马厂水库除险加固工程设计工作报告.doc

西安市长安区马厂水库除险加固工程设计工作报告西安水利建筑勘测设计院二○一○年六月批 准：高双强审 核：雒望余审 查：赵小利校 核：王 谠编 写：吴 钊目 录1、工程概况2、工程规划设计要点3、工程标准4、重大设计变更5、设计文件质量管理6、设计服务7、经验与建议8、附件①设计机构设置和主要工作人员情况表②工程设计大事记③重要变更1、工程概况马厂水库位于西安市长安区王曲镇马厂村南，距长安区（韦曲镇）20km马厂水库于1970年4月基本建成，是一座以灌溉为主兼养殖的小（一）型水库，总库容239.43m3，流域面积0.5km2，是石砭峪水库的子库，由石砭峪水库弃水经东干渠引入马厂水库进行蓄水，设计灌溉面积2万亩水库枢纽工程由大坝（主坝、副坝）、输水洞（包括放水卧管）等组成，无溢洪设施由于坝体及输水洞严重渗漏，使水库多年无法正常运行2005年7月石砭峪水库管理局委托我院进行马厂水库安全评价工作我院于2005年8月中旬完成了马厂水库主、副坝及库区（1：1000）地形图、坝横断面的测量工作2005年12月我院完成了“西安市长安区马厂水库大坝安全评价报告”并于2006年1月由西安市水务局组织有关专家，对“马厂水库大坝安全评价报告”进行审查并形成了“大坝安全鉴定报告书”。

2006年3月由“西安岩土工程新技术开发公司”完成了地质作大坝安全鉴定报告书”将马厂水库大坝安全类别评定为“三类坝”工程存在的主要问题为：大坝（主、副坝）回填土料渗透系数偏大，干容重低，压实度不免，基础未进行防渗、截渗处理，大坝渗漏严重，影响水库正常蓄水和运行，坝坡未达到设计要求，上游坝坡未砌护，淘刷严重；坝后无排水棱体使坝内浸润线偏高放水卧管损坏，输水洞裂缝严重漏水，并有剥蚀现象，无法正常运行大坝无任何防汛，通讯和交通设施向水库充水的东干渠、水库灌溉的输水渠淤积、损坏严重，无法满足正常输水要求2006年4月受石砭峪水库管理局委托，我院在“西安市长安区马厂水库大坝安全评价报告”基础上根据“大坝安全鉴定报告”结论进行马厂水库除险加固初步设计工作并于2006年5月对上坝路进行了纵横断面测量和石砭峪水库东干渠淤积及衬砌调查测量2006年9月，西安市水务局组织有关专家对长安区马厂水库除险加固工程初步设计进行了审查，并出具了专家组审查意见2007年6月，市水务局对修改后的设计进行了批复2008年3月，省水利厅组织专家组对马厂水库除险加固工程初步设计进行了审查，根据专家组意见，我们于2008年3月再一次对设计进行了修改。

2、工程规划设计要点针对工程存在的问题并结合专家审查意见，说明、主要设计参数除险加固工程主要工程是马厂水库除险加固工程的设计严格遵循设计规范，主要除险加固项目有；①大坝(主坝、副坝)坝体进行火坝、坝基进行防渗处理，副坝进行加高培厚②对大坝迎水坡进行砌护，防止风浪淘刷；③坝背坡增加排水发施(包括增设坡脚排水体)；④对放水设施进行改建；⑤改建上坝道路；⑥配罪人坝监测设施；⑦改善防汛、通讯条件，改建管理房2．1大坝加固设计基于大坝安全鉴定报告结沦，结合现场实际调查以及测量、地勘等成果，在进行各种验算、复核后，对该坝进行除险加固设计，本次加固设计的主要工程内容有：2.1.1 大坝加高经过坝顶高程复核，马厂水库主坝的坝顶高程满足安全运行的基本要求；副坝的坝顶高程不满足安全运行的基本要求主坝：小次维持坝顶高程565.5m不变；副坝：本次设计将其坝顶高程恢复至原设计高程565.5m，压实系数大于等于0.95坝顶计算结果见下表坝顶超高值计算工况库水位（m）最大波浪爬高（m）最大风雍水面高度e（m）安全加高A（m）坝顶超高y（m）计算坝顶高程（m）主坝设计水位（正常运用情况）563.151.3010.0040.51.805564.955校核水位（正常运用情况）563.410.7950.0020.31.097564.507正常水位+地震（正常运用情况）562.700.7960.0020.5+1.52.798565.498副坝设计水位（正常运用情况）563.150.7380.0040.51.242564.392校核水位（正常运用情况）563.410.4200.0020.30.722564.132正常水位+地震（正常运用情况）562.700.4240.0020.5+1.52.426565.1262.1.2迎水坡砌护及坝坡修整原大坝迎水坡无防浪砌护，风浪淘坡严重，为防止对上游坝面的继续冲刷和损坏，并且考虑到主、副坝迎水坡将铺设复合土工膜，本次对主、副坝上游坝而采用C15砼进行砌护，并作为复合土工膜的外保护层，砌护范围由坝顶护至坡脚，砼厚度15cm。

砌护前须对坝坡清理整平，主坝维持现状坝坡，迎水坡坡比1：2.2、1：3、1：4，背水坡坡比1：2、l：2、1：3.3：副坝背水坡加高培厚，迎水坡坡比1：3.5、1：2.5，背水坡坡比1：2、在主、副坝背水坡脚处均设置排水棱体2.1.3大坝防渗加固该水库大坝渗严重，渗透不安全，使水库不能正常蓄水运行针对人坝的渗漏问题，对主、副坝进行防渗处理，在主、副坝迎水而铺设复合土工膜对坝体进行防渗，坝前及坝肩均铺设土工膜，以斜墙与水半铺盖相结合的方式进行防渗，坝体、坝肩及铺设土工膜，以斜墙与水平铺装置相结合的方式进行防渗，坝体、坝肩及铺盖土工膜连结成一个整体，有效处理坝体、坝基渗漏，膜与膜间粘接牢固2.1.4坝顶道路本次设计将原坝顶路改建为沥青路面，路面层采用6cm沥青砼面层，下部设20cm厚水泥稳定基料及30cm厚石灰土底基层路面层宽5m（副坝宽3m）2.2放水设施改造设计原放水卧管损坏，输水洞裂缝严重漏水，并有剥蚀现象，与放水卧管衔接部位已被冲毁，顶部砼变形严重，无法正常运行输水洞底板毁坏严重，深度达20cm，主要在0+000～0+016段桩号0+000～0+012段未采用砼衬砌，原浆砌石侧墙、拱顶漏水迹象非常明显。

放水卧管下端与输水洞衔接部位底部已被水冲毁，而顶部砼板变形严重，下凸达17cm本次加固考虑到①放水卧管本身已经损坏；②输水洞与放水卧管衔接部位已被冲毁，顶部砼变形严重；③输水洞破坏严重段均出现在进口处20m以内，后部主要问题是存在裂缝；④水库运行管理的便捷性及人员安全将原放水卧管改建为钢筋砼放水塔放水塔为钢筋混凝土结构，塔身为内径3米、外径3.5米的圆筒，筒身高度20米，内设检修闸门和工作闸门，闸孔尺寸0.8×0.8m，选用平面铸铁闸门，并配2台螺杆式启闭机，启门力650kN，闭门力250KN放水塔顶部设砖混启闭机室进水塔基础采用4根钢筋混凝土灌注桩，桩径1.0m，桩长35m，桩距3m，桩顶承台厚1.5m放水塔前进口段新修0.8×0.8m的C25钢筋砼压力洞段，洞长7.66m，将水由库前引至放水塔，以龙抬头曲线与放水塔衔接，进水口底板高程546.2米，放水塔底板高程544.745米塔后接原输水洞（城门洞形无压输水洞）将塔后35m长忆成砼洞身段打掉，新筑10cm厚C30砼面层，为增加其抗冲耐磨性，在表面加一层ф10@100钢筋网；其后洞身不做新的衬砌，只对洞内进行清理、修整，并在其表面抹防水砂浆防止渗漏。

经水力计算，当正常蓄水位下输水洞过设计流量2.5m3/s时，闸后最小水深为0.16m，最大流速达15.22m/s，直到闸后35m处，输水洞内流速降到8m/s内，其后流速不断减小，满足砼面不冲流速8m/s（水面曲线及闸门开度流量关系曲线见“放水塔设计图”）放水塔顶高程565.5m，由3跨13m跨径钢筋砼工作桥与坝顶连接，桥宽2m桥墩为2排钢筋混凝土刚架2.3上坝路改造设计原上坝道路为一条土路，从石坝肩上坝，穿越马厂村东，走该条线路可改善马厂交通条件，该线路全长3.5km.本次加固设计将原有土路、坝顶路及主坝至副坝0.4km路段，改建为IV级公路，行车道4.5m，路面层采用6cm厚沥青砼面层，前面为沥青路面下部设20cm厚水泥稳定砂砾料基层及30cm厚灰土底基层2.4大坝观测及安全监测设计（1）观测项目参照《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94），并依据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》结合水库大坝的实际情况，大坝安全监测的主要项目为：①大坝外部变形（垂直、水平位移）②坝体浸润线③大坝渗流量④上游水位雨量⑤进出库流量2.5、管理站房改建位于左坝肩的水库管理站房破旧不堪无法居住，除办公楼需加固改建外，其余1497㎡内院落儿成废墟。

本次加固改建其管理站办公楼340.02㎡（两层），增加配电设施新建厕所19.26㎡，拆除院内原破烂房屋（单层）及院墙，平整院内土地，绿化率24.8%，重建管理站院墙158m，采用2.5m高砖砌院墙，并在院内打一口生活用水井2.6电气设计（1）设计范围包括水库管理站照明配电荷放水闸房动力照明配电2）供电电源管理站电源由附近380V低压电网引入，并采用电缆接入管理站总配电箱放水塔闸房电源采用380V，由附近低压电网接线架空引至工作桥，再经由工作桥布设电缆接入闸房动力配电箱3）照明管理站室内照明：电源由照明总配电箱采用电线穿管暗敷引至各房间分照明箱，照明灯具按各房间功能不同要求选型放水塔闸房照明：电源由闸房配电箱引出，灯具采用放水吸顶灯4）动力动力部分主要为放水塔闸门启闭机，电源由动力配电箱引出，启闭机旁布置控制箱，控制箱内安装启闭机主回路和控制回路，控制箱上设必要的运行按钮，运行显示，位置显示及故障报警显示等5）防雷接地管理站低压配电接地方式为TN-C-S方式，电源进户处重复接地，本工程凡正常不带电而当绝缘损坏有可能带电的金属管材、外壳均应可靠接地，实测接地电阻不应大于4欧闸房应装设防雷装置，在房顶设避雷针作为接闪器，利用建筑物钢筋为引下线，接地网为接地体，接闪器、引下线、接地体应可靠焊接，构成电气通路，防雷接地电阻不大于10欧，如达不到，增加人工接地体。

3、工程标准根据大坝安全鉴定结论，经本次设计复核，马厂水库为小（一）型三类病险水库，工程等别IV等，主要建筑物4级，次要建筑物5级，地震烈度为7度设计洪水30年一遇，校核洪水300年一遇马厂水库以蓄水自流灌溉为主，兼有防洪及养殖任务在平水年（P=50%），石砭峪水库入库总水量11436.7万m3，经调节计算，可满足城市供水6695万m3及5万亩农田供水1242.2万m3的供水要求，城市供水保证率P=95%，农业供水保证率50%，弃水经11.96km渠道进入马厂水库由于有输水，当马厂水库有用水要求时，按石砭水库弃水量的90%引入马厂水库，经马厂水库调节计算，可满足马厂水库灌区1.80万亩农田的灌溉要求灌溉面积的恢复，对于改善灌区生产条件，调整农作物种植结构有积极的促进作用马厂水库正常蓄水位为562.70米，300年一遇洪水水位为563.41m，30年一遇洪水水位为563.15m 4、重大设计变更①根据甲方要求，结合现场实际情况将放水塔工作桥轴线调整与主坝坝轴线垂直，与放水洞轴线产生偏右10夹角，工作桥排架。