长城水库除险加固工程技施设计报告721Word文件下载.docx
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4、代表性流量
设计洪峰流量
m3/s
358(P=5%)
366(P=3.3%)
校核洪峰流量
460(P=1.00%)
653(P=0.33%)
5、洪量
24h洪水洪量
172(P=5%)
219(P=3.3%)
250(P=1%)
481(P=0.33%)
二、水库
1、调节性能
年调节
2、库水位
校核洪水位
m
1548.81(p=1%)
1549.88(P=0.33%)
设计洪水位
1548.19(P=3.3%)
兴利水位
1546.7
汛期限制水位
1546.4
死水位
1544.0
3、水库容积
总库容
232
283
调洪库容
91
145
重复30.2
兴利库容
74
96.2
死库容
72
三、下泄流量
1、设计洪水位时最大泄量
103.3
2、校核洪水位时最大泄量
163.2
四、主要建筑物及设备
1、大坝型式
均质土坝
地震基本烈度/设防烈度
度
7
大坝
坝顶高程
1550.0
最大坝高
14.0
坝顶长度
212
2、溢洪道型式
开敞式
堰顶高程
1547.8
1547.0
堰顶净宽
10.0
泄槽宽度
5.0
溢洪道长度
131
132
溢洪道最大泄量
97.2
70.19
消能方式
无
底流消能
3、泄洪排遣沙底洞
形式
无压城门洞
进口断面尺寸
3×
3
闸门形式
平板闸门
闸门尺寸
m2
启闭设备
T
50
进口底高程
1537.2
洞长
60.1
出口消能
消力池
最大泄量
92.3
五、施工
1、主体工程量
土石方开挖
m3
9991
石方开挖
2870
浆(干)砌石
1365
混凝土和钢筋混凝土
1396
高喷灌浆
750
回填灌浆
580
钢筋
t
44
2、主要建筑材料
木材
水泥
1124
钢材
45
块石
1610
碎石
2009
4、施工工期
1
六、工程投资
总投资
万元
452.59
1工程概况
长城水库位于朔州市平鲁区高石庄乡大新窑村南500m,是黄河流域浑河水系清水河支流汤溪河上的一座控制性工程。
水库坝址以上控制流域面积43km2,原设计防洪标准为50年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核,原设计总库容232万m3,是一座以防洪、灌溉为主,兼有养鱼、旅游等综合利用的小
(1)型水库。
水库枢纽工程由大坝、溢洪道、泄洪排砂底洞及扬水站四部分组成。
2005年6月29日,朔州市水利局组织专家对长城水库进行了安全鉴定,综合评价长城水库大坝为“三类坝”。
根据山西省水利厅晋水规计[2007]724号文件的精神,2007年12月,受朔州市平鲁区水利局的委托,我院编制完成了长城水库除险加固初步设计报告,山西省水利厅以晋水规计[2008]74号文件给予批复,批复中同意除险加固工程建设内容为:
大坝坝基防渗处理,上游坝坡及防浪墙整修工程;
溢洪道改造工程;
泄洪排沙底洞洞身防渗工程;
更新泄洪排沙底洞闸门及启闭机;
增设大坝安全监测设施;
管理房维修等。
技术设计时,根据省水利厅对该项目初步设计报告的批复意见精神,对工程设计进行了优化。
2工程级别与标准
经本次除险加固后,长城水库改造后总库容283万m3,根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(SL252-2000),水库枢纽属小
(1)型,确定水库工程等别为Ⅳ等。
根据工程等别确定主要建筑物大坝、溢洪道、泄洪洞级别为4级,主要建筑物设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准为300年一遇。
据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震动峰值加速度为0.10g,相当于地震基本烈度7度,反应谱特征周期为0.40s,地震设防烈度为7度。
3设计基本资料及依据
3.1设计基本资料
(1)《朔州市平鲁区长城水库除险加固工程初步设计报告》(2007.12);
(2)关于朔州市平鲁区长城水库除险加固工程初步设计报告的批复(晋水规计[2007]74号)。
3.2设计依据
(1)《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)
(2)《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)
(3)《溢洪道设计规范》(SL253-2000)
(4)《水工混凝土施工规范》(SDJ207-82)
(5)《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)
(6)《水电水利工程高压喷射灌浆技术规范》(DL/T5200-2004)
(7)《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)
(8)《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)
4工程设计
4.1大坝加固设计
4.1.1坝顶及坝坡改造设计
坝顶上游侧设浆砌石防浪墙,墙体存在局布损坏现象,且桩号0+000m~0+011m段无防浪墙,本次改造设计,对现有防浪墙进行整修,并在此基础上加高防浪墙,加高后的墙顶高程为1551.2m,顶宽50cm,上游坡1:
0.25,下游直立。
坝顶路面本次不做处理,维持原状。
大坝上游干砌石护坡部分风化损坏,且存在大面积的塌陷,本次设计对已损坏的干砌石护坡进行整修,厚度30cm。
4.1.2坝基防渗设计
坝基防渗采用高喷防渗墙,防渗墙在平面上沿坝轴线布置,灌浆横向范围为大坝0+00~0+190。
坝体内防渗墙顶高程1537m,底部深入基岩0.5~1.0m,孔距2m,设计防渗墙的渗透系数K达到10-6cm/s,灌浆长750m。
4.1.3大坝观测设计
针对大坝目前无任何观测设备的现状,结合工程运用要求,大坝安全观测除日常巡视检查外,设置大坝渗流观测和大坝外部变形观测项目。
渗流观测横断选取三个断面,即0+050、0+100和0+150断面各设3个观测点,高喷防渗墙上游侧设1个点,高喷防渗墙下游侧设1个点,下游坝坡马道设1个点。
测点均布置在正常蓄水位坝体浸润线以下、坝基岩层以上的坝体和坝基覆盖层中,共设测点9个。
外部变形观测包括坝面沉降观测和坝面水平位移观测。
根据坝长和坝基地形情况,设变形观测横断5个,即0+012、0+050、0+100、0+150、0+200,变形观测纵断3个,其中坝顶上游侧坝坡设1个,坝顶下游侧坝坡设1个,坝下游1544m高程马道设1个,这些测点兼作水平位移和沉降观测测点使用,共布测点13个。
测点为混凝土墩,竖向位移采用精密水准法测量,横向水平位移采用小角度法观测。
大坝渗流量观测采用三角堰法,利用大坝下游坝脚的排水沟汇集坝体渗水。
4.2溢洪道加固设计
溢洪道加固方案采用下挖0.8m方案。
设计如下:
(1)平面布置
溢洪道轴线布置于原溢洪道轴线上,按净宽10m单孔设计,最大泄量为70.96m3/s。
溢洪道总长132m(桩号溢0-015~溢0+117),由引渠段、控制段、泄槽段、消力池组成。
①引渠段
桩号溢0-015~溢0+000段为引渠段,前端深入库区,呈喇叭状,引渠侧墙采用钢筋混凝土结构,左侧靠近大坝坝体段采用重力式挡土墙结构,右侧采用贴坡式挡土墙结构,基础座落在基岩上。
②控制段
桩号溢0+000~溢0+010为控制段,建于原位置,拆除原左侧墙浆砌石,基岩面经整理后在其上修建新的控制段,设单孔净宽10m的溢流孔,进口溢流堰为无底坎宽顶堰,堰顶高程1547m,堰底厚1m,侧墙高3.2m,为重力式钢筋混凝土结构,开敞式泄洪。
③泄槽段
桩号溢0+010~溢0+095布置泄槽段,位于基岩上。
溢0+010~溢0+059设为渐变段,底坡1/20,宽度为10m,泄槽采用钢筋混凝土结构,顶宽0.3m,墙高1.5m,底厚0.3m;
桩号溢0+059~溢0+095为陡坡段,底坡为1/5,宽度为10m,泄槽采用钢筋混凝土结构,顶宽0.3m,墙高1.5m,底厚0.3m;
下游接消力池。
④消力池及护坦
桩号溢0+095~溢0+117段为溢洪道消力池,设计消力池底板建于基岩上,池底高程1536m,设计池长22m,消力坎高1.5m,池宽10m,消力池侧墙高5m。
水流经消力池消能后流入护坦,进入下游河道,护坦长30m,为抛石和砂卵石。
(2)结构设计
①引渠段(溢0-015~溢0+000)
引渠段前端深入库区,呈喇叭状,采用C20钢筋混凝土结构,左侧靠近大坝坝体段采用重力式挡土墙结构,右侧采用贴坡式挡土墙结构,底板座落在基岩上,板厚0.4m。
②控制段(溢0+000~溢0+010)
采用宽顶堰式,为C20钢筋混凝土结构,堰顶高程1547m,底板厚1.0m。
③泄槽段(溢0+010~溢0+095)
泄槽底板、边墙均为C20钢筋混凝土结构。
溢0+010~溢0+050段坡度为1/20,净宽为10.0m,溢0+050~溢0+095段坡度为1/5,净宽为10.0m。
结合布置情况,边墙和底板设计为分离式,设2条纵缝;
沿水流方向每10m(水平间距)设一横缝。
纵、横缝均为平缝,缝内设橡胶止水。
泄槽底板厚0.3m。
泄槽底板和边墙完全座落在基岩上,结构设计为衡重贴坡式,墙高1.5~2.5m。
④消力池及护坦(溢0+095~溢0+117)
设计消力池底建于基岩上,采用C20钢筋混凝土衡重式结构形式,池底高程1536m,设计池长22m,消力坎高1.5m,池宽10m,消力池侧墙高5m,设计底板厚度0.8m。
水流经消力池消能后流入护坦,进入下游河道,护坦长30m,采用溢洪道开挖碎石料及开挖的砂卵石护底。
4.3泄洪排沙底洞加固设计
泄洪冲沙底洞洞身段原砌筑质量较差,年久失修,闸底漏水,实测渗漏量为5.8L/s。
现洞内浆砌石砂浆脱落、渗漏严重,危及洞身结构安全。
本次设计对泄洪洞进行回填灌浆处理,泄洪洞洞长40m,设计在洞内实施回填灌浆,每个断面布置三个灌浆孔,分别在洞顶及两侧墙进行灌浆,断面间距2m,回填灌浆面积580m2。
4.4其它设计
本次改造还对大坝现有的管理站房屋进行维修改造,改造面积80m2,主要进行房屋屋顶防水处理,墙面整修,达到汛期人员可值班。
4.5金属结构除险加固设计
泄洪洞工作闸门及启闭机需更换,闸门维持原设计,采用3m×
3m的钢闸门,启闭机采用50T的QPQ卷扬机。
增设检修闸门及启闭设施。
5施工组织设计
5.1施工条件
5.1.1工程条件
水库原设计防洪标准为五十年一遇洪水设计,一百年一遇洪水校核。
长城水库总库容232万m3,是一座以防洪、灌溉为主,兼有养鱼、旅游等综合利用的小
(1)型水库。
长城水库始建于1975年12月26日,于1979年7月1日竣工蓄水运用,为典型的“三边”工程。
大坝设计为均质土坝,坝体填筑方法为两种:
1544m高程以下为水力冲填法施工、1544m高程以上水中倒土法施工。
坝顶长212m,顶宽4.0m,最大坝高14.0m,相应坝顶高程1550.0m。
溢洪道位于水库大坝右岸基岩上,为陡槽开敞式。
溢洪道由进口段、陡槽段两部分组成,进口底槛现状高程为1547.8m,设计进口底槛高程1547.0m。
控制段底宽10.0m,堰后陡槽底宽10.0m,纵坡1/10。
整个溢洪道由基岩开挖而成,未衬砌。
该枢纽为已建工程,且已运用几十年,对外交通、水、电、通讯等基础设施比较完善,场内施工道路可在原有道路基础上适当整修即可到达各施工点。
加固工程的施工点较多,可同时多处施工,互不干扰,有利于加快施工进度。
5.1.2自然条件
项目区属暖温带大陆性季风气候,其特点是:
四季分明,冬长夏短,冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,日照时间长,降雨集中于7、8、9三个月,春温高于秋温。
年平均气温5.5℃,最高气温34.1℃,最低气温-29.2℃。
多年平均降雨量400mm左右,多年平均蒸发量2100mm左右。
灌区内无霜期120-130天,初霜日在每年的九月下旬,终霜日在次年的五月中旬。
流域内风向多为西北风,最大风速20m/s。
5.1.3建筑材料
水库除险加固工程所需当地建材主要为:
砂砾料、石料等。
砂砾料及石料可就近开采或购买。
5.2主体工程施工
本除险加固工程主要施工项目包括大坝加固改造、溢洪道改造、泄洪排沙底洞金属结构等工程,各部分施工方法分述如下:
5.2.1大坝加固工程
1、土石方工程
1)坝体土方开挖
1m3挖掘机挖装,8t自卸汽车运输。
2)砌石拆除
砌石拆除采用人工撬解拆除、搬运,能够重复使用的石料就近存放,弃料由8t自卸汽车运至弃渣场。
3)干砌块石砌筑
8t自卸汽车运料至坝顶或坝脚,胶轮车运输人工配合搬运砌筑。
4)浆砌石
购买石料运至坝顶,胶轮车运输,0.4m3搅拌机拌制砂浆、人工砌筑、勾缝。
2、高喷灌浆工程
高喷防渗墙施工采用冲击钻机造孔,三管喷射装置高压微摆动喷射注浆,灌浆孔沿轴线布置两排,孔距2.0m,按先疏后密中间插补的两序孔进行施工,喷射轴线与坝轴线平行,形成连续板墙,墙厚60~120mm,渗透系数达到10-5~10-6cm/s,浆液材料采用42.5MPa普通硅酸盐水泥,按水泥量的2%掺DH-861外加剂。
喷射时,高压水泵输送压力35~40Mpa,排量75L/min,空气压缩机输送压力0.7~0.8Mpa,排量70~80L/min,灌浆机进浆比重为1.65~1.75,回浆比重不小于1.3,排量为80~120L/min,转盘摆角300,提升速度6cm/min,转盘摆速12次/min,底部及两端接触面摆喷提升速度适当放缓,基岩与砂卵石层、砂卵石层与砂层交界处应停止提升2min以上,进行静喷和提升3min停1min,长度为1m。
喷嘴选用锥角为13°
~14°
的圆锥形喷嘴,水嘴直径为1.8~2.0mm,气嘴直径为9mm。
灌浆前应进行灌浆试验,选择有代表性地段,按照灌浆工程布孔进行选孔、制浆、灌浆等一系列试验,以便根据实际施工机械确定合理的技术参数,如遇与设计不符,可作适当调整,以确保工程质量。
灌浆结束后,需要按要求布孔,对板墙进行质量检查。
为确保工程质量,施工时应注意以下几点:
(1)控制孔斜率小于0.5%。
(2)提升速度误差不超过±
0.5mm/min。
(3)摆动角度误差不超过±
3。
(4)摆动速度误差不超过±
0.5r/min。
(5)Ⅱ序孔在Ⅰ序孔喷灌后72h开钻。
(6)在插管和高喷过程中,要注意防止喷嘴被堵水,气和浆的压力和流量必须符合设计要求,否则要将喷管拔出清洗进行调整后,再行插管和高喷作业。
使用双喷嘴时,若发现一个喷嘴被堵,则应重新下管再喷一次。
(7)喷射过程中因事故发生停喷,恢复喷射接口从停喷深度以下0.5m开始喷升。
(8)喷管的旋转和提升必须连续不中断地进行。
在拆卸或安装前时动作要快,继续高喷作业时,应使新旧固结体至少有0.1m的搭接。
(9)如喷射过程中不通浆应停提静喷,直至返浆为止。
(10)如喷射过程中孔内严重漏浆或发现漏水通道,浆液中可掺加事先准备好的水玻璃等掺合剂。
(11)如遇大孤石,应加大摆喷角度到60~90°
。
(12)如冒浆量大于注浆量的20%,应查明原因及时采取相应的措施。
(13)在接合部位,应减缓提升速度,延长定向喷射时间。
高喷灌浆施工工艺流程见下图:
高压摆喷工艺流程框图
主要施工参数为:
水压力35~40Mpa,流量70~80L/min,喷嘴直径1.7~1.9mm,气压力0.6~0.8Mpa,流量0.8~1.2m3/min,浆压力0.2~1Mpa,流量60~80L/min,喷嘴直径6~12mm,卵石层提升速度5~10cm/min,坝体土中提升速度10~20cm/min。
5.2.2溢洪道改造工程
土方开挖:
1m3挖掘机挖装,8t自卸汽车运输500m至弃渣场。
石方开挖:
由手风钻钻孔,浅孔爆破,弃料由1m3挖掘机挖装,8t自卸汽车运至弃渣场。
混凝土施工:
由布置在溢洪道引渠段上游的混凝土拌和站拌制混凝土,0.8m3搅拌机拌和,自卸汽车载吊罐水平运输,汽车起重机吊运吊罐垂直运输入仓,1.1kw插入式振捣器振捣密实。
5.2.3泄洪排沙底洞加固改造工程
(1)洞身加固回填灌浆工程
回填灌浆钻孔采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进,将钻机对准孔位,开孔孔位与设计孔位的偏差不大于10cm,然后将钻机底座安装牢固,须保证施工过程中不松动。
钻进过程中须对钻压、钻速、转速、冲洗液流量进行严格控制。
钻孔钻至坝体土时,应详细记录充填或空洞、松软体尺寸等。
钻孔深度与设计孔深误差不大于20cm。
工艺流程为:
施工准备
→测量放线
→
钻孔(孔径Ø
150mm)
水泥砂浆拌制
回填细石混凝土→
待凝,继续以上步骤,直至终孔。
钻进过程中穿过砌石衬砌层40~50cm时,即停止钻进,从孔口对坝体土层进行混凝土回填。
首先进行导管安装,导管在安装前需在钻坝体土层前分段拼装好,并要仔细检查,对产生变形和漏水的导管不能使用,内壁和接头要冲洗干净,接头处密封要完好有效,导管入孔后要居中,沉放稳定,导管底口距孔底高度要能放混凝土,一般控制在50cm左右,对放入孔内的导管作好测量,准确记录总长度和每节导管的长度和排列顺序,导管直径采用Ф127mm,导管的长度控制在2~3m左右,用空压机将水泥浆或细砂浆用小压力管入坝体土中。
细石混凝土灌注过程中要尽量保持导管埋藏在砌石中,导管埋藏深度不低于60cm。
(2)金属结构安装
泄洪排沙底洞金属结构安装由专业的安装单位进行安装调试。
5.3施工布置
5.3.1交通工程
(1)对外交通
水库附近,现有旅游公路经过,工程所需外来物资的运输较为方便。
(2)场内交通
工作场地较狭小,根据施工现场的具体条件,在大坝下游至坝顶及溢洪道需修筑施工临时道路,以保证施工期间运输机械的通行,为此场内修筑临时道路约1km,采用砂石路面,路宽6.5m。
5.3.2风、水、电、通讯及混凝土系统
施工用水直接由库区取水,生活用水可从管理处接用。
施工用电主要为混凝土拌和系统及钢木加工和照明用电,经计算,施工高峰供电负荷约200kw,水库现有变压器容量可满足要求,因此,施工用电可接自水库现有电网。
此外,为保证施工应急用电,还需配备1台50kw移动式柴油发电机组。
施工用风采用3m3/min移动式空压机及10m3/min空压机供给。
在溢洪道引渠段上游布置0.8m3小型拌和站供溢洪道衬砌用混凝土。
5.3.3施工临建
施工用房可利用已有水库管理房屋作为临时生活用房,在各施工区搭建部分活动房屋及工棚,用于现场施工管理、工具房、仓库,在大坝右岸集中布置混凝土拌和站、堆料场、仓库工棚及钢木加工厂等。
本工程施工需修建仓库100m2,临时房屋100m2。
5.4施工进度
5.4.1安排原则
本除险加固项目施工进度按排优先考虑水库运行的要求,合理安排施工,均衡施工强度和尽快发挥效益。
5.4.2施工进度分期
本工程施工工期分为准备期、主体工程施工期及工程扫尾期三个阶段。
根据国家投资情况、建设单位的具体意见及施工强度等因素,总工期定为十二个月,一个年度实施。
5.4.3施工进度安排
根据拟定的一年工期,第1年1~2月份主要进行施工准备,3月份开始进行大坝灌浆、溢洪道开挖、泄洪洞灌浆及金属结构安装调试,溢洪道混凝土浇筑、大坝护坡和防浪墙整修、大坝观测设备等工程项目随后进行。
主体工程在10月底完成,11~12月进行工程扫尾。
6投资预算编制说明
6.1编制依据
(1)《水利工程设计概(估)算编制规定》(水总[2002]116号);
(2)《水利工程施工机械台时费定额》(水总[2002]116号);
(3)《水利建筑工程预算定额》(水总[2002]116号);
(4)地质、水工、机电、施工、等各专业的设计工程量、设计图纸、施工方法、施工总进度等资料;
(5)山西省各市建设工程材料价格信息(2008年3~4月)。
6.2编制方法
6.2.1人工工资及电风水
考虑本工程建设规模和施工复杂程度等因素,本次预算编制执行枢纽工程建设标准。
依据水总[2002]116号文之规定,人工工资计算结果见下表。
人工工资计算表
序号
名称
枢纽工程
人工工资(元/工时)
工长
7.34
高级工
6.83
中级工
5.81
初级工
3.10
2
电价(元/kwh)
0.58
风价(元/m3)
0.16
4
水价(元/m3)
0.5
施工用电、风、水单价依据施工组织设计并结合工程施工,具体情况参照山西省各市建设工程材料价格信息(2008年3~4月)朔州地区价格确定。
6.2.2主要材料原价确定
钢材、油料价格参照山西省各市建设工程材料价格信息(2008年3~4月)朔州地区价格确定,水泥及砂石料等地方材料以实际调查价格取定。
6.2.3工程单价编制
工程单价包括直接费、其它直接费、现场经费、间接费、企业利润、税金。
费率标准见下表。
现场经费费率表
工程类别
计算基础
费率(%)
一
建筑工程
土石方工程
直接费
9
模板工程
8
混凝土浇筑工程
钻孔灌浆及锚固工程
其他工程
间接费费率表
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