柳河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)概述

李 威，劉盈盈

(佳木斯市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江佳木斯154002)

柳河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)概述

李 威，劉盈盈

(佳木斯市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，黑龍江佳木斯154002)

黑龍江省木蘭縣柳河水庫(kù)由于年久失修，存在諸多隱患，早已成為一座險(xiǎn)庫(kù)。水庫(kù)能否安全運(yùn)行對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活有很大影響，一旦失事，不但會(huì)淹沒(méi)下游大面積農(nóng)村和村屯，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全也造成了巨大的威脅。

柳河水庫(kù);除險(xiǎn)加固;必要性;措施;設(shè)計(jì)

1 水庫(kù)工程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 水庫(kù)現(xiàn)狀

柳河水庫(kù)位于哈爾濱市轄管的木蘭縣，水庫(kù)由土壩、溢洪道、輸水洞等建筑物組成。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)。水庫(kù)正常蓄水位為129.92 m，興利庫(kù)容為448.7萬(wàn) m3。

1.1.1 土壩

水庫(kù)壩址位于柳河鎮(zhèn)馬家屯北1.0 m處的柳樹(shù)河中游，壩長(zhǎng)1 000 m，壩頂寬度約為5 m，壩頂高程130.398～131.878 m，最大壩高7.1 m，上游邊坡約為1∶2.54 ～ 1∶4.18，下游邊坡約為1∶2.41 ～ 1∶2.75。土壩為黏性土均質(zhì)壩，上游護(hù)坡采用塊石護(hù)坡，下游無(wú)護(hù)坡。

1.1.2 溢洪道

溢洪道位于土壩右端，樁號(hào)0+000處，為有閘控制開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程127.50 m，單孔凈寬2.0 m，共5孔，總凈寬10 m，采用底流式消能，在溢洪道下游尾水渠0+100有跌差4 m的跌水1座。

1.1.3 輸水洞

輸水洞位于土壩左端，樁號(hào)0+840處，為壩下埋管，鋼筋混凝土箱涵，斷面尺寸1.4 m(寬)×1.4 m(高)，洞長(zhǎng)30 m，進(jìn)口底板高程為125.00 m，下游無(wú)海漫段。

1.2 水庫(kù)存在的問(wèn)題

目前水庫(kù)工程存在的主要問(wèn)題有4個(gè)方面:

1)土壩壩頂路面破壞嚴(yán)重，上游的塊石護(hù)坡，為亂插石，塊徑不一、厚度不均勻，無(wú)墊層和反濾層，經(jīng)多年運(yùn)行，所剩無(wú)幾，局部壩段上游邊坡已產(chǎn)生脫坡破壞，土壩下游壩坡有局部隆起現(xiàn)象，無(wú)排水設(shè)施［1］。

2)溢洪道經(jīng)多年運(yùn)行，寬頂堰表面混凝土剝蝕嚴(yán)重，下游海漫、尾水渠沖毀。在溢洪道下游尾水渠的跌水墻體斷裂，影響溢洪道尾水下泄。閘門(mén)主要構(gòu)件局部銹蝕嚴(yán)重，止水局部損壞，有漏水現(xiàn)象，啟閉設(shè)備老化，不靈活，沒(méi)有檢修閘門(mén)。

3)輸水洞洞身混凝土出現(xiàn)裂縫，洞壁混凝土大面積剝蝕脫落，鋼筋裸露，下游無(wú)海漫段，沖刷嚴(yán)重，閘門(mén)及門(mén)槽變形，構(gòu)件銹蝕嚴(yán)重，止水橡皮老化，脫落損壞，漏水嚴(yán)重，啟閉機(jī)不能正常啟閉。

4)水庫(kù)管理機(jī)構(gòu)和運(yùn)行管理制度不健全，管理站管理設(shè)施簡(jiǎn)陋，管理用房及職工生活用房已超正常使用年限，嚴(yán)重影響水庫(kù)的正常管理，水庫(kù)管理規(guī)章制度不健全，水毀工程得不到及時(shí)維修，大壩沒(méi)有觀測(cè)設(shè)施，無(wú)大壩安全監(jiān)測(cè)、交通、通訊及水情觀測(cè)設(shè)施，無(wú)法使管理走向正規(guī)化、規(guī)范化。

2 除險(xiǎn)加固的必要性

2.1 水庫(kù)工程存在諸多隱患、亟待除險(xiǎn)加固

柳河水庫(kù)工程存在諸多隱患:如土壩頂路面沉陷，上游塊石護(hù)坡破壞，溢洪道進(jìn)出口翼墻混凝土剝落，無(wú)海漫段，輸水洞和溢洪道閘門(mén)及啟閉設(shè)備陳舊破損，螺桿彎曲，止水失效，進(jìn)出口擋土墻已斷裂、傾斜等這些險(xiǎn)情都直接威脅著水庫(kù)的安全運(yùn)行，2007年4月8日，水庫(kù)在運(yùn)行中出現(xiàn)高水位130.10 m，相應(yīng)庫(kù)容510萬(wàn) m3，大壩合攏處400 m范圍內(nèi)的壩腳滲水嚴(yán)重，溢洪道泄洪時(shí)，溢洪道消力池、海漫、尾水渠及下游跌水都受到嚴(yán)重沖刷。

2.2 發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的需要

柳河水庫(kù)是一座以灌溉為主，兼顧防洪和養(yǎng)殖等綜合利用的水庫(kù)。由于存在諸多隱患，造成灌溉保證率下降，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)滯后，水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，限制了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但由于本區(qū)農(nóng)民多年從事水稻種植，有著豐富的水稻種植經(jīng)驗(yàn)，水稻種植熱情很高，因此水庫(kù)險(xiǎn)情亟待解決以滿足人民生產(chǎn)需求，同時(shí)還可為木蘭縣開(kāi)辟水庫(kù)旅游、養(yǎng)殖等經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新途徑，對(duì)于發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)起到促進(jìn)作用。

3 除險(xiǎn)加固的措施

3.1 土壩設(shè)計(jì)

大壩壩型不變，仍為既有的均質(zhì)壩，計(jì)算復(fù)核《安全鑒定》壩頂高程，大壩斷面基本沒(méi)有改變，只是局部的填高加固。將現(xiàn)有砌石護(hù)坡拆除，采用效果較好、施工方便的預(yù)制混凝土板護(hù)坡。

3.1.1 斷面設(shè)計(jì)

土壩長(zhǎng)1 000 m，壩頂高程131.89 m，最大壩高7.1 m，壩頂寬5.0 m，上游坡比為1∶3.0，下游坡比為1∶2.5，無(wú)馬道。壩頂采用泥結(jié)石路面，厚度為20 cm。

土壩上游干砌石護(hù)坡拆除重建，護(hù)坡長(zhǎng)度為950 m，樁號(hào)0+000～0+950段，護(hù)坡結(jié)構(gòu)采用預(yù)制混凝土板，厚度為15 cm，下設(shè)10 cm粗砂及無(wú)紡布一層，固腳為干砌石，高度依地面高程變化而變化，上寬2.0 m，下寬1.0 m。

3.1.2 滲漏穩(wěn)定分析

壩體由低液限黏土組成，土料質(zhì)量較好，滿足設(shè)計(jì)要求。水庫(kù)建成至今，已運(yùn)行40多年，并沒(méi)有發(fā)生大壩滲透和穩(wěn)定破壞。本次對(duì)設(shè)計(jì)大壩進(jìn)行了滲漏穩(wěn)定分析計(jì)算，確定其滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 溢洪道設(shè)計(jì)

由于溢洪道閘室段整體穩(wěn)定性較好，故本次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)對(duì)閘室段只進(jìn)行維修加固，消力池拆除重建，新建進(jìn)水渠和海漫段。

3.2.1 結(jié)構(gòu)型式

溢洪道位于土壩右端，樁號(hào)0+000處，為有閘控制開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程127.50 m，共5孔，單孔凈寬2.0 m，總凈寬10 m，采用底流式消能，消力池長(zhǎng)20 m，池深1.3 m，海漫段長(zhǎng)30 m。

3.2.2 滲漏穩(wěn)定分析

溢洪道穩(wěn)定計(jì)算為閘室段穩(wěn)定計(jì)算，現(xiàn)有溢洪道閘室段穩(wěn)定性較好，不需拆除重建，只對(duì)其進(jìn)行維修加固，為安全起見(jiàn)對(duì)閘室穩(wěn)定進(jìn)行了復(fù)核，滿足規(guī)范要求。

滲流計(jì)算:洞底未設(shè)防滲板樁時(shí)最大水平坡降:Jx=0.15＜［Ja水］=0.19，即水平段抗?jié)B穩(wěn)定性能夠滿足規(guī)范要求;出口坡降:J0=0.17＜［Ja出］=0.45，即出口段抗?jié)B穩(wěn)定性能夠滿足規(guī)范要求。

3.3 輸水洞設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)輸水洞為拆除重建。

3.3.1 結(jié)構(gòu)型式

輸水洞位于土壩左端，樁號(hào)0+840，為壩下鋼筋混凝土箱涵，斷面尺寸1.5 m(寬)×1.5 m(高)，洞長(zhǎng)32 m，進(jìn)口底板高程為125.0 m，采用底流消能，消力池長(zhǎng)8.5 m，池深0.6 m，海漫段長(zhǎng)12 m，采用干砌石護(hù)砌。

3.3.2 滲漏穩(wěn)定分析

輸水洞穩(wěn)定計(jì)算包括擋土墻的抗滑穩(wěn)定計(jì)算、抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算、基底應(yīng)力及基底應(yīng)力不均勻系數(shù)的計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，抗滑穩(wěn)定系數(shù)、抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)及基底應(yīng)力不均勻系數(shù)等均滿足規(guī)范要求。

滲流計(jì)算:洞底未設(shè)防滲板樁時(shí)最大水平坡降:Jx=0.08＜［Ja水］=0.66，即水平段抗?jié)B穩(wěn)定性能夠滿足規(guī)范要求;出口坡降:J0=0.14＜［Ja出］=1.03，即出口段抗?jié)B穩(wěn)定性能夠滿足規(guī)范要求。

4 工程效益

工程建成后，保護(hù)耕地0.17萬(wàn)hm2，其中水田0.1萬(wàn)hm2，旱田0.07萬(wàn)hm2;保護(hù)人口2萬(wàn)人，新增灌溉面積0.03萬(wàn)hm2，新增糧食產(chǎn)量164.125萬(wàn)kg，新增灌溉效益285.93萬(wàn)元，養(yǎng)殖效益73.5萬(wàn)元，產(chǎn)量105萬(wàn)尾。

［1］王秘學(xué)，葉俊榮.陸水水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)水利，2008(20):73-76.

TV697.3

B

1007-7596(2014)05-0272-02

2013-11-29

李威(1987-)，女，黑龍江慶安人，助理工程師;劉盈盈(1982-)，女，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。