大壩上游壩坡穩定計算成果圖(校核洪水位降至死水位,k=1.720)4.5溢洪道重建4.5.1工程現狀及存在主要問題溢洪道布置在大壩左端山體上，為開敞式正槽溢洪道，堰頂高程47.3m,寬1.0m,均為土渠，溢洪道總長90.0米。無消能設施。人工開挖后無任何護(襯)砌，經多年運行后，淤塞嚴重，流水不暢，且無4.5.2溢洪道結構布置設計重建溢洪道，設計洪水標準為10年一遇。重建后的溢洪道由進口控制段、(1)溢洪道進口控制段設計采用C20鋼筋砼矩形槽，對兩側邊坡整理。溢洪道進口段樁號為0+000~0+004.8,底板高程為48.0m,底寬從2.3m漸變為1.0m,側墻高度為0.5～2.0m。控制段從樁號0+004.8～0+009.8,長5.0m,寬1.0m,堰頂高程定為48.00m。(2)泄槽控制段后接泄槽，長17.4m。其中樁號0+009.8～0+014.8,長5.0m,寬1.0m,坡降i=0.2為直線斜坡段；樁號0+014.8～0+022.2,長7.4m,寬1.0m,坡降i=0.2為圓弧斜坡段；樁號0+022.2～0+0272.2,長5.0m,寬1.0m,坡降i=0.2為直線斜(3)伸縮縫、止水與排水設施泄槽底板設橫向伸縮縫，縫寬均為20mm。伸縮縫均設橡皮止水，縫下設排水溝。縱、橫向排水溝尺寸為0.3m×0.3m,溝中埋設φ100無砂管。(4)消能防沖麻塘水庫溢洪道消能防沖設施采用10年一遇的洪水標準。設計時考慮到地形限制，采用底流消能出水條件較好，消力池設在泄槽末端，消力池池深0.5m,池長6.0m,底板C20鋼筋砼厚0.5m,側墻為C20鋼筋砼懸臂式擋(1)下泄流量計算進行計算：正常水位48.0m以上水庫水位與溢洪道泄洪量關系如表4.4-6。麻塘水庫水位與庫容及水位與泄量關系表4.4-6庫水位(m)庫容(10m)下泄流量(m3/s)備注0正常蓄水位(2)溢洪道控制段導墻頂部高程復核計算條規定，控制段導墻頂部高程不得低于校核洪水位加安全超高。因規范 (SL253-2000)中沒有4、5級建筑物的安全超高值，參考3級建筑物的安全超高值，取0.30m。因此，麻塘水庫溢洪道控制段導墻頂部高程不得低于48.87+0.3=49.17m。設計其頂部高程為49.80m,滿足規范要求。輸水管，設計流量為0.2m/s。經多年運行后，管身、頂部已出現裂縫，形成滲漏通道，對工程安全造成嚴重危害。放水管拍門采用手動絞車套鋼絲繩啟閉，設備陳舊，操作困難，無法保證安全運行。針對高、低輸水涵管存在的問題，將大壩4.6.2輸水涵管過流能力與結構計算1)過流能力復核及長度的確定考慮到涵管的檢修方便，設計φ0.8m預因此可不對過水能力進行復核。根據實際地形布置，本次2)輸水涵管結構布置：設計新建預制砼涵管底板高程為44.70m,過水斷面為口段接分水池，分水池凈空長2.0m,凈寬1.8m,分水池分2個出口，一個放水入3)取水口放水閘箱涵進口設放水閘。設計閘室為鋼筋砼結構，底板高程為44.70m,寬2.8m,厚0.7m。邊墩厚0.4m,墩頂高程為46.80m。建單立柱現澆C%砼工作橋與大壩相連，橋長7.3m,寬1.0m,護欄采用φ50控制閘采用平面鋼板閘門，單面止水。啟閉機設備選用1臺套8t電手動螺桿式4.7壩頂路面硬化壩頂公路改造：麻塘水庫壩頂路面全長283m,路況條件極差，路面高低起伏不平，設計對壩頂283m進行泥結石硬化，硬化厚度為150mm。5、施工組織設計5.1施工條件5.1.1工程條件1)地理位置麻塘水庫是一座具有灌溉為主，兼有防洪、養殖等綜合效益的小(2)型水庫。壩址距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,距南縣城區約14km。2)工程內容麻塘水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水涵管、防汛公路等建筑物組成。本次③大壩下游壩腳新建排水體，并于壩坡砼花格草皮護⑦本水庫除險加固工程修建所涉及的環境及水土保持工程。3)工程主要施工特性②大壩壩體、壩基及壩肩接觸面防滲處理等除險加固項目施工工藝要求高，4)主要建筑材料①砂、石料本次除險加固所需砂、石料量不大，庫區附近沒有砂石料源，需外購。建議均從14km以外的南縣城關碼頭購買。工程所需的塊石料需從望城場，巖性為厚層～巨厚層狀紫紅色石英砂巖，巖石致密堅硬，抗風化能力強，成35km,有公路到大壩附近，開采與運輸條件②土料工程區土料豐富，多為第四系下更新統砂質粘土，分布在大壩左右岸山坡，儲量豐富，質量較好，距大壩約1.5～2.0km,表部一層含少量根系等雜質，剝離層厚0.5m,有簡易公路直通壩址，開采運輸較方便。粘土含量為35%～45%,小粒徑石子含量不超過5%,滲透系數K≤1×10?cm/s,含水量控制在19%～25%,填筑后的土料干容重為1.60g/cm3。可做為灌漿用料。③水泥、鋼材、木材、油料等麻塘水庫本次除險加固所需的水泥、鋼材、油料等材料均可就近在茅草街鎮鎮④施工用風、水、電及對外通訊麻塘水庫本次除險加固施工工地用水主要為生產、生活及消防用水，采用水泵直接從水庫抽取使用，無需采取凈化措施；施工期用電采用麻塘水庫的農網電，5.1.2自然條件1)水文氣象麻塘水庫地處亞熱帶濕潤氣候區。氣候溫和，四季分明，雨量充沛，日照充足，春溫多變，嚴寒期短，無霜期長。根據南縣氣象站1961年以來的實測氣象資料統計：多年平均氣壓1009.8hpa;多年平均氣溫17.0°C;極端最高氣溫40.1°C (1963年8月29日);月極端最低氣溫-14.7°C(1972年2月9日)。多年平均相對濕度81%;多年平均降水量達1436.06mm。夏季多東南風，冬季多西北風。歷年平均風速2.7m/s;最大風速為13.88m/s。2)地形地貌麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，系洞庭湖水系，工程區內地貌類型以低崗丘陵為主，總的地勢為西北低，東南高，河谷深切，沖溝發育。壩址區位于基本對稱的“U”型河谷，河谷寬150～160m。兩岸山體高出大壩壩頂約10～20m,坡角為5～15°,地形相對較緩，工程區無基巖出露。總厚度11～120m,壩區均有分布。人工堆積(Q):以砂質粘土為主，夾礫石等，大壩區域主要為人工堆積的砂質5.2.1對外交通大壩距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,大壩下游600m處為長湘公路，對外交通條件較好。5.2.2場內交通有鄉村公路直接庫區大壩壩頂和溢洪道的公路，基本滿足本次水庫大壩除險加固施工和防汛搶險的要求，部分路況不好的地方，須經加固改造后，方可滿足5.3施工導流與渡汛措施根據水庫上游來水情況，汛期一般為4～9月，枯水期一般為10月～次年3月。施工時段為10月～次年3月，為了配合本加固改造工程的順利進行，選擇在麻塘水庫除險加固工程大壩壩體、壩基接觸面、壩肩滲漏防滲處理，不受洪水影響，大壩上游坡面預制砼塊護坡施工，庫水位降至死水位。大壩下游坡面草皮護坡，下游排水棱體須放干下游塘內水，輸水涵管施工應設置施工圍堰。溢洪由于大壩、溢洪道的加固處理在第二年3月底均已完工，汛期溢洪道能參與5.4主體工程施工5.4.1大壩壩體、壩基劈裂灌漿大壩壩體、壩基劈裂灌漿，在灌漿過程中的各種要求都必須符合《水工建筑截堵壩體滲漏，充填裂縫和洞穴。漿脈附近壩體被壓密，改善壩身應力狀態，有利于壩身的變形穩定性，且灌漿時的壓力、灌漿量、位移、漿縫開展方向和寬度均可控制。因此，劈裂灌漿能夠保證大壩安全和提高大壩的防滲效果。根據麻塘水庫的實際情況，設計對大壩采取雙排劈裂灌漿，灌漿鉆孔軸線距大壩中心線下游面肩各0.75m,與壩頂軸線平行。大壩總長283.0m,灌漿長度111.0m。根據南縣多年來的灌漿防滲經驗，設計對大壩采取雙排劈裂灌漿，灌漿鉆孔軸線距大壩中心線上、下游面肩各0.75m,與壩頂軸線平行。灌漿孔距3m,鉆孔最深伸入基礎相對不透水層下2m左右。造孔時應保持孔身垂直，孔位成直線。施灌時按三序孔法進行注灌，第一序孔孔距為4.5m,第二序孔孔距加密到3m,第三序孔孔距加密到1.5m,施灌時由疏至密，使所灌泥漿形成一條漿路帷幕，以達到防滲的目的。游子塘水庫大壩灌漿共需造孔148個，灌漿總進尺1144.2m。大壩劈裂灌漿主要是通過壓力灌漿，在壩身規定位置形成一道連續的帷幕泥墻，以達到防滲的目的。確定帷幕厚度應與防滲效果和經濟同時掛鉤。根據《土壩設計》中的均質土壩滲流計算公式計算結果，參照南縣歷年來的帷幕灌漿實施經驗，帷幕厚度取0.15m～0.2m。④漿液選擇水泥粘土漿，水泥粘土漿是由水泥和粘土兩種基本材料相混合所構成的漿液水泥和粘土混合，可以互相彌補缺點，構成性能較好的灌漿漿液。普通硅酸鹽水泥，材料用量：每1m進尺灌漿水泥用量為0.274t,劈裂0.68t。⑤灌漿壓力的大小灌漿壓力指灌漿管上班方孔口壓力，也是注漿管上端壓力表的壓力值.它是劈裂灌漿施工中的一個重要控制指標。壓力控制得好，可補充壩體的最小主應力，保證防滲帷幕的作用。灌漿孔口壓力以產生沿壩軸線方在可能的情況下，以采用較大的壓力為好。應當指出的是：對于起始劈裂壓力、裂縫的擴展壓力、最大控制灌漿壓力均應該較好的掌握。鑒于灌漿壓力的大小不僅與灌漿范圍大小、水文工程地質條件等因索有關，而且還與地層的附加荷載及灌漿深度有關，所以不能用一個公式準確地表達出來，應根據不同情況通過經驗孔深(m)灌漿壓力(MPa)5.4.2大壩上游坡面護坡1)清雜平整對壩坡上的雜草、物和原有壩坡已砌砼護坡損壞部分進行清除。對壩坡面進2)砼塊護坡壩坡整平壓實后，先鋪砂石墊層，后用預制砼塊護砌，此過程自下而上進坡腳處設阻滑基座。在壩頂集中預制砼塊，采用0.4m2移動振搗器密實，露天養護。要求平穩、錯縫、美觀、縫中用水泥砂漿填塞。護坡墊5.4.3大壩下游砼花格草皮護坡、貼坡排水1)大壩下游砼花格草皮護坡大壩下游坡面從壩頂(高程50.0m)至排水體頂(高程45.5m)采用現澆砼砌筑菱形格構，內鋪滿草皮。草皮鋪設要求平整，鋪設后應澆水養護。草皮鋪設采用人工進行。工程所需材料，由自卸汽車運至大壩壩頂處，再由人工運至鋪2)貼坡排水貼坡排水施工可自下而上，人工進行。先人工開挖土方，后堆石，為了安全和節省勞力，施工可分段進行。排水體與壩體之間設置反濾層，反濾層由三層反濾料組成，選用耐風化的砂礫、卵石或碎石構成，每層粒徑隨滲流方向變大，層厚順滲流方向取為10cm、10cm和15cm。5.4.4溢洪道加固工程溢洪道重建工程的工程主要有漿砌石、砼及鋼筋砼工程等。過水斷面修整一定要嚴格按設計進行，經驗收合格后方能進入下一序施工。底板應按設計高程采砼及鋼筋砼采用0.4m2拌和機拌和，人工運料、平倉，插入式展搗器搗實。5.4.5輸水涵管重建1)破壩土方：以機械開采為主，采用1m3液壓挖掘機挖裝，自卸汽車運輸運2)原有預制砼管低涵封堵：采用砼對大壩中段低涵管進行封堵。3)原有預制砼管高涵拆除：采用1m2液壓挖掘機配合人工拆除，再用1m2挖掘機挖裝，8t自卸汽車運輸，平均運距3.0km,全部棄料至棄渣場。4)C?為墊層砼、排架、啟閉臺砼。采用JG250,0.4m3拌和機拌制砼，搭設滿堂腳手架，用手推車水平運砼50m經溜筒入倉，平板振搗器、插入式振搗器和人工插釬搗實。先澆墊層砼，后澆結構砼。涵管先采用整體立模，整體扎鋼筋，整體澆筑涵管砼，后澆排架、啟閉臺砼。砼工程采用0.4m2攪拌機輸；建筑物上部板梁柱砼采用膠輪車進行水平運輸，垂直運輸采用卷揚機提升入5)大壩土方回填：采用分高程流水作業法施工，填筑程序為：卸料—鋪料、壓實—質檢。填筑時采用汽車進占法鋪料，推土機平料，采用振動碾，鋪土厚度5.4.6壩頂路面硬化壩頂公路公路283m,對其采用泥結石硬化。根據工程施工需要，必須設置施工工廠以滿足工程施工需要。根據工程區狹本工程主要施工項目有：土石方開挖、回填、沖抓回填、鋼筋砼現澆、預制砼構件等，需采用相應的施工機械以及起重和運輸機械。為此設置砼拌和站、機械(汽車)修理站、鋼筋(鋼材)加工廠、木材加工廠等施工工廠設施。砼拌和站采用0.4m2移動式拌和機，砂石全部購買成品料，工地設成品料堆場。5.6.1布置原則施工總布置遵循因地制宜、有利生產、方便生活、便于管理、安全經濟的原1)相對獨立的項目單獨布置，同時盡量傍路布置，減少建筑材料的人力搬運2)根據本工程地形條件較為狹小，施工時間較為集中(枯水期)的特點，機修、油庫集中布置，水泥倉庫、加工廠分區布置，盡可能集中，以便施工管理。3)后勤生活設施分階段布置在工程大、技術要求高、原材料消耗多的工地，4)場地布置應滿足國家有關安全、放火、衛生和環保等要求。5.6.2總體布置整個除險加固工程根據上述原則與施工特點分區布置，基本上利用壩頂及大項目的施工工廠、倉庫及生活辦公設施宜分區布置。砼拌和站采用0.4m2移動式拌和機，根據施工進度分別布置在大壩中間位置。砼預制場布置在大壩的平地上。塊石、碎石、砂料場全部采用成品料，在施工砼拌和站工地附近就近布置堆放料場砼。水泥倉庫應布置在砼拌和站附近。機械修理站集中布置在大壩右側較為平坦、開闊傍路處。生產、生活設施應分階段布置在工作量大、技術要求高、原材料消耗多、交通便利的地方。在大壩附近建臨時工棚。麻塘水庫附近有變電5.7施工總進度根據本工程地形條件較為狹小，項目多且較為集中，施工時間較為集中(枯水期)的特點，不太可能選擇大型施工企業，因此施工進度安排應結合中小型施工第一年10月開工，要求施工前將水庫庫水位放至輸水涵管進口底板高程。受洪水影響的項目，安排在枯水期內施工。在第二年汛期前應完成大壩、輸水涵控制施工工期，施工總工期為13個月。施工準備期為一個月即第一年10月，施工準備期應完成場內交通道路修建、場地平整、砼拌和站修建、風水電通訊等設備以及其它施工臨建設施的修建。2)主體工程進度主體工程工期4個月即第一年11月至第二年2月底。在輸水涵管下閘蓄水前即第二年2月底，應完成大壩灌漿、上下游壩坡護坡、排水設施及觀測設施、輸水涵管及溢洪道改建等，第二年3月為工程掃尾期。第二年11月份為工程驗收期。5.8主要材料、勞動工日及主要施工機械設備主要建筑材料用量：水泥138.98t,砂633.66m,卵石689.57m,塊石322.09m2,鋼筋9.58t。加固工程施工高峰期施工人數為80人，施工共需勞動總工日：0.6主要工程量見概算單行本，施工所需主要機械設備見表5.8-1。麻塘水庫除險加固工程的建設實行“三制”式管理，即項目法人責任制、招投標制、監理制。項目法人由南縣水利局組建，負責麻塘水庫除險加固工程建設，由項目法人通過招投標，選擇適合的施工、監理單位。工程嚴格按水利工程建設程序進行，實行全過程的管理、監督、服務。積極貫徹“百年大計，質量第一”的方針，建立全面質量管理體系，在施工過程中對工程質量、投資、工期進行嚴主要施工機械設備表表5.8-1序號設備名稱規模與型號單位數量備注1自卸汽車輛72振動碾臺13蛙式打夯機臺24內燃壓路機臺15砼攪拌機臺46手持式風鉆把47單級離心泵臺28潛水泵Wjg-80型臺29灌漿泵臺3制漿泵200L雙套4卷揚機臺1汽車起重機油動1m3臺1單斗挖掘機臺2推土機臺2拖拉機臺2膠架輪子車輛灰漿拌機150型臺4地質鉆機臺4鋼筋、鋼材加工設備套2木材加工設備套26、水土保持與環境保護設計6.1.1水土保持現狀工程涉及區域屬丘陵區，根據《湖南省水土保持區劃》,本項目范圍內屬中度目前，南縣成立了水土保持機構，各鄉鎮也成立了水土保持領導小組，從上至下建立了水土保持工作管理體系，有效地控制了開發建設項目的水土流失，形成了一個良性循環的根治環境，為治理水土流失莫定了一定的基礎。6.1.2水土保持措施根據《中華人民共和國水土保持法》、《水土保持綜合治理技術規范》(GB/T16453-1996)及“誰開發、誰保持、誰造成水土流失、誰負責治理”的原則，貫徹“預防為主，全面規劃，綜合治理，因地制宜，加強管理，注重效益”的水土保持方針，力爭做到水土保持與國民經濟和社會發展同步。本工程水土流失的防治應以工程措施為先導，通過預防監督，草、林措施與工程措施相結合，防止產生新的水土流失。在主體工程施工區和料場及渣場建立防洪攔渣工程、修建排水渠，使工程施工和料場及渣場棄渣得以集中控制。在新增水土流失得以控制的前提下，通過“面”上的林草植被建設和土地復墾利用措施，保護新生地表，改善生態環境，發揮植物措施的觀賞性和后效性，美化庫區環境，將保護和利用水土資源有機結合，促進經濟發展。6.2環境保持設計6.2.1工程周邊區域環境概況麻塘水庫壩址位于南縣茅草街鎮塘華村，屬洞庭湖水系。壩址距界樟公路4.0km,距茅草街鎮政府6.5km,距南縣城區14km。工程始建于1977年，于1977年冬竣工，是一座以灌溉為主、兼顧防洪、養殖的小(2)型水庫。實際灌溉面積為800畝，因此本工程等別為V等，小(2)型，主要建筑物級別為5等級，次要建筑物級別為5級。設計洪水標準重現期為10年，校核洪水標準重現期為50年。麻塘水庫地處亞熱帶濕潤氣候區。氣候溫和，四季分明，雨量充沛，日6.2.2環境影響分析從目前現狀分析，影響工程區域范圍內的環境問題，主要是洪澇問題，其次是水土流失問題。麻塘水庫除險加固工程是對現有工程進行除險加固，不是新建工程。本工程實施后，能解決樞紐工程的病險情，可避免工程失事給下游人民生命、財產造成嚴重危害，能為大壩下游人民創造一個安全的生產、生活環境，對促進社會穩定、人民生活水平提高、社會經濟的穩步持續發展、南縣環境的改善具有重大意義。此工程本身就是一項集社會、經濟、環境效益于一體的利國利民1)工程對環境的主要有利影響(1)本工程實施后，可除去大壩險情，大大減輕洪澇災害的損失，保障壩址(2)本工程實施后，可有效地控制因洪澇帶來的災難性傳染病的發生，可使洪(3)本工程實施后，水庫可安全蓄水運行，為灌區提供可靠的水源，有效地解決下游的農田灌溉問題，為南縣地區的工農業經濟發展奠定可靠的基(4)本工程實施后，對完善城鎮交通設施極為有利。總之水庫工程除險加固實施后，有利影響是顯著的、主要的，不會抬高上游水位，不影響溢洪道下泄流量，不會對庫區和下游增加不利影響。從生態環境保護的角度評價，本工程本身不產生“三廢”,屬無污染型工程，沒有制約本工程的2)工程對環境的主要不利影響本工程施工對區域的自然環境、生態環境將產生一定的不利影響，主要表現(1)工程施工期，施工區局部地段由于開挖導致部分地表植被破壞，造成短(2)對區域水體水質、空氣質量、聲環境造成一定的污染；(3)工程施工期間，由于施工人員集聚，易導致傳染病的流行。6.2.3工程環境保護任務該水庫除險加固工程環境保護的主要任務：施工區環境保護設計，工程占地保護設計，施工安全設計，庫區景觀建設，提出環境保護管理監測計劃以及環境6.2.4設計依據6.2.5環境保護措施1)施工區水質保護措施工程施工時，砼澆筑養護及施工機械檢修、沖洗等過程不可避免將產生施工廢水。其中砼澆筑養護工程產生的廢水中污染物主要為懸浮物；施工機械檢修、壩體上游護坡、壩肩壩基帷幕和溢洪道改造，三處工程量較大，考慮環境保護的經濟性和可操作性，設計重點對砼廢水排放較集中、廢水量較大的上述三處工程砼施工產生的廢水進行處理。先采用明溝集中將廢水收集入初級處理池，然后經沉淀泥砂處理。初級處理池長為10m,寬2m,池深2.5m,初級處理池位于三處施工池附近，池頂高程低于高程的底板高程，沉淀泥砂由人工定期處理。施工機械檢修、沖洗等產生的油污廢水如直接排入水體，因油污不易降解，易對附近區域水體產生污染。因此，對于機械檢修產生的廢油應集中回收或就地燒毀。在大壩左、右段各設置一個機械集中檢修點，沖洗廢水由明溝集中收入油池深1.5m。2)施工區空氣、噪聲保護措施施工時運輸車輛必須安裝尾氣凈化器，嚴禁超負荷運行，確保車輛尾氣達標排放。施工時粉塵噪聲要控制在最低限度，盡量采用少粉塵，低噪聲的施工方法。3)人群健康保護施工期大量施工人員聚集，集中餐飲及住宿條件一般較差，如不注意餐飲及住宿衛生，將有可能引發傳染病流行。在施工期間，必須對施工人員進行定期體檢，有傳染病的施工人員不能進場施工。由專人負責施工人員公共飲用水、飲食衛生管理，對生活垃圾必須采用衛生填埋法進行處理運用生石灰等殺滅蚊蟲。由衛生防疫部門定期對臨時生活區進行防疫消毒，保持工程臨時生活區環境衛生，發現疫情及時通報、隔離、及時處理保證施工人群及周圍居民身體健4)新的水土流失防護措施在施工中，會出現巖土裸露，易產生新的水土流失的部分，設計采用下列措施進行防護：