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怀宁县皖埠水库除险加固工程 单位 工程 投入使用 验收
设计工作报告
安庆市水利水电规划设计院 二○ 一 ○年 十二月 月
批
准 涂飞 审
查 涂飞 校
核 姚桐望 编
写 叶春茂
目
录 1
工程概况 1．1
工程位置 1．2
工程现状及工程建设的必要性 1．3
工程设计及批复情况 1．4
工程任务和建设规模 2
工程规划设计要点 2．1
设计标准 2．2
工程地质 2．3
工程规划 2．4
工程设计 3
主要设计变更 4
设计质量管理 5
设计为工程建设服务 6
经验与教训 7
附 件 7．1
设计机构设置和主要人员情况表 7．2
工程设计大事记
1
工程概况 1．1
工程位置 皖埠水库位于怀宁县黄墩镇皖埠村境内，金山河、花山河、横山河交汇处，珠流河上游，属皖河流域。
1．2
工程现状及工程建设的必要性 皖埠水库于 1958 年冬动工，60 年停建，后分别在 61～63 年、63～64年续建，1968 年基本建成，76～79 年除险加固至现状规模，1979 年 11 月通过脱险验收。
由于建库时社会经济水平所限，施工手段落后，施工质量控制不严，水库运行以来存在一些安全隐患，虽经除险加固，但仍存在许多问题：
（1）大坝存在渗漏带、塌窝等渗流险情；坝面护坡、坝脚排水体损坏；坝体发现白蚁现象。
（2）溢洪道平面布置不规整；出口人行桥过水孔径小；侧墙高度不足；二级消力池护砌冲刷损坏。
（3）放水涵为圬工结构坝下拱涵，竖井设置不合理，开启运行时震动大；经过四十多年运行，涵身老化、断裂、渗水；沿涵身有接触渗流隐患。
（4）南北干渠沿坝身布置的衬砌明渠及北干渠跨溢洪道处倒虹吸渗漏严重。
（5）进库公路不畅。
（6）放水涵闸门漏水，启闭机老化。
（7）管理设施落后。
1．3
工程设计及批复情况 2004 年 3 月怀宁县水利局组织有关单位对皖埠水库进行了大坝安全鉴定，2005 年水利部大坝安全管理中心以“坝函［2005］1652 号”文，认定皖埠水库为“三类坝”。
受怀宁县水利局委托，我院于 2006 年 1 月编制了《怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计》；2007 年 5 月又编制了《安徽省怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计报告（修定本）》； 2007 年 8 月，安徽省水利厅以“皖水基［2007］279 号”文对皖埠水库除险加固工程初步设计予以批复；2007年 12 月，完成了水库除险加固工程招标设计；2008 年 3 月，我院根据省水利厅的批复精神，进行了水库除险加固工程的施工图设计。
1．4
工程任务和建设规模 1．4．1
工程规模 水库坝址以上来水面积 10km2 ，总库容为 640 万 m 3 ，是一座以蓄水灌溉为主，结合防洪、水产养殖和集镇供水的小（一）水库。水库死水位 50.9m（吴淞高程系，下同），正常蓄水位 59.0m，50 年一遇设计洪水位 60.64m，500 年一遇校核洪水位 61.22m。
1．4．2
工程任务 皖埠水库除险加固工程施工，分二期实施。一期实施主要内容为：（1）大坝加固工程，包括大坝帷幕灌浆、坝体充填灌浆；（2）溢洪道加固工程，包括控制段改建、一级泄槽及缓坡泄水槽扩建、出口改造、跨溢洪道交通桥；（3）放水涵改造工程，为坝下污工涵洞拆除重建为钢筋砼结构，包括进水口、涵身、消力池；（4）渠首节制闸拆除重建；（5）倒虹吸加固工程；（6）机电设备及安装工程；（7）金属结构设备及安装工程。
二期实施主要内容为：（1）大坝加固工程，包括大坝坝身防渗、上游护坡拆建、坝顶防浪墙拆除、坝顶公路、坝顶高程达标、下游坝面排水沟及草皮护坡；（2）灌溉渠道加固工程；（3）进库公路改造；（4）办公管理房改造。
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工程规划设计要点 2．1
设计标准 2．1．1
工程级别和建筑物级别 皖埠水库坝址以上来水面积 10km2 ，总库容为 640 万 m 3 ，按照《防洪标准》（GB50201—94）、《水利水电工程等级划分洪水标准》（SL252—2000）规定，本枢纽工程为小（一）水库，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为 4级，次要建筑物为 5 级。
水库枢纽主体工程有大坝、溢洪道、放水涵，以上按 4 级建筑物设计，渠首工程按 5 级建筑物设计。
按照《防洪标准》（GB50201—94）规定，4 级建筑物设计洪水标准按 30～50 一遇洪水，土坝校核洪水标准按 300～1000 一遇洪水。综合考虑本水库的防洪地位，主体工程洪水标准采用：50 年一遇洪水设计，500 年一遇洪水校核。
2．1．2
设计依据
1）国家现行有关规程、规范、标准 《防洪标准》（GB50201—94）； 《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）； 《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）； 《溢洪道设计规范》（SL253—2000）； 《水闸设计规范》（SL265—2001）； 《小型水利水电工程碾压式土石坝设计导则》（SL189—96）； 《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）； 《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191—96）； 《水工建筑物抗震设计规范》（SL203—97）；
《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077—1997）； 《土石坝安全监测技术规范》（SL60—94）； 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（DL/T5148—2001）； 其它有关规程、规范等。
2）有关设计文件及审查、评估意见 （1）皖埠水库各设计阶段的设计文件、图纸、计算书和相关的技术总结；
（2）《安徽省怀宁县皖埠水库大坝安全综合评价报告》（安庆市水利水电规划设计院，2004 年 2 月）； （3）《怀宁县皖埠水库大坝安全鉴定报告书》（安庆市水利局，2004年 3 月）； （4）《安徽省怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计阶段工程地质勘察报告》（安庆市水利水电勘测院，2007 年 5 月）； （5）《怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计》（2007 年 5 月）； （6）《关于怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计的批复》（安徽省水利厅“皖水基［2007］279 号”文，2007 年 8 月）。
2．2
工程地质 整个库区及上游为低山地貌，工程区出露地层为风化残积土、三叠系灰岩、白垩系砂岩。灰岩岩体完整，砂岩呈不同程度风化状。
坝址原为一不对称河谷，河床基本被粘土覆盖（局部有砂砾石）。两侧山坡中左岸平坦，被风化残积土覆盖；右岸陡峻，岩体出露。
（1）坝基地质 坝基地质基本分两层，其工程地质条件分别描述如下：
a）老土：
该层层顶分布高程 49.06～52.08m，主要成份为粉质粘土、粘土，黄褐
色，可至硬塑，为低含水量、低孔隙比、低压缩性土，具有良好地物理、力学性质，其野外平均标贯击数为 12.0 击，为优良的天然地基。该层局部夹有小圆砾，从工程地质剖面图看，该层为坝体下伏的天然地基，但层位不稳定。
b）基岩：
由灰岩和砂岩组成。其中灰岩在大坝东侧出露，该层作为坝基的层顶高程 44.91～48.38m，灰色，中至新鲜，岩质坚硬；砂岩在大坝西侧出露，该层为黄褐色，呈强～中等风化。
（2）坝体地质 坝体由心墙和砂壳组成。
a）心墙部分 该部分层顶分布高程为 62.00m～50.30m，其主要成份为粉质粘土，含人工拌和的白石灰、小角砾等，局部夹有粗砂。心墙部分标贯击数 2.0～15.0击；干密度 12.9～16.8KN/m3；固结快剪指标 C=20～48Kpa，φ=18°31′～26°41′；渗透系数 5.23×10-5 ～8.83×10 -7 cm/s。
b）砂壳部分 该层层顶分布高程为 59.50m，主要成份为大坝西侧坝肩上的风化砂石组成。砂壳部分标贯击数 8.0～30 击。
（3）溢洪道地质 溢洪道进口控制段至一级消力池右边坡和槽底岩石出露，为三叠系灰岩，岩层产状 NW87°/NE∠41°，岩体新鲜完整，左边坡采用块石护砌。控制段现有地面高程约 59.1m 左右，宽度约 44m 左右，满足泄洪要求，但进口处右岸为一山包，使得溢洪道进水不顺，建议切除右岸阻水山包；一级泄槽宽度约 17.7m 左右，右陡坡灰岩出露，新鲜完整，裂隙发育，产状主要有二组：NE35°～87°/NW∠62°～71°、NW32°/SW∠84°或 NE∠56°，
裂隙对岩质边坡稳定影响不大。
一级消力池消力坎后至二级消力池基本为土基，底宽约 15m 左右，虽有浆砌石衬砌，但冲刷严重。
（4）放水涵地质 放水涵涵身座在三条老河交汇处，施工时清基不彻底，进口段座在偏软基础上，导致涵身断裂。
2．3
工程规划 水库死水位 50.9m（吴淞高程系，下同），正常蓄水位 59.0m，50 年一遇设计洪水位 60.64m，500 年一遇校核洪水位 61.22m。
2．4
工程设计 2．4．1 大坝除险加固设计 1、大坝防渗加固设计 （1）坝身防渗 坝身防渗采用机械开槽回填粘性土、人工挖竖井回填粘性土及多头小直径水泥土防渗墙。
桩号 0+114～0+388 段采用多头小直径水泥土防渗墙，多头小直径搅拌水泥土防渗墙沿坝上游坝肩布置，防渗墙墙顶高程 61.7m，底高程按照深入老粘土 1.0m 控制，有效墙厚 0.3m，要求防渗墙渗透系数 K≤1×10-6 ，抗压强度 R≥1MPa（28 天），水泥掺入量 12%。桩号 0+387.3～0+416 段采用人工挖竖井回填粘性土，桩号 0+416～0+456 段采用机械开槽回填粘性土，竖井回填及开槽回填粘性土渗透系数不大于 1×10-5 cm/s。
（2）坝基防渗 为消除坝基不良地质隐患，对老河槽(右岸进入灰岩内钻 8 孔为止)至左坝肩的中等透水的全、强风化砂岩进行帷幕灌浆，孔沿坝轴线单排布置，钻孔深度以进入 10Lu 的基岩为准，灌浆孔距 2m，灌浆材料采用水泥浆；土
基段及封孔按充填灌浆，灌浆材料采用粘土水泥浆。
2、坝面整治设计 （1）大坝标准断面 整修后大坝标准断面为：坝顶高程 63.5m，顶宽 5.0m，迎水坡在 57.0m高程设 3.0m 宽平台，平台以上坡比 1：2.75，平台一下坡比 1∶3；背水坡在 60.0m、51.4m、49.0m 高程各设一平台，60.0m 高程平台宽度约 15.2m，其上坡比 1∶2.5，其下坡比 1∶2.75，51.4m 高程平台宽度约 8.2m，其上分布有灌溉渠，其下坡比 1∶2.5，49.0m 高程平台宽度 4.56m，以下坡比 1∶2。
（2）坝顶改造 坝顶公路是防汛主要通道，现状坝顶无防汛路面，不利于防汛和管理，本次除险加固拟新建坝顶公路。
坝顶公路为砼路面，路面宽 4.0m，路面高程 63.5m。路面结构层自上至下分别为：20cm 厚 C30 砼、15cm 厚水泥稳定基层、15cm 厚碎石垫层。
（3）上游坝坡整修 本次设计对 55.0m 高程至坝顶之间护坡予以全部拆除重建，新砌筑坝面均采用预制砼块。新建护坡结构层自上至下分别为：12cm 厚 C20 砼六棱块、10cm 厚碎石垫层。
50.7～59.0m 高程护坡维持现状。
（4）下游坝坡整修 大坝上游坝坡为无组织排水，下游坝坡为有组织排水。为避免雨水漫流冲刷坝坡，在下游坝坡面上设置纵、横向排水沟。纵向排水沟沿 60.0m高程平台末设一条，横向排水沟垂直坝轴线方向布置于下游坝面，每隔 50m设置一道，下游坡面与左岸山体交线处设一条横向排水沟，纵、横向排水沟相互连通，排水至灌溉渠道，排水沟采用 C20 砼结构。
（5）灌溉渠道改建
为保证坝面干燥、防止水土流失，本次对灌溉渠内衬 10cm 砼，砼沿渠长 10m 设变形缝，变形缝用胶泥嵌缝，处理后灌溉渠有效断面尺寸为 1.2m×1.2m。
2．4．2 溢洪道除险加固设计 1、控制段改建 将原堰坎上游填土挖至 57.0m 高程，恢复为宽顶堰，宽度不足按原断面扩建，改建后堰面总宽为 30.5m。
2、一级泄槽（及消力池）、缓坡泄水槽扩建 a、左侧岸墙（坝侧）墙后坝体开挖 3.0m 重新回填，同时将原墙顶约2m 高干砌石贴坡岸墙（原为干砌石，外用砂浆勾缝）拆除，改建为 M10浆砌石；b、切除右岸台地和山包，将一级泄槽（即一级消力池）和缓坡泄水槽进口拓宽至 30.5m，缓坡泄水槽出口渐变至现有宽度 26m；c、拆除重建现有缓坡泄水槽护底。
3、出口改造 a、拓宽二级陡坡及二级消力池，宽度均为 26m，原护底拆除重建，新砌筑护底为钢筋砼结构；对两侧挡墙进行拆建或加高；b、二级消力池后加铺 10m 浆砌石海漫及 10m 堆石防冲槽。
4、出口生产人行桥拆建 现溢洪道缓坡泄水槽出口有 3 孔人行桥，此桥为当地多个村民组共用生产便桥。
本次加固设计对溢洪道出口拓宽，考虑桥孔窄，与溢洪间轴线不吻合等原因，也须对人行桥进行拆除重建。拆建后的人行桥为梁板式桥，4 孔，每孔净跨 6.1m，桥面宽 3.5m。
5、北渠倒虹吸加固
北渠穿溢洪道段原设计为渡槽，后于 77 年实施时改为倒虹吸。倒虹吸为圬工盖板涵结构，全长 36.5m。其中穿溢洪道段长 18.0m，涵顶距溢洪道槽面仅 0.3m。倒虹吸现存在的问题是：放水期涵顶冒水，导致溢洪道槽底局部空洞。
因倒虹吸长期冒水会危及溢洪道安全，本次对北渠倒虹吸盖板进行防渗加固，加固措施为：沿盖板之间凿缝、嵌缝，盖板上开挖面用砼补平。
2．4．3 放水涵除险加固设计 放水涵在原址重建，进口距右坝头 64m。由进水口、坝下涵身段、出口消力池组成。进水口长度 7.0m，底板高程 50.7m；涵身纵向总长 81.0m，底板高程 50.7～50.4m；消力池长 8.0m，池底高程 49.9m；出口消力池接灌溉渠首分水闸，闸底板高程 50.4m。
进水口为塔式结构，由喇叭口、闸室段、检修平台、启闭机台组成。喇叭口孔径 1.2×2.27m，闸室孔径 1.2×1.7m，闸室底板厚侧墙厚 0.6m。闸室内设铸铁闸门，配螺杆式启闭机。闸室上部设检修平台、启闭机台，检修平台高程 54.2m，启闭机台高程 62.5m。启闭机台与坝顶由交通便桥连通，便桥宽 1.2m。
坝下涵身为孔径 1.2×1.7m，壁厚 0.35m；涵身共 9 节，每节长度 9.0m，节间沉降缝设橡皮止水及钢筋砼套框。为防止接触渗漏，心墙下第三、四涵身设钢筋砼截水环；砂壳下涵周包裹 1.0m 厚粘土。
出口消力池为钢筋砼箱涵，厚 0.4m。
2．4．4 渠首节制闸除险加固设计 本次将渠道三个节制闸拆除重建，重建节制闸为钢筋砼整体式结构，三闸呈品字形布置，每座闸均配置钢筋砼平板式闸门及螺杆式启闭机。
3
主要设计变更 3．1 重大设计变更 根据省厅批复及招标设计，大坝坝身防渗处理采用冲抓套井回填粘土心墙方案。由于施工阶段考虑施工工艺、施工条件、施工进度等因素，经业主、设计、监理及施工单位共同确定调整大坝坝身防渗处理措施，变更后的坝身防渗采用坝身防渗采用机械开槽回填粘性土、人工挖竖井回填粘性土及多头小直径水泥土防渗墙。
3．2 主要设计变更 1、大坝部分 （1）大坝原有防浪墙为浆砌石结构，未设沉降缝，墙体多出开裂，砂浆脱落，初步设计及省厅批复对其均采用拆除重建方案，新建砼防浪墙墙顶高程 63.5m。施工时考虑大坝坝身断面较大，为减少工程投资，对坝顶防浪墙拆除后采用坝身土料加高坝顶高程的措施，加培后坝顶高程 63.5m。
（2）大坝上游坝面原设置干砌石护坡，坡面凹凸不平，风化严重，部分整体下陷。初步设计及批复的处理方案为：对高程 59.0m 平台以上坡面全部翻修，翻修砌石抛至死水位以下，使坡脚延伸。施工图阶段考虑施工方便、美观，经参建各方协商进行变更，变更后处理措施为：对 57.0m 高程至坝顶之间护坡予以全部拆除重建，新砌筑坝面均采用预制砼块。新建护坡结构层自上至下分别为：12cm 厚 C20 砼六棱块、10cm 厚碎石垫层。
（3）省厅批复指出下游坝面草皮生长良好，尽量保护。但在施工过程中由于坝身加固方案的改变破坏了草皮护坡，施工时予以了恢复。
2、溢洪道部分 （1）溢洪道二级陡坡及二级消力池右侧岸墙上部为干砌石，下部为浆砌石挡墙，由于受水流长期冲刷，两侧岸墙形成较多空洞，因此由原设计
加高处理变更为拆除重建。
（2）溢洪道防冲槽与老河槽连接段左右两侧增设浆砌石挡土墙，挡土墙断面尺寸：顶宽 0.60m，底宽 1.50m，高度 2.10m。
（3）由于一级消力池及陡坡右岸底部已抵制水库管理所基础挡墙，一级消力池及陡坡下口宽度由 30.5m 缩小至 29.0m。
（4）为了运行单位管理安全，二级消力池及陡坡段两侧挡土墙顶部增设 200 厚 C15 砼压顶及钢管栏杆。
3、放水涵部分 （1）为了运行单位管理安全，放水涵出口消力池翼墙增设 250mm 厚 C15砼压顶及钢管栏杆。
（2）为方便运行单位管理，放水涵出口渠首节制闸由原招标设计的 3台 3T 螺杆启闭机更换为 3 台 5T 螺杆启闭机。
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设计文件质量管理 我院为乙级设计单位，已取得 ISO9001 质量体系认证，所有设计文件均按质量程序规定符合质量体系文件要求处于受控状态。设计产品根据不同等级，严格履行设计（编制）、校核、审查、审定（批准）程序，并对出院产品进行评审和质量等级评定。
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设计为工程建设服务 本院在设计、施工过程中，还始终贯彻设计为工程建设服务的思想，落实到行动上可归结为三条：
（1）设计人员在施工图完成后，向建设、监理、施工单位有关人员及时进行土建工程、金属结构、机电安装等施工技术交底，详细解释设计意图和技术要求，介绍施工中应注意的重点和难点等。
（2）派驻现场设计代表，及时了解工地情况，现场贯彻设计精神，并及时反馈现场信息，及时进行设计调整或变更。
（3）设计人员将自己视为参建单位一分子，为建设单位及施工单位出谋划策。
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经验教训 1、水利工程普遍存在一个重建轻管的问题，工程完工验收后，建议业主督促工程管理单位加强工程管理和养护的工作，确保工程在防御洪水时能发挥其应有的功效。
2、工程建设过程中应持有科学的态度，要注意施工进度和质量的协调性，不能野蛮施工，避免造成工程返工。
3、设计人员应深入现场，了解实际情况并多方听取意见，及时调整设计，只有这样方可使工程施工最方便，工程造价最节约；也只有这样才能吸取经验和教训，从而提高自身的设计水平。
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附
件 7．1
设计机构设置和主要人员情况表 7．1．1
设计单位 设计单位：安庆市水利水电规划设计院 设计证书号：乙级 111146-sy 号 7．1．2
设计人员安排 7．1．2．1
初步设计 分管院长：涂飞 分管总工：涂飞 项目负责人：叶春茂 各专业参加人员：叶春茂
贺四友
陆祥林
程大文
张礼全
李小宁
江丰
唐亚兰
7．1．2．2
施工图设计 分管院长：涂飞 分管总工：涂飞 项目负责人：叶春茂 各专业参加人员如下表：
专业名称 设
计 校
核 审
查 水
工 叶春茂、潘海军 姚桐望 涂飞 建
筑 叶春茂、潘海军 姚桐望 涂飞 机
电 吴殷飞 唐永红 张礼全 7．2
工程设计大事记 1、2004 年 3 月，怀宁县水利局组织有关单位对皖埠水库进行了大坝安全鉴定；
2、2005 年水利部大坝安全管理中心以“坝函［2005］1652 号”文，认定皖埠水库为“三类坝”； 3、2006 年 1 月，我院编制《怀宁县皖埠水库除险加固工程初步设计》； 4、2007 年 5 月，我院编制《安徽省怀宁县皖埠水库除险加固工程报告（修定本）》； 5、2007 年 8 月，安徽省水利厅以“皖水基［2007］279 号”文对皖埠水库除险加固工程初步设计予以批复； 6、2007 年 12 月，完成了工程的招标设计； 7、2008 年 3 月，受怀宁县水利局的委托，我院根据省厅批复精神，进行了工程的施工图设计； 8、2009年8月，怀宁县水利局主持召开了怀宁县皖埠水库除险加固工程一期工程分部工程验收会； 9、2009年9月，怀宁县水利局主持召开了怀宁县皖埠水库除险加固工程一期工程完工验收会。