萬丈水庫除險加固護坡設計方案比選

李洪偉，李云祥，趙德金

（海林市水務局，黑龍江海林 157100）

1 基本情況

萬丈水庫位于海林市長汀鎮萬丈村西北2 km處，水庫控制匯流面積30 km2。該水庫是1956年開始施工，1958年竣工的?。?）型水庫。由于是建國初期建設資金短缺，致使工程未按設計全部施工，降低了標準，加之多年運行失修，現已成為病險水庫。

其中水庫大壩護坡原為干砌石護坡，護坡型式為30 cm干砌石，下面無墊層。大壩原有護坡高度不夠，標準低，加之凍脹、冰推和風浪淘刷原因，護坡無墊層，塊石粒徑小，厚度不夠，形成大面積護坡塌陷，局部滑坡，需要翻建。

2 設計方案

2.1 護坡范圍

本次護坡設計樁號0+100～0+560，護坡長460 m，護坡頂高程為設計堤頂339.50 m，護坡底高程333.00～337.30 m。

2.2 護坡結構

本次護坡設計采用干砌石與預制混凝土板兩種方案進行比選。

2.2.1 塊石護坡方案

1）用最大波浪壓力計算塊石直徑D

式中：t為所需塊石換算成球形的直徑，m;k為系數m=3時，k=1.4;γ、γk分別為水、塊石的密度 γ =1、γk=2.6;A 為系數，對于砌石護坡，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，取護坡塊石厚度t=0.4 m。

2）冰推力驗算護坡厚度

萬丈水庫冬季多年平均水位336.55 m，平均冰厚1.0 m，冰下水位331.50 m，抵抗冰推力的護坡高度H=5.05 m。依據《土壩設計手冊》安全系數。

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

經試算得t=0.394 m，取t=0.4 m。

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

2.2.2 混凝土板護坡

由波浪壓力計算板厚，公式為：

由冰推力驗算混凝土板厚，公式為：

經計算t=0.195 m，取t=0.20 m。

護坡結構方案比較見表1。

表1 護坡結構方案比較表

從表1中可以看出，兩方案各有優缺點。從經濟上比較，干砌石方案比混凝土板方案每平方米造價低，從技術角度混凝土板護坡較優越。由于該地區塊石質量比較好，平整度能夠達到要求，破壞容易維修，且造價較低。所以本次設計壩前坡采用干砌石護坡方案，護坡尺寸為30 cm厚干砌石，下鋪15 cm卵石，土工布1層，15 cm中砂，護坡下設干砌石固腳，頂寬60 cm，底寬100 cm，高100 cm。