碾子河水库除险加固设计技术要点

2016-03-12张桂芳

黑龙江水利科技 2016年8期

关键词：碾子河水库土坝

张桂芳

(黑龙江省农垦总局牡丹江管理局八五〇农场水务局，黑龙江虎林 158422)

碾子河水库除险加固设计技术要点

张桂芳

(黑龙江省农垦总局牡丹江管理局八五〇农场水务局，黑龙江虎林 158422)

碾子河水库位于碾子河的一级支流小碾子河上游，勃利县勃利镇的西北部。水库兴建于1957年，直到1975年才开始蓄水使用。经多年运行，水库土坝溢洪道、输水洞均出现问题，需要除险加固。文章介绍了碾子河水库除险加固的工程措施和技术要点。除险加固后，水库已圆满通过黑龙江省水利厅审查，现已完工，运行良好。

碾子河水库；除险加固；设计要点；工程措施

1 工程概况

碾子河水库位于碾子河的一级支流小碾子河上游，勃利县勃利镇的西北部，地理位置为E130°29′，N45°46′。

碾子河水库1957年开始兴建，一直到1975年才开始蓄水使用。碾子河水库位于山丘区，总库容超过100×104m3，水库属于小(1)型水库，工程等级为Ⅳ等，主要建筑物为4级。

2 水库存在的主要问题

1)土坝：土坝为均质坝，土坝全长350m，现状最大坝高15m。土坝上游边坡1∶3.0，下游边坡1∶1.90～1∶2.50。现坝顶高程269.83～271.77m，平均高程271.24m。坝顶宽5m。土坝迎水面洞口附近有块石护坡，部分已经缺失，风化严重。其它土坝上游均无护坡，坝后既无护坡又无排水设施。坝顶路面雨天泥泞不堪，现土坝在高水位时坝基渗漏较大，合垅口处有2处管涌，桩号为0+174m和0+200m。

2)溢洪道：溢洪道为开敞式，堰顶宽平均10m，堰顶实测现状高程267.14m,比原设计堰顶高程268.24低1.1m。无闸门控制，控制段长15m，陡坡坡比为1:3.37，陡坡段长37m。出口为底流消能，消力池长20m，池深1.0m。靠山体一侧没有边墙。溢洪道出口没有海漫段及出口渠道，为半截子工程。

3)输水洞：碾子河水库输水洞在坝体中部，桩号为0+110。输水洞由圆涵(长40m，内径75 cm，节长100 cm)段与方涵(长30m，高100 cm，宽80 cm)段组成，其方涵部分有几处3～10 mm的程度不同的横向裂缝，但没发现漏水之处，沉陷缝处也没发现脱节处，基本完好，圆涵部位在距工作闸门5m(第4节开始)～7m(第6节开始)处左右两侧(以水流方向为基准)发现15～30 mm的斜裂缝，其中左侧上部和底部有两处漏水孔，其出口孔径为10 cm和8 cm，右侧上部发现有一处漏水孔，其出口孔径为12 cm，在第4节和第5节接缝处发现底板部分沉陷3～5 cm，没发现脱节坍塌部位，其他部位没发现沉陷及脱节、坍塌漏水现象。进口取水塔高出土坝2m，取水塔排架倾斜，钢筋裸露，交通桥已经报废，现启闭闸门非常费劲，需搭临时爬梯，启闭机为螺杆启闭机，手动启闭，闸门为木制门。出口消力池边墙倒塌、断裂，海漫段冲毁[1-3]。

3 水库规模及防洪标准的确定

碾子河水库位于山丘区，总库容超过100×104m3，大坝挡水高度低于15m，上下游水头差>10m，洪水标准按山丘区确定。本次设计按《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000，水库属于小(1)型水库，工程等级为Ⅳ等，主要建筑物为4级。其防洪标准按《防洪标准》GB50201—94规定，考虑到大坝挡水高度>15m，上下游水头差>10m，水库总库容<500×104m3，本次洪水标准复核采用山丘区小(1)型水库下限，按30a一遇洪水设计，按300a一遇洪水校核。

4 主要特征水位的确定

4.1 死水位

碾子河水库1957年开始兴建，一直到1975年才开始蓄水使用。水库运行30多年以来一直运用死水位259.34m，死库容10×104m3。根据本次水文分析成果，坝址多年平均悬移质输沙量737t/a，推移质按悬移质20%计，泥沙比重取1.3t/m3。水库1975年建成，至今已运行33a，本次除险初设后按运行期50a计，泥沙全部淤积需库容5.65×104m3。水库原设计死库容10×104m3，可以满足淤积要求，故本次复核后维持原死水位259.34m不变。

4.2 正常蓄水位

根据勃利水务局实测成果，水库溢洪道堰顶高程267.14m，水库原设计溢洪道堰顶高程268.24m，现状比原设计低1.1m。本次除险初设溢洪道不设闸门，故按现状兴利水位267.14m，复核水库兴利规模。

经本次复核，碾子河水库正常蓄位267.14m，相应库容136×104m3；死水位259.34m，死库容10×104m3；水库调节库容126×104m3，满足要求，本此设计正常蓄水为定位267.14m。

5 水库除险加固的主要工程措施及技术要点

5.1 大坝工程处理措施

为消除土坝现状存在的险情隐患，达到设计标准，提出以下加固措施：加高坝顶高程；坝体下游坡培厚；沿坝轴线设置水泥土防渗墙增加坝体和坝基渗流稳定；整修路面、上游护坡及垫层、下游护坡[4]。

5.2 溢洪道工程处理措施

经兴利水位复核后现有堰顶高程与兴利水位齐平。溢洪道堰顶高程定为267.14m。进口底板、陡坡段与消力池底板混凝土剥蚀严重，先进行混凝土表面凿毛，然后素混凝土抹面，厚10 cm[5]。

进口处靠山体一侧新建挡墙，加高靠坝体一侧边墙。清理消力池底板表层土。新建海漫及尾水渠[6-8]。

5.3 输水洞工程处理措施

根据勃利县水务局实测资料洞身部位靠近闸门部位有漏水，洞子靠近出口部位有横向裂缝。考虑到洞子位于坝体中部且洞身长，洞上土体埋深高达15m，坝体土质为砂性，开挖边坡缓，如果重建输水洞对坝体破坏严重，又因为现有洞体满足灌溉要求，所以以维修为主。拆除进口工作闸门附近的前7节有漏水和沉陷现象的圆涵，用立止水剂对方涵横向裂缝进行封堵，拆除进口排架，重修进口挡墙，新建取水塔设检修闸门和工作闸门，新建人行桥[9-10]。由于土坝加高培厚，出水口加设8.4m方涵。重修消力池和海漫。