筆架山水庫除險(xiǎn)加固工程規(guī)模復(fù)核及維修方案探析

李景權(quán)，慕景洋

(1、筆架山監(jiān)獄 黑龍江 雙鴨山155913；2、大慶油田水務(wù)公司，黑龍江 大慶 163454)

筆架山水庫除險(xiǎn)加固工程規(guī)模復(fù)核及維修方案探析

李景權(quán)1，慕景洋2

(1、筆架山監(jiān)獄 黑龍江 雙鴨山155913；2、大慶油田水務(wù)公司，黑龍江 大慶 163454)

筆架山水庫始建于解放前偽滿時(shí)期，解放后經(jīng)多次建設(shè)，只完成泄洪閘及付壩續(xù)建工程，其它如土壩上游鋪蓋、下游蓋重及減壓排滲溝、上下游護(hù)坡等工程至今尚未按設(shè)計(jì)全部完工，且存在嚴(yán)重的病險(xiǎn)。為此，筆架山監(jiān)獄于2013年編制筆架山水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告；并經(jīng)黑龍江省雙鴨山市水務(wù)局對水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告進(jìn)行鑒定審定，2017年水利部大壩安全管理中心認(rèn)定筆架山水庫為三類壩，首先對水庫的工程規(guī)模進(jìn)行了復(fù)核，然后根據(jù)核查單位的具體意見，對水庫相應(yīng)的工程進(jìn)行維修加固。

筆架山水庫；除險(xiǎn)加固；核查意見；工程規(guī)模；維修方案

1 工程概況

筆架山水庫位于雙鴨山市集賢縣安邦河一級支流哈達(dá)密河的下游，距集賢縣約10km，壩址以上控制流域面積為180km2。水庫現(xiàn)隸屬于黑龍江省筆架山農(nóng)場有限責(zé)任公司管理，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、除澇、養(yǎng)殖等綜合利用中型水庫。根據(jù)“大中型水庫大壩基本資料登記表”，水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇洪水設(shè)計(jì)，1000a一遇洪水校核，死庫容為0.018×108m3，相應(yīng)死水位為119.50m；興利庫容為0.26×108m3，相應(yīng)興利水位為128.20m；設(shè)計(jì)庫容為0.27×108m3，相應(yīng)設(shè)計(jì)水位為128.50m；校核庫容為0.38×108m3，相應(yīng)校核水位為129.20m。水庫設(shè)計(jì)灌溉面積為0.17萬hm2，養(yǎng)殖水面0.91萬hm2，同時(shí)對下游的1.14萬hm2耕地、16個(gè)村屯、2.33萬人口、集佳鐵路、哈同高速、富華公路起到一定的保護(hù)作用。

筆架山水庫始建于解放前偽滿時(shí)期，當(dāng)時(shí)進(jìn)行了壩體清基、開挖、部分壩體填筑及在左壩肩開挖完成輸水遂洞。解放后經(jīng)1958年、1963年、1965年、1986年、1989年及1990年的建設(shè)，由于資金等原因只完成泄洪閘及付壩續(xù)建工程，其它如土壩上游鋪蓋續(xù)建維修、下游蓋重及減壓排滲溝、上下游護(hù)坡、輸水洞襯砌續(xù)建、取水塔及啟閉機(jī)室維修、平板鋼閘門及疊梁維修等工程至今尚未按設(shè)計(jì)全部完工，且存在嚴(yán)重的病險(xiǎn)。

為此，筆架山監(jiān)獄于2013年委托設(shè)計(jì)單位編制筆架山水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告；經(jīng)黑龍江省雙鴨山市水務(wù)局對筆架山水庫大壩安全評價(jià)報(bào)告進(jìn)行鑒定審定，并出具大壩安全鑒定報(bào)告書并報(bào)送黑龍江省水利廳；2017年，水利部大壩安全管理中心以《關(guān)于寄送筆架山水庫三類壩鑒定成果核查意見的函》(壩函〔2017〕92號)，認(rèn)定筆架山水庫為三類壩。

2 核查單位意見

根據(jù)專家組書面與現(xiàn)場核查結(jié)果認(rèn)為：該水庫存在的主要病險(xiǎn)為：大壩壩頂高程不滿足防洪安全要求；大壩上游馬道以下護(hù)坡破損嚴(yán)重，下游壩面局部塌陷，左壩肩山體出現(xiàn)大面積的脫坡現(xiàn)象；大壩壩基防滲未按設(shè)計(jì)完成黏土鋪蓋，壩后無排水設(shè)施，在設(shè)計(jì)工況下大壩壩基滲透比降大于允許比降；泄洪閘閘室堰頂高程、閘墩頂高程均低于原設(shè)計(jì)高程，邊墻混凝土凍融破壞嚴(yán)重，多處裂縫，右邊墻明顯外傾變形，底板分縫處有多處滲水點(diǎn)。泄洪閘與兩側(cè)土壩連接段存在接觸滲流破壞的安全隱患；現(xiàn)狀輸水洞取水塔工作平臺低于興利水位，取水塔漿砌石結(jié)構(gòu)混凝土脫落形成空洞，進(jìn)水口底部淤積嚴(yán)重，檢修房墻體開裂。輸水洞洞身大部分未襯砌，經(jīng)常脫落石塊，無襯砌段滲水；泄洪閘和輸水洞閘門銹蝕嚴(yán)重，止水橡皮損壞漏水，啟閉設(shè)施陳舊，啟閉運(yùn)行困難；大壩左壩肩山體出現(xiàn)大面積的脫坡現(xiàn)象，坡積物威脅輸水洞取水口安全；無大壩安全監(jiān)測設(shè)施，未建防汛道路，無防汛搶險(xiǎn)物資和儲備倉庫，管理設(shè)施落后。大壩存在上述嚴(yán)重安全隱患，不能按設(shè)計(jì)正常運(yùn)行。同意“三類壩”鑒定結(jié)論意見。

3 工程規(guī)模復(fù)核

3.1 死水位復(fù)核

死水位主要考慮淤沙庫容，本次計(jì)算壩址以上多年平均年來沙量0.86×104t，水庫已運(yùn)行20余年，根據(jù)本次實(shí)測庫區(qū)地形圖量算死水位119.50m時(shí)，死庫容為202×104m3, 根據(jù)水文分析成果，多年平均年輸沙量為0.86×104t，泥沙容重取1.3t/m3，按水庫再運(yùn)行50a來沙量全部淤積考慮，估算的泥沙淤積庫容為32.9×104m3，現(xiàn)狀死水位能滿足未來水庫運(yùn)用要求，因此本次仍推薦死水位119.50m。

3.2 正常蓄水位復(fù)核

1)汛期限制水位復(fù)核。

水庫原設(shè)計(jì)汛期限制水位為126.50m，現(xiàn)狀實(shí)際運(yùn)行中主汛期為125.00m，后汛期為127.60m，本次除險(xiǎn)加固后，汛期限制水位主汛期采用126.50m，后汛期由現(xiàn)狀的127.60m提高到正常蓄水位128.20m。

2)興利規(guī)模復(fù)核結(jié)論。

經(jīng)本次復(fù)核，筆架山水庫正常蓄水位為128.20m，相應(yīng)庫容2799×104m3，死水位為119.50m，死庫容202×104m3，按上述規(guī)?？晒喔人锩娣e0.17萬hm2，旱田300萬hm2，現(xiàn)狀汛期限制水位不能滿足水庫下游灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉用水要求，但設(shè)計(jì)汛期限制水位可以滿足水庫下游灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉用水要求。在系列延長后增加了枯水年，在來水量減少的情況下，通過優(yōu)化調(diào)整調(diào)度線，仍能滿足設(shè)計(jì)興利用水要求，說明設(shè)計(jì)汛限水位126.50m對于保證設(shè)計(jì)用水要求是合理可行的。

3.3 防洪規(guī)模復(fù)核

經(jīng)復(fù)核，筆架山水庫防洪規(guī)模為：設(shè)計(jì)洪水位128.20m，相應(yīng)庫容為2779×104m3，最大入庫流量509m3/s相應(yīng)泄量為342m3/s，削減洪峰流量32.8%；校核洪水位為129.08m，總庫容為3308×104m3，最大入庫流量929m3/s，相應(yīng)泄量為498m3/s，削減洪峰流量46.4%。與原設(shè)計(jì)相比，設(shè)計(jì)洪水位降低了0.30m，校核洪水位低了0.12m，本次設(shè)計(jì)洪水位偏低的主要是由于本次泄水建筑物泄流能力高造成的，原設(shè)計(jì)泄洪建筑物為底寬12m，堰頂高程122.0m的溢洪道，本次設(shè)計(jì)為底寬14m，堰頂高程121.00m的溢洪道。

4 工程布置及主要建筑物

4.1 工程等別和標(biāo)準(zhǔn)

筆架山水庫以農(nóng)業(yè)灌溉、防洪為主，兼顧養(yǎng)魚、旅游的綜合利用水庫，水庫總庫容3308×108m3，依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-2014)和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)規(guī)定，工程規(guī)模屬中型工程，工程等別為Ⅲ等，攔河壩、溢洪道、輸水洞等主要建筑物為3級，按100a一遇洪水設(shè)計(jì)，1000a一遇洪水校核；溢洪道消能放沖按30a一遇洪水設(shè)計(jì)，100a一遇洪水校核；臨時(shí)導(dǎo)流建筑物等級為4級，按10a一遇洪水設(shè)計(jì)。

4.2 水庫總體布置

水庫樞紐工程由攔河壩、泄洪閘、輸水洞等建筑物組成。

筆架山水庫除險(xiǎn)加固后工程總體布置為攔河壩為壩頂高程130.50m，防浪墻頂高程131.70m，壩頂寬6.0m，壩頂長850m，最大壩高18m。溢洪道布置在大壩樁號0+790，為開敞式有閘控制，堰頂高程為121.00m，閘室總凈寬14m，分兩孔布置。輸水洞位于土壩左側(cè)壩肩山體。

4.3 維修加固設(shè)計(jì)

1)土壩：

筆架山水庫土石壩加固后的壩頂寬度為6.0m，壩頂高程為130.50m。壩頂設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，墻頂高程為131.70m，防浪墻底部與與黏土心墻及防滲墻頂相接，防浪墻底高程為128.50m。壩頂設(shè)混凝土路面厚20cm，混凝土標(biāo)號為C25F250，下設(shè)碎石墊層20cm。上游壩坡在122.50m設(shè)一級馬道，馬道寬為2.0m，馬道以上壩坡坡比為1∶2.5，采用混凝土板護(hù)坡，混凝土板厚20cm，混凝土標(biāo)號為C25F250，下設(shè)砂礫石墊層20cm，下接混凝土固腳，混凝土護(hù)坡板在正常蓄水位以下設(shè)排水孔，孔徑為50mm，呈梅花形布置。馬道以下壩坡坡比為1∶3.5，部分壩段利用現(xiàn)有堆石護(hù)坡，部分壩段填筑堆石護(hù)坡。下游壩坡在122.50m設(shè)一級馬道，馬道寬2.0m，壩坡坡比均為1∶2.25，采用嵌草磚護(hù)坡，嵌草磚為六邊形結(jié)構(gòu)，邊長為30cm，厚度為15cm，下設(shè)砂礫石墊層10cm，嵌草磚露空處鋪設(shè)腐殖土。在壩腳處設(shè)貼坡排水，排水體采用干砌石結(jié)構(gòu)，干砌石厚30cm，下設(shè)碎石及砂礫石墊層各20cm厚，排水體頂高程為120.50m，壩腳處設(shè)水平段，長2.0m。

攔河壩壩頂長度為850m，最大壩高18m。

2)溢洪道：

拆除重建溢洪道布置在土壩樁號0+790，其軸線與壩軸線垂直。溢洪道由進(jìn)口段、閘室段、陡坡段、底流消能段及海漫段組成，總長度111m。進(jìn)口段總長度15m，凈寬由21.30m漸變至16.0m，底高程121.00m，鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)。閘室段長度14m，單孔，凈寬7m，堰頂高程121.00m，邊墩頂高程130.50m，墩頂厚1.5m，底寬2.5m。寬頂堰，底板厚度為2.5m。設(shè)平板工作鋼閘門和平板檢修鋼閘門，工作門由卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉，檢修門由電動(dòng)葫蘆啟閉?？刂贫蜗掠蝹?cè)設(shè)6m寬的交通橋，上游側(cè)設(shè)檢修門工作橋。陡坡段總長度18m，縱坡1∶4，底高程由121.00m，降至116.50m，泄槽寬度16m，鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)。底流消能段長度24m ，池底高程116.50m ，池深1.7m，鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)。海漫段長40m，干砌石護(hù)砌30cm，下設(shè)碎石墊層、砂礫石墊層各20cm，防沖槽深1.5m。

3)輸水洞：

輸水洞由進(jìn)口段、取水塔、洞身段、出口消力池及海漫段組成。

輸水洞進(jìn)水口底坎高程維持原進(jìn)水口底板高程不變115.26m；進(jìn)水口擋土墻采用鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)，墻厚0.5-1.2m，底板厚1.2m；在進(jìn)水口設(shè)有一道攔污柵和三道工作閘門，攔污柵單孔寬2.0m，垂直高14.0m，為保證水庫內(nèi)不同水位情況下的取水要求、同時(shí)保證隧洞內(nèi)為無壓洞工況，根據(jù)庫區(qū)內(nèi)水位變幅設(shè)置三層取水；閘門孔口寬2.0m，高3.0m，閘墩厚1.2m，底孔閘底板高程115.26m，中孔底板高程120.26m，頂孔底板高程125.26m，閘室段長10.0m，寬4.4 m；為了安裝檢修時(shí)搬運(yùn)方便，將清污平臺﹑檢修平臺均布置在同一高程130.50m。按攔污柵、閘門安裝﹑檢修時(shí)的懸吊高度及啟閉機(jī)室板梁的高度，確定攔污柵、閘門啟閉機(jī)室地面高程為135.50m，層高為5.0m，啟閉機(jī)室面積為50m2，墻體為50cm厚的磚混凝土框架結(jié)構(gòu)。到啟閉機(jī)室的樓梯設(shè)在室外下游右側(cè)高程130.50m平臺上。

進(jìn)水口后接輸水隧洞，隧洞進(jìn)出口原有襯砌部位鑿除20cm厚混凝土面層，隧洞斷面采用鋼板襯砌，鋼板襯砌段需進(jìn)行接觸灌漿，接觸灌漿壓力0.2 MPa(根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定)；在灌漿過程中，應(yīng)注意監(jiān)測鋼襯變形，防止鼓包變形，在正常灌漿壓力作用下最大直徑變形不得超過1.0mm；第一次試水過后應(yīng)對鋼襯空腔進(jìn)行復(fù)查，如發(fā)現(xiàn)有≥1.0m2的空腔應(yīng)開孔補(bǔ)漿，每一空腔范圍開二孔，一孔灌漿，一孔排氣；內(nèi)襯鋼板采用12mm厚Q235-C級鋼板補(bǔ)強(qiáng)；對Ⅱ類圍巖段采用噴混凝土10cm厚掛φ6×φ6@150鋼筋網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)。

隧洞出口與消力池銜接，消力池采用底流消能，型式為下挖式消力池，池深1.0m，池長度15m(陡坡段4.0m)，消力池采用鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)，墻厚0.5-0.8m，底板厚0.8m；消力池水平段上部設(shè)置交通橋，交通橋設(shè)計(jì)荷載等級為公路-Ⅱ，橋面寬度為5.5m，橋梁跨度6.0m，采用裝配式預(yù)制空心板結(jié)構(gòu)布置。

5 結(jié) 論

除險(xiǎn)加固工程完成后，可對下游1.14萬hm2耕地具有一定保護(hù)作用，其中水田面積0.46萬hm2，旱田0.69萬hm2。并對16個(gè)村屯、集佳鐵路、哈同高速、富華公路、2.33萬人民群眾生命財(cái)產(chǎn)具有防洪保護(hù)作用?？晒喔人?.17萬hm2，旱田面積0.07萬hm2，比現(xiàn)狀將增加糧食產(chǎn)量114萬kg，并可發(fā)展水庫養(yǎng)殖，總產(chǎn)量13.65萬kg，比現(xiàn)狀增加水產(chǎn)6.53萬kg。

[1]淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，黑龍江省雙鴨山監(jiān)獄筆架山水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告書[R].淮安：淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 2017.

1007-7596(2017)08-0112-03

2017-07-16

李景權(quán)(1965-)，男，黑龍江集賢人，助理工程師，從事水利工程運(yùn)行管理工作；慕景洋(1990-)，男，黑龍江大慶人，助理工程師。

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