3竹壁堰水库除险加固设计初设报告

竹壁堰水库工程特性表

序号 一 1 2 3 二 1 1） 2） 3） 4） 2 1） 2） 3） 4） 三 1） 2） 3） 4） 四 1） 2） 3） 4） 5） 五 1 1） 2） 3） 指标名称 水文 控制集雨面积 干流长度 干流平均坡降 水库 水库水位 校核洪水位 设计洪水位 正常蓄水位 死水位 库容 总库容 兴利库容 正常库容 死库容 洪水 设计洪峰流量 设计下泄流量 校核洪峰流量 校核下泄流量 坝 型式 坝顶高程 最大坝高 坝顶宽 坝顶轴线长 泄水建筑物 溢洪道 堰顶高程 型式 溢流堰宽度 单位 km2 km ‰ m m m m 104m3 104m3 104m3 104m3 m3 /s m3 /s m3 /s m3 /s m m m m m m 原设计 0.3 0.85 62.1 89.10 88.80 88.40 80.5 52.2 43.8 44.2 0.4 3.32 0.37 4.78 0.65 均质土坝 90.13 12 5 87 88.40 宽顶堰 1.2 1

加固前 0.3 0.85 62.1 89.10 88.80 88.4 80.5 52.2 43.8 44.2 0.4 3.32 0.37 4.78 0.65 均质土坝 90.13 12 5 87 88.40 宽顶堰 1.2 加固后 0.3 0.85 62.1 88.98 88.75 88.4 80.5 52.2 43.8 44.2 0.4 3.32 0.37 4.78 0.65 均质土坝90.50 12.37 5 87 88.40 宽顶堰 1.2 备注 P=0.3P=3.3

序号 4） 5） 6） 六 1） 2） 3） 4） 5） 6） 七 1 2 3 4 指标名称 消能方式 设计溢流流量 校核溢流流量 输水建筑物 涵管 型式 进口底板高程 出口底板高程 断面尺寸 涵洞长度 设计流量 工程效益 灌溉面积 保护人口 距主要乡镇 距交通干线 单位 m3 /s m3 /s m m m m m3 /s 亩 人 km km 原设计 0.37 0.65 砼圆管 80.50 80.20 直径0.5m 37 0.2 1500 800 距津市25km 加固前 0.37 0.65 砼圆管 80.50 80.20 直径0.5m 37 0.2 1500 800 加固后 消力池 0.37 0.65 拆除重建 箱涵 80.50 80.20 0.8*1.2 40 0.2 1500 80 备注 卧管 距棠棠公路1.0km

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1 综合说明

1.1 工程概况

竹壁堰水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖等综合利用的小（2）型水库，库址座落在津市市棠华乡黄金村境内，地理位置东经111°48′38″，北纬北纬29°21′58″，该库于1960年9月动工，1960年12月竣工。大坝防洪标准为：设计洪水30年一遇，校核洪水300年一遇。库区位于山区，植被覆盖良好。集雨面积0.3 Km2, 坝址以上干流长0.85km，干流平均坡降62.1‰。多年平均降水量1274mm。总库容52.2万m3，正常库容44.2万m3，死库容0.4万m3；校核洪水位（P=0.33%）89.10m,设计洪水位（P=3.33%）88.80m，正常蓄水位88.40m,死水位80.50m。 该水库是以农田灌溉为主，兼有防洪、养殖任务等综合性小（II）型水库。枢纽工程由大坝、溢洪道和灌溉放水涵组成。

大坝坝型为均质土坝,最大坝高为12.0m,坝顶高程为90.13m,坝顶长度87m,坝顶宽度5.0m,坝基防渗型式为截水槽。内坡坡比为1：1.75,外坡有两级平台，自上而下坡比分别为1：0.7、1：1.85、1：0.45。

溢洪道位于大坝右岸，为开敞式宽顶堰，堰顶高程为88.40m, 堰顶宽1.5m,未护砌,最大下泄流量0.65 m3/s。放水洞型式为砼圆涵，断面尺寸ф500mm,进口底高程80.50m,最大放水流量0.2 m3/s。工程效益有效灌溉面积1500亩。

该水库修建以来主要存在大坝单薄，外坡脚渗漏严重(在北端大坝与山体结合部位更为严重)。2003年冬对以上渗漏部位采用1：2：4三合泥进行处理，但没有达到理想效果。目前该水库存在的主要问题有：

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1)大坝大坝单薄，外坡脚渗漏严重，尤其是北端大坝与山体结合部位渗漏更严重；

2)溢洪道是土渠，过水断面不够，汛期出现塌方堵塞； 3)输水洞瓦管现已老化，漏水严重； 4)出口渠道没有衬砌，渗漏严重；

1.2 水文

1.2.1 工程等级及洪水标准

竹壁堰水库为小(二)型水库，根据GB50201-94《防洪标准》及SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定,工程等别属Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。《竹壁堰水库大坝安全认定报告书》中采用的洪水标准为：设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准300年一遇，溢洪道消能防冲标准10年一遇。此标准符合规范要求，本次仍采用上述标准进行复核。

1.2.2 洪水计算

竹壁堰水库无实测降雨和流量资料，本设计利用《湖南省暴雨洪水查算手册》计算设计洪水。经计算，竹壁堰水库30年一遇设计洪水最大入库流量为3.32m3/s，300年一遇校核洪水最大入库流量为4.78m3/s。

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1.2.3 调洪演算

根据竹壁堰水库的设计洪水过程线、库容曲线和除险加固后的溢洪道特性进行调洪演算。起调水位为水库的正常蓄水位88.40m，起调库容为正常库容44.2万m3，采用水量平衡法求得竹壁堰水库在设计和校核洪水时的库水位及下泄流量。

竹壁堰水库调洪演算成果表

洪水频率 0.33 3.33 洪峰流量 （m/s） 4.78 3.32 3洪水位 （m） 88.98 88.75 相应库容V （万m） 50.76 48.08 3下泄流量q （m/s） 0.65 0.37 3

1.2.4水库抗洪能力的复核

根据坝址处的水文气象条件和水库特征值，采用官厅水库公式计算波浪爬高和风浪雍高并及入安全超高后，竹壁堰水库大坝的最低高程应不低于89.85m，大坝整治后高程90.50m满足要求。

溢洪道控制段的顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高，为89.85m，重新修建的溢洪道控制段导墙顶高程为90.50m，满足规范要求。

1.3 工程地质

1.3.1 地形地貌

竹壁堰水库位于澧水尾闾右岸的丘陵区，大坝及库区周边最高点高

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程在140m左右，最低点位于坝体下游，地面高程75m左右，山体呈长形山体或浑圆状山包，坡度10～30°左右，坝体两侧山坡较陡，约45°左右，呈”U”字型南北向展布，沟谷宽100～200m，地形较平坦，沟谷为水田，山坡部分为旱地，水系不发育，自然状态下岸坡稳定状态较好。

1.3.2 地层岩性

根据实地地质调查及钻孔揭露，库坝区分布的地层有第四系人工填筑土（QS）残积层及冲积层（Qal），寒武系下统牛蹄塘组（∈1n），现从新至老分述如下：

(1)坝体人工填筑土（QS）

本层土主要为人工填筑土，为暗黄色、紫黄色、绿黄色含砾粉质粘土，砾石含量20%左右，厚度0～12m。

(2)残积层及冲积层（Qal）

本层分布在库区、坝区内外，残积层分布在坝址两侧山坡，冲积层分布在库区及沟底较平区，根据钻探资料及实地观测，厚度1～5m。

(3)寒武系下统牛蹄塘组

本层岩石只在坝体两侧很小范围内出露，系由人工将覆盖层剥去或库水冲刷而出露地面，为灰黄色、灰黑色、紫红色薄-中层状板岩，较致密，中等风化到较强风化，风化后呈灰白色，较软，呈片状，岩层呈单一倾向岩层，倾向ES80-100°，倾角60°左右，根据资料，本层厚度大于200m。

分布于库区及坝体上下游。为深灰色、灰黑色含砾粉质粘土，呈可

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塑状，根据附近资料显示，厚度右达10-30m。

1.3.3地质构造和地震

区内属于华夏系武陵山余脉向洞庭湖沉降带过度地带，第四系以来地层活动较频繁，洞庭湖沉降带第三纪-第四纪沉降区近代仍在下降。该区有一系列隐伏的区域断裂，有的近期仍在活动，烽火山断层，大致走向为N65°W；烽火山-拱背桥断层大致沿N30°E展布；两断层距离水库约10km。另外南部有毛里湖断层分布，被第四系覆盖层覆盖。

根据1:400万《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）和《中国地震反应谱特征周期区划图》，本工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，对应地震基本烈度为Ⅶ级。

1.3.4 水文地质

坝区地下水类型分为冲积层松散土体孔隙水与基岩孔隙裂隙水。松散土体的孔隙水主要赋存于第四系人工堆积土层中及冲残积层土体中，主要补给源为大气降水与库水补给。勘探期间坝体地下水埋深6.5m左右，低于库水位3m左右，此类水随季节变化而变化。

根据工程区附近资料，地下水化学类型主要为HCO3-Ca-Mg型，PH值7.6-8.2，附近无污染源，地表水、地下水对砼无腐蚀性。

1.3.5天然建筑材料

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竹壁堰水库除险加固所需天然建筑材料主要为土料、块石料、砂、砾石。土料场位于大坝左侧坝体外侧的山坡边及下游，在此取土，一是运距近，在1km以内，二是土质较好。工程所需块石料、砂砾石料均要外地购置，块石可到津市新洲镇块石料场购买，运距约35km，砂、砾石主要从岳阳、汩罗船运至料场，运输方便，运距25km。其材质能满足工程建设需要。

1.3.6坝基、坝肩工程地质条件评价

根据现场实地勘查与钻探，坝基主要为厚度1～6.7m厚的高液限粉土，室内土工试验结果表明：天然含水量34.6-28.1，均值为31.4；干密度1.52-1.37g/cm3，均值为1.44g/cm3；孔隙比0.787-0.997，均值为0.91；上述指标表明：此层土具高压缩性，结构中密，含水量差异大，干密度偏低，透水率8.6310-5，通过以上情况分析，坝基土属弱透水层。坝肩两侧为较强风化的板岩，较破碎，层理，节理发育，压水试验透水率(Lu)大于10，属较强透水层，厚度大于5m，但基岩上面覆盖有一层1～6.7m厚的弱透水层，只要不破坏该层，通过基岩渗漏的可能性较小，但在坝体两侧的坝肩部位覆盖层相对薄一点，易形成绕坝渗漏和接触面渗漏。

1.3.7 溢洪道工程地质条件评价

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溢洪道位于坝体右侧，由山体开凿而成，岩土层为残积层，没有进行任何防渗加固处理，就是一条土渠，因而形状极不规则，冲坑，冲槽到处可见，加上过水断面不够，汛期还经常出现垮塌而堵塞溢洪道，对大坝造成严重威胁，工程地质条件较差，一是土体不密实，二是土质差，因而造成险象。

1.3.8输水涵洞工程地质条件评价

输水涵管是座落在人工回填土体中，由于施工中未对地基进行任何加固与防渗处理，且为υ0.5m的钢筋砼，导致涵管沉陷不均，部分破损，造成渗漏，渗漏时还带出坝体中的细颗粒，造成坝体外部变形、渗漏。

输水涵管渗漏的主要原因：①坝体内的散浸水向管内渗入；②管身与人工填土接触面未进行防渗，库水和坝体内水沿刚性界面渗入管内。

1.3.9结论及建议

结论：

(1)场地地震基本烈度值为Ⅶ度，设计施工中必须按Ⅶ度对大坝和

建筑物进行抗震复核。

(2)库、坝区属丘陵地貌单元，坝区无断层通过。地下水为松散层的孔隙水与基岩裂隙孔隙水，且附近无污染源，地下水对砼无腐蚀性。

(3)坝体的填筑土料和施工质量较差，坝体渗漏严重，防渗性能差，达不到防渗指标要求，坝体存在散浸问题。

(4)坝体与坝基在施工中清淤不彻底，没有进行完全清除与防渗处

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理，存在渗透问题。

(5)溢洪道未进行加固防渗处理，造成损坏严重，可造成冲毁。 (6)输水涵管破坏严重，造成管身破裂，漏水严重危及坝体。 (7)绕坝渗漏较严重。 工程处理措施建议：

(1)对大坝坝体和坝基进行防渗处理，基岩部分的防渗处理应深入至弱透水带。坝肩部位的防渗处理应向山体伸入30～50m，加密钻孔。

(2)溢洪道部分应进行砼或浆砌石处理，底板和侧墙应进行防渗，加固处理。

(3)输水涵管翻修重建，建议为钢筋砼涵管。 (4)整修加固坝体，使其外观成型。

(5)坝体迎水面进行砼护坡，背水面采用生物护坡。 (6)新建排水棱体。

(7)坝区迎水面两侧沿山体100m应进行防渗铺盖，建议用粘土铺盖，厚度不小于1m。

1.4 除险加固设计

1.4.1设计依据、原则和任务

除险加固设计的主要依据是竹壁堰水库大坝安全评价报告、安全认定报告、安全核查报告等前期工作结论和国家现行的规程规范。

设计的主要原则是：尽量不增加坝高，不大削大填现有坝坡，通过坝基和坝身防渗进一步增加大坝的稳定性。不降低溢洪道现有的泄洪能

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力，通过续建加固等措施进一步提高其泄流量，护砌加固溢洪道提高其运行的可靠程度。尽量减少穿坝建筑物（涵管）的数量，新建或改建的涵管、隧洞等地下建筑物的横断面尺寸要能满足进人检查、维修的要求。所有建筑物尽量满足运行可靠、经久耐用、管理简单、维修方便的要求。

工程设计的主要任务是彻底消除工程隐患，完善各项工程设施，恢复并长期保持水库的各项功能，充分发挥水库的社会和经济效益。

1.4.2大坝防渗加固设计

采用冲抓套井回填粘土的办法解决渗漏问题，在坝顶布置1排套井，直线错位相套，开孔直径1.1m，孔距0.78m，终孔深度至基岩以下1m。

死水位以下采用抛石压脚；死水位至正常蓄水位的上游坝坡采用预制混凝土六方块护，先削高填低、平整夯实，再铺0.1m的砂石垫层，护砌后的上游坝坡为1：1.7。正常蓄水位以上至坝顶高程采用草皮护坡。

下游坝坡与两边山体接触处设排水沟，坝坡设有上坝踏步，坝脚设贴坡排水棱体，坡面采用草皮护坡。

坝顶设置泥结石硬化，宽5m，厚0.2m，下设0.2m厚砂砾石垫层，两侧设C20混凝土路缘石。

1.4.3 溢洪道设计

溢洪道由进口段、控制段、泄槽段和消能段组成。控制段进口底板高程85.50ｍ，宽1.2m，长8.147m。泄槽段纵坡1：4.594;，长34.0m，消力池宽1.2m，深1.0m，长5.4m，底板高程81.00m。均采用钢筋混凝

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土，混凝土标号为C20，每10m设一条伸缩缝，沥青杉板嵌缝。

1.4.4 涵卧管设计

涵管位于大坝右端，断面尺寸ф500mm，进口底板高程80.50m，用卧式启闭机闸门控制。目前涵管老化，漏水严重，影响大坝安全。

输水设施改造可从两方面来考虑：一是废除现有输水设施，在大坝左岸坝体内新开一条涵洞；一是对现有输水设施进行加固。根据现有输水涵洞实际情况，涵洞存在问题较多，渗漏问题严重，如对其再进行处理加固，也不能从整体上保障其安全性。

本次除险加固拟对原卧管及涵管拆除重建，重建卧管每1m高差设一放水孔，放水孔内径为0.3m，用铸铁翻盖闸门控制。重建涵管采用采用现浇净尺寸0.8m31.2m（宽3高）钢筋混凝土涵管，涵管壁厚0.3m。

1.5 施工组织设计

津市属中亚热带北缘内陆季风气候区。据津市、澧县、王家厂、莲花堰、东门等雨量站实测资料统计：全县多年平均降水量1330.9毫米，降水比较丰沛但时空分布不均匀，降雨多集中在汛期4～10月。多年平均气温为16.5℃，气温的年际变化不大，但年内气温变化较大，1月最低为4.2℃，7月最高。历年极端最高气温40.5℃（1972年8月27日），历年极端最低气温-13.5℃（1977年1月30日）。多年平均无霜期264天。多年平均风速2.3m/s，最大风速20.0m/s。

大坝距津市县城25km，对外交通方便。

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土料场位于大坝左侧坝体外侧的山坡边及下游，在此取土，一是运距近，在1km以内，二是土质较好。土场厚度平均3.5m，面积1万m2左右，土料3.5万m3。料场内地形开阔、平坦，开采运输条件较好，按照均质土坝的质量要求对土料的有关指标进行对比评价，土中的粘粒含量较大和含水量偏小，渗透系数小，各项指标均符合要求。

施工用电在附近农网搭接，施工用水直接用水泵从库内抽取，生活用水可利用附近居民的用水设施。

最有利施工期为9月至次年3月完工。

1.5.1 施工组织管理

工程施工实行项目法人制、招标投标制、建设监理制。选择施工机械设备先进、技术力量雄厚、有一定声誉、有类似工程经验的施工单位施工。

1.5.2 主体工程施工

本水库枢纽除险加固工程主要施工项目为土方开挖、土方回填、冲抓回填、混凝土、砌石工程和钢筋制安等。

1.5.3 施工工厂设施

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木料加工：主要制作模板，配有小圆锯2台，带锯机1台，压刨、平刨机各1台和圆锯盘修理间，占地80m2。

钢材加工：主要制作钢筋等，占地为80 m2，配有切断机，弯曲机和对焊机等。 1.5.4 施工总布置

施工总布置的方案，遵循因地制宜，有利生产，方便生活，便于管理，安全经济的原则进行，主要考虑以下几个方面：

根据各分项工程相互干扰因素较大，宜实行小范围、小规模联合作业的特点，生产生活设施分区结合布置。

本工程主要辅助施工设施：砼拌和站，钢材加工厂，木材加工厂，仓库、施工机械停放场，保养场，土料，块石开采堆放以及供水供电设施和生活营区等。

1.5.5 施工总进度

自第1年10月至第2年3月为主体工程施工期，在此期间需完成大坝防渗、大坝护坡、边坡处理、溢洪道整治等项目的施工。

主体工程以大坝防渗处理施工为关键项目。 工程形象进度分项目描述如下：

大坝截渗墙施工从第1年10月上旬开始，12月底完成；大坝护坡从12月～3月上旬。

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溢洪道加固自第1年10月1日开工，3月20日完工。

1.6 工程管理

1.6.1 管理现状及存在问题

水库在乡水管站的指导下由主要受益村负责管理，现有兼职管理人员2人，负责水库工程管理和维护，制定度汛方案和水库调度计划，进行水工水文观测，负责水库的灌溉和供水等管理工作。

水库一直带病运行，工程效益未能很好发挥，生产、生活投入甚少，大坝等主体工程缺乏必要的观测设施，生活办公设施及交通通信设施不能满足工作需要，工程管理条件十分落后，急待改善。

1.6.2 管理机构

竹壁堰水库工程一直没有建立完整的管理机构，除险加固达标后，必须尽快建立起完善的生产管理机构，以适应现代化生产建设管理的需要，发挥工程效益，维护工程安全。参照部颁《水利工程管理单位定岗标准（试点）》，结合水库生产管理、防洪抢险、后勤保障服务等实际情况，本着精简、高效的原则，完善管理机构。

1.6.3管理范围

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竹壁堰水库工程管理范围包括工程区和生产区，上游从坝轴线向上不少于100m，下游从坝脚线向下150m，大坝两端以建筑边缘向外延伸50m为界。库周边以正常高水位边线至第一道分水岭脊线之间的陆地为水库保护范围。

1.6.4 工程运用管理

水库的运行管理要按照《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》、《水库大坝安全管理条例》和《湖南省河道管理条例》等法律法规进行，根据本工程实际制订规章制度。水库防汛服从上级主管部门和防汛调度部门统一指挥。要依法收取水费、积极开展多种经营，多方争取上级支持，保整水库正常运行所需费用落到实处。

1.6.5 建设期的管理体制及实施办法

由县人民政府或委托水行政主管部门组建项目法人，实行项目法人负责制，工程施工采用公开招标的方式选择施工队伍，委托有资质的单位对工程建设进行全过程的监理，质量监督部门跟踪进行质量监督。其他各有关部门各司其职，各尽其责，确保工程顺利实施。

施工期间水库管理单位参与工程质量检查、监督和竣工验收。

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1.7 环境保护及水土保持

1.7.1环境影响分析

本次除险加固工程施工对环境的不利影响是小范围和短期的，而对环境的有利作用则是广泛的、持久的。

工程对环境的不利影响主要由工程施工造成。包括取土扰动地表、破坏植被、废水废气排放、施工机械噪声污染等。通过采取措施完全可以将其影响降到最低限度。

工程环境保护投资主要包括施工区环保投资、施工期环境监测费用和人群健康保护费等，计列5.53万元。

1.7.2水土流失影响分析

本工程施工项目主要有冲抓回填、帷幕灌浆、大坝护坡、混凝土浇筑、砌石、临时建筑物的修建等。工程实施将在小范围内扰动原地貌，损坏土地和植被，造成一定程度的水土流失。

由于工程本身考虑了草皮护坡等有利于水土保持的工程措施，主体工程范围内不会造成大流失。对取土场等扰动地面幅度大地方拟采取建拦沙坝等措施防治，计列水土保持费8.30万元。

1.8 工程概算

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工程总投资为354.93万元，其中：建筑工程投资231.21万元，机电设备及安装工程投资10.48万元，临时工程投资30.33万元，独立费用52.33万元，基本预备费16.25万元，水（环）保工程投资13.63万元。

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2 水文

2.1 工程概况及气象情况

竹壁堰水库位于棠华乡黄金村境内，大坝枢纽所在河流属澧水上游小支流，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合利用的小（二）型水利工程。坝址以上干流长度0.85km，控制集雨面积0.3km2，河道平均坡降62.1‰。库区内山高坡陡，植被较好，水土流失较轻，坝址以上无大、中型水利工程。

津市属中亚热带北缘内陆季风气候区。据津市、澧县、王家厂、莲花堰、东门等雨量站实测资料统计：全县多年平均降水量1330.9毫米，降水比较丰沛但时空分布不均匀，降雨多集中在汛期4～10月。多年平均气温为16.5℃，气温的年际变化不大，但年内气温变化较大，1月最低为4.2℃，7月最高。历年极端最高气温40.5℃（1972年8月27日），历年极端最低气温-13.5℃（1977年1月30日）。多年平均无霜期264天。多年平均风速2.3m/s，最大风速20.0m/s。

2.2 工程等级及洪水标准

竹壁堰水库为小(二)型水库，根据GB50201-94《防洪标准》及SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定,工程等别属Ⅴ等工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。《竹壁堰水库大坝安全认定报告书》中采用的洪水标准为：设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准300年一遇，溢洪道消能防冲标准10年一遇。此

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标准符合规范要求，本次仍采用上述标准进行复核。

2.3 洪水复核

竹壁堰水库没有水文气象观测资料，本次洪水复核的洪水计算根据湖南省水利水电厅1984年编制的《湖南省暴雨查算手册》进行计算，以下简称《查算手册》。

2.3.1 设计暴雨

竹壁堰水库控制流域面积F=0.3km2，河道长度L=0.85km，河道平均坡降J=62.1‰，竹壁堰水库属无实测暴雨资料工程，根据水库所在地理位置在《湖南省暴雨洪水查算手册(84版)》查得24小时点暴雨均值H24

点

=107mm、变差系数Cv=0.43、Cs/Cv=3.5。该查算暴雨成果经与邻近临

澧县气象站实测暴雨统计成果对照，“手册”查算暴雨成果略大于气象站实测暴雨统计成果，本次设计暴雨成果直接采用“手册”查算成果。

因该水库集雨面积仅0.3km2，故可视为设计点雨量已笼罩水库集雨面积，不必进行点面雨量的换算，将查算设计点雨量成果直接作为水库流域设计面暴雨量计算。

利用《湖南省暴雨洪水查算手册(84版)》，水库位于暴雨径流一致区第6区，产流分区第2区，初损值I0=27mm，流域植被情况较好，R上/R总的比例系数ψ值不同频率下分别取0.75、0.7、0.7，计算参数及计算成果详见表2.3-1。

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《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997） 《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001） 《小型碾压式土石坝设计导则》（SL189-96） 《溢洪道设计规范》（SL253-2000）

4.3除险加固设计

4.3.1挡水建筑物

4.3.1.1水文复核

根据水文计算成果,大坝坝顶高程至少为89.85m。现坝顶高程90.13m满足规范要求。

4.3.1.2大坝整治设计 (一）大坝存在的问题：

a、大坝坝体坝基渗漏严重，坝脚沼泽化； b、坝脚无排水设施；

c、管理站房属危房、防汛公路不通顺； d、白蚁危害严重.

针对以上存在的问题，进行以下项目的除险加固设计。 (二）大坝结构加固设计 ①结构加固方案

经复核，水库大坝按冲抓套井回填粘土防渗后，坝体浸润线降低，下游坝坡稳定性有一定提高，大坝在各工况下的稳定安全系数均满足

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规范要求。

针对坝坡存在的结构缺陷，首先对上游坝坡进行调坡，挖高填底，整平夯实，上游坝坡按1：1.75控制。死水位以下采用抛块石压脚，抛石设3m宽平台，坡比1:3.0；死水位至正常蓄水位设C20混凝土六方块，下部设10cm厚砂砾石垫层，垫层采用平板振动机压实后再铺设混凝土六方块；正常蓄水位以上采草皮护坡。下游坝坡周边设排水沟 ,坝坡设有上坝踏步，坡面进行生态草皮护坡。在坝脚设贴坡排水体，贴坡排水顶高81.50m，以下按1：2.5设排水体，厚度350mm～400mm，下部设有0.4m的砂砾石反滤层。坝顶路面采用泥结石硬化，厚度200mm，下部设有200mm砂砾石垫层，两侧设有C20混凝土路缘石。

②护坡设计

为了满足抗风浪和变形要求,上游坝坡需护坡，采用预制混凝土六方块护坡。

混凝土块的厚度按《水工设计手册》中的公式计算，设计采用10cm。

③坝顶构造设计

大坝坝顶宽5m，坝顶路面采用泥结石硬化，厚度200mm，双面排水，坡度3%，路面上、下游侧设0.6m厚、0.5m宽C20混凝土路缘石。

④坝坡排水设计

大坝下游为草皮护坡，为避免雨水汇流冲刷坝坡，在下游坝坡与山体结合处沿线设置排水沟。

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⑤排水棱体设计

新建贴坡排水体，新建排水棱体顶部高程81.50m，高2.0m，顶宽1.0m，贴坡坡度1：2.5，排水体内设两级导滤层，从外至内分别为20cm厚粗砂层（d=10～20mm）、20cm厚卵石层（d=5～20mm）。

⑥坝脚渠道硬化

在排水棱体顶部高程内侧将原有渠道进行C15混凝土硬化，厚10cm。

在进行排水体施工时，对下游坝坡进行整治。 (三）大坝防渗设计 (1)防渗方案的确定

坝基座落于在含砾石及碎石粘土层上,防渗有三种比选方案： 方案一：冲抓套井回填方案。在大坝坝顶以下采用冲抓套井回填。 方案二：上游坝脚截渗墙+坝身土工膜铺盖防渗方案。 方案三：高压喷射灌浆方案。坝顶以下至相对不透水层采用高压灌浆。

上述三种防渗方案的优缺点见下表4.3-1。

经综合比较后推荐方案一，即采用冲抓套井+帷幕灌浆的防渗方案。

（2）冲抓套井回填防渗设计

在坝顶布置冲抓孔，孔经1.1m，孔距0.78m。 ① 主孔和套孔的布置

先打主孔①、③号，回填后打套孔②号，回填后再打⑤号孔，回

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填后返打④号孔，以此顺序进行打孔回填。套孔（双号孔）为整圆，主孔（单号孔）被套孔切割，呈对称蚀圆。见附图。

表4.3-1 大坝防渗方案比较表

比较内容 冲抓套井方案 坝脚截渗墙 +坝身土工膜铺盖 坝顶布孔，冲抓孔经1.1m，孔距0.78m, 上游坝脚设132m的混凝土防渗墙，坝身铺土工膜 坝顶布孔，高喷孔距1.2m, 高压喷射 方案 主要措施 防渗效果 施工难度 较好 施工技术简较好 施工技术较简质量不稳定 喷射压力控制较复杂，质量难控制 最高 最短 便，质量容易控制 单，质量有保证。但需排空水库 工程造价 工期 最低 中等 中等 较长 ② 单排孔孔距和防渗墙有效厚度计算

设计主孔被套孔切割，呈对称蚀圆，选择最优α角为45°。本工程冲抓钻机选用SJZ—95型自动挂卸冲抓式打井机，其技术性能指标为：开孔直径110cm，最大钻孔深度达16.3m，有质量保证的回填深度超过20m。

单排孔沿直线错位相套，孔距按下式计算： L=2Rcosα

计算得孔距为0.78m。

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③防渗墙有效厚度计算

单排孔形成的防渗墙有效厚度按下式计算 L=2Rcosα=230.553cos45°=0.78m。 ④ 所需防渗墙厚度的计算

由《水力计算手册》渗流计算公式（5-2-13，5-2-14）计算粘土

H12?h2q?k2 2T2h2?H2q?k1 2S墙承受最大水头如下：

式中：q——单宽渗流量，m3/s-m； H1、H2——上、下游水深，m； h——心墙浸润线的逸出高度，m；

k2——粘土墙渗透系数，cm/s，k2=1310-6cm/s； k1——坝体填料渗透系数，cm/s，k1=1310-4cm/s； T——粘土墙的厚度，m；

S——浸润线粘土墙出逸点至下游坡面出逸点距离，m, 设粘土防渗墙承受最大水头为H，根据下式确定防渗心墙厚度； T=H /[J]

式中：[J]——防渗墙允许坡降，[J]=7；

由加固后的坝体渗流计算结果可知，校核洪水位下心墙内的水头差为△H=4.8m，平均渗透坡降 J=△H/D=4.8/0.78=6.15<[J]=7，渗透

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