荷叶塘水库除险加固工程初步设计报告

湖南省永州市冷水滩区荷叶塘水库除险加固工程初步设计报告 湖南省永州市水利水电勘测设计院

Lm——平均波长（m），按莆田公式计算； m——坝坡系数，取为2.0； e——风壅水面高（m）；

A——安全超高，正常运用取0.50m，非常运用取0.30m。 计算结果如下表2.6-1和表2.6-2：

表2.6-1 荷叶塘水库大坝在静水位以上的超高

项目 正常运用 非常运用 R（m） 0.35 0.20 e（m） 0.0042 0.0018 A（m） 0.5 0.3 y（m） 0.46 0.65 表2.6-2 荷叶塘水库大坝坝顶高程计算表

大坝静水位超运用情况 正常运用 非常运用 静水位（m） 高值（m） 172.07 172.49 0.46 0.65 最低高程(m) 172.53 173.14 高程 173.0 173.0 0.47 -0.14 大坝顶部所需大坝现有坝顶超高（m） 经上述复核，根据《防洪标准》（GB50201-94）规定，荷叶塘水库大坝顶部现有高程173m，比本次复核高程173.14m，比现有坝顶高0.14m，荷叶塘水库大坝坝顶高程不能满足洪水的挡洪要求。

2.6.2 溢洪道控制段导墙顶部高程复核

荷叶塘水库溢洪道无闸门控制，根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）2.3.7规定，控制段导墙顶部高程不得低于校核洪水位加安全超高值。溢洪道安全超高下限值如表2.6-3.。

表2.6-3 安全超高下限值表

控制段建筑物级别 运用情况 1 挡 水 泄 水 0.7 0.5 2 0.5 0.4 3 0.4 0.3 因此，荷叶塘水库溢洪道控制段导墙顶部高程不得低于161.28m+0.3m=161.58m，而小于溢洪道溢流堰控制段现状岸墙顶部高程162.04m,故满足规范要求。因溢洪道控制段现状不规则，部分护砌已破损且垮塌，不能满足溢流要求，故本次设计将控制段导墙修整并护砌至原来高程，即162.04m。

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3 工程地质 3.1 概述

荷叶塘水库位于湖南省永州市冷水滩区普利桥镇小江桥村境内，属湘江水系燕子岩支流上游，是一座以灌溉为主，兼有防洪、养鱼等综合利用的小（二）型水利工程。

水库枢纽由大坝、溢洪道、输水涵洞和进水卧管等组成。大坝为均质土坝，坝顶高程173.00m，坝基高程166.01m，最大坝高10.02m，坝顶轴线长131.0m，坝顶宽2.53m；溢洪道位于大坝左岸，堰顶高程172.07m，堰顶过流宽1.2m，为宽顶堰；涵洞靠近大坝左岸10m处，进口为浆砌料石结构，断面尺寸0.3m30.4m。我管为浆砌石结构，断面尺寸0.5m31.0m。

水库工程于1964年10月动工兴建，1964年12月竣工建成，施工队伍为当地民工。水库建成后至今运行近50年。由于施工质量差，工程老化，大坝存在不少病险隐患。目前存在的主要地质问题是：

⑴、上游坡有砼护坡，风化破损，下游坝脚排水棱体部分失效； ⑵、坝体散浸、坝体与坝肩基岩接触界面散浸、坝基渗漏； ⑶、大坝外坡出现滑坡、跨方；

⑷、涵洞进口坝体多次踏洞，坝内坡涵洞上部1998年曾踏洞，直径达2.5m； ⑸、坝左岸与溢洪道侧墙接触部存在渗漏。

根据水利部办公厅、财政部办公厅《关于印发小（2）型病险水库除险加固工程初步设计指导意见的通知》（办规计【2011】206号）文件，《小（2）型病险水库除险加固工程初步设计指导意见》明确“坝址区及各建筑物工程地质勘察宜以查明主要工程地质问题、工程险情和隐患的性质为目标，加强工程地质分析，必要时补充地质勘察工作。”考虑到本工程为一般小（2）型水库，根据其重要性，不进行地质钻探，针对水库枢纽存在的问题，2012年4月，由地质工程师承担荷叶塘水库大坝除险加固工程初步设计阶段的野外地质调查、地质测绘任务，并借用离本工程2.0km内的石塘水库（2011年11月已采取除险加固）除险加固工程地质资料进行地质分析。

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3.2工程区地质概况

3.2.1地形地貌

荷叶塘水库大坝属低山丘陵地貌，侵蚀剥蚀作用为中等。库区周边山体高差起伏不大，周围山体地貌呈不规则圆形状分布，左岸山体较厚，右岸山体单薄。坝址处地形切割较强烈，冲蚀谷地貌呈不规则“V”字型，大坝左右侧为低山，左岸坡度100～200，右岸坡300～400，覆盖层厚0.5～2.00m。

3.2.2地层岩性

坝址区出露地层简单，分布有泥盆系上统锡矿山组上段(D3X)和第四系全新统(Q)，现按自老至新的顺序简述如下：

(1) 泥盆系上统锡矿山组上段(D3X2)：

岩性为浅黄色钙质砂岩，粉砂岩，泥质页岩，砂岩岩质较硬，页岩岩质较软，强风化，风化节理裂隙发育，岩石较完整。

(2) 新生界第四系全新统 (Qh)：

残坡积层(Qel+dl)，主要为褐红色粉质粘土，不均匀含量不一岩石碎块，上部土层干，不可塑，下部土层稍湿--湿，呈硬塑--可塑状态，中低压缩性，厚度为0.5～2.0m.

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3.2.3地质构造与地震

坝址区及附近为泥盆系上统锡矿山组上段地层组成的单斜构造，坝址处岩层产状，走向NW301°∠32 °，倾向NE，倾角500，岩层走向与坝轴线斜交390，倾向库内，岩石较破碎，风化节理裂隙发育，裂隙产状，走向NW3350，倾向NE，倾角630，走向NE，倾向NW，倾角410。

据《中国地震烈度区划图》《中国地震动峰值加速度区划图》，冷水滩区地震动峰值加速度＜0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相对应的地震烈度＜Ⅵ度，属弱震相对稳定区，地震对区域稳定无不利影响。

3.2.4 不良地质现象

现场调查，该水库坝区发现有不良地质现象存在，表现不良地质现象主要是大坝本身及基础岩层风化节理裂隙发育，岩石较破碎，为弱—强透水层，存在着不利因素，对大坝安全运行有不利影响。

3.2.5 水文地质

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荷叶塘水库库区内大坝左岸40m左右山坡下，出露一处季节泉水，雨季时流入库内，旱季时向外流出。地下水类型为第四系土层孔隙潜水和基岩裂隙中潜水。孔隙潜水赋存于土层中，裂隙潜水存于基岩裂隙中。地下水直接受大气降水补给，排泄于沟谷中。区内地下水化学类型为HCO3-C2型水，PH值6.5-7.2，根据环境水对混凝土腐蚀性的判别标准，该地下水对混凝土结构不具侵蚀性。

3.3坝基工程地质条件及评价

3.3.1 坝基工程地质条件评价及工程问题

荷叶塘水库施工时大坝清基未清至基岩，坝体直接座落在残坡积层上，坝体与岸坡结合部位山体仅清除了树皮草根，未做防渗齿槽，也未采取其它必要措施进行防渗处理。坝体是由大批民工分区填筑而成，填筑土料主要为山坡残积风化土，施工时缺乏碾压机械，采用石夯和水锤夯砸夯实。目前坝体存在以下问题：①大坝坝面破烂不堪，杂草丛生，局部出现沉陷；②大坝散浸渗漏，大坝脚涵洞处漏水，水量0.02m3/s；③未见坝坡排水沟及上、下坝踏步。

根据现场勘察，填筑土料为局部含少量砾石的棕黄色粉质粘土，较松散，可塑，局部可~软塑。由于施工没有严格按照施工规范要求施工，坝体存在填筑土料质量差、填土层厚、碾压质量差，密实不均、夯压不实等现象，以致坝体填筑土的抗剪性偏小，渗透性偏大，以上原因造成坝体渗漏。

3.3.2附属建筑物区工程地质条件

溢洪道位于水库大坝左岸，为正槽式宽顶堰，浆砌石导墙及侧墙质量较差，尾端为天然状态，无消力池，溢洪时水流直接冲入小沟渠和田里。

溢洪道基础工程地质与大坝左段相同，基础持力层为岩性为浅黄色钙质砂岩，粉砂岩，泥质页岩，砂岩岩质较硬，页岩岩质较软，强风化，风化节理裂隙发育，岩石较完整。

荷叶塘水库放水设施由输水涵洞和卧管组成，位于主坝左端。输水涵洞为浆砌石箱涵，砌石为灰岩块石，洞身座落在坝体填筑土内。断面尺寸0.3030.40m（宽3高），涵洞长约35.2m，由于施工时未按规范要求施工，砌筑质量差，库水沿涵洞与坝体接触带渗漏；卧管封堵不严，周边漏水严重，洞口长年水流不断，且进口段上方有曾出现踏洞，处理不彻底，严重影响水库的正常蓄水，急待翻新加固。

3.4 坝体工程质量及存在的问题

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