馱英水庫(kù)消能防沖護(hù)岸設(shè)計(jì)

張祖航，董薔薇

（1.北海河海水利水電設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，廣西 北海 536000；2.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530007）

1 工程概況

馱英水庫(kù)由攔河壩、溢洪道、泄洪隧洞、灌溉發(fā)電進(jìn)水口、壩后發(fā)電隧洞及下游護(hù)岸等組成，其中護(hù)岸工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)按消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用，為50年一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位為180.83 m。

下游右岸自壩下293 m防護(hù)至壩下613 m，左岸自壩下240 m 防護(hù)至壩下667 m，防護(hù)總長(zhǎng)為1280 m，兩岸均修建護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，按50 年一遇洪水水位加安全超高確定防護(hù)高程為181.300 m。受溢洪道沖坑影響的護(hù)岸，采用樁基護(hù)岸進(jìn)行防護(hù)；未受溢洪道沖坑影響的護(hù)岸坡腳修建高5 m的C25混凝土重力式防淘墻。

為盡量減少開(kāi)挖或回填工程量，承臺(tái)及重力式擋墻頂部以上護(hù)坡基本沿原地形布置，巖石基礎(chǔ)的護(hù)坡坡比不陡于1∶0.75，土質(zhì)基礎(chǔ)的護(hù)坡坡比不陡于1∶1，護(hù)坡為C25 混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.4 m，護(hù)坡頂部布置下底寬6 m，深8 m的齒墻。位于覆蓋層土體內(nèi)的護(hù)坡下部應(yīng)注意設(shè)置反濾墊層。為解決好邊坡的排水問(wèn)題，在邊坡上布置Φ75 的梅花狀排水孔，長(zhǎng)3 m，間距3 m×3 m。重力式擋墻設(shè)置永久縫，砼護(hù)坡按3 m×3 m設(shè)置永久縫。

2 模型試驗(yàn)

通過(guò)馱英水庫(kù)樞紐1∶80水工整體模型試驗(yàn)，觀測(cè)分析了溢洪道與泄洪洞的泄流能力、流態(tài)、下游河道流速與沖刷等水力學(xué)參數(shù)。在下游河道布置了8個(gè)量測(cè)流速斷面，樁號(hào)分別為0+310、0+390、0+450、0+510、0+565、0+620、0+680、0+740（大壩樁號(hào)系統(tǒng)）。流速斷面布置見(jiàn)圖1，各工況下游河道流速分布見(jiàn)圖2，各工況下游河道沖刷形態(tài)見(jiàn)圖3、圖4和表1。

表1 下游河道沖坑特征值

圖1 下游河床測(cè)流斷面分布圖

圖2 下游河道流速分布圖

圖3 下游河道沖刷形態(tài)

圖4 下游河道沖刷形態(tài)縱剖面圖

由圖4 和表1 可知，當(dāng)溢洪道與泄洪洞聯(lián)合泄洪時(shí)，主沖坑位于溢洪道挑流鼻坎下游，左右兩岸亦形成沖刷。隨下泄流量的增大主沖坑深度、左右岸沖刷深度均呈增大趨勢(shì)。

（1）校核工況下，主沖坑最深點(diǎn)高程為146.8 m，沖刷深度21.7 m，后坡比1∶5.1。左岸沖刷最深點(diǎn)高程為141.3 m，沖刷深度27.2 m；右岸沖刷最深點(diǎn)高程為146.1 m，沖刷深度22.4 m。

（2）設(shè)計(jì)工況下，主沖坑最深點(diǎn)高程為150.3 m，沖刷深度18.2 m，后坡比1∶4.1。左岸沖刷最深點(diǎn)高程為151.0 m，沖刷深度17.5 m；右岸沖刷最深點(diǎn)高程為151.2 m，沖刷深度17.3 m。

（3）消能防沖設(shè)計(jì)工況下，主沖坑最深點(diǎn)高程為150.8 m，沖刷深度17.7 m，后坡比1∶4.5。左岸沖刷最深點(diǎn)高程為152.4 m，沖刷深度16.1 m；右岸沖刷最深點(diǎn)高程為150.4 m，沖刷深度18.1 m。

（4）正常蓄水位溢洪道單獨(dú)敞泄，主沖坑最深點(diǎn)高程150.8 m，沖刷深度17.1 m，后坡比1∶4.0。左岸沖刷最深點(diǎn)高程為153.4 m，沖刷深度15.1 m；右岸沖刷最深點(diǎn)高程為151.0 m，沖刷深度17.5 m。

（5）正常蓄水位泄洪洞單獨(dú)敞泄，主沖坑最深點(diǎn)高程152.1 m，沖刷深度16.4 m，后坡比1∶3.1。左岸沖刷最深點(diǎn)高程為154.8 m，沖刷深度13.7 m；右岸沖刷最深點(diǎn)高程為159.0 m，沖刷深度9.5 m。

3 護(hù)岸設(shè)計(jì)

根據(jù)水工模型試驗(yàn)進(jìn)行護(hù)岸防護(hù)形式的布置，消能防沖設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位為180.83 m。采用2000年一遇進(jìn)行極限控制。

根據(jù)水工模型試驗(yàn)的成果可知：溢洪道跟泄洪洞聯(lián)合泄洪時(shí)，溢洪道為挑流消能、泄洪道為挑面流消能，聯(lián)合泄洪的水流對(duì)下游護(hù)岸的沖刷很?chē)?yán)重，特別是溢洪道在距溢洪道出口110 左右的位置形成了大的沖坑（校核工況21.7 m），對(duì)溢洪道、泄洪洞以及兩岸的邊坡均造成了嚴(yán)重的威脅，因此，本工程對(duì)于沖刷嚴(yán)重的護(hù)岸段采用了樁基+承臺(tái)的護(hù)岸防護(hù)形式；對(duì)于流速較小，沖刷影響較小的護(hù)岸段采用重力式防淘墻的防護(hù)形式。

護(hù)岸樁基底高程按50 年一遇洪水沖刷深度進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)樁基規(guī)范要求，樁基嵌入巖石的深度需超過(guò)總長(zhǎng)1/3，因此樁基底高程低于50 年一遇洪水沖刷深度的1/3 設(shè)計(jì)，且低于2000 年一遇洪水的沖刷深度；樁頂高程以常水位線控制。樁基頂設(shè)C30 混凝土承臺(tái)，承臺(tái)下設(shè)單排C30 鋼筋混凝土樁基，樁徑1.2 m，順?biāo)较驑吨行木? m。

（1）左岸防護(hù)。左岸自樁號(hào)HZ0+000.00（壩下240 m）防護(hù)至樁號(hào)HZ0+427.07 共427.07 m 進(jìn)行護(hù)岸防護(hù)，防護(hù)高程為181.3 m。樁號(hào)HZ0+030～HZ0+338.39段護(hù)岸受溢洪道、泄洪洞沖坑影響，采用樁基護(hù)岸，承臺(tái)頂高程為168.0～170.0 m，樁底高程為140.0～155.0 m；樁號(hào)HZ0+338.39～HZ0+427.07 采用貼坡重力式擋墻護(hù)岸形式，擋墻采用C25混凝土，高5 m。

（2）右岸防護(hù)。下游右岸自樁號(hào)HY0+000.00（壩下293 m）防護(hù)至樁號(hào)HY0+360.1 共360.1 m 進(jìn)行護(hù)岸防護(hù)，防護(hù)高程為181.3 m。樁號(hào)HY0+000～HY0+ 240.11 段護(hù)岸受溢洪道、泄洪洞沖坑影響，此段采用樁基護(hù)岸，承臺(tái)頂高程為168.5～178.0 m，樁底高程為138.5～162.5 m；樁號(hào)HY0 +240.11～HY0+360.1采用貼坡重力式擋墻護(hù)岸形式，擋墻采用C25混凝土，高5 m。

4 結(jié)語(yǔ)

馱英水庫(kù)泄洪方式采用溢洪道+泄洪洞聯(lián)合泄洪的方式，因工程場(chǎng)區(qū)等情況影響，溢洪道與泄洪洞的布置距離接近，導(dǎo)致泄洪時(shí)水流條件極其復(fù)雜，泄洪時(shí)產(chǎn)生的沖坑很深，對(duì)護(hù)岸邊坡的穩(wěn)定安全造成了嚴(yán)重的威脅，又因溢洪道及泄洪洞均接近大壩及壩后發(fā)電廠房，聯(lián)合泄洪產(chǎn)生的影響對(duì)整個(gè)水庫(kù)建筑物的安全均產(chǎn)生了影響，故本工程對(duì)沖刷嚴(yán)重護(hù)岸段進(jìn)行樁基防護(hù)，以確保水庫(kù)樞紐安全。