雷泽湖水库规模论证报告.doc

菏泽市雷泽湖水库工程规模 论 证 报 告 菏 泽 市 水 利 勘 测 设 计 院 二 一 四 年 一 月 菏泽市雷泽湖水库工程规模 论 证 报 告 菏 泽 市 水 利 勘 测 设 计 院 证书级别 水利行业 乙级 证书编号 A 137014859 二 一四年一月 编制单位人员名单 院 长 宋太魁 总 工 房殿京 项目负责人 马朝晖 参 加 人 员 张 磊 高 婷 张 博 盛 楠 吴志博 张 垅 韩方方 目 录 1 工程概况 1 1 1 工程位置 1 1 2 工程总体布置 1 1 3 工程建设情况 1 2 工程初步设计情况 4 2 1 初设编制批复情况 4 2 2 工程等别 4 2 3 地质情况 4 2 3 1 地震动参数 4 2 3 2 调蓄水库围坝 5 2 3 3 水库附属建筑物 6 2 3 4 沉沙池 7 2 3 5 沉沙池附属建筑物 7 2 3 6 输水管线 8 2 4 设计标准 8 2 5 设计指标 9 2 6 水库调节计算 10 2 5 1 库容曲线 10 2 5 2 死库容的确定 10 2 5 3 用水过程 11 2 5 4 蒸发损失 11 2 5 5 渗漏损失 11 2 5 6 水库调节计算 11 2 7 规模论证 12 2 8 设计批复情况 12 3 工程运行情况 14 3 1 水库建设情况 14 3 2 工程运行主要问题 14 4 工程除险加固情况 16 4 1 问题原因分析 16 4 2 设计方案 16 4 3 工程设计 21 4 3 1 井体封堵 21 4 3 2 防渗墙 22 4 3 3 减压井 22 4 4 除险加固工程建设情况 22 5 除险加固后成效分析 24 附件 1 鲁建设 2004 10 号山东省建设厅 关于菏泽市雷泽湖水库工程 初步设计的批复 2 菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管理处 菏泽市雷泽湖水 库除险加固后现场观测及成效分析 1 工程概况 1 1 工程位置 雷泽湖水库工程属于城市供水工程 总库容 1290 万 m3 调节库 容 1165 万 m3 死库容 125 万 m3 设计日供水量为 15 万 m3 d 水 库位于菏泽市区西 4 5km 处 菏东公路以南 兖新铁路以北 东西 以七里河两侧的村庄为界 水库基本以废弃的七里河南支故道为中 心 利用原老河道 结合现有地形布置 沉沙池于菏刘公路以北 屈庄以南 石人刘村以东 抗旱沟以西的区域 距离水库 15km 1 2 工程总体布置 雷泽湖水库工程位于菏泽市城区的西部 包括沉沙工程 输水 工程及调蓄工程 水库自黄河右岸的刘庄引黄闸引黄河水 自流至 沉沙池 沉沙后由入库泵站提水经输水管道送至雷泽湖水库调蓄 然后由出库泵站加压经输水管道至净水厂 水库枢纽工程包括围坝 截渗沟 入库涵洞 出库泵站 水库 周边控制性建筑物等附属工程 1 3 工程建设情况 雷泽湖水库 原名丁坑水库 原为农业灌溉水库 位于菏泽市 城西废弃的七里河处 水库设计总库容 980 万 m3 死库容 125 万 m3 坝轴线长 6313m 库底高程 47m 最高蓄水位 55 5m 水库于 1993 年建设 1995 年建成投产 农田灌溉面积 4 5 万亩 为促进水 库周边农业生产发挥了重要作用 后为解决菏泽市区地下水资源不足 城市供需水矛盾日益突出 的问题 通过专家论证 菏泽市委 市政府决定对原丁坑水库进行 改造 作为城市供水水源地 1998 年 10 月山东省计委鲁计投资字 1998 1213 号文同意丁坑水库兼顾农业灌溉和城市供水功能 2004 年 6 月山东省发改委鲁计投资 2004 571 号文对该工程可 研报告予以批复 山东省建设厅鲁建设审 2004 10 号文对该工程初 步设计予以批复 同意引用黄河水 建设雷泽湖水库作为城市供水 的水源地 项目建设规模为日供水能力 15 万吨 水库库容为 1290 万 m3 雷泽湖水库于 2007 年 9 月完成改造 目前每年供水 2870 8 万 m3 由于该工程主要是为菏泽市供水 距离菏泽市仅 4 5km 且 水库座落在活动断裂带上 工程位置比较重要 依据标准确定本工 程为大 型工程 工程等别为 等 水库蓄水对缓解菏泽市区水资源紧张的局面 发挥了重大作用 但由于水库前身由城建部门管理 水库在初建和改建过程中 对坝 基渗漏与安全问题认识程度不够 水库坝基渗漏严重 只能一直限 制蓄水 水库最高调蓄水位控制在 55 0m 水库库容 893 万 m3 不 能按设计正常运行 严重了水库功能的发挥 2009 年 1 月菏泽市水 利局以菏水函 2009 6 号下发了 关于明确雷泽湖水库管理级别的函 根据当时水库的的实际蓄水情况 明确雷泽湖水库规模为小 型 并据此进行了水库注册登记工作 为解决水库运行中出现的渗漏问题 2010 年 7 月菏泽市引黄 供水中心委托山东省水利勘测设计院进行了菏泽市雷泽湖水库除险 加固工程的初步设计 2010 年 10 山东省水利厅 山东省财政厅以 鲁水管字 2010 53 号文对菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初步设计 予以批复 雷泽湖水库除险加固工程于 2011 年 1 月开工 2011 年 9 月 28 日竣工 据 2011 年 12 月菏泽雷泽湖水库除险加固工程建设管理处 的工程建设工作情况报告 工程竣工投入使用后 据初期运行观测 工程实施前水库水位达到黄海 54 00m 时 防渗段截渗沟外侧地下 位为 50 80m 工程实施后 当水库水位达到黄海 57 60m 时 防渗 段截渗沟外侧地下位 50 50m 水库防渗状况明显改善 可达到设计 的蓄水要求 由此可见 在除险加固后 水库运行正常 在正常蓄水位为 57 60m 时 总库容为 1290 万 m3 雷泽湖水库蓄水运行可满足设计 要求 因此为方便雷泽湖水库的下步运行管理 让其更好的发挥工 程效益 其工程规模应恢复其原设计标准 为大 型水库 工程 等别为 等 2 工程初步设计情况 2 1 初设编制批复情况 菏泽市雷泽湖水库工程初步设计由山东省水利勘测设计院于 2004 年 1 月编制完成 山东省建设厅鲁建设审 2004 10 号文对该工 程初步设计予以批复 2 2 工程等别 雷泽湖水库属于城市供水工程 距离菏泽市仅 4 0km 且水库 坐落在活动断裂带上 工程位置比较重要 山东省水利勘测设计院 编制雷泽湖水库初步设计时根据 水利水电工程等级划分及洪水标 准 SL252 2000 及 水电枢纽工程等级划分及设计安全标准 DL T5180 2003 确定本工程为大 型工程 工程等别为 等 主要建筑物级别为 2 级 包括围坝 放水洞 入库泵站 出库泵站 及入库涵洞 其它建筑物级别为 3 级 临时建筑物为 4 级 2 3 地质情况 2 3 1 地震动参数 1 根据 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 确定雷泽 湖供水工程地震动峰值加速度 0 15g 地震动特征周期为 0 35s 2 根据山东省地震工程研究院 2001 年 10 月编制的 菏泽市引 黄供水中心雷泽湖水库工程场地地震安全性评价工作报告 雷泽湖 水库供水工程场区地震动峰值加速度为 0 1596g 地震动特征周期为 0 60s 依据山东省地震工程研究院提供的 菏泽市引黄供水中心雷泽 湖水库工程场地地震安全性评价工作报告 鲁震安 2001 26 号文 工程场区位于菏泽隆起和东濮凹陷的接合部 聊考断裂南段即第四 纪活动段附近 通过工程场区附近的成武 东明断裂和小宋 解元集 断裂在第四纪时期有过不同程度的活动 具有发生强震的活动构造 和深部条件构造 小宋 解元集断裂已错断中更新世地层 这两条 断裂均属第四纪早期活动断裂 没有发生近地表的破裂 可以进行 水库建设 15m 以上的土层剪切波速平均值均大于 140m s 而小于 250 sm 场地土的类型为中软场地土 场地类别为 类 地震烈度 度条件下地基土具有液化可能性 2 3 2 调蓄水库围坝 1 坝基下伏土层有 7 层 除 层壤土 1 层裂隙粘土 2 层及 3 层软粘土属软弱粘性土外 其余各层工程地质条件一般 或较好 围坝表层分布的 层壤土 1 层裂隙粘土 具高压缩性 力学强度较低 易产生渗透破坏 具液化可能性 工程地质条件差 对坝基稳定不利 应清除 层砂壤土结构松散 具高压缩性 中 等透水性 力学强度较低 易产生渗透破坏 具液化可能性 是主 要的持力层 坝基的沉降变形也主要来源于该层 工程地质条件差 应进行工程处理 3 层软粘土分布广泛 层位较为稳定 具高压 缩性 力学强度较低 分布范围广 工程地质条件差 不利于抗滑 坝基稳定 应进行工程处理 2 层土具中等 强透水性 水力联系密切 没有稳定 统一 连续的相对隔水层 建议采取有效的防渗截渗措施 3 一年按 365 天计 在估算深度 无限深透水坝基 为 30m 时 围坝年渗漏量为 2339 万 m3 占设计年供水量的 5475 万 m3 的 42 7 渗漏严重 应采取有效的防渗截渗措施 4 水库蓄水后 桩号 1 800 2 300 段因坝后现有较深的抗旱 沟 坝后的农田及村庄不会受到浸没危害 其他坝段坝后将会产生 较大范围的浸没危害 应采取截渗措施 尤其桩号 2 700 3 215 坝 段 4 050 5 150 坝段 5 900 6 200 坝段地势低洼 坝后浸没会 更严重 会产生淹没危害 水库的建设会打破原有的排灌系统 应 加以恢复 总之 库址区位于雷泽湖洼地 属地下水汇集处 水库 建成蓄水后 应重视对坝后浸没 盐渍化等次生灾害的防治处理 5 坝基渗透变形 坝基表层土一般有两种土 砂壤土和壤土 砂壤土 壤土的渗 透变形一般表现为流土破坏形式 建议砂壤土的允许比降采用 0 20 壤土采用 0 22 坝基表层的冲积堆积层中多有层理结构 既 上层为 层或 1 层裂隙粘土 下层为 层砂壤土 可能会产生接 触流失破坏 6 水库围坝需要筑坝土料 240 万 m3 勘察期间 库区地下水埋 深不大于 0 3m 计算储量均属水下取土 适宜筑坝的土料仅 34 22 万 m3 工程施工若采用砂壤土作为均质坝土料 应采取工程处理措 施并进行现场碾压试验 并根据现场碾压试验所得数据进行设计复 核 若采用粉砂作为筑坝材料 须做专项研究 勘察筑坝土料储量 不满足 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SL251 2000 初步 设计阶段不少于设计需要量的两倍要求 应另辟料场并进行料场勘 察 并在技施阶段作专题勘察 7 小宋 解元集断裂穿越围坝设计桩号为 2 210 3 390 建 议该桩号两侧筑坝土料选用壤土 2 3 3 水库附属建筑物 1 出库泵站 出库泵站底板置于 砂壤土中上部 该层砂壤土为新近堆积层 结构松散 力学强度低 工程地质条件差 不能作为建筑物天然地基 建议采用钻孔灌注桩 桩端可置于 32 0m 高程以下 钻孔灌注桩的 有关参数见表 5 6 3 2 入库涵洞 入库涵洞底板开挖高程约为 47 5m 位于 层砂壤土中 该层 结构松散 厚度大 力学强度低 因此不宜用作建筑物天然地基 考虑建筑物荷载较小 可以采用预压法处理地基 待地基沉降稳定 后再进行建筑物施工 若采用钻孔灌注桩基础 桩端可置于 32 0m 高程以下 钻孔灌注桩的有关参数见表 5 6 3 2 3 4 沉沙池 1 沉沙池围堤荷载较小 地基土承载力可以满足要求 开挖过 程中在水位以下的 层砂壤土易产生流土现象 施工时应引起注意 2 沉沙池运营时 勘探桩号 0 697 1 991 堤后的农田存在浸 没危害 应采取相应的工程措施 3 沉沙条渠筑堤土料局部为砂壤土 该类土抗冲蚀能力 抗渗 稳定性均较差 设计宜应根据工程运用的实际情况对渠堤适当进行 衬护处理 建议 层壤土出口无保护条件下允许比降采用 0 22 层砂壤土的出口无保护条件下允许比降采用 0 20 4 筑堤土料壤土 粘土土料储量 平行断面法 总计为 41 7 万 m3 设计需要量约为 25 万 m3 勘察储量基本满足 水利水电工 程天然建筑材料勘察规程 SL251 2000 初步设计阶段不少于设计 需要量的两倍要求 2 3 5 沉沙池附属建筑物 1 入库泵站 入库泵站主厂房底板置于置于 1 层壤土或 层砂壤土中 该 层土力学强度低 工程地质条件差 不能用作基础持力层 建议采 用钻孔灌注桩基础 桩端可置于 31 0m 高程以下 钻孔灌注桩的有 关参数见表 5 6 3 2 抗旱沟节制闸 抗旱沟节制闸底板位于 层砂壤土中 该层厚度大而稳定 但 力学强度较低 工程地质条件差 不宜作为建筑物天然地基 若采 用桩基 可采用钻孔灌注桩 桩端宜置于高程 36 0m 以下 闸底板 与 层砂壤土的摩擦系数 f 值建议采用 0 25 3 引水闸 排水闸 引 排 水闸底板置于 层砂壤土中 层为新近堆积层 结 构松散 力学强度低 抗冲刷能力差 工程地质条件差 不宜用作为 建筑物天然地基 考虑建筑物荷载较小 可以采用预压法处理地基 待地基沉降稳定后再进行建筑物施工 闸底板与 层砂壤土的摩擦 系数 f 值建议采用 0 25 2 3 6 输水管线 输水管线开挖深度一般为 3 5m 沟底位于 层砂壤土 2 层 粘土中 地基承载力均能满足设计要求 但为新近堆积的欠固结土 设计应注意跨越不同土层 以及同一土层厚度差别较大段 防止出 现不均匀沉降 由于地下水位埋深较小 须进行施工排水 建议开 挖临时边坡值为 1 2 0 1 2 5 2 4 设计标准 1 城市供水保证率为 95 2 水流出沉沙池含沙量小于 2kg m3 2 5 设计指标 主要建筑物的特征水位和流量 1 沉沙池进口引水闸 闸上设计水位为 54 5m 闸下水位为 54 4m 设计流量为 8 5m3 s 2 沉沙条渠 设计流量为 8 50 m 3 s 设计水位为 54 1m 54 5m 3 沉沙池出水闸 闸上游设计水位 54 1m 闸下游设计水位为 53 80m 设计流量 为 8 0m3 s 4 沉沙池排水闸 闸上游设计水位 54 1m 闸下游设计水位为 54 0m 设计流量为 4 0m3 s 5 抗旱沟节制闸 闸上游设计水位 54 5m 闸下游设计水位为 54 40m 设计流量 为 25 0m3 s 6 输水管道 设计流量为 8 0m3 s 7 调蓄水库 满足日供水 15 万 t 的要求 库底高程为 47 0m 设计水位为 57 60m 8 入库泵站 前池设计水位为 54 1m 设计流量为 8 0m3 s 9 出库泵站 前池设计水位 57 60m 平均水位为 52 26m 日供水 15 万 t d 2 6 水库调节计算 2 5 1 库容曲线 根据水库库区地形及边界形状 求出水库水位 水面面积 水 库库容关系曲线 见图 2 1 水库水位 面积 库容指标见表 2 5 1 012304706518021347 850 953 021457 065352986库 容 0 M 面 积 43 2水 位 面 积 关 系 曲 线水 位 库 容 关 系 曲 线雷 泽 湖 水 库 水 位 面 积 库 容 关 系 曲 线水位 米程高海黄 图 1 表 2 5 1 雷泽湖水库水位 面积 库容关系曲线 水位 m 47 0 47 5 48 0 49 0 50 0 50 8 50 8 51 0 52 0 53 0 54 0 55 0 56 0 57 0 57 6 面积 10 4m2 87 2 87 9 88 5 89 9 91 2 92 5 144 6 144 9 146 8 148 6 150 5 152 3 154 2 157 3 158 4 库容 10 4m3 0 31 63 140 218 280 280 306 450 595 743 893 1045 1200 1290 2 5 2 死库容的确定 引进的黄河水经过沉沙池沉沙后 仍有少量的细粒泥沙进入水 库 为满足电厂供水水质要求 为尽量不影响供水 水库需预留一 定的库容 接纳这都分的细沙 以保证水库有效的调节库容 水库 连续运行保证 30 年不清淤 另外 当水库低水位运行时 为防止微 生物繁殖 影响水库水质 应保证水库水深不小于 1 0m 拟定水库 死库容为 125 万 m3 相应死水位 48 80m 2 5 3 用水过程 根据需水预测 到 2010 年需为城市增加引黄供水量 14 61 万 m3 d 考虑净水厂 出库泵站自用水量及输水管道损失 其损失量 按需供水量的 3 0 计算 则水库日均出库水量为 15 0 万 m3 年供水 量 5475 万 m3 供水保证率为 95 2 5 4 蒸发损失 因水库库址处没有测站 故采用附近测站的蒸发 降雨资料 选取相应黄河可引水保证率 95 的 2001 年作为典型年 采用该年的 蒸发量 降雨量 径流深及年内各月分配 计算水库水面蒸发损失 典型年各月扣除降雨后的蒸发增损见表 6 1 2 表 2 5 2 典型年各月蒸发增损成果表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 蒸发深 mm 15 7 19 2 42 5 55 3 78 2 88 6 81 5 69 3 57 2 47 0 17 0 12 7 584 2 2 5 5 渗漏损失 根据水库库址处的地质条件 参照类似工程的实际渗漏量 考 虑采取防渗 截渗工程措施产生的效果 雷泽湖水库月渗漏量按月 蓄水量的 2 计 2 5 6 水库调节计算 根据黄河保证率 95 的典型年充库过程及菏泽市用水量 水库 蒸渗损失水量 按完全年调节的方法 进行水量平衡计算 成果见 表 2 5 3 由调节计算可知 由于可引水过程年内分配不均匀 在充 库流量 5m3 s 充库天数 133d 时 即能满足工程用水要求 相应水 库总库容 1290 万 m3 其中调节库容 1165 万 m3 死库容 125 万 m3 表 2 5 3 雷泽湖水库调节计算成果表 损失水量 万 m3 月份 可引水天 数 天 充库天 数 天 充库流 量 m3 s 充库水量 万 m3 用水量 万 m3 蒸发 渗漏 合计 月末库容 万 m3 用末水 位 米 9 23 14 5 620 450 5 3 8 162 49 28 10 12 11 5 475 465 4 3 7 165 49 32 11 10 10 5 432 450 2 3 5 142 49 03 12 31 11 5 475 465 1 3 4 148 49 10 1 28 11 5 475 465 1 3 4 154 49 18 2 14 10 5 432 420 2 3 5 161 49 27 3 31 11 5 475 465 4 3 7 164 49 31 4 30 22 5 950 450 12 19 31 633 53 32 5 27 27 5 1166 465 14 30 44 1290 57 60 6 2 2 5 86 450 10 12 22 903 55 11 7 0 0 5 0 465 9 5 14 425 51 83 8 6 4 5 173 465 6 2 8 125 48 81 合 计 214 133 5751 5475 70 89 159 2 7 规模论证 根据水库调节计算 雷泽湖水库的死库容为 125 万 m3 相应死 水位 48 80m 调节库容 1165 万 m3 相应水位 57 60m 根据可引水 天数分析结果 保证率 95 的可引水天数为 214d 由于可引水天数 在典型年内分配不均匀 实际充库天数为 133d 由于是采用 1997 年的典型年 小浪底水库运用后 高村站来水应趋于均匀 水库充 库保证程度应有所提高 水库近期充库水量是有保证的 基于前述选取高村站最小流量为 200m3 s 的原因 水库的远期 运用应做好用水预测工作 在用水规模达到日供水 15 万 t d 后 应 根据实际情况扩大工程的输水规模 确保满足供水目标用水需求 2 8 设计批复情况 2004 年 6 月山东省发改委鲁计投资 2004 571 号文对该工程可 研报告予以批复 山东省建设厅鲁建设审 2004 10 号文对该工程初 步设计予以批复 同意引用黄河水 建设雷泽湖水库作为城市供水 的水源地 建设内容包括 沉沙池工程 建设沉沙渠及进水闸 排水闸 抗旱沟节制闸 输水工程 建设送水泵站 1 座 输水管道 15km 水 库工程 建设围坝 入库涵洞 出库泵站及放水洞 项目建设规模 为日供水能力 15 万吨 水库库容为 1290 万 m3 雷泽湖水库于 2007 年 9 月完成改造 目前每年供水 2870 8 万 m3 3 工程运行情况 3 1 水库建设情况 雷泽湖水库于 2007 年 9 月建成 水库枢纽工程包括围坝 截渗 沟 入库涵洞 出库泵站 水库周边控制性建筑物等附属工程 水库围坝坝型为非土质材料防渗体的复合土工膜防渗体坝 坝 顶高程 59 40m 防浪墙顶高程 60 20 60 55m 坝顶宽度 8 0m 上下 游边坡 1 3 0 上游坝坡在 50 80m 高程设平台 宽 90m 下游边坡 在 50 80m 高程设平台 宽 30m 库底高程 47 0m 大坝上游采用复合土工膜防渗 其上设厚 0 25m 干砌方块石 其下设碎石和中粗砂垫层 封堵库内水井 库底全断面铺设复合土 工膜 其上覆土 0 5m 在建设施工过程中 由于工期及资金方面的 原因 只在库底靠近坝脚 120m 范围内铺设土工膜水平防渗 在围 坝堤外脚设置截渗沟 截渗沟底宽 2 0m 边坡 1 2 5 底高程为 47 6 48 0m 水库建设中及建成后出现以下险情 2007 年桩号 0 600 处 截 渗沟外侧田间井出现溢水现象 2008 年水库降至 50 8m 后发现 0 800 3 800 段库内部分施工降水井封堵不彻底 水库管理单位进 行了进一步检查发现 库区共有 78 眼水井存在类似问题 水井封堵 未完全达到设计要求 3 2 工程运行主要问题 水库运行后 在水位超过 55 5m 高程后 水库西北侧吴楼村南 附近 围坝设计桩号 0 000 1 300 范围 局部农田地下水位上升 较快 出现返碱现象 造成农作物减产 当地群众意见很大 为此 水库最高运行水位一直控制在 55 5m 以下 不能充分发挥经济和社 会效益 根据菏泽市引黄供水中心提供的 2007 年 10 月和 2010 年 7 月的 测压管观测资料 0 200 和 l 200 断面 4 测压管水位分别为 50 79m 50 88m 基本平地面 50 80m 截渗沟水位低于地面 1 0m 左右 说明该处基本形成稳定渗流 而平台下游减压井内水位为 50 8 50 87m 略高于 4 测压管水位 截渗沟外侧田间井内水位低于 地面 0 3m 左右 说明减压井和田间井均为承压水 同时根据菏泽市 引黄供水中心工作人员说明的施工过程 蓄水情况及运行中发现的 渗漏问题 结合该段工程地质情况 综合分析认为 由于库区施工 期降水井未完全按设计要求进行封堵及库底土工膜未全断面铺设等 原因 水库和下游农田通过 层中细砂形成坝基下的深层渗漏通道 造成坝后农田浸没 4 工程除险加固情况 2010 年 10 月山东省水利勘测设计院接受菏泽市引黄供水中心 的委托承接了菏泽市雷泽湖水库除险加固工程设计 4 1 问题原因分析 山东省水利勘测设计院在 菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初 步设计报告 中对工程出现的问题进行了分析 根据菏泽市引黄供水中心提供的 2007 年 10 月和 2010 年 7 月的 测压管观测资料 0 200 和 l 200 断面 4 测压管水位分别为 50 79m 50 88m 基本平地面 50 80m 截渗沟水位低于地面 1 0m 左右 说明该处基本形成稳定渗流 而平台下游减压井内水位为 50 8 50 87m 略高于 4 测压管水位 截渗沟外侧田间井内水位低于 地面 0 3m 左右 说明减压井和田间井均为承压水 同时根据菏泽市 引黄供水中心工作人员说明的施工过程 蓄水情况及运行中发现的 渗漏问题 结合该段工程地质情况 综合分析认为 由于库区施工 期降水井未完全按设计要求进行封堵及库底土工膜未全断面铺设等 原因 水库和下游农田通过 层中细砂形成坝基下的深层渗漏通道 造成坝后农田浸没 4 2 设计方案 由问题原因分析可知 库区水井和 层中细砂是水库主要渗漏 通道 工程的主要任务是对坝基进行深层截渗 首先对库区施工期降水井及水井进行封堵 采用水下浇筑 C15 膨胀砼的封堵措施 同时 对 层中细砂采取相应工程措施 根据 相关工程处理经验 拟采取以下几种方案进行比选 1 垂直截渗方案 垂直截渗主要有塑性砼防渗墙 高喷板墙 水泥土搅拌桩 垂 直铺塑等方案 1 该渗漏段中细砂顶高程 34 3 38 3m 底高程 24 0 27 2m 砂层厚度 7 1 14 8m 围坝上游平台高程为 50 8m 左右 截渗深度为 23 6 26 8m 水泥土搅拌桩和垂直铺塑方案明显不合适 2 高喷板墙具有以下优点 施工简便 设备简单 占地较少 临时工程费低 施工振动小 噪音低 处理细砂 粉细砂的效果较 好 但一般高压喷射高压区的有效半径不大于 0 5m 0 5m 以外为高 喷扩散区 两区域材料差异巨大 有时因为孔距较大防渗处理效果 不太理想 但可通过减小孔距 合理选择高喷方式等措施解决 3 塑性砼防渗墙方案具有以下一些优点 施工时振动小 噪 音低 防渗性能好 适用于多种地基条件 工效高 质量可靠 但 也存在一些不足 造价略高 施工作业面大 槽孔稳定性要求高 如果施工方法不当或施工地质条件特殊 可能出现相邻墙段不连续 等问题 本工程上部为壤土和砂壤土 下部为细砂 考虑到高喷板墙处 理细砂效果显著且砼防渗墙在细砂层中成槽相对困难 垂直截渗方 案选择上部采用塑性砼防渗墙 下部细砂层采用高喷板墙的组合方 案 塑性砼防渗墙墙体厚度主要由墙体允许水力坡降控制 另外要 考虑施工机具和墙体寿命 墙体允许水力坡降受材料配比影响 有 一定变化范围 取塑性砼防渗墙允许渗透比降为 60 上下游最大水 位差 8 3m 计算墙厚为 0 14m 取孔斜率为 0 4 计算偏差为 0 lm 参照已建工程经验并考虑施工和耐久性 设计墙厚取 0 30m 根据防渗墙的位置不同进行两个方案比选 防渗墙方案 防渗墙轴线位于围坝上游坝脚外 1 0m 防渗墙 顶高程 52 0m 深入壤土层 1 0m 底高程为 23 5 26 7m 围坝渗漏 范围约为设计桩号 0 000 1 300 段 受资金制约 本次加固设计防 渗墙处理范围主要为吴楼村渗漏较为严重的坝段 即围坝设计桩号 0 350 0 800 段 共 450m 防渗墙面积 12258m2 土方开挖 33850m3 土方回填 33174m3 复合土工膜 3150m2 该方案工程建 安投资费用约 347 9 万元 防渗墙方案 防渗墙轴线和围坝轴线重合 防渗墙顶高程 59 0m 深入壤土层 1 0m 底高程为 23 5 26 7m 围坝渗漏范围约 为设计桩号 0 000 1 300 段 受资金制约 本次加固设计防渗墙处 理范围主要为吴楼村渗漏较为严重的坝段 即围坝设计桩号 0 350 0 720 段 共 370m 防渗墙面积 13074m2 坝顶路面恢复 1900m2 该方案工程建安投资费用约 350 万元 2 水平防渗方案 该方案和初步设计及施工图设计阶段防渗思路一致 即采用增 加水平铺盖的措施延长渗径以达到防渗目的 采用船只将购置的粘 土沉入库底形成水平防渗铺盖 为保证防渗效果 防渗铺盖和现状 复合土工膜之间搭接 20m 根据水库现状渗漏情况 粘土铺盖设置 的范围为 自围坝设计桩号 0 084 开始 沿北围坝向东至桩号 1 674 处转而沿东围坝向东南至桩号 2 049 处 再沿西南方向铺设 至桩号 3 857 后转向南至桩号 4 080 处 最后再向西铺设至桩号 5 814 处 铺设面积 50 2 万 m2 库底铺盖厚 0 3m 共需粘土 15 05 万 m3 该方案工程建安投资费用约 1178 万元 3 排水减压方案 水库蓄水运行以后 北围坝存在坝后农田浸没现象 特别是桩 号 0 000 1 300 段下游农田浸没和返碱现象较严重 菏泽市引黄中 心在围坝下游压重平台外侧设减压井 浸没和返碱现象有所缓解 排水减压方案是在现状减压井的基础上 加密布置减压井以降低外 围水位 减压井直径 0 5m 顶高程高于地面 0 5m 为 51 3m 底高程 23 0 26 0m 减压井间距 30m 共需减压井 45 眼 井深按平均 27m 计算 工程造价按 300 元 m 计算 该方案工程建安投资约 37 万元 4 排渗泵站方案 该方案是在围坝下游新建蓄水池收集减压井内的积水 再通过 排渗泵站排入水库 新建排渗泵站约 300 万元 根据菏泽市引黄中心提供的 水库 阴供水量报表 经分析计算 2010 年度水库渗漏流量约为 0 lm3 s 排渗泵站设计流量按 0 lm3 s 考虑 配置电机功率 18 5kW 运行期按 50 年计算 运行费约 486 万元 该方案工程建安投资费用 约为 786 万元 5 方案选定 从以上比较分析可以看出 粘土铺盖防渗方案投资最大 其次 为排渗泵站方案和塑性砼防渗墙方案 排水减压方案工程直接投资 最小 l 排渗泵站方案 不能从根本上解决渗漏和浸没问题 还有可能加大水库渗漏 浪费了水资源和能源 运行费用高 予以排除 2 排水减压方案 虽然投资最小 但渗漏问题并没有解决 库区水资源流失 浪 费现象依然存在 水库经济效益下降 不建议单独采用 3 水平防渗方案 该方案和初步设计及施工图设计防渗思路一致 但由于水库常 年供水 不能完全放空 只能采用水下作业的方式铺设粘土 施工 难度大 施工质量不易控制 同时 该方案需购置粘土 且方量较 大 也存在一定的困难 所以 该方案可行性较差 不推荐采用 4 防渗墙方案 1 该方案本身防渗效果较好 质量可靠 施工工艺也较成熟 2 受投资限制 该方案防渗墙设在库内坝脚平台和坝顶中心线 处 其铺设长度分别仅 450m 或 370m 仅能解决该段的渗漏问题 相邻坝段的渗漏和通过防渗墙两侧的绕渗现象依然存在 不能完全 排除坝后渗漏对附近村庄的影响 3 防渗墙方案 I 由于防渗墙位于库内 工程施工时将破坏现状 围坝土工膜 墙体施工完成后和土工膜的连接为工程薄弱环节 施 工质量控制存在一定难度 由于水库常年供水 不能完全放空库容 根据菏泽市引黄供水中心的意见 水库施工期间为满足城市基本生 活用水 库内最低水位不能低于 50 8m 根据围坝横断面图 防渗 墙施工作业面位于 52 00m 高程 施工前须将平台开挖 切割下部土 工膜 平台回填后再进行防渗墙施工 施工完成后须开挖平台焊接 土工膜后回填至现状高程 工程施工工艺复杂 难度很大 同时 一旦后期防渗土工膜搭接出现问题 则将造成更大的渗漏问题 库 内防渗墙施工需修建临时马道 现状大坝砌石护坡和土工膜将遭到 不同程度的破坏 4 防渗墙方案 将防渗墙设置于坝轴线位置 解决了防渗墙方 案 I 存在的墙膜连接 施工繁琐及砌石护坡破坏等问题 但也存在 以下问题 防渗墙高度增加 长度变短 防渗效果进一步下降 防渗墙施工期间将中断坝顶交通道路 水平土工膜和防渗墙不能结合为一个防渗整体 防渗效果不 如防渗墙方案 I 综上所述 从资金 施工工艺 质量保证 经济效益等方面综 合考虑 本次加固设计推荐采用防渗墙方案 塑性砼防渗墙方案 I 施工期库水位需降至 51 0m 左右 根据菏泽市引黄供水中心的意见 由于冬季施工 水库水源相对紧张 为保证城市用水的正常供应 本次设计推荐防渗墙方案 但应加强坝体测压管及坝后排水井水 位的观测 根据上述分析 按照水库供水需求以及资金因素 经综合分析 采取库内水井封堵 坝顶设置防渗墙和坝后设置排水减压井的综合 方案 4 3 工程设计 除险加固设计的主要内容为北坝段坝外浸没进行处理 具体为 一是查明库内未封堵的水井 排水井等渗漏通道并实施封堵 二是 采用高喷板墙结合混凝土防渗墙截渗 防渗墙轴线与坝顶轴线重合 三是在防渗墙范围外采用减压井 减压井轴线位于坝后截渗沟轴线 内侧 12m 工程主要工程量为 C15 膨胀混凝土 306 31m3 C10 塑性混凝 土防渗墙 8140 m2 高喷板墙 3307m 减压井 416m 坝顶路面恢复 1900m2 4 3 1 井体封堵 对库内水井采用水下浇筑 C15 膨胀砼进行封堵 根据有关施工 记录 共需封堵水井约 78 眼 为保证封堵效果水下浇筑 膨胀砼采用导管法进行 混凝土采 用船舶运输 导管顶部设置漏斗 浇灌混凝土前 导管下放至距基 底约 25 40cm 处 浇筑时要边浇灌混凝土边提升导管和分段拆卸导 管 浇灌过程中导管应始终埋在混凝土中 其埋深不少于 lm 也不 应大于 6m 4 3 2 防渗墙 围坝设计桩号 0 350 0 720 段采用防渗墙截渗 防渗墙轴线和 围坝轴线重合 墙顶高程 59 00m 上部壤土 砂壤土层采用 C10 塑 性砼防渗墙 墙厚 0 3m 墙底高程 37 00m 下部 层细砂层采用高 喷板墙 墙底深入 层壤土 1 0m 高喷板墙钻孔间距 1 5m 采用摆 喷方式成墙 施工中 应做好高喷板墙和砼防渗墙的连接 防渗墙 施工完成后将坝顶路面按现状标准恢复 防渗墙各项指标应能达到 抗压强度 R 28 4MPa 弹性模量 E 28 1000MPa 渗透系数 K 1 10 7cm s 4 3 3 减压井 受资金制约 除险加固设计仅在围坝设计桩号 0 350 0 720 设 置防渗墙 根据菏泽市引黄供水中心反映的情况和现场查勘 围坝 渗漏范围约为设计桩号 0 000 1 300 段 所以防渗墙方案并没有解 决根本问题 为降低防渗墙两侧绕渗对下游水位的影响 在防渗墙 两侧 0 000 0 350 及 0 720 l 300 段围坝下游设置减压井 围坝下游减压井位于设计桩号 0 450 0 950 段 间距 50m 共 11 眼 减压井设计范围为 0 000 0 350 及 0 950 1 300 段 间距 50m 共 16 眼 新建减压井和原有减压井轴线重合 均位于截渗沟 轴线内侧 12m 处 4 4 除险加固工程建设情况 2010 年 10 月山东省水利厅 山东省财政厅以鲁水管字 2010 53 号文下达了 关于菏泽市雷泽湖水库除险加固工程初步 设计的批复 同意建设雷泽湖水库除险加固工程 核定工程概算总 投资 473 万元 资金来源为国家规划内水库除险加固专项资金 2010 年 10 月 15 日 菏泽市引黄供水中心以 关于组建雷泽湖 水库除险加固工程项目法人的请示 菏引供字 2010 8 号 文上报 项目法人组建方案 菏泽市水利局菏水函 2010 53 号文批复 同意 成立法人单位菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管理处 具体负 责工程设计 招投标及质量 进度 投资控制与管理等建设工作 2010 年 12 月 25 日开工建设 工程于 2010 年 12 月 25 日开工 2011 年 9 月 28 日全部竣工 5 除险加固后成效分析 菏泽市雷泽湖水库除险加固工程于 2010 年 9 月竣工 并通过竣 工验收 2011 年 12 月 20 日菏泽市雷泽湖水库除险加固工程建设管 理处进行了 雷泽湖水库除险加固后现场观测及成效分析 据现场 观测及成效分析 工程建成后工程效益明显 经过蓄水运行 防渗 状况明显改善 经观测 工程实施前当水库水位达到黄海 54 00m 时 防渗段截渗沟外侧地下水位为 50 80m 工程实施后 当水库水位达 到黄海高程 57 60m 时 防渗段截渗沟外侧地下水位 50 50m 满足 水库设计及运行要求 根据菏泽市引黄供水中心与菏泽水利勘测设计院在水库正常运 行时期实测的水位 库容资料 绘制水库水位 水面面积 水库库 容关系曲线如下 见图 5 1 水库水位 面积 库容指标见表 5 1 012304706518021347 850 953 021457 065352986库 容 0 M 面 积 432水 位 面 积 关 系 曲 线水 位 库 容 关 系 曲 线雷 泽 湖 水 库 水 位 面 积 库 容 关 系 曲 线水位 米程高海黄 图 1 图 5 1 雷泽湖水库正常运行期水位 面积 库容关系曲线 表 5 1 雷泽湖水库正常运行期水位 面积 库容关系表 水位 m 47 0 47 5 48 0 49 0 50 0 50 8 50 8 51 0 52 0 53 0 54 0 55 0 56 0 57 0 57 6 面积 10 4m2 87 2 87 9 88 5 89 9 91 2 92 5 144 6 144 9 146 8 148 6 150 5 152 3 154 2 157 3 158 4 库容 10 4m3 0 31 63 140 218 280 280 306 450 595 743 893 1045 1200 1290 由此可见 在除险加固后 水库运行正常 在正常蓄水位为 57 60m 时 总库容为 1290 万 m3 雷泽湖水库蓄水运行可满足设计 要求 因此为方便雷泽湖水库的下步运行管理 让其更好的发挥工 程效益 其工程规模应恢复其原设计标准 为大 型水库 工程 等别为 等