1、工程设计工作报告范本金泉水库除险加固工程竣工验收工程设计工作报告贵州省黔东南州水利电力勘察设计院2005年5月10日审定:校审：编写：刘家智1 工程概况1.1 工程现状及工程建设的必要性1.2 设计工作概况1.3 工程范围和建设内容2 工程规划设计要点2.1 设计依据2。2 设计标准2。3 工程布置及主要建筑物2.4 设计工程量3 主要设计变更3。1 重大设计变更3。2 非重大设计变更3.3 变更设计工程量4设计文件质量控制4.1 设计成果质量控制4。2 建设期往来设计文件质量控制5设计为工程建设服务5。1 服务组织机构5。2 主要服务内容5。3 服务工作评价6经验与建议8。1 经验8。2 建
2、议7附件7。1 设计机构设置和主要工作人员情况表7.2 重大设计变更与原设计对比7。3 工程设计大事记1 工程概况1.1 工程建设的必要性按可研或初设报告相关内容编写。工程位置、工程实施前的地貌或工程现状、工程任务(主要技术经济指标)等.1.1.1、地理位置金泉水库位于黔东南州府所在地的凯里市金井村老猫冲，位于金井河上游，距市中心2。9km。1。1.2工程现状1。1.2。1建设过程金泉水库于1976年冬由凯里镇组织兴建(未作设计），大坝施工围堰为全断面围堰法，施工期洪水从涵洞中排出，大坝清基、填筑采用人工施工，碾压采用人工及机械碾压,砼的拌合及振捣均采用人工拌合及振捣浇筑。1977年春耕前停工
3、,冬季复工时州水电局工程技术人员现场确定为建均质土坝，施工中，州、县曾抽调施工机械和人员支援,1980年基本完成并试蓄水。1。1.2.2、工程规模工程枢纽由大坝、正槽开敞式宽顶堰溢洪道等组成。大坝为均质土坝，最大坝高23m,总库容104 104m3，属小(1）型蓄水工程。工程是以城市防洪、供水、养鱼、绿化、旅游等水利资源综合开发的水利工程。 (1）、拦河大坝大坝为均质土坝,河床一般高程716.39m,坝顶高程739.39m，最大坝高23m，坝顶长120 m，坝顶宽5.5 m、上游面设0。4m高的砼防浪墙，上游坝面边坡系数:坝底至一马道（高程727。00m）为1：2。78，一马道至二马道（高程7
4、33。63 m）为1：3。94，二马道至坝顶为1：2.2,下游坝坡系数:排水棱体(高程723。12）至一马道(高程为729。40m)为1：2.88， 一马道至二马道（高程为734.48 m)1:3。0，二马道至坝顶为1：1。96。大坝上游面二马道以下为浆砌石护坡，二马道以上为砼预制块护坡,下游坝面为草皮护坡。（2）、溢洪道溢洪道布置在大坝右岸，距大坝约5m，为人工开挖而成，为砼护面衬砌,溢洪道为岸坡正槽宽顶堰溢洪道，总长121m，由溢流首部、泄水渐变段，泄水槽及挑流段组成，其中首部高程为737。66 m，长19 m,宽10m，泄水渐变段宽从10 m坡缩至8 m,长12 m，底坡比降为7.7%，
5、泄水槽长93 m，宽8 m,底坡比降为9。524。4，挑流段长5.5 m，宽10.5 m，挑流鼻坝高程719。79 m，洪水经溢洪道下泄至已修建好的游泳池内,再由游泳池排至下游河道中.溢洪道最大下泄流量14.66m3/s，最大单宽流量1.46m3/s.m。（3)、放水涵洞放水涵洞布置在右段坝体内，为城门型砌石涵洞，净宽1。0 m ，直墙净高0。9m,上部为直径1。0m的半园型拱，过水断面0.9 m2，设计最大流量0.8m3/s，涵洞进口为砼竖井式圆形结构，进口闸门为园形斜拉转动式钢闸门,进口直径为1。0m，钢闸门直径为1。2m，止水材料为平板式止水橡胶,钢闸门设计工作水头13。3m，右岸设卷扬
6、式启闭机，控制闸门的开启及关闭，进口竖井式进口高程725。59m，涵洞进口底板高程724。59m。、灌溉管道放水灌溉管布置在放水涵洞内，是一内径0。4m的钢管,壁厚6 mm,长103。0m，放水管进口底板高程为724.59 m.最大放水流量0.3m3/s。控制闸阀(直径400mm）设置在涵洞进口首部，末端接灌溉渠道.1.1。2。3存在问题大坝建成运行以来，由于各方面原因，工程管护措施较差，处于建库初期管理模式,其工程管理及水库运行现状如下：、大坝无安全监测设施及水文监测设施。、管理所办公人员无固定的办公场所，办公设施简陋，无通讯设施。、进坝公路还处于原修建大坝时的便道，现基本只能通行小四轮川路
7、车。、工程1980年蓄水后,就发现渗漏，1984年经处理后虽有所改善，但未彻底，因而库水位只能控制在低水位下运行,效益未能充分发挥.、由于放水涵洞闸门未能正常开启，给汛期防洪调度带来困难.、放水涵洞沿线四周渗漏点多达20多处，并有10多处有细砂析出，虽经处理，但无明显改善，是影响大坝安全的主要问题之一。1。1。2。4大坝安全鉴定结论为详查工程质量,凯里市水电局于1984年委托原黔东南州水电勘测设计队进行质量检查,1993年委托贵州省大坝安全监测中心进行大坝安全检查，根据水利部水管199586号文件关于发布水库大坝安全鉴定办法的通知的要求，凯里市水电局1998年又委托我院进行大坝的安全复核,我院
8、1998年5月组织有关专业的技术人员先后开展了检查观察、电法勘探、钻探、补充测量、现场地质踏勘、试验、收集水文资料及工程有关资料等基础工作，并根据水库大坝安全评价导则编写了金泉水库水文复核、大坝施工质量复核、地质复核、大坝结构渗流稳定安全复核、大坝运行情况复核等五个专题报告,并提出了相关报告，并根据专题报告，编写大坝安全鉴定总报告,已经通过省级专家审查。考虑到工程今后主要功能为防洪及城市供水，为协调城市防洪及供水的要求，2002年1月，重新进行了大坝枢纽地形测量，从而统一了高程系统，为今后工程的运行方便提供了较好的条件，以下的叙述均以新高程为准。经过黔东南州水利局组织专家进行鉴定分析，金泉水库
9、安全鉴定结果为三类坝,大坝抗洪能力不能达到现行的防洪标准要求，坝体质量及涵洞四周基础处理存在较大缺陷,渗漏严重,防浪墙已不起防浪作用，放水闸门老化破坏、启闭不灵、影响水库的汛期泄洪等问题.1。1.2、工程任务及建设的必要性鉴于金泉水库存在上述的问题，故工程无法正常运行，水库防洪形同虚设,为保护凯里市人民的生命及财产安全，充分发挥水库原功能的作用,工程除险加固迫在眉睫,并具有特别重要的意义。根据原工程概况及复核情况，金泉水库工程特性表如下表所示。工程特性表指标名称单位数量备注一、水文特性1、流域面积km22.6坝址以上2、多平平均年径流量104m3160。833、代表性流量多年平均流量m3/s0
10、.051调查历史最大流量m3/s28。31954年设计洪水流量（P=2%）m3/s27。6复核36。7m3/s校核洪水流量（P=0。2）m3/s45。1复核（P=0。05）58。7m3/s枯水流量m3/s0.0017基流量m3/s0.0044、洪量设计洪量（P=2%）104m315。96复核:58。5104m3校核洪量（P=0。2）104m324.70复核（p=0.05）：109.4104m3二、水库特性1、水库水位校核洪水位m738.89复核：738。61m设计洪水位m738。27复核:738.26m正常高水位m737。66死水位m724。592、水库面积正常高水位时的水面面积104m28。
11、1总库容104m3104。00复核:100104m3兴利库容104m366。38死库容104m33。014、库容系数67。33工程特性表指标名称单位数量备注5、调节性能三、工程效益1、灌溉效益灌溉保证率80灌溉面积亩8002、鱼塘养鱼亩15.923、游泳池供水104m314.40四、主要建筑物及设备特性1、坝坝型均质土坝坝顶高程m739。39河床一般高程m716。39最大坝高m23。00坝顶长度m102坝顶宽度m5。5泄水建筑物溢洪道开敞式宽顶堰正槽溢洪道堰顶高程m737。66溢流前沿宽度m10。0最大单宽流量m3/s。m1。972-2放水涵洞（1）放水口m20。7854DN1000mm，园盘
12、式钢闸门控制放水。（2）放水通道m21.2927城门型涵洞设计最大放水流量m3/s0。8(3）灌溉管道m20.0707直径400mm钢管布置于涵洞中最大放水流量m3/s0.3工程特性表指标名称单位数量备注4放水冲砂隧洞（除险加固新增项目)有压式圆形隧洞进水口底板高程m724。09进口型式岸坡塔式闸门孔口尺寸mm1。8 1。8工作闸阀（DN2000）一个,检修平面钢闸门一扇启闭机台1型号:QPQ5,隧洞洞径（净）m1。8圆形隧洞长度m221最大泄水能力m3/s24。05消能方式利用游泳池消能五、施工特性指除险加固内容(一）主要工程量1、灌浆孔共88个钻孔总进尺m1444灌浆进尺1246 m2、土
13、石方开挖m32607.23、混凝土m32868。24、钢材T71.45、坝体细砂碾压m311606、土工复合膜防渗m258007、下游坝面铺草皮m23612(二）工程总投资万元459。431.2 设计工作概况1。2.1工程设计的委托情况1984年，凯里市水利局于委托原黔东南州水电勘测设计队进行质量检查；1993年，凯里市水利局委托贵州省大坝安全监测中心进行大坝安全检查；1998年，凯里市水利局委托贵州省黔东南州水利电力勘察设计院进行大坝的安全复核；1.2.2报告的提出及审批情况1998年12月，根据水利部水管199586号文件关于发布的通知的要求，我院1998年5月组织有关专业的技术人员先后开
14、展了检查观察、电法勘探、钻探、补充测量、现场地质踏勘、试验、收集水文资料及工程有关资料等基础工作,并根据水库大坝安全评价导则编写了五个专题报告：1)金泉水库水文复核;2)大坝施工质量复核；3）地质复核；4）大坝结构渗流稳定安全复核;5）大坝运行情况复核；根据五个专题报告，我院编写了：1）大坝安全鉴定总报告(1998年12月);2）金泉水库除险加固初步设计报告（1998年12月）；3）金泉水库除险加固实施方案设计报告(2002年3月）;并通过省级专家审查.审批文件见批文.1.2。3施工图设计审批文件意见，凯里市水利局委托我院进行施工图设计，我院根据审批文件的审查意见进行施工图设计.受业主委托，2
15、002年1月开始进行工程抢险部分设计，根据工程进度要求，施工图设计于2003年3月全部结束.1.3 工程范围和建设内容根据实施方案设计审批文件意见，金泉水库进行除险加固建设主要内容为：（1)大坝上下游坝面除险加固；（2）坝基除险加固（3）放水涵洞除险加固；（4）溢洪道除险加固;（5）增设观测设施；（6）防汛设施：配套防汛调度设施（工程车、防汛配套通讯设施、防汛配套监系统:水情自动化监测系统、防汛调度自动化系统等)。凯里市水利局委托其他单位设计（7）其他设施:新建办公及防汛调度综合楼、进坝公路维修、建立日常通讯设施，库面水质监测设施（水质监测船）。2 工程规划设计要点2.1 设计依据2.1。1工
16、程实施方案设计报告确定的建设内容：工程实施方案设计报告确定的建设内容为：大坝上下游坝面除险加固。坝基除险加固。放水涵洞封堵。在大坝右岸增设大坝放空及冲砂隧洞。溢洪道除险加固。水库增设观测设施、防汛设施.具体为:增设观测设施：大坝表面沉降及位移、渗流量及渗水的浑浊度观测、其他设施观测。防汛设施:配套防汛调度设施(工程车、防汛配套通讯设施、防汛配套监测系统：水情自动化监测系统、防汛调度自动化系统等).其他设施：新建办公及防汛调度综合楼、进坝公路维修、建立日常通讯设施,库面水质监测设施（水质监测船）。2。1。2批文确定的建设内容2002年8月,实施方案报告经过省计委、省水利厅组织专家进行审查，审查结
17、论主要建设内容为:同意大坝上下游坝面除险加固.同意坝基除险加固。同意放水涵洞封堵。同意在大坝左、右岸比较后选择确定增设大坝放空及冲砂隧洞.同意溢洪道除险加固.同意水库增设观测设施、防汛设施。具体为:增设观测设施：大坝表面沉降及位移、渗流量及渗水的浑浊度观测、其他设施观测。防汛设施：配套防汛调度设施（工程车、防汛配套通讯设施、防汛配套监测系统：水情自动化监测系统、防汛调度自动化系统等）。其他设施：新建办公及防汛调度综合楼、进坝公路维修、建立日常通讯设施，库面水质监测设施(水质监测船).工程总投资450万元.具体批文内容见贵州省水利厅文件“黔水管200434号.2。1。3水文气象资料金泉水库地处凯
18、里市郊金井村老猫冲，位于清水江小支流金井河上游河段上，为洞庭湖水系，属亚热带季风湿润气候区，冬无严寒，夏无酷暑，多年平均气温15。7，年最高气温37,年最低气温9。7,多年平均降雨量1234。5mm，多年平均蒸发量610mm，平均日照时数1273。4h，占可照时数29，全年雾日数19.7天，雷暴雨日数3.3天，平均相对湿度78，平均降雪日数为51天,积雪日数为27。3天，多年平均风速1。8m/s，最大风速28。6m/s，全年盛行东南风，平均无霜期为287天。坝址以上流域面积2。6km2,多年平均径流总量160.83104m3，平均径流量0。051m3/s。调查历史最大流量28.3m3/s(19
19、54年)。2。1。4地形地质勘测成果水库位于凯里山盆南角小高山前缘,坝址为中低山、低山环绕的不对称河谷，属裸露、半裸露型剥蚀岩溶山区，坝区为侵蚀与堆积的过渡型阶地，坝下游较开阔，为溶蚀浅山坡状缓丘，属覆盖型岩溶貌。水库所处的大地构造属江南古陆的西部边缘，王司背斜东北角,寨瓦背斜的西侧,脚里向斜南西端及陕班逆断层与蔓洞道断层之间的断块上,为一缓倾角的单斜构成。坝区出露地层为寒武系上统炉山组的中上部，岩性为浅色、灰色白云岩、多孔白云岩夹黑色硅质白云岩，岩层走向N81EN90W，倾向SE或SW，坝址处与河床斜交,倾向下游，倾角1522，厚度大于100m。岩石节理裂隙发育，表层15m风化破碎，呈沙糖状
20、、碎块状，透水性强。第四系地层,主要为黄色、褐黄色粘土、亚粘土，厚度010m不等，坝区上游零星分布，坝区下游缓丘上广为分布。据复查资料，坝区有四条顺河方向的断层分布,其中F1断层位于坝址左岸，走向N5030E，倾向SE,倾角70，断层破碎带35m，为一张扭性断层,但分布高程在正常高水位以上,对水库的渗漏影响不大；F2断层由库内左岸穿过坝基中部向坝后游泳池方向延伸，走向 N1025E,倾向SE，倾角80左右，破碎带宽度大于5m，局部见有方解石脉充填，具近于水平的擦痕，为一张扭性断层；F3断层与F2断层近于平行，产状基本相同的张扭性断层，与F2断层相距约10余米，由库内延伸向库外；F4断层位于坝址
21、右岸，由坝前冲沟向坝后冲沟，走向为N3040E，倾向SE，倾角80,破碎带宽大于5m,有较明显的构造角砾岩、摩棱岩，多风化呈沙糖状白云砂,局部有断层泥,为一张扭性断层。上述断层构造中，F1断层分布在正常高水位以上，且渗径长，对水库的蓄水影响不大，F2与F3断层位于坝基河床部位，两断层仅相距10余米,两断层间附近岩石受构造影响较大，F4断层位于坝址右岸,破碎带宽大于5m，胶结较差，风化较深，透水性强,对水库蓄水有一定影响。经对坝基作了4个钻孔的补充勘探资料表明，坝基010m范围内存在着一强全风化层，压力试验结果单位吸水率值为0.10。64L/minmm，为该坝允许值的510倍，属强渗透带,施钻过
22、程中,钻进到坝体与基础接触部分,供水量为1。7L/s的循环水即突然消失，不返孔口,说明坝体与基础接触带透水性很强，而且从4号钻孔的资料得知,河床部位尚有1。4米的砂砾石层未清除，其透水性较强。库内蓄水位约728。18m时，在坝下游的坝脚处挖探槽一道，槽长30m,挖到基岩的约18m，在基岩与覆盖层接触面上，普遍有水渗出，其渗透量约3103m3/s左右。对在坝填筑质量进行了共计12组的钻探取样及人工取样试验，其中钻探取样测试值为：摩擦角平均值7。5,凝聚力平均值0。36kg/cm2,人工挖坑取样测试值为：摩擦角平均值10。25，凝聚力平均值0.372kg/cm2.干容量平均值为1。17T/m3.钻
23、孔取样6组，其中五件在距坝顶06。1m内，一件在15.115。3m范围内，人工取样仅在背水坡暴露部位，代表性差，但从试验分析表明,在距坝顶3.54m内，这层土的平均抗剪强度C=0。39kg/cm2，=7。5，在5。56。1m这层土的平均抗剪强度为C0.24kg/cm2，=6.5，而以下土层由于土质不均匀或含水量过高，取样无代表性。因而总的趋势是：中部及上部大坝填土碾压质量较好，而其下部质量较差.1994 年省大坝监测中心对坝体进行检测,发现河床坝体含水量偏高2。1。5主要参照的规程规范设计采用的主要有关规范标准如下:水利水电工程等级划分及洪水标准(SL2522000)防洪标准（GB502019
24、4）；水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-93)水利水电工程水文计算规范(SDLJ214-83)水利工程水利计算规范（SL10495)碾压式土石坝设计规范（SDJ218-84）溢洪道设计规范(SL253-2000）水工隧洞设计规范（SD134-84）水工砼结构设计规范(SL/T19996）；水工钢筋混凝土结构设计规范（SDJ20-78)水工建筑抗震设计规范（SL203-97）。水利水电工程钢闸门设计规范(SL7495）水利水电工程启闭机设计规范（SL4193);水利水电工程环境影响评价规范SDJ30288（试行）设计项目环境保护设计规定（87）国保字002号开发建设项目水土保持方案技术规范
25、(SL20498)；水利水电施工组织设计规范SDJ338-89(试行）;水利水电工程初步设计概算编制办法；参考资料：土石坝加固技术张启岳主编1999年中国水利水电出版社；水力计算手册（武汉水利电力学院水力学教研室编）；水工设计手册（水利电力出版社);2。2 设计标准2。2.1设计频率（重现期）根据审批文件,大坝洪水标准采用50年一遇（P=2)设计，2000年一遇（P=0。05%）。2.2。2工程等级金泉水库最大坝高23m,总库容104 104m3,属小(1）型蓄水工程,按规范标准及审批文件,金泉水库为等小（1)型工程规模，主要建筑物大坝、溢洪道、隧洞为3级，次要建筑物为4级。2。2。3设计水位
26、根据设计复核及审批文件，水库特征水位如下:上游校核洪水位：738.89m上游设计洪水位：738.27m上游正常高水位:737.66m 死水位：724。59m2。2.4设计流量根据设计复核及审批文件新增隧洞设计泄洪流量为：24.05m3/s溢洪道最大下泄流量为：21。74 m3/s2。3 工程布置及主要建筑物总体工程和有代表性单位工程的布置形式,主要建筑物的结构型式和设计参数及主要建筑物设计成果等.工程的除险加固在原工程建筑物上进行，其中新增放水隧洞布置在右岸山体中，除险加固主要建筑物设计情况如下:2。3.1、大坝基础除险加固设计2。3.1.1方案比较方案一：沿坝轴线钻孔进行帷幕灌浆。方案二:沿
27、上游坝面周边设1。52m宽、23m深的截水防渗墙后，再进行基础帷幕灌浆.推荐方案：由于工程应急抢险加固时采用的为方案二，工程施工已经完成了80左右,故此次推荐方案二为坝基除险加固方案设计。2。3。1。2、坝基及两岸坡防渗加固设计截水防渗墙由于该工程筑坝清基不彻底，坝体与基岩接触带010m范围内存在着一强渗透带，设计考虑在迎水面坝基沿两岸至正常水位高程设150砼截水墙一道，坝基截水墙高度考虑23m，两岸坡考虑2m的高度,为便于帷幕浆施工和土工复合膜与周边连接的施工,截水墙宽度确定为1.5m宽。、坝基防渗帷幕灌浆设计坝址区出露寒武系炉山组地层，岩性为浅灰色、灰色白云岩，白云岩中多见晶孔。岩体中节理
28、、裂隙发育，大多角砾化，表层岩体尤显破碎。在河床部位出现两条近于平行的断层，相距10余米,其走向1025，倾向SE,倾角80左右，从库内向库外延伸,断层破碎带宽5m,局部见有方解石脉充填，为一张扭性断层。1983年黔东南州水电设计院对坝区进行钻孔勘探，经压水试验检查,在地表以下10余米范围内岩体渗漏性强, 1020余米范围内渗透漏性相对减弱，但仍超过规范允许值.并在坝下游发现多处渗漏点，其量均在4550L/s左右，为防止坝基渗漏，确保大坝运行安全，特作帷幕灌浆处理.帷幕线的确定：为配合大坝坝体防渗采用柔性复合土工膜铺盖，经截流防渗墙与周边联接，防渗帷幕线布设在大坝周边截水墙上，两肩延伸至正常高
29、水位封闭。帷幕深度的确定：根据坝高及建筑物等级，防渗帷幕标准定为值小于0。05L/mm。m，参照勘探压水试验资料而定,一般深度在15m左右，最大达20m。灌注次序:帷幕孔为单排布置，孔距3m，采用两序次进行施灌.灌浆条件及灌浆压力：待坝周边截水墙与防渗土工复合膜一起浇筑（此时复合土工膜与坝面防渗复合土工膜铺盖尚未连接)龄期28天后打孔施灌。灌浆压力0.20。5MPa。灌注材料:采用425#以上普通硅酸盐水泥,细度大于4000目/cm2。造孔及灌浆：造孔采用100型回转式钻机，开孔孔径76mm,终孔孔径53mm，灌浆段长一般5m，特殊情况不得超过8m.一次成孔,至下而上分段灌注,孔底循环.灌浆前作简易压水试验.浆液配比:水灰比按8:1,5:1,2：1，1：1,0.8:1,
