商洛市商州區(qū)南秦水庫除險加固工程初步設計報告(可編輯)

1、商洛市商州區(qū)南秦水庫除險加固工程初步設計報告 商洛市商州區(qū)南秦水庫除險加固工程初步設計報告陜西省水利電力勘測設計研究院陜西省水利電力工程咨詢有限責任公司二二年十一月?西安 批 準:呂穎峰 核 定:黃士典 審 查:張民仙 樊春賢 董旭榮 劉寧哲 校 核:韓建博 趙 瑋 金勇睿 張鵬飛 史 剛 編 寫:趙 瑋 毛擁政 黨曉軍 劉宇哲 何 瑾 參加工作人員: 水 工:黃士典 張民仙 趙 瑋 毛擁政 韓建博 王君芳 劉桂榮 水 文:樊春賢 金勇睿 黨曉軍 喬 飛 金 結:董旭榮 張鵬飛 劉宇哲 施 工:趙 瑋 韓建博 造 價:劉寧哲 何 瑾 史 剛前言 商洛市商州區(qū)南秦水庫位于丹江一級支流南秦河上,樞

2、紐位于商州城南約9km處的楊峪河鎮(zhèn)張灣村,是一座以防洪為主,兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水利樞紐工程。 水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、沖砂隧洞、泄洪洞、灌溉涵洞和發(fā)電引水隧洞等組成,屬等小(1)型工程,主要建筑物為4級。工程于1970年11月動工興建,1974年5月主體工程竣工。 南秦水庫經(jīng)過近三十年運行,存在著一些影響水庫安全運行的工程隱患和問題,2002年4月,陜西省商洛市水利水土保持局依據(jù)水利部水管(1995)86號文水庫大壩安全鑒定辦法和水利部大壩安全管理中心2001年頒布的水庫大壩安全評價導則相關規(guī)定,組織專家對南秦水庫進行了全面系統(tǒng)的安全鑒定工作,編寫了南秦水庫大壩安全

3、鑒定報告書,評定南秦水庫為類病險水庫大壩,指示南秦水庫管理站“采取措施,盡快完成除險加固,確保大壩安全、正常運行?！?受商洛市商州區(qū)南秦水庫管理站的委托,我院即開始南秦水庫除險加固工程初步設計報告的編制工作。設計過程中,陜西省水利廳、商洛市水利水土保持局和南秦水庫管理站有關領導和同志給予了熱情指導和幫助,在此表示衷心感謝! 1綜合說明1.1工程概況 商洛市商州區(qū)南秦水庫位于丹江一級支流南秦河上,樞紐位于商州城南約9km處的楊峪河鎮(zhèn)張灣村,是一座以防洪為主,兼顧灌溉、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水利樞紐工程,主要建筑物為4級。工程于1970年11月動工興建,1974年5月主體工程竣工。 南秦

4、水庫防洪標準為100年一遇洪水設計,設計洪水位121.98m,設計洪峰流量1458m3/s;1000年一遇洪水校核,校核洪水位123.72m,校核洪峰流量2418m3/s。水庫正常蓄水位118.00m,汛限水位為117.00m,死水位98.267m。 水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、沖砂隧洞、泄洪洞、灌溉涵洞和發(fā)電引水隧洞等組成。 大壩為粘土心墻砂殼壩,壩頂高程124.00m,壩底高程95.00m,最大壩高29m,壩頂寬度5.00m,壩頂設1.0m高的防浪墻,防浪墻頂高程125.00m,壩頂長度132.00m,大壩上游壩坡坡比自上而下分別為1:2.0、1:2.25和1:2.5,下游壩坡自上而下坡比

5、分別為1:1.75、1:2.0和1:2.0,在下游壩坡的114.00m和105.00m高程處各設戧臺一道,戧臺寬2.0m。 溢洪道位于大壩左岸的山梁上,進口設有WES型曲線堰,堰面曲線y=0.1273X1.85,堰長46m,堰頂高程118.00m,側堰首端的底板高程為112.00m,底寬8.0m,末端高程為107.00m,底寬20.50m,底坡I10.8%;泄槽段長44.50m,底寬20.50m,底坡I1%;泄槽末端接21.00m長的陡坡段,陡坡坡降1:2.67,其寬度由20.50m變?yōu)?5.50m。溢洪道采用挑流消能,挑流鼻坎段長11.00m,寬25.50m,挑坎高程98.60m。溢洪道設計

6、最大泄流量1441m3/s。 泄洪洞為圓形,內徑3.4m,洞長273m,進口底坎高程110.00m,出口高程98.86m,最大泄洪流量為84.4 m3/s。泄洪洞的控制設施為平板鋼閘門,其中工作閘門寬2.92m,高2.82m,自重6.13t,最大啟閉力為50t;檢修閘門寬2.98m,高2.84m,自重2.87t,最大啟閉力15t。 沖砂洞為圓形,鋼筋混凝土襯砌,內徑3.0m,洞長102m,進口底坎高程98.267m,出口高程96m,最大泄洪流量為110.0 m3/s。沖砂洞的控制設施為平板鋼閘門,其中工作閘門寬3.65m,高3.10m,自重9.54t,最大啟閉力為125t;檢修閘門寬3.34m

7、,高3.17m,自重2.79t,最大啟閉力15t。 水庫的灌溉涵洞位于大壩的右側,為圓形壓力管道,內徑為0.6m,管道長114.0m,涵洞的進口高程為118.00m,出口高程為104.00m,最大引水流量1.28 m3/s,啟閉機形式為螺桿式啟閉機。1.2水庫大壩存在的主要問題 2002年4月陜西省商洛市水利水土保持局組織有關專家依據(jù)水利部水管(1995)86號文水庫大壩安全鑒定辦法和水利部大壩安全管理中心2001年頒布的水庫大壩安全評價導則的有關規(guī)定,對南秦水庫大壩進行了全面、系統(tǒng)的安全鑒定工作,編寫了南秦水庫大壩安全鑒定報告書,明確指出南秦水庫存在以下影響安全運行的問題:1.2.1大壩防洪

8、標準不足,壩體存在安全隱患 根據(jù)南秦水庫大壩安全鑒定報告,南秦水庫在設計和校核洪水情況下洪水位均超過壩頂及防浪墻頂高程,不能滿足防洪要求。1.2.2溢洪道側堰漏水,側槽和泄槽裂縫開展,年舊失修 目前側堰存在滲漏現(xiàn)象,當庫水位升高時,在側堰底板和堰體的多處滲水。在堰頂?shù)捻派峡梢妰蓷l橫縫,寬約35mm,長約23m。泄槽底板多處巖石出露,右邊墻外側頂面以下0.20.5m出現(xiàn)大范圍裂縫,寬度約23cm,部分襯砌被錯斷。 1.2.3沖砂洞磨損嚴重,需要加固處理 南秦水庫沖砂洞磨損嚴重,內壁保護層已被磨損,鋼筋外露,甚至有的鋼筋已經(jīng)松動,閘門后存在氣蝕現(xiàn)象,洞壁出現(xiàn)蜂窩狀孔穴,嚴重影響洞身泄洪安全,需要進

9、行加固處理。1.2.4泄洪洞、沖砂洞金屬結構不能正常運用,無備用電源 南秦水庫經(jīng)過28年的運行后,發(fā)現(xiàn)閘門、啟閉機在運行中存在許多問題,表現(xiàn)在: (1)泄洪洞、沖砂洞閘門由于當時加工條件的局限性,閘門加工質量差,閘門扭曲度達到25cm,閘門不能靈活啟閉、不能嚴密封水,上下啟閉困難。 (2)啟閉設備老化,導致啟閉機不能保證正常運行,操作時險象環(huán)生,安全隱患極大,曾多次出現(xiàn)飛車險情。更為嚴重的是泄洪洞工作閘門啟閉機在啟閉過程中鋼絲繩突然斷裂、閘門從空中墜落的惡性事故,致使閘門嚴重變形; (3)排砂洞在運行之初就發(fā)生隧洞和閘室被水沖毀、隧洞磨損嚴重等問題,在以后的運行中閘門底檻磨損量也達到了4cm。

10、由于兩條隧洞的泄洪流速較大、水流攜帶泥砂量大、門槽附近流態(tài)不佳、局部漏水嚴重引起閘門振動和氣蝕等方面的影響,長期運行后閘門埋件表面局部產(chǎn)生空蝕麻面和溝槽,損壞嚴重。 本次沖砂洞、泄洪洞的金屬結構改造保持原閘室布置型式不變,各閘門原來的安裝位置不變,啟閉機安裝高程不變,更換原檢修閘門及其啟閉機、工作閘門及其埋件和啟閉機。 本次沖砂洞、泄洪洞的金屬結構改造閘門及埋件制作總量53.5t,固定卷揚啟閉機3臺、電動葫蘆1臺。 南秦水庫無備用電源,壩區(qū)無照明設施,一旦水庫出現(xiàn)險情,沖砂洞、泄洪洞的金屬結構不能正常開啟,將導致無法估量的后果。本次設計配置一臺30kw柴油發(fā)電機,并在壩頂安裝3套1kw照明路燈

11、。1.2.5大壩無安全監(jiān)測設施 水庫大壩建成運用了進近三十年,除了粗略的庫水位觀測外,壩體浸潤線、沉降、位移、壩后滲漏量等正常觀測項目無法實施,壩體安全運行狀態(tài)無法獲取一手資料,對水庫的安全運行無法作出正確合理的判斷。水庫監(jiān)測設施的現(xiàn)狀既無法滿足大壩自身安全監(jiān)測的實際需要,也不滿足土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范(SL60-94)要求。1.2.6管理設施急需改善 目前,南秦水庫管理處房建破塤嚴重,急需整修重建。水庫通訊和交通工具缺乏,遇到特殊情況,報汛工作非常困難,因此,需添置交通工具和通訊設施。1.3除險加固工程的必要性1.3.1除險加固是滿足水庫大壩正常安全運行的需要 大壩防洪標準不足、壩體存在安全

12、隱患、溢洪道側堰漏水、側槽和泄槽裂縫開展、年舊失修、沖砂洞磨損嚴重、泄洪洞、沖砂洞金屬結構不能正常運用等問題直接影響水庫運行安全。只有按照規(guī)范規(guī)程的要求,對水庫進行除險加固,才能保證水庫的正常安全運行。1.3.2除險加固是滿足下游防洪的要求 南秦水庫所處的地理位置非常重要,下游是商洛市新區(qū)“南秦化工區(qū)”,水庫一旦失事,將威脅區(qū)內現(xiàn)有22家企事業(yè)單位、12所學校、1.8萬群眾、1.3萬畝耕地及“318”省道商州柞水公路的安全。1.3.3除險加固是水庫發(fā)揮原有效益的要求 南秦水庫運行近三十年來,為下游防洪、灌溉、發(fā)電和人民生活水平的提高以及區(qū)域經(jīng)濟的迅速發(fā)展起到了積極的推動作用,使當?shù)厝嗣袢罕娚?/p>

13、水平發(fā)生了顯著變化。但由于上述隱患和病險問題的存在,嚴重影響水庫安全運行及效益的正常發(fā)揮。1.3.4除險加固是滿足水庫科學管理的要求 大壩無安全監(jiān)測系統(tǒng)、泄洪洞和沖砂洞閘門及啟閉機不能正常運行將給水庫的安全運行造成潛在的威脅,無法對水庫進行科學的管理,預防安全事故的發(fā)生,也無法進行水庫洪水的科學調度。只有通過除險加固建立健全大壩安全監(jiān)測系統(tǒng),才能為水庫管理提供科學的依據(jù),從而使水庫的運行管理走向制度化、科學化。1.4設計依據(jù)和內容1.4.1設計依據(jù) 碾壓式土石壩設計規(guī)范(SL274-2001); 南秦水庫大壩安全鑒定報告書; 水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程(DL5021-93); 商洛市商州

14、區(qū)南秦水庫除險加固工程地質勘察報告(初步設計階段); 其它相關規(guī)范和南秦水庫有關文件資料。1.4.2設計內容 根據(jù)陜西省商洛市商州區(qū)南秦水庫管理站的設計委托,本次南秦水庫除險加固工程初步設計包括以下幾部分內容:(1)大壩加高培厚設計;2溢洪道加固計;(3)沖砂洞加固設計;(4)泄洪洞、沖砂洞金屬結構更新改造;(5)大壩安全監(jiān)測設計;(6)管理設施改善。1.5除險加固工程設計概況1.5.1水文 南秦河是丹江上游的一級支流,該河發(fā)源于秦嶺南麓商縣東岳廟鄉(xiāng)杜家溝,于商縣劉家灣鄉(xiāng)匯入丹江。河流全長48km,流域面積576km2,河道平均比降16.6。流域內多為石山區(qū)和黃土川塬,樹木、雜草稀少。壩址位于

15、南秦河下游楊峪河鎮(zhèn)的張家村,控制流域面積453km2,占南秦河全流域的78.6%,壩址以上河長38km,河道平均比降11.6。 南秦河流域屬暖溫帶和北亞熱帶過渡性季風氣候,四季分明,冬季寒冷少雨雪,空氣干燥;春季氣溫上升較快,氣候溫和,降水量開始增加;夏季氣溫較高,是一年的主要降水期;秋季氣溫迅速下降,陰雨較多。據(jù)商縣氣象站30多年觀測資料統(tǒng)計,多年平均氣溫12.8,極端最高氣溫39.8,最低氣溫-14.8;多年平均降水量為709 mm,多年平均相對濕度65%,多年平均日照時數(shù)1976h,多年平均風速2.4m/s,最大風速19m/s,風向為WNW;多年平均蒸發(fā)量1700mm。 南秦河的徑流主要

16、由降水形成,降水特性決定著該河的徑流特性。南秦河的徑流在汛期主要靠降水補給,枯水季節(jié)靠地下水補給,徑流具有年際變化較大,年內分配不均的特點。據(jù)謝塬水文站及鄰近流域40多 年實測資料統(tǒng)計,汛期710月徑流量占全年徑流量的60%以上,年徑流的最大值和最小值分別為平均值的2.76倍和0.28倍。根據(jù)南秦河流域的降雨資料插補延長和鄰近流域麻街水文站資料插補延長兩種方法計算分析確定多年平均徑流量為:1.01億m3。據(jù)南秦水庫1983年庫區(qū)實測資料計算,19741983年10年淤積總量為298.5萬m3,10年的年平均淤積量為29.9萬m3。泥沙的容重按1.4t/ m3計,天然年平均輸沙量為41.9萬t。

17、 南秦水庫設計洪水成果采用流量資料推求的計算成果,通過設計洪水復核,壩址設計(50年一遇)洪水洪峰流量950m3/s,洪水總量2630萬m3;校核(1000年一遇)洪水洪峰流量2100m3/s,洪水總量4830萬m3。 根據(jù)南秦河流域洪水的特性和施工要求,可將全年分為汛期和非汛期,汛期的洪水采用全年最大洪水計算成果,枯水季節(jié)本次只計算115月設計洪峰流量,計算得到P20%(5年一遇洪水)的洪峰流量為65.4m3/s。1.5.2工程地質條件1.5.2.1區(qū)域地質構造及地震烈度 南秦水庫位于秦嶺南麓,屬中低山區(qū)。在構造上位于商縣-板廟子大斷裂南側,十五里鋪龍?zhí)洞髷嗔驯眰鹊闹虚g地塊,區(qū)內主要斷裂呈近

18、東西向展布。出露的地層巖性有:1太古界上秦嶺群Arql3 細粒黑云母斜長片麻巖、黑云母片麻巖,分布于在庫壩區(qū)西南部。2下第三系(E)棕紅色砂礫巖夾泥巖、砂巖,分布于在庫壩區(qū)以東。太古界上秦嶺群地層與下第三系地層呈斷層接觸。3第四系(Q)松散堆積物,主要分布在山坡和河谷底部。工程區(qū)地震基本裂度為6度,地震動反映譜特征周期為0.45s,地震動峰值加速度為0.1g。1.5.2.2水庫區(qū)工程地質條件 水庫區(qū)由上秦川和金陵川兩個溝道組成,金陵川溝水由西南流向東北,上秦川溝水由西北流向東南,在常溝處匯合后,由西流向東。水庫回水長度約2.5km,庫區(qū)兩岸山體雄厚,右岸海拔高程為10001150m,左岸海拔高

19、約為770900m。出露的地層巖性有:(1)太古界上秦嶺群Arql3細粒黑云母斜長片麻巖、黑云母片麻巖,受商縣板廟子大斷裂和十五里鋪龍?zhí)洞髷嗔训挠绊?巖層片理多呈近東西向展布,巖體較破碎,表面多呈碎裂狀。(2)第四系松散堆積,以坡積、沖洪積的碎石土、砂卵石、及壤土為主,流域內植被發(fā)育較差,水土流失較為嚴重。15.2.3壩址區(qū)工程地質條件 南秦水庫壩址區(qū)位于商丹盆地西南邊緣,屬中低山區(qū)。右岸山體雄厚,高程為198m(假設高程下同),左岸山體較單薄,高程159m,大壩東北約500m為五峪溝,溝底高程為8696m。壩址區(qū)出露的地層巖性有: (1)太古界上秦嶺群Arql3角閃石石英片巖、石榴子石云母石

20、英片巖、長英巖脈,受區(qū)域大斷裂的影響,巖層片理多呈近東西向展布,巖體較破碎,表面多呈碎裂狀。其在壩址區(qū)廣泛分區(qū),右岸風化程度較低,左岸風化程度較高,強風化深度達25m;(2)第四系上更新統(tǒng)沖積堆積(Q3al)砂卵石層,厚度約510m,中密,為河流二級階地堆積物,砂卵石成份主要為各類片巖及花崗巖等,磨圓度較好,粒徑一般為45cm,透水性強,分布在左壩肩壩軸線下游;(3)第四系全新統(tǒng)沖積堆積(Q41al)砂卵石層,厚度約一般8-10m,最厚達19.5m,中密,為河流一級階地堆積物,砂卵石成份主要為各類片巖及花崗巖等,磨圓度好,粒徑一般為45cm,最大可達20cm,透水性強。該層在壩基上游及下游均有

21、分布,結合槽處已全部清除;(4)人工堆積(Qr)為壩體填筑土,主要可分為三部分:上游砂礫石和風化料混合堆石體、中間粘土心墻、下游巖石風化料堆石體。另在壩體右岸下游分布有人工棄碴。 壩址區(qū)構造方向以東西向為主,壩基肩區(qū)無斷層分布,主要發(fā)育片理、裂隙等。地下水主要以基巖裂隙為主,主要受大氣降水補給,沿裂隙向河谷排泄。 1.5.2.4大壩質量檢測 本次地質勘察表明:大壩粘土心墻的各項質量指標均滿足規(guī)范要求;迎水坡和背水坡堆石體除緊密密度和相對密度不滿足規(guī)范要求外,其余各項質量指標均滿足規(guī)范要求,背水坡堆石體的孔隙率略微偏大。1.5.2.5溢洪道工程地質條件a)地質概況 溢洪道位于大壩左肩,沿山坡開鑿

22、而成,目前側堰存在滲漏現(xiàn)象,當庫水位升高時,在側堰底板和堰體的110115m高程間的多處滲水。在堰頂?shù)捻派峡梢妰蓷l橫縫,寬約35mm,長約23m。泄槽底板多處巖石出露,右邊墻外側頂面以下0.20.5m出現(xiàn)大范圍裂縫,長約6m,寬度約23cm,部分襯砌被錯斷。 溢流堰體、泄槽的底板座落在微風化的基巖上,巖體完整性較好。左側邊坡為強弱風化,巖體較破碎,表面多呈碎裂狀。壩軸線以下游右側漿砌石襯砌基礎部分座落在基巖上,側墻有裂縫部位大部分座落在松散堆積體上,邊坡為第四系的松散堆積。沖刷坑上部為溢洪道沖刷形成的砂卵石層,松散,厚約2.54m,中部為河流一級階地砂卵石層夾薄層壤土,中密,厚約510m,下部

23、為角閃石石英片巖,強風化層厚約2.53.0m。b)工程地質問題分析 (1)溢流堰體迎水坡為漿砌石體,背水坡為砼,漿砌石體施工質量較差是引起堰體漏水和產(chǎn)生裂縫的主要原因,堰體基礎巖體完整性差,透水性強,當庫水位上升后,庫水通過下部巖體的裂隙向溢洪道底板產(chǎn)生滲漏。泄槽底板由于開挖后的卸荷回彈及風化作用,在表層2.02.5m的范圍內巖體完整性較差。 (2)泄槽右側地基一部分為松散的第四系砂卵石層和壤土,一部分為基巖,在側墻荷載作用下壓縮變形差異而破壞,致使側墻向外位移拉裂,形成泄槽右側的漿砌石體產(chǎn)生裂縫。 1.5.2.6沖砂洞現(xiàn)狀 沖砂洞位于大壩左側山體微風化的角閃石石英片巖、石榴子石云母石英片巖、

24、長英巖脈中,巖石強度較高,巖體完整性好,隧洞建成后進行了回填灌漿。1976年發(fā)現(xiàn)沖砂洞洞室磨損嚴重,平均刷深0.1m,鋼筋外露,個別鋼筋已被磨斷。隨后于1976年、1984年、1986年三次對洞室采用環(huán)氧樹脂材料進行抹面處理。 本次由于沖砂洞閘門滲漏,洞內積水過高,無法進行地質編錄,根據(jù)運行管理人員反映,沖砂洞磨損已相當嚴重,內壁保護層已磨損,鋼筋外露,有的已松動。通過庫內取樣分析,通過沖砂洞的顆粒成份以中細砂為主,砂粒含量達84%,據(jù)調查:沖砂洞排砂時,亦有粒徑達510cm的塊石被沖入洞內,所以沖砂物質粒徑大,強度高,是引起沖砂洞嚴重磨損的主要原因。1.5.2.7天然建筑材料 a)土料 擬選

25、土料場位于壩址東北香爐廟村以北的山坡上,海拔高程約800850m,距壩址區(qū)約1km,有公路與壩址相通,開采運輸條件好,質量指標滿足規(guī)范要求,有用儲量約為9.6萬m3,滿足工程需要。 b)石料 擬選石料場位于右岸庫區(qū)內的長溝內,有公路通向壩區(qū),距壩區(qū)約1.5km,開采運輸條件好。料場巖性為灰白色灰色角閃石石英片巖、長英巖脈等,巖石堅硬,為堅硬巖,其質量、儲量均可滿足要求。1.5.3除險加固工程的任務和規(guī)模 本次除險加固設計對南秦水庫工程等級與防洪標準進行了復核,依據(jù)防洪標準(GB50201-94)、水利水電工程等級劃分及洪水標準(SL252-2000),結合水庫總庫容以及其失事后對下游商州市防洪

26、影響,南秦水庫工程應為等小(1)型工程,主要建筑物為4級,次要建筑物為5級,防洪標準為50年一遇洪水設計,1000年一遇洪水校核。 除險加固后水庫特征水位為:正常蓄水位118.00m,死水位105.00m,汛限水位117.00m; 50年一遇設計洪水時水庫最大下泄流量為847.20m3/s,洪水位為121.74m;1000年一遇校核洪水時水庫最大下泄流量為1800.50m3/s,洪水位為124.80m。1.5.4除險加固工程設計1.5.4.1大壩加高培厚設計 本次除險加固大壩加高培厚設計從大壩下游培厚加高,其優(yōu)點在于施工簡單方便,工程質量易保證,且對水庫的正常運用影響較小。加高培厚后大壩壩頂高

27、程為125.50m,壩底高程94.00m,最大壩高31.50m。下游壩坡按3級設計,從上到下坡比依次分別為1:1.75、1:2.0和1:2.0,并在116.50m和117.50m設兩級馬道,馬道寬度為2.0m。改造原下游排水棱體,將其從原排水棱體接出,擴大成新的排水棱體,新排水棱體頂高程101.50m,其頂部馬道寬度2.0m,其內部坡比1:1.0,外部坡比1:1.50,最大高度8.0m。本次加高培厚大壩時將碎石土剔除至粘土層121.00m,并用粘土填筑至設計壩頂高程125.50m,壩頂上游面設1.0m高直立防浪墻,防浪墻頂高程為126.50m。另外,對上壩道路進行整修,修整后路面寬3.5m,路

28、面為18cm混凝土路面,與大壩和商州柞水公路暢通相連。1.5.4.2溢洪道加固設計 (1)溢洪道體型修改。將側槽后0+0460+090.5的泄槽段拆除,樁號0+0460+066設20m長的水平調整段,樁號0+0660+090.5底坡由i0.01變陡為i0.02。 (2)灌漿和裂縫處理。對溢洪道側堰進行灌漿處理,灌漿范圍從側堰前端沿側堰中心線延伸到壩軸線,灌漿段總長90m,共46孔,灌漿孔單排布置,孔距2m。裂縫采用鑿除表面裂縫,用NE型環(huán)氧沙漿填平。 (3)邊坡噴錨和右邊墻重修。對溢洪道左岸開挖的巖石邊坡進行掛網(wǎng)噴混凝土防護,清除岸坡松動巖石掛620×20cm鋼筋網(wǎng),噴5cm厚C15

29、混凝土。溢洪道右側邊墻出現(xiàn)裂縫和穩(wěn)定問題原因是右邊墻基礎處于軟土地基上,解決右側邊墻穩(wěn)定擬將原砌石邊墻拆除重修,將新修邊墻基礎放置于巖石基礎。 (4)為滿足溢洪道安全超高要求,在溢洪道樁號0+113.01 0+125.25m段邊墻加高0.9m。1.5.4.3沖砂洞加固設計 沖砂洞洞壁磨損破壞主要表現(xiàn)為保護層磨蝕破壞,鋼筋外露,有的鋼筋松動;閘門后存在氣蝕現(xiàn)象,導致洞壁出現(xiàn)蜂窩狀孔穴。針對以上現(xiàn)狀,提出修補處理措施如下: (a)磨蝕破壞修補 (1)對于磨蝕深度小于5cm,面積小于1m2的部位,采用NE型環(huán)氧砂漿修補。 (2)對于磨蝕深度510cm,面積大于等于1m2的部位,可將洞壁原混凝土鑿除1

30、012cm,重新放置鋼筋網(wǎng),打錨筋,再用高強細石混凝土回填。 (3)對于磨蝕深度大于10cm的部位,清理表層后,采用高強細石混凝土修補并放置鋼筋網(wǎng)和打錨筋。 (b)蜂窩麻面修補 首先將蜂窩麻面部位鑿除35cm,將填補面清洗干凈,采用NE型環(huán)氧砂漿修補后,壓實抹平。 (c)修整后的平整度要求 修整后不平整度的控制標準為:垂直流向不大于2mm,坡度為1/50;平行流向不大于4mm,坡度為1/801/100。大面積平整度用3m直尺量測,最大深度為1cm,坡度磨成1/501/100。1.5.4.4大壩安全監(jiān)測設計 為確保水庫大壩的安全運行,建立一套比較完善的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的。本次除險加固設

31、計結合大壩加高培厚與水庫樞紐管理現(xiàn)狀,增設大壩原型安全監(jiān)測設施,安全監(jiān)測的內容主要包含壩體垂直與水平位移觀測、滲流監(jiān)測及水文、氣象監(jiān)測等。1.5.5金屬結構及電氣工程 南秦水庫金屬結構于1974年投入運行,沖砂洞和泄洪洞的啟閉機、閘門及埋件由于隱患很多,均已不能安全工作,根據(jù)水利水電工程金屬結構報廢標準(SL226-98)的規(guī)定,應予以報廢。本次改建設計改建后的南秦水庫正常蓄水位維持118.00m不變,校核洪水位抬高到124.80m。金屬結構部分改建擬更換沖砂洞和泄洪洞的4扇閘門、兩扇工作閘門的埋件和固定卷揚啟閉機3臺、電動葫蘆1臺,金屬結構改建總量為53.5t,本次除險加固設計對其余金屬結構

32、不再做改建。 本次沖砂洞、泄洪洞的金屬結構改造保持原閘室布置型式不變,各閘門原來的安裝位置不變,啟閉機安裝高程不變,更換原檢修閘門及其啟閉機、工作閘門及其埋件和啟閉機。 南秦水庫原有供電及配電設施基本正常,可正常使用。水庫供電電源仍利用已有的壩區(qū)變電所的10KV農網(wǎng)線路供電。為保證金屬結構正常運用,本次配電室另行設置一臺30KW柴油發(fā)電機,作為低壓備用電源。壩區(qū)照明本次設計考慮在壩頂安裝3套1kw路燈,在配電室安裝一臺照明配電箱來控制壩區(qū)照明。1.5.6工程管理 本除險加固工程完建后,應根據(jù)水庫的實際管理運行要求,調整充實該站的管理機構,對防洪、灌溉、水庫調度進行統(tǒng)一管理。根據(jù)水利工程管理單位

33、編制定員試行標準規(guī)定,南秦水庫管理機構應為20人(包括管理站現(xiàn)有人員),需新增管理站房640m2,增加交通工具和必要的通訊設備。1.5.7施工組織設計1.5.7.1施工條件 施工條件商洛市商州區(qū)南秦水庫位于丹江一級支流南秦河上,樞紐位于商州城南約9km處的楊峪河鎮(zhèn)張灣村,商州柞水公路由壩右加壩肩通,對外交通十分方便。擬選土料場位于壩址東北香爐廟村以北的山坡上,海拔高程約800850m,距壩址區(qū)約1km,有公路與壩址相通,開采運輸條件好。 擬選堆石料場位于右岸庫區(qū)內的長溝內,有公路通向壩區(qū),距壩址約1.5km,開采運輸條件好,水泥、 砂子、鋼筋和鋼材等可從商州等地購回。 壩址現(xiàn)有原水庫10kv供

34、電線路,增設容量為100KVA變壓器1臺,可滿足工程施工用電;施工用水可臨時采用移動式潛水電泵由水庫取水。1.5.7.2施工導流 按水利水電工程施工組織設計規(guī)范(SDJ338-89),導流建筑物洪水標準為洪水重現(xiàn)期5年一遇。溢洪道加固工程施工期為11月次年5月,依據(jù)分期洪水計算成果,相應導流設計流量為Q65.4m3/s,此時段河道來水可從泄洪洞或沖砂洞下泄。沖砂洞施工安排在3月5月,河道來水可從泄洪洞下泄。大壩加高培厚工程施工期為6月11月,由于是在壩后背坡加高培厚,施工不受河道來水影響,不存在導流問題。1.5.7.3除險加固工程施工方法 (1)大壩加高培厚工程 大壩加高培厚工程施工時由下到上

35、進行,下游壩坡碎石、塊石料的運輸由10t的自卸汽車完成,平碾配合斜坡震動碾碾壓密實,壩坡表面砌石施工按照砌石體的施工技術要求進行,保持一定的平整度。 下游壩坡施工完成后可進行壩頂碎石土挖除,挖除土用10t的自卸汽車運至河道上游堆放。壩頂碎石土挖除完成后,即可填筑大壩加高的粘土料。 (2)溢洪道加固工程 (a)帷幕灌漿 溢洪道基礎灌漿帷幕采用單排布孔,孔距2.0m。采用自上而下分段灌漿法,灌漿孔采用56mm金剛石鉆頭清水鉆進技術。鉆孔測斜儀采用JJX-3型小口徑井下測斜儀。灌漿使用BW200/40泥漿泵,配備JJS-2B2×200雙缸立式攪拌機進行。 (b)溢洪道加固 對溢洪道已損壞的

36、部位進行人工拆除,拆除后應對其表面進行沖洗和鑿毛,經(jīng)驗收后即可進行漿砌石砌筑和混凝土澆筑。 (3)砂洞加固工程 對于磨蝕深度小于5cm,面積小于1m2的部位,采用NE型環(huán)氧砂漿修補。 對于磨蝕深度510cm,面積大于等于1m2的部位,可將洞壁原混凝土鑿除1012cm,重新放置鋼筋網(wǎng),打小錨筋,再用高標號細骨料混凝土回填。 對于磨蝕深度大于10cm的部位,同前可用高標號混凝土修補并放置鋼筋網(wǎng)和打錨筋。 對蜂窩麻面修補,首先將蜂窩麻面部位鑿除35cm,將填補面清洗干凈,采用NE型環(huán)氧砂漿修補后,壓實抹平。1.5.7.4施工總布置 本著盡量少占農田,臨時建筑物盡量集中布置,因地制宜,就地取材,因材施

37、工,交通便利等原則進行布置。 大壩加高培厚所用的粘土料和石料均可在各自料場準備就緒,直接運至施工地點進行填筑施工。 水泥、砂子、鋼筋和鋼材等建材可堆放在左壩肩溢洪道右岸的平臺上?；炷玲∧还酀{制漿點亦可設在左壩肩溢洪道右岸的平臺上,以便自壓供漿。移動式混凝土拌合站布設在溢洪道右側臨時施工道路旁的平臺上。 大壩和溢洪道開挖棄渣場布置在壩上游河道1.5km處的長溝內。1.5.7.5施工總進度 施工進度計劃的編制原則是:統(tǒng)籌兼顧、全面安排;主次分清、主輔結合;合理安排施工分期,前后兼顧;注意工程施工的技術程序、相互協(xié)調;施工強度力求均衡,施工進度科學合理。整個工程施工總工期為1年。1.5.8環(huán)境保護

38、設計 除險加固工程的實施,消除了影響水庫安全運行的隱患和問題,將更好地發(fā)揮水庫對生態(tài)環(huán)境的改善作用,有利于發(fā)揮水庫的綜合效益,對于施工期產(chǎn)生的一些對環(huán)境不利的因素,可采取相應的保護措施?？傊?除險加固工程的的實施,從環(huán)境影響方面來看,利大于弊,不會產(chǎn)生較大影響環(huán)境問題,興建該工程在環(huán)境上是可行的。 環(huán)境保護投資包括施工期消除污染費、水質監(jiān)測設備費、綠化費等,估列總計10.0萬元。1.5.9水土保持設計 針對南秦水庫庫區(qū)水土流失情況,結合庫區(qū)旅游規(guī)劃,沿庫周向上游植樹種草。址處實施壩體加高培厚、溢洪道加固施工將移動土石方,對現(xiàn)有植被造成破壞。壩址處采取必要的水土保持措施。 料場取料后應修整,恢復

39、植被,渣場應按環(huán)境保護要求合理堆棄填埋。料場和渣場邊坡應做好護坡和排水,進行必要的綠化和園林化建設。 南秦水庫除險加固完成后,為攔截山坡徑流泥沙、保持邊坡穩(wěn)定和庫區(qū)美化,結合庫區(qū)旅游規(guī)劃,在岸坡和壩區(qū)種草,進行綠化。在下游沿河道兩岸按防洪要求清理疏通后,開展種樹種草等水土保持工作。 為水土保持的方案編制和措施的實施,暫估列專項費用15.0萬元。1.5.10投資概算 根據(jù)陜計項目20001045號文“關于頒發(fā)陜西省水利水電工程概(預)算編制辦法及費用標準、陜西省水利水電建筑工程預算定額和陜西省水利水電設備安裝工程預算定額的通知”有關要求進行編制。 本工程主要工程量:漿砌石1017m3、砼澆筑60

40、3m3、鋼筋制作37t、板枋材4.0 m3、土方開挖8360m3、土方回填2275m3、干砌石312m3。 工程主要材料及勞力量為:水泥290t,鋼筋38t,砂子816m3,碎石1539m3,塊石8661m3,勞力2.53萬工日。 經(jīng)計算工程靜態(tài)總投資863.64萬元,總投資863.64萬元。1.5.11經(jīng)濟評價 項目經(jīng)濟評價主要依據(jù)國家水利部水利建設項目經(jīng)濟評價規(guī)范(SL72-94)(以下簡稱評價規(guī)范)及其相應附件和本工程的設計報告、投資概算書等。因本工程屬除險加固工程,社會效益相對顯著,所以經(jīng)濟評價僅作國民經(jīng)濟評價,不作財務評價。 該工程經(jīng)濟內部收益率為13.01%14.12%仍大于12%

41、。經(jīng)濟費用比為1.051.17仍大于1,說明該工程具有一定的抗風險能力,從國民經(jīng)濟方面考慮是合理的,建議抓緊建設。 從項目的敏感性分析成果看,三項評價指標也都符合評價規(guī)范的要求,說明本項目在國民經(jīng)濟上不但是可行的,而且還具有較強的抗風險能力。1.6今后工作的建議 1對沖砂洞洞身進一步進行勘察,對洞壁保護層磨蝕破壞、鋼筋外露松動的部位及磨損程度詳細勘測,以便取得詳實的設計資料,使得修補設計方案能有的放矢,準確有效。 2應盡快進行帷幕灌漿試驗,驗證初設選定的灌漿壓力、孔距、排距等參數(shù),以便施工圖設計時根據(jù)灌漿試驗結果適當調整,并確定合理可行處理方案。1.7工程特性表 南秦水庫樞紐除險加固工程特性表

42、序 號 及 名 稱單位數(shù) 量備 注一 水 文1流域面積全流域km2576壩址以上流域km24532多年平均年徑流量億m31.013設計洪水標準(P2%)流量m3/s2100校核洪水標準P0.1%流量m3/s9504泥沙多年平均年輸砂量萬t41.9二水庫1水庫水位校核洪水位m124.80設計洪水位m121.74正常蓄水位m118.002水庫庫容總庫容萬m3715正常蓄水位以下庫容萬m3527死庫容萬m32.7三主要建筑物及設備1擋水建筑物粘土心墻砂殼壩A大壩地震基本烈度/設防烈度度6設計壩頂高程m125.50最大壩高m31.5壩頂長度m1382泄水建筑物型式A側堰溢洪道地基特性角閃石英片巖堰頂高

43、程m118.00溢流段長度m46.00設計泄洪流量m3/s847.20校核泄洪流量m3/s1800. 50最大單寬流量m3/s.m87.83消能方式挑流消能B泄洪洞進口高程m110.00出口高程m98.86斷面形式圓形無壓洞最大流量m3/s84.40工作門型式、尺寸、數(shù)量扇1平門、2.6×2.7m工作門啟閉機型式、容量、數(shù)量臺1QPQ320KN-14m檢修門型式、尺寸、數(shù)量扇1平門、2.6×2.7m檢修門啟閉機型式、容量、數(shù)量臺1電動葫蘆200KN-14mC沖砂洞進口高程m98.267出口高程m96.00斷面形式圓形有壓洞最大流量m3/s110.0工作門型式、尺寸、數(shù)量扇1

44、平門、3.0×3.0m工作門啟閉機型式、容量、數(shù)量臺1QPQ1250KN-25m檢修門型式、尺寸、數(shù)量扇1平門、3.0×3.0m檢修門啟閉機型式、容量、數(shù)量臺1QPG320KN-25m 四施 工1主要工程量挖土石方萬m30.836大壩土石方填筑萬m34.215混凝土及鋼筋混凝土m3603M7.5漿砌石m31017帷幕灌漿m8522主要建筑材料水泥t290砂子m3816碎石m31539塊石m38661鋼筋t383所需勞動總工日萬工日2.534施工工期年1五經(jīng)濟指標1靜態(tài)投資、萬元863.642總 投 資萬元863.642水 文2.1流域概況 南秦河是丹江上游的一級支流,位于北

45、緯33°4533°55,東徑109°30109°55之間,該河發(fā)源于秦嶺南麓商縣東岳廟鄉(xiāng)杜家溝,于商縣劉家灣鄉(xiāng)匯入丹江。河流全長48km,流域面積576km2,河道平均比降16.6。流域內多為石山區(qū)和黃土川塬,樹木、雜草稀少。 南秦水庫于1974年5月建成并投入運行,是一座防洪、發(fā)電、灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用的小(1)型水利工程。壩址位于南秦河下游楊峪河鎮(zhèn)的張家村,距下游的謝塬水文站2.5 km,控制流域面積453km2,占南秦河全流域的78.6%,壩址以上河長38km,河道平均比降11.6,南秦河流域示意圖見圖2-1。2.2氣象 南秦河流域屬暖溫帶和北亞熱

46、帶過渡性季風氣候,四季分明,冬季寒冷少雨雪,空氣干燥;春季氣溫上升較快,氣候溫和,降水量開始增加;夏季氣溫較高,是一年的主要降水期;秋季氣溫迅速下降,陰雨較多。壩址處的氣象情況可借用商縣氣象站多年觀測資料來說明,據(jù)商縣氣象站30多年觀測資料統(tǒng)計,多年平均氣溫12.8,極端最高氣溫39.8,最低氣溫-14.8;多年平均降水量為709 mm,多年平均相對濕度65%,多年平均日照時數(shù)1976h,多年平均風速2.4m/s,最大風速19m/s,風向為WNW;多年平均蒸發(fā)量1700mm。2.3水文基本資料 南秦河流域1958年12月設立了魚河水文站,1960年改名為謝塬水文站,該站有19591973年10

47、年水文觀測資料(其中1962年、1963年、1964年、1968年、1969年缺測),控制流域面積487km2,觀測項目有水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)等。 南秦河鄰近丹江上游1959年5月設有程家坡水文站,控制流域面積965km2,1971年1月該站撤消,有1960年至1970年的水文觀測資料。1973年7月在丹江程家坡站以上又設立了麻街水文站,麻街站控制流域面積326km2,有1974年至今的水文觀測資料。 另外,南秦河流域60年代中期設有楊斜、金陵寺雨量站,1995年起上述兩站改為汛期觀測站;丹江上游麻街水文站以上流域1953年設立了黑龍口雨量站,70年代到80年代初相繼設立了東峽、龍廟和

48、韓峪川雨量站,南秦河及丹江上游麻街水文站以上流域各雨量站的觀測和資料情況見表2-1。 南秦河及丹江上游麻街水文站以上流域雨量站一覽表表2-1河流站名站別位置坐 標設站時間資料年限東徑北緯南秦河楊斜雨量站商縣楊斜鄉(xiāng)楊斜街109°4033°521964.519652001年37年南秦河金陵寺雨量站商縣金陵寺鄉(xiāng)楊家口村109°4833°541966.419672001年35年丹江上游黑龍口雨量站商縣黑龍口村黑龍口街109°4434°011953.119532001年49年丹江上游東峽雨量站商縣鐵爐子子鄉(xiāng)東峽村109°4034

49、76;051973.519742001年28年泥峪河龍廟丹江上游商縣龍廟鄉(xiāng)引寺溝口109°3833°591973.619742001年28年丹江上游韓峪川雨量站商縣韓峪川鄉(xiāng)韓峪川109°4434°031980.719812001年21年2.4徑流2.4.1年徑流特性 南秦河的徑流主要由降水形成,降水特性決定著該河的徑流特性。南秦河的徑流在汛期主要靠降水補給,枯水季節(jié)靠地下水補給,徑流具有年際變化較大,年內分配不均的特點。據(jù)謝塬水文站及鄰近流域40多 年實測資料統(tǒng)計,汛期710月徑流量占全年徑流量的60%以上,年徑流的最大值和最小值分別為平均值的2.76倍

50、和0.28倍。2.4.2年徑流計算 系列年限:19592001年2.4.2.1徑流資料的插補延長 謝塬水文站有19591973年10年水文觀測資料,按規(guī)范計算南秦水庫壩址的年徑流時需對謝塬站徑流資料進行插補延長。 謝塬站徑流資料的插補延長采用以下兩種方法: (1)根據(jù)南秦河流域的降雨資料插補延長 由于南秦河流域的徑流系降水形成的,因此可根據(jù)謝塬水文站實測10年徑流深和流域面雨量建立關系插補延長謝塬站年徑流量。 謝塬站以上流域的面雨量采用楊斜、金陵寺、謝塬站雨量的算術平均值計算,計算得到謝塬站以上流域的多年平均降水量為723.3mm。 用謝塬站19591973年徑流深和流域面雨量進行相關計算,相關方程為: H0.00001P2.5189 式中:H?徑流深(mm) P?降雨量(mm) 相關系數(shù):R0.87,相關圖見圖2-2。 計算可得謝塬站19592001年缺測年份及19742001年歷年的徑流量,根據(jù)插補后謝塬水文站19592001年徑流系列,計算謝塬站的多年平均徑流量為1.07億m3。 (2)根據(jù)鄰近流域麻街水文站資料插補延長 丹江上游麻街水文站以上流域與南秦河流域相鄰,氣象及下墊面條件相近,麻街水文站又具有較長系列的水文觀測資料,因此