技施设计说明

1工程概况

1.1枢纽除险加固前工程概况

坪丰水库位于威远县观英滩镇境内，地处沱江水系跳蹬河上游支沟西牛坨，距县城55km，是一座以农业灌溉为主，兼有防洪、供水等综合利用的小（1）型水库。水库坝址以上集雨面积1.15km2，总库容102万m3；正常蓄水位498.20m，正常库容80.4万m3；死水位491.5m，死库容23.8万m3；设计灌面2196亩，有效灌面2196亩，其中提灌1118亩。

水库于1965年动工修建，1967年因停工，1970年复工，1973年建成投入运行。水库配套有自流干渠1条，长1.007km，左支渠长4.02km，右支渠长1.85km。另有电灌渠1条，长1.734km。

水库下游有资中县的金李井镇、鱼溪镇；有归德~沙湾公路，有约1.5万人口，1万余亩耕地，地理位置重要。

水库枢纽工程由大坝、溢洪道和放水设施组成。

1、大坝

大坝为粘土心墙坝，最大坝高21.0m，坝顶长128.0m，坝顶宽5.6m，坝顶高程500.20m（假设高程），上游设0.7m高浆砌条石防浪墙，心墙顶高程499.20m，心墙顶宽 2m。大坝上游坝坡分四级，自上而下分别为1：2.1、1：3.5、1：4. 2、1：0.5，在高程494.20m、490.20m、484.20m处分别设2.0m、4.0m、4.0m宽马道，坝脚设有4.8m高浆砌石挡墙；下游边坡分三级，自上而下分别为1：2.0、1：2.5、1：1.5，在高程495.40m、485.40m处设1.6m宽马道。大坝上游未护坡，下游为草皮护坡，下游坝脚设有块石棱体和块石护坡。坝顶有乡村公路通过。

2、溢洪道

溢洪道位于左坝端，总长68.0m，为正堰开敞式溢洪道，进口为宽顶堰，堰顶高程498.20m，溢流堰宽3.4m，堰后接60.0m长陡槽，前段底坡为1/48，槽宽3.4m，边墙高1.6m；后段底坡为1/5，槽宽3.4~4.0m，墙高0.9m，陡槽末端设挑流消能。溢洪道置于泥页岩基础上，底板、边墙均为浆砌条石衬砌，底板厚0.4m，边墙厚0.4~0.8m。溢洪道堰上设有3.5m宽钢筋混凝土板式交通桥。

3、放水设施

该水库放水设施有2处，均为右岸卧管取水，经坝下涵管至坝后。

1）溉溉放水涵卧管

置于右岸坡泥岩基础上，浆砌石结构，放水流量0.131m3/s，卧管总长27.2m，其上设13个φ200放水孔，上孔高程500.20m，末孔高程495.60m。卧管净空宽、高均为0.5m，尾端设有长2.0m，深1.0m消力池。消力池后接35.0m长坝下涵管，涵管净空尺寸0.7×0.5m。

2）放空涵卧管

置于右岸坡泥岩基础上，结构型式和断面尺寸与灌溉放水涵卧管相同，卧管长30.0m，其上设23个放水孔，上孔高程494.20m，末孔高程485.40m。涵管长110.0m，穿过坝体下部，出口底板高程482.40m。

此外，库内有提灌站一处，提水杨程130m，装机1台55kW，水泵型号8sh—13，φ200提水管道长150m，灌面1118亩。

1.2前期勘测设计过程

2008年3月，四川省内江水利电力建筑勘察设计研究院编制完成了《四川省内江市威远县坪丰水库大坝安全鉴定评价报告》。

2008年3月，四川省威远县水务局组织专家对坪丰水库大坝进行安全鉴定，鉴定结果为三类坝，四川省农田水利局同意坪丰水库大坝三类坝鉴定结论意见。

2008年4月，四川省内江水利电力建筑勘察设计研究院编制完成了《四川省内江市威远县坪丰水库枢纽除险加固工程初步设计报告》。

2008年4月19日，四川省水利厅组织专家在成都对该水库初设报告进行了审查，提出了审查意见。我院根据专家组审查意见，对初设报告进行了修改、补充、完善，于2008年4月编制完成了《四川省内江市威远县坪丰水库枢纽除险加固工程初步设计报告（修订本）》。

2008年8月4日，四川省水利厅下发了《四川省水利厅关于内江市威远县坪丰水库枢纽除险加固工程初步设计的批复》（川水函[2008]708号），对该水库工程初步设计作了批复。

根据审批意见，其主要整治项目包括：

1、坝顶增设防浪墙，提高水库抗洪能力。

2、大坝内、外坝坡加固；白蚁综合治理；增设大坝观测设施。

3、大坝左坝肩及左坝段坝基防渗处理。

4、溢洪道整治。

5、放水涵卧管整治；提灌站设备更换。

6、完善水库运行管理设施。

2设计依据

2.1主要文件

《四川省水利厅关于内江市威远县坪丰水库枢纽除险加固工程初步设计的批复》（川水函[2008]708号）。

2.2工程等别、建筑物级别和洪水标准

坪丰水库总库容102万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）的规定及初设批复，坪丰水库属小（1）型水库，其枢纽工程等别为Ⅳ等，大坝、溢洪道、放水设施等主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。

防洪标准按重现期30年一遇（p=3.3%）设计，300年一遇（p=0.33%）校核，溢洪道消能防冲按20年一遇（p=5%）设计。

2.3设计基本资料

1、水库特征水位和流量表

特征水位表

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001、1/4000万），工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。设计不计地震影响。

3、筑坝材料

1）防渗土料

料场位于观音滩镇一碗水5社，运距约1.5km。料场为深丘地貌，上部为第四系残坡积粉质粘土夹少量砾石，厚4.0~6.0m，表层0.2~0.5m为耕作层，坡积层下伏三叠系上统须家河组（T3xj）浅紫色泥岩夹页岩、砂岩，泥岩层厚5~8m，页岩、砂岩层厚1~2m。可开采有用层厚3.0m，可开采有用层储量3.0万m3，储量能满足本工程需要，经碾压密实后，为弱~微透水材料，质量指标能满足防渗体的技术要求。另外也可利用开挖料作防渗料。

2）石碴料

料场位于水库大坝左、右端上游山头作为石碴料场，运距约1.0km。料场呈馒头状，出露地层为三叠系上统须家河组（T3xj）淡黄色块状中粗粒长石砂岩夹浅紫色泥页岩，泥页岩层厚5~8m，砂岩层厚8~12m。泥页岩约占40%，砂岩约60%，上覆残坡积层厚0.2~0.5m，可开采有用层厚度15~20m，其总储量33.0万m3，储量能满足本工程需要，经碾压后，为中透水材料，质量指标能满足坝壳材料的技术要求。

3）条、块石料

黑脸观音条、块石料场位于观音滩镇民政村18队，运距约4km。料场为深丘地貌，出露三叠系上统须家河组（T3xj）厚~巨厚层长石石英砂岩夹薄层泥页岩，泥页岩层厚0.5~1.0m，局部尖灭，裂隙不甚发育，岩体比较完整，横向开采覆盖层增厚，强风化层厚1.5~2.5m，中~粗粒结构，钙质胶结，以长石、石英砂岩为主，开采利用率较高，可开采有用层厚15m，料场平均长度200m，平均宽度50m，储量15.0万m3，储量能满足本工程需要，质量指标能满足条石料的技术要求。

4）砼粗、细骨料

归德镇沱江河沿岸附近砼粗、细骨料，平均运距35km。料场为河漫滩，无用层厚度在0~0.5m，可开采有用层厚3~4m，砂砾料储量约为50万m3，其中细骨料储量为10万m3，满足要求的粗骨料储量为25万m3，储量能满足需要。

粗骨料堆积密度1.63g/cm3，含泥量0.77%，粒度模数8.09，质量满足规程规范要求；细骨料除堆积密度1.39 g/cm3，孔隙率48.7%，含泥量1.22%，细度模数2.09和平均粒径0.35mm，属细砂类，质量指标基本满足规程规范要求。

原坝土体主要物理力学指标

3.1大坝除险加固设计

1、大坝除险加固方案

根据原坝稳定复核计算，大坝上、下游坝坡稳定安全系数均不满足规范要求，因此本次除险加固设计需对大坝上、下游坝坡进行加固。根据初设批复意见，坝轴线维持不动，加高粘土心墙，上游坝坡采用碾压块石培厚压重加固，下游坡采用干砌块石增宽原堆石棱体。

2、整治后坝体轮廊

整治后的坝体轮廓为：大坝上游坝坡分四级，自上而下分别为1：2.1、1：2.5、1：4. 2、1：0.5，在高程494.20m、484.20m处分别设10.0m、4.0m宽马道，坝脚设有4.8m高浆砌石挡墙；下游边坡分三级，自上而下分别为1：2.0、1：2.5、1：1.5，在高程495.40m、485.40m处分别设1.6m、6.6m宽马道。

3、结构设计

1）坝顶结构

结合大坝整治，拆除原防浪墙，新建M7.5水泥浆砌Mu25条石防浪墙，墙顶高程501.30m。防浪墙尺寸400×1100mm，基座伸入粘土心墙300mm。坝顶路面采用20cm厚手摆块石垫层及5cm厚多渣层，其上铺15cm厚C20砼路面封闭，整治后坝顶高程500.20m。大坝下游侧设警示桩。

2）坝体整治

坝轴线维持不动，上游坝坡采用碾压块石培厚压重加固，下游坡采用干砌块石增宽原堆石棱体。

3）护坡及护坡垫层

上游坝坡从死水位至坝顶（高程490.70m~500.20m）铺设25cm厚砂卵石垫层，再用12cm 厚预制C15砼六方块护面，护面采用M10水泥砂浆勾缝，死水位490.70m至正常水位498.20m间的砼护坡每3m呈梅花形预留排水孔，孔距3m，孔后设土工布反滤。分别在高程490.70m和494.20m处设平行于坝轴线的400×800mmC20砼支座，支座每10m分缝。

下游坝坡清除原坝坡杂草层0.5m后用石渣找平，其上铺设0.3m厚的腐质土，设0.3×0.3m的M7.5水泥砂浆砌M25条石菱形网格草皮护坡，网格尺寸3.0×3.0m。

4）排水沟设计

在下游坝坡马道布置0.4×0.4m（宽×高）的M7.5水泥砂浆砌Mu25条石排水沟，排水沟比降1/200，从坝体中部向两岸坡延伸。

在下游坝坡与两岸连接处布置0.4×0.4m（宽×高）的M7.5水泥砂浆砌Mu25条石排水沟。

5）梯步

为便于水库运行管理，在大坝下游坝坡设置1个梯步。梯步净宽2.0m，梯带宽0.3m，总宽2.6m，坡度与相应坝坡坡度一致。梯步采用M7.5水泥砂浆砌C20砼预制块，并用M10水泥砂浆勾凹缝；梯带采用0.3×0.3×1.0m的M7.5水泥砂浆砌C20砼预制块。

4、帷幕灌浆设计

根据压水试验成果：左坝肩在高程485.90m以上岩石透水率17.3~21.5Lu；左坝段坝基在高程479.20m以上岩石透水率大于10Lu，属中等透水。因此需对左坝肩、左坝段坝基基岩和左坝段坝体与基岩接触带进行灌浆防渗处理。

1）灌浆孔平面布置

灌浆轴线与大坝心墙轴线重合，灌浆孔布置成单排，灌浆轴线桩号为坝0-029~坝0+050m，轴线总长79m。

2）防渗标准和灌浆深度

基岩采用接地式帷幕灌浆，帷幕底线伸入相对不透水层以下3m，相对不透水层按q≤10Lu控制。

3）灌浆孔距、压力、材料

参照类似工程经验，灌浆采用单排孔，孔距初拟为2.0m，灌浆压力初拟为100~400kPa，待灌浆施工前根据灌浆试验报告再作进一步修正和调整。浆液使用纯水泥浆，水泥标号不低于32.5R。

5、安全监测设计

1）位移监测设计

采用视准线法监测坝面的垂直和水平位移，在坝面上共布置2个断面6个位移标点，同时在每排位移标点两端的延长线上，设置工作基点和校核基点12个，位移标点和基点均采用预制砼埋设。

2）渗流量观测设计

为监测坝体运行期坝内渗流情况，在大坝下游坡脚设置一个量水三角堰。

6、白蚁治理

结合大坝整治，采用专业队伍对大坝白蚁危害进行全面治理。

3.2溢洪道除险加固设计

在原溢洪道宽顶堰前新建8.0m长的八字形进水导墙，进水导墙底坡为倒坡i=1/10，底板采用400厚M7.5浆砌Mu25条石衬砌，边墙采用M7.5浆砌Mu25条石重力式挡墙。左侧边墙高2.4m，顶宽0.5m，挡墙背坡1：0.45；右侧边墙高0.5~2.4m，结构形式和左侧相同。拆除桩号0+000~0+038原右侧0.4m厚直立挡墙，0+000~0+014段新建条石重力式挡墙，挡墙高2.4m，顶宽0.5m，背坡采用1：0.45。0+014~0+038段新建0.8m厚条石直立挡墙；左侧边墙均采用M10水泥砂浆抹面。0+000~0+014段底板采用开槽勾缝和M10水泥砂浆抹面。桩号0+014~0+068原溢洪道底板先凿毛再浇200厚C20砼。拆除溢洪道末端原条石挑流坎，新建C20砼挑流坎，挑角15°。

乡村公路通过坝顶沿溢洪道溢流堰顶经过，现有机耕桥破损，本次除险加固设计对原跨溢流堰公路进行改建，新建一跨溢洪道公路桥。公路桥按山岭重丘四级设计，布置为单跨，净距为3.4m，桥面净宽5.0m，采用现浇C25钢筋砼板式结构，板厚为200mm，两端置于M7.5水泥砂浆砌Mu25条石重力式桥台上。

3.3放水设施除险加固设计

1、灌溉放水涵卧管

拆除原浆砌条石结构取水卧管及消力池，在原址处采用C25钢筋砼重建。卧管平面长24.9m，宽1.0m，底板比降1/5。管身断面为矩形，内空尺寸为0.6×0.6m（宽×高），衬砌厚度0.2m。取水孔口为单排孔，圆形，内径0.2m，每级高差0.4m，最高取水高程500.40m，最低取水高程495.60m，共计13孔，孔塞采用C20砼预制。消力池池身长2.0m，宽0.6m，净高1.7m。

2、放空涵卧管

拆除原浆砌条石结构取水卧管及消力池，在原址处采用C25钢筋砼重建。卧管平面长30.1m，宽1.0m，底板比降1/3。管身断面为矩形，内空尺寸为0.6×0.6m（宽×高），衬砌厚度0.2m。取水孔口为单排孔，圆形，内径0.2m，每级高差0.4m，最高取水高程495.40m，最低取水高程485.40m，共计26孔，孔塞采用C20砼预制。消力池池身长2.0m，宽0.6m，净高1.7m。

由于消力池后涵洞桩号0+010处的涵管底板及桩号0+020处的涵管顶部冒水严重，设计考虑清除桩号0+010~0+025段涵管原衬砌浆砌条石内表面风化层，采用直径0.4m的玻钢管设于原涵管内部，原涵管内空扣去玻钢管余下的空间用C15混凝土封堵。

由于坝后棱体培厚，需将涵管加长5.0m接出坝体，新接涵管采用M7.5水泥砂浆砌Mu25条石结构，其断面形式、内空尺寸同原涵管。即矩形断面，净宽0.5m，净高0.7m，厚度0.4m。整治后涵洞全长115m。

3、提灌站整治

更换提水杨程130m，装机55kW的电动机1台；水泵型号8sh—13；更换φ200mm提水钢管长150.0m。

4管理设施

4.1管理房

坪丰水库现无生产及管理用房屋，为确保工程管理的正常运行，水库管理所需新建生产、管理用房150m2。

4.2观测设施

坪丰水库出险加固后，在大坝布置变形观测点6个，坝体两岸布置工作基点及校核基点12个。购置1台经纬仪、1台水准仪，按规范要求进行观测。在大坝右岸和溢洪道上下游设水标尺各1个，进行水位观测。在大坝下游坝脚设量水堰一个，进行渗流量观测。

4.3防汛设施

改建1.5km泥结碎石路面防洪抢险公路，路面宽3.5m。

5其它

1、本工程所用砂和砂卵石为天然河砂，连续级配。

2、本工程上游坝坡用的C20预制砼六方块的最大水灰比为0.6，最小水泥用量为270kg/m3。

3、加强各工序与白蚁治理和水库调度运行的衔接，科学、合理的制定施工计划。

4、本工程石碴填筑量相对较大，要求施工单位进场后进行料场复核，并进行碾压实验，以提供设计修正。

5、严格按照有关规范进行施工、质量评定和验收。