万丈水库除险加固护坡设计方案比选

李洪伟，李云祥，赵德金

（海林市水务局，黑龙江海林 157100）

1 基本情况

万丈水库位于海林市长汀镇万丈村西北2 km处，水库控制汇流面积30 km2。该水库是1956年开始施工，1958年竣工的小（1）型水库。由于是建国初期建设资金短缺，致使工程未按设计全部施工，降低了标准，加之多年运行失修，现已成为病险水库。

其中水库大坝护坡原为干砌石护坡，护坡型式为30 cm干砌石，下面无垫层。大坝原有护坡高度不够，标准低，加之冻胀、冰推和风浪淘刷原因，护坡无垫层，块石粒径小，厚度不够，形成大面积护坡塌陷，局部滑坡，需要翻建。

2 设计方案

2.1 护坡范围

本次护坡设计桩号0+100～0+560，护坡长460 m，护坡顶高程为设计堤顶339.50 m，护坡底高程333.00～337.30 m。

2.2 护坡结构

本次护坡设计采用干砌石与预制混凝土板两种方案进行比选。

2.2.1 块石护坡方案

1）用最大波浪压力计算块石直径D

式中：t为所需块石换算成球形的直径，m;k为系数m=3时，k=1.4;γ、γk分别为水、块石的密度 γ =1、γk=2.6;A 为系数，对于砌石护坡，A=0.64;m为坡率 ，m=3;2h为波浪高度。

用公式g（2h）/V2=0.0076V-1/12（gD/V2）1/3

求得2h=1.03 m，t=0.33 m。

所需块石直径tm=t/0.85=0.38 m，取护坡块石厚度t=0.4 m。

2）冰推力验算护坡厚度

万丈水库冬季多年平均水位336.55 m，平均冰厚1.0 m，冰下水位331.50 m，抵抗冰推力的护坡高度H=5.05 m。依据《土坝设计手册》安全系数。

式中：k为安全系数，k=1.0;γk为干砌块石容重，2.6 t/m3;m为坡率，m=3.0;t为护坡厚度，m;δ为冰厚，δ=1.0 m;f为摩擦系数，f=0.8;t为冰推力，查《土坝设计手册》，取t=10 t/m2。

经试算得t=0.394 m，取t=0.4 m。

综合确定干砌石护坡厚度t=0.4 m，下铺20 cm砾砂，20 cm中砂反滤层。

2.2.2 混凝土板护坡

由波浪压力计算板厚，公式为：

由冰推力验算混凝土板厚，公式为：

经计算t=0.195 m，取t=0.20 m。

护坡结构方案比较见表1。

表1 护坡结构方案比较表

从表1中可以看出，两方案各有优缺点。从经济上比较，干砌石方案比混凝土板方案每平方米造价低，从技术角度混凝土板护坡较优越。由于该地区块石质量比较好，平整度能够达到要求，破坏容易维修，且造价较低。所以本次设计坝前坡采用干砌石护坡方案，护坡尺寸为30 cm厚干砌石，下铺15 cm卵石，土工布1层，15 cm中砂，护坡下设干砌石固脚，顶宽60 cm，底宽100 cm，高100 cm。