半截河水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施分析

高慶軍

(黑龍江省虎林市云山農(nóng)場(chǎng)水務(wù)局，黑龍江虎林158420)

1 工程概況

半截河水庫(kù)位于穆棱河一級(jí)支流半截河上，距雞東縣城43 km，距向陽(yáng)鎮(zhèn)6 km，地理座標(biāo)為E 132°45'，N 45°35'。水庫(kù)控制流域面積 106 km2，最大庫(kù)容1 627萬(wàn) m3，是一座以灌溉、防洪為主，結(jié)合養(yǎng)魚(yú)的多年調(diào)節(jié)的中型水庫(kù)。

半截河水庫(kù)是在1958年大躍進(jìn)期間動(dòng)工，1963年基本完工，水庫(kù)于1976年進(jìn)行一次工程除險(xiǎn)加固。水庫(kù)可灌溉水田700 hm2;防洪影響下游14個(gè)村屯、2萬(wàn)人口，保護(hù)耕地3 000萬(wàn)hm2，治澇面積244 hm2，保護(hù)縣級(jí)公路(雞密公路)1條、鄉(xiāng)級(jí)公路3條。水庫(kù)年養(yǎng)魚(yú)40萬(wàn)尾，年產(chǎn)魚(yú)48萬(wàn)斤。

2 水庫(kù)現(xiàn)存主要問(wèn)題

水庫(kù)主要有以下4個(gè)問(wèn)題:

1)護(hù)坡干砌石塊已嚴(yán)重風(fēng)化，大部分已成碎石狀，土壩局部壩段出現(xiàn)不均勻沉陷，壩基老河道段為透水不良級(jí)配細(xì)砂、中砂，壩下滲流明顯，工程未做防滲處理，無(wú)排水反濾設(shè)施。

2)溢洪道陡坡段無(wú)防沖護(hù)砌，兩岸巖石已強(qiáng)風(fēng)化，抗沖刷能力差，溢洪道金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備不完善，未設(shè)檢修門(mén)及啟閉設(shè)備[1－2]。

3)輸水洞為右岸巖體開(kāi)鑿成洞，進(jìn)口啟閉塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)建造時(shí)采用的是140#混凝土，由于混凝土強(qiáng)度較低并經(jīng)長(zhǎng)期的凍融侵蝕作用，塔部墻體混凝土表面出現(xiàn)坑洼孔洞掉塊現(xiàn)象，并有多處裂縫，剝蝕現(xiàn)象嚴(yán)重[3]。

進(jìn)、出口翼墻為漿砌石擋墻，目前墻體與隧洞口銜接處已開(kāi)裂、歪斜變形。擋墻底部出現(xiàn)橫向貫穿縫。隧洞全長(zhǎng)87 m，洞徑為2.0 m×2.5 m拱形方涵，其中拱高0.5 m。設(shè)計(jì)最大泄量16.40 m3/s。隧洞自建成以來(lái)，一直是按無(wú)壓流控制過(guò)水，洞內(nèi)有63m長(zhǎng)段洞頂基本未做混凝土襯砌，僅對(duì)1.0 m高的兩側(cè)壁及洞底做了襯護(hù)。

檢查洞內(nèi)有兩處巖石較破碎，形成環(huán)狀裂縫，裂縫寬度約5～7 cm。觀察有洞頂剝落小石子現(xiàn)象，并沿裂縫漏水，洞頂其它部位也多處滲水。巖石抗沖流速不滿足隧洞最大設(shè)計(jì)過(guò)流量的流速，滲流危及大壩安全。出口消能下游無(wú)海漫防沖段[4－5]。

4)壩上沒(méi)有搶險(xiǎn)照明設(shè)施，水庫(kù)無(wú)必要的觀測(cè)、通訊、交通設(shè)備及水文測(cè)報(bào)設(shè)施，水庫(kù)管理制度不善，大壩運(yùn)行管理較差。

3 水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程

水庫(kù)除險(xiǎn)加固主要內(nèi)容有大壩工程處理、溢洪道工程處理及輸水調(diào)工程處理。

3.1 大壩工程處理措施

水庫(kù)護(hù)坡現(xiàn)狀為上游干砌石，下游碎石，目前已嚴(yán)重風(fēng)化、破損。本次設(shè)計(jì)仍采用砌石為主，設(shè)計(jì)取干砌石護(hù)坡厚度0.60 m，碎石墊層厚度0.20 m，砂礫石墊層厚度0.20 m。

通過(guò)壩基滲透計(jì)算可以看出，壩后覆蓋層在0+150～0+450范圍內(nèi)，壩基滲流不滿足穩(wěn)定要求，需采取防滲減壓措施。

考慮現(xiàn)狀壩后坡腳外已種植一片樹(shù)林，同時(shí)黏土覆蓋層相對(duì)較厚，若采用排水減壓溝既破壞現(xiàn)有植被，工程造價(jià)又相對(duì)偏高。經(jīng)綜合比較，選定排水減壓井型式，以達(dá)到排滲減壓效果[6]。

在壩后坡腳設(shè)貼坡排水防護(hù)。雖經(jīng)計(jì)算壩后坡浸潤(rùn)線逸出段滲透穩(wěn)定滿足，但考慮防凍脹要求并結(jié)合壩基排水，設(shè)貼坡排水并設(shè)集水溝，集水溝深1m。將減壓井內(nèi)集水排入壩腳集水溝。

貼坡排水護(hù)坡1∶2.0，在頂高程172.70 m處設(shè)3.0 m平臺(tái)，，堆塊石垂直厚度1.34 m，下設(shè)碎石反濾30 cm，砂礫石反濾30 cm。

3.2 溢洪道工程處理措施

除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)針對(duì)溢洪道出口消能部分、檢修閘門(mén)設(shè)施部分等做除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。消能型式為底流消能[7－8]。

內(nèi)容包括:對(duì)陡坡段底板進(jìn)行鋼筋混凝土襯砌，兩側(cè)做鋼筋混凝土懸臂式邊墻，增設(shè)消力池、海漫;疏通下游尾水渠至河道;重修檢修門(mén)槽、增設(shè)檢修門(mén)排架及檢修橋，并設(shè)計(jì)一扇檢修門(mén)。

陡坡段首端接閘室末端平坡段40 m長(zhǎng)尾部，陡坡末段接消力池，陡坡坡比 i為0.069，水平長(zhǎng)度120 m;消力池長(zhǎng)19.0 m，池寬31.50 m，池深 2 m;陡坡與消力池兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土擋墻。

海漫平坡段長(zhǎng)10 m，斜坡段長(zhǎng)30 m，斜坡坡度1∶20，末端設(shè)防沖齒槽，海漫底寬31.50 m，海漫護(hù)底為干砌石;海漫兩側(cè)設(shè)土堤，迎水側(cè)邊坡1∶1.5，做干砌石護(hù)坡。為使下游水面銜接順暢，整修尾水渠長(zhǎng)185 m。

閘墩檢修門(mén)槽處設(shè)檢修橋排架，排架柱斷面尺寸為0.4 m×0.4 m，排架高5.40 m，橋面板上設(shè)軌道式啟閉設(shè)備，吊裝檢修閘門(mén)。

3.3 輸水洞工程處理措施

輸水洞除險(xiǎn)加固內(nèi)容主要包括進(jìn)口金屬結(jié)構(gòu)、啟閉機(jī)房、隧洞內(nèi)結(jié)構(gòu)襯砌等。

輸水洞進(jìn)口啟閉機(jī)房拆除重建，機(jī)房建筑面積16 m2，磚混結(jié)構(gòu)。

更換進(jìn)口閘門(mén)啟閉設(shè)備。將進(jìn)口已經(jīng)變形的上、下兩道閘門(mén)(一扇木閘門(mén)、一扇鋼閘門(mén))及埋件報(bào)廢重做，上層閘門(mén)尺寸(寬×高)2.0 m×1.0 m，下層閘門(mén)尺寸(寬×高)2.5 m×1.0 m。隧洞進(jìn)口兩側(cè)翼墻與隧洞口銜接處已開(kāi)裂、歪斜變形，擋墻底部出現(xiàn)橫向貫穿縫[9]。

兩側(cè)翼墻進(jìn)行拆除重建。翼墻為鋼筋混凝土懸臂擋土墻，墻高2.9 m，兩側(cè)翼墻各長(zhǎng)20 m。

對(duì)隧洞內(nèi)部63 m長(zhǎng)段洞頂及1.0 m高以上的洞側(cè)壁巖石裸露段做噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組合式襯砌。對(duì)進(jìn)口19.0 m長(zhǎng)洞內(nèi)壁及出口5.0 m洞內(nèi)壁原襯砌混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，先對(duì)剝蝕層進(jìn)行鑿毛，再做與洞頂及側(cè)壁一樣的襯砌方式。

噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)組合式襯砌型式:噴混凝土厚度0.15 m，掛鋼筋網(wǎng)格尺寸200 mm×200 mm，鋼筋直徑Φ10。襯砌之后再全洞徑內(nèi)做錨筋加固，采用錨筋直徑Φ20，間距50 cm，錨筋長(zhǎng)度1 m。

4 結(jié)語(yǔ)

半截河水庫(kù)已經(jīng)圓滿的通過(guò)黑龍江省水利廳的審查批復(fù)，現(xiàn)已施工結(jié)束，運(yùn)行完好。

[1]劉煥芹，張兆義，董春麗.元寶山水庫(kù)大壩安全分析評(píng)價(jià)[J].黑龍江水利科技，2009，37(04):94 －95.

[2]劉杰，武建萍，高麗梅.水庫(kù)除險(xiǎn)加固后土壩的滲流穩(wěn)定分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2010(01):77.

[3]金幫林，王叢.小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固分析與探討[J].水利天地，2009(02):14－15.

[4]王貴川，徐林.大田壩水庫(kù)除險(xiǎn)加固分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(07):246 －247.

[5]陳靜.朱坊水庫(kù)除險(xiǎn)加固分析與設(shè)計(jì)[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2012(01):36－39.

[6]鄧昌國(guó).華林水庫(kù)樞紐工程除險(xiǎn)加固分析[J].內(nèi)蒙古水利，2012(03):35－36.

[7]金幫琳.山河水庫(kù)除險(xiǎn)加固分析與探討[J].大壩與安全，2009(01):91－93.

[8]周桂春.淺談目前小型水庫(kù)建設(shè)的特點(diǎn)及除險(xiǎn)加固分析[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2011(09):342，345.

[9]韓賓.土石壩的除險(xiǎn)加固分析[J].科學(xué)咨詢:科技管理，2013(01):43－45.