臥牛湖水庫除險加固工程設計綜述

孫蘭鳳，呂仁國，商秋靜

(1.黑河市水利勘測設計院，黑龍江黑河164300;2.黑河市愛輝區(qū)水務局，黑龍江黑河164300)

臥牛湖水庫除險加固工程設計綜述

孫蘭鳳1，呂仁國2，商秋靜1

(1.黑河市水利勘測設計院，黑龍江黑河164300;2.黑河市愛輝區(qū)水務局，黑龍江黑河164300)

臥牛湖水庫是一座以發(fā)電為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的中型水庫。提出的對大壩除險加固設計提高了防洪標準，并對壩體壩基防滲方案進行比選，選用高壓灌漿防滲墻。

大壩;加高培厚;提高防洪標準;壩基防滲;溢洪道加固

1 原工程概況

臥牛湖水庫位于黑河市愛輝區(qū)上馬場鄉(xiāng)境內、黑龍江一級支流臥牛河下游。水庫地處黑河市西部，距黑河市區(qū)18 km。臥牛湖水庫壩址以上控制流域面積285 km2，是一座以發(fā)電為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的中型水庫。

臥牛湖水庫始建于1977年9月15日，1986年9月25日建成。工程由大壩、溢洪道、輸水洞和電站廠房組成。

大壩為黏土斜墻混合壩，壩長155.0 m，壩頂寬12.0 m。壩頂高程為157.39 m，最大壩高為23.09 m。溢洪道為岸坡開敞式，位于大壩右側，寬14.0 m，堰型為駝峰堰，堰頂高程為153.38 m，溢洪道最大泄量為122.00 m3/s。溢洪道全長158.35 m。輸水洞全長554.4 m，由進水口、漸變段、引水隧洞組成，輸水洞出口接電站廠房。廠房面積236 m2，裝機為兩臺320 kW發(fā)電機組，設計年發(fā)電量為192×104kW·h。

水庫運行20余年來，存在問題仍很多。主要包括以下3個方面:

1)工程現(xiàn)狀防御洪水能力低，僅為50 a一遇，低于國家現(xiàn)行規(guī)范要求。壩體填筑質量較差，斜墻滲透系數(shù)＞1×10-5cm/s，壩基存在滲流不穩(wěn)定。

2)溢洪道沖刷嚴重，當發(fā)生較大洪水時，易出現(xiàn)險情，交通橋已出現(xiàn)險情，攔魚柵已撞毀。

3)輸水洞鋼桁架工作橋結構強度不滿足復核要求，鋼閘門銹蝕嚴重，啟閉機老化，已不能正常工作。隧洞巖石脫落。

綜上所述，提出除險加固設計。

2 建筑物加固設計

2.1 大壩加固設計

2.1.1 洪水標準

根據(jù)《防洪標準》(GB50201—94)和《水利水電工程樞紐工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)的規(guī)定，對臥牛湖水庫大壩重新復核，水庫原防洪標準為50 a一遇洪水設計，500 a一遇洪水校核。水庫復核后防洪標準為50 a一遇洪水設計，1000 a一遇洪水校核，樞紐工程為Ⅲ等，主要建筑物為3級。

2.1.2 大壩加固方案選擇

根據(jù)臥牛湖水庫目前狀況，大壩加固設計包括壩體壩基滲漏及大壩加高培厚。本次設計各選兩個方案對壩體壩基防滲及壩體加高培厚進行方案比選。

2.1.2.1 壩體壩基防滲方案比選

根據(jù)地質剖面圖，壩體內有層最厚處3.0 m的礫石透水層，壩基也有層最厚處3.0 m的礫石透水層?；A下部為花崗巖，弱風化層以下為不透水層。本次防滲處理主要是礫石、全風化及強風化花崗巖層，為此選擇高壓旋噴灌漿、高壓定噴灌漿與混凝土防滲墻兩種方案進行比選。

方案1:采用高壓旋噴灌漿、高壓定噴射灌漿(以下簡稱高壓灌漿)防滲

高壓灌漿是利用置于鉆孔中的噴射裝置射出高壓水來沖擊破壞被灌地層結構，同時將漿液灌入，形成按設計方向、深度、厚度和結構形式，與地基緊密結合，構成連續(xù)的防滲帷幕體。本次防滲處理弱風化部分(深度2.0 m)采用高壓旋噴灌漿，弱風化以上部分高壓定噴灌漿。

高壓旋噴和定噴防滲墻布置在上游壩坡上，距壩軸線4.31 m。兩種灌漿總長113 m(樁號0+031～0+144)。高壓旋噴孔距0.6 m，高壓定噴孔距1.2 m，在樁號0+041～0+080段，設置雙排孔，0+031～0+041、0+080～0+144兩段為單排孔，鉆孔最深為27.4 m，最淺17.4 m，總進尺7142.0 m(不包括帷幕灌漿1 232.0 m和檢查孔)，本方案投資432.32萬元。

方案2:采用混凝土防滲墻防滲

混凝土防滲墻是利用專用機具，在壩體或覆蓋層透水地基中，建造槽，以泥漿固壁，采用直升導管，向槽孔內澆筑混凝土，形成連續(xù)的混凝土墻，起到防滲的目的。

槽形孔混凝土防滲墻布置同高壓定噴灌漿，槽孔長度2.0 m，墻厚0.8 m。鉆孔深度同高壓灌漿。成墻面積3 680.0 m2(不包括帷幕灌漿)，投資951.43萬元。

綜合比較，高壓灌漿投資少，防滲效果可靠(黑河市宋集屯水庫壩基采用的就是高壓定噴灌漿防滲，效果較好)，不破壞壩體，而且操作方便，施工期短。因此，本次初步設計大壩基礎防滲采用高壓灌漿。

2.1.2.2 大壩加高培厚方案比選

根據(jù)《臥牛湖大壩安全分析評價報告》對臥牛湖水庫現(xiàn)有壩頂高程復核結果可知，臥牛湖水庫大壩壩頂需加高1.11 m，本次設計初選2個方案進行比選。

1)方案1:壩頂不加高，迎水面壩肩設防浪墻。

經(jīng)過復核，壩頂高程為158.50 m，現(xiàn)壩頂高程157.39 m，本方案為現(xiàn)有壩頂高程和寬度不變，在迎水面壩肩設鋼筋混凝土防浪墻，墻高1.11 m。迎水面采用0.20 m厚混凝土板護坡，坡度1∶2.75，背水坡采用碎石護坡，坡度為1∶2.5。此方案投資111.59萬元。

2)方案2:壩頂加高到158.50 m。

本方案在壩頂不設防浪墻，將大壩加高1.11 m，迎水坡同方案1，背水坡培厚，坡度為1∶2.5，碎石護坡。方案2投資145.17萬元。

上述兩種方案優(yōu)缺點比較見表1。綜合比較，方案1投資比方案2少，施工期短，施工時不影響頂上交通，又能使大壩達到復核標準，因此本次設計大壩加高培厚方案推薦方案1。

表1 方案優(yōu)缺點比較表

綜合兩種方案比選，壩體壩基防滲采用高壓灌漿，大壩加高培厚采用壩頂不加高，迎水面壩肩設防浪墻方案。

2.2 溢洪道加固設計

本次溢洪道加固設計，在保持溢洪道原有規(guī)模不變的情況下進行改建。

溢洪道進口導流墻長度和高度不滿足規(guī)范規(guī)定，需重建;現(xiàn)有鋪蓋為干砌石，塊石被水流沖刷，多處脫落。鋪蓋與駝峰堰段基礎為風化花崗巖，透水性強，原設計雖有帷幕灌漿但卻沒實施，本次除險加固設計在鋪蓋下部設帷幕灌漿(溢洪道帷幕灌漿與壩基防滲相連)，為使帷幕灌漿與溢洪道形成整體，本次設計鋪蓋為混凝土結構。

溢洪道左側漿砌石擋墻，現(xiàn)已有多次裂縫，當庫水位超過鋪蓋頂高程，裂縫開始漏水，為保證墻體穩(wěn)定，采用墻面抹砂漿，墻后灌漿。將原溢洪道加長至158.35 m，為防止水流沖淘，在溢洪道末端增設挑流鼻坎。溢洪道交通橋橋拱板已發(fā)生變形，局部已出現(xiàn)裂縫，防浪墻也無法由橋面經(jīng)過，此橋已經(jīng)被鑒定為危橋，因此本次除險加固交通橋拆除重建。溢洪道進口處攔魚柵已被撞毀，本次設計新建攔魚柵。

2.3 輸水洞加固設計

輸水洞鋼桁架橋經(jīng)核算強度不滿足要求，進水塔內工作鋼閘門銹蝕嚴重，閘門板厚度不能滿足強度要求，木質檢修門已腐爛，啟閉機已不能正常工作。引水隧洞經(jīng)洞內檢查發(fā)現(xiàn)未襯砌段祼露巖石風化嚴重，大部分洞身皆有巖石脫落現(xiàn)象，因此對洞身未襯砌部分進行處理。引水隧洞混凝土已襯砌段現(xiàn)狀較好，未襯砌段風化普遍、均勻，故本次設計對引水隧洞未襯砌部分進行混凝土襯砌，襯砌厚度同已襯砌段。

3 問題與建議

臥牛湖水庫除險加固設計方案正在實施。壩基高壓定噴地質勘察不詳細，與實際鉆探取樣有點差距，今后加強地質勘察精度，有利于提高設計質量。

［1］中華人民共和國發(fā)展和改革委員會.DL/T5200—2004水電水利工程高壓噴射灌漿技術規(guī)范［S］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］水利部天津水利水電勘測設計研究院.SL253—2000溢洪道設計規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.

［3］黃河水利委員會勘測規(guī)劃設計研究院.SL274—2001碾壓式土石壩設計規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2002.

TV62

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1007-7596(2012)02-0138-02

2011-04-11

孫蘭鳳(1969-)，女，黑龍江伊春人，高級工程師;呂仁國(1967-)，男，黑龍江伊春人，高級工程師;商秋靜(1976-)，女，黑龍江青崗人，工程師。