萬(wàn)丈水庫(kù)除險(xiǎn)加固護(hù)坡設(shè)計(jì)方案比選

李洪偉，李云祥，趙德金

（海林市水務(wù)局，黑龍江海林 157100）

1 基本情況

萬(wàn)丈水庫(kù)位于海林市長(zhǎng)汀鎮(zhèn)萬(wàn)丈村西北2 km處，水庫(kù)控制匯流面積30 km2。該水庫(kù)是1956年開(kāi)始施工，1958年竣工的?。?）型水庫(kù)。由于是建國(guó)初期建設(shè)資金短缺，致使工程未按設(shè)計(jì)全部施工，降低了標(biāo)準(zhǔn)，加之多年運(yùn)行失修，現(xiàn)已成為病險(xiǎn)水庫(kù)。

其中水庫(kù)大壩護(hù)坡原為干砌石護(hù)坡，護(hù)坡型式為30 cm干砌石，下面無(wú)墊層。大壩原有護(hù)坡高度不夠，標(biāo)準(zhǔn)低，加之凍脹、冰推和風(fēng)浪淘刷原因，護(hù)坡無(wú)墊層，塊石粒徑小，厚度不夠，形成大面積護(hù)坡塌陷，局部滑坡，需要翻建。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 護(hù)坡范圍

本次護(hù)坡設(shè)計(jì)樁號(hào)0+100～0+560，護(hù)坡長(zhǎng)460 m，護(hù)坡頂高程為設(shè)計(jì)堤頂339.50 m，護(hù)坡底高程333.00～337.30 m。

2.2 護(hù)坡結(jié)構(gòu)

本次護(hù)坡設(shè)計(jì)采用干砌石與預(yù)制混凝土板兩種方案進(jìn)行比選。

2.2.1 塊石護(hù)坡方案

1）用最大波浪壓力計(jì)算塊石直徑D

式中：t為所需塊石換算成球形的直徑，m;k為系數(shù)m=3時(shí)，k=1.4;γ、γk分別為水、塊石的密度 γ =1、γk=2.6;A 為系數(shù)，對(duì)于砌石護(hù)坡，A=0.64;m為坡率 ，m=3;2h為波浪高度。

用公式g（2h）/V2=0.0076V-1/12（gD/V2）1/3

求得2h=1.03 m，t=0.33 m。

所需塊石直徑tm=t/0.85=0.38 m，取護(hù)坡塊石厚度t=0.4 m。

2）冰推力驗(yàn)算護(hù)坡厚度

萬(wàn)丈水庫(kù)冬季多年平均水位336.55 m，平均冰厚1.0 m，冰下水位331.50 m，抵抗冰推力的護(hù)坡高度H=5.05 m。依據(jù)《土壩設(shè)計(jì)手冊(cè)》安全系數(shù)。

式中：k為安全系數(shù)，k=1.0;γk為干砌塊石容重，2.6 t/m3;m為坡率，m=3.0;t為護(hù)坡厚度，m;δ為冰厚，δ=1.0 m;f為摩擦系數(shù)，f=0.8;t為冰推力，查《土壩設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取t=10 t/m2。

經(jīng)試算得t=0.394 m，取t=0.4 m。

綜合確定干砌石護(hù)坡厚度t=0.4 m，下鋪20 cm礫砂，20 cm中砂反濾層。

2.2.2 混凝土板護(hù)坡

由波浪壓力計(jì)算板厚，公式為：

由冰推力驗(yàn)算混凝土板厚，公式為：

經(jīng)計(jì)算t=0.195 m，取t=0.20 m。

護(hù)坡結(jié)構(gòu)方案比較見(jiàn)表1。

表1 護(hù)坡結(jié)構(gòu)方案比較表

從表1中可以看出，兩方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)上比較，干砌石方案比混凝土板方案每平方米造價(jià)低，從技術(shù)角度混凝土板護(hù)坡較優(yōu)越。由于該地區(qū)塊石質(zhì)量比較好，平整度能夠達(dá)到要求，破壞容易維修，且造價(jià)較低。所以本次設(shè)計(jì)壩前坡采用干砌石護(hù)坡方案，護(hù)坡尺寸為30 cm厚干砌石，下鋪15 cm卵石，土工布1層，15 cm中砂，護(hù)坡下設(shè)干砌石固腳，頂寬60 cm，底寬100 cm，高100 cm。