大慶地區(qū)防洪工程青肯泡主壩護坡設(shè)計要點

馮金友

(大慶地區(qū)防洪工程管理處，黑龍江大慶 163311)

大慶地區(qū)防洪工程青肯泡主壩護坡設(shè)計要點

馮金友

(大慶地區(qū)防洪工程管理處，黑龍江大慶 163311)

青肯泡滯洪區(qū)位于肇東、安達兩市交界處，為天然大泡子，由于泡底寬平，岸坡較陡，形成天然有利的滯洪區(qū)，總控制面積2 524 km2，該滯洪區(qū)保護下游農(nóng)田3.6萬hm2，草原2萬hm2，村屯200多個。青肯泡主壩是堆土壩，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，此區(qū)域多年沒有發(fā)生大水，根據(jù)黑龍江省西部地區(qū)的降雨特性，發(fā)生大水的幾率越來越大，為了更有效的保護下游居民的財產(chǎn)和人身安全，修建青肯泡主壩提高護坡防護強度意義重大。

青肯泡;護坡;混凝土板;穩(wěn)定

1 青肯泡主壩概況

1998年對青肯泡滯洪區(qū)主壩進行了整修加固，根據(jù)土壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，水庫樞紐工程為Ⅱ等，主要建筑物為二級，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為：50 a一遇洪水設(shè)計，100 a一遇洪水校核。主壩長7 100 m，壩頂高程為146.90 m，最大壩高5.0 m，迎水面坡比為1∶4，背水面坡比為1∶3，護坡為種草護坡。青肯泡滯洪區(qū)特性見表1。

表1 青肯泡滯洪區(qū)特性表

2 地理資料

青肯泡泄洪區(qū)所在地區(qū)屬于我國松嫩平原和半干旱區(qū)，該區(qū)地面高程123～143 m，地形坡降1/200～1/6 000，地形四周高陡，中間低平，唯在東南部有一低洼條帶，地區(qū)坡降一般在1/200～1/3 000。

該區(qū)四季變化明顯，冬季干濕不均，冷熱懸殊。年平均氣溫2℃ ～4℃，一般從10月20日至翌年4月7日的平均氣溫≤0℃，歷年最高氣溫為38℃，最低氣溫達-37℃，最大凍深2.1 m。多年平均降雨量在400～450 mm，降雨量年內(nèi)分配不均勻，7～9月占60% ～70%，4～6月占20%～30%。該區(qū)春季風(fēng)大而干燥，4月份平均風(fēng)速5 m/s左右，最大風(fēng)速能達到35 m/s。

3 地質(zhì)資料

3.1 地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象

本區(qū)位于松嫩沉降帶中東部，按成因類型可分為3種地貌單元：剝蝕堆積臺地，堆積一級階地和堆積河漫灘。

3.1.1 剝蝕堆積臺地

臺地分布于青肯泡東側(cè)，范圍小，地面高程145～180 m，與一級階地界限明顯，高差一般2～6 m。

3.1.2 一級階地

分布于青肯泡～朱詳屯，地面平坦開闊，高程為123～143 m，其上有閉流洼地等微地形，與河漫灘呈緩坡相接，相對高差為2～6。

3.1.3 河漫灘

分布于朱詳屯以下河段，灘面較平坦，高程116～123 m。本區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要有：鹽漬化、沼澤化，臺地及一級階地上發(fā)育沖溝，分布范圍及規(guī)模較小。

3.2 地層巖性

本區(qū)分布著厚度為20～40 m的第四系，自老至新為：中更新統(tǒng)冰水洪積層，上更新統(tǒng)，全新統(tǒng)。

3.2.1 中更新統(tǒng)冰水洪積層

分布于臺地及一級階地地下部，主要由灰色、黑灰色低液限黏土及含礫低液限黏土構(gòu)成，夾級配不良礫透鏡體，厚度＞10 m。

3.2.2 上更新統(tǒng)

3.2.2.1 哈爾濱組冰水洪積層

分布于臺地表層，巖性主要為黃～灰黃色低液限黏土、含礫低液限黏土及級配不良砂、礫等構(gòu)成，厚度2～7 m。

3.2.2.2 顧?quán)l(xiāng)屯組沖積層

分布于一級階地表層，巖性主要為黃、黃褐色低液限黏土，夾級配不良砂等透鏡體，厚度5～10 m。

3.2.3 全新統(tǒng)

3.2.3.1 湖沼沉積層

分布于一級階地上的閉流洼地內(nèi)，巖性為灰黑色低液限黏土，夾級配不良砂透鏡體，厚度1～3 m。

3.2.3.2 沖積層

分布于呼蘭河漫灘地，巖性為低液限黏土、級配不良砂、礫等，揭露厚度＞10 m。

4 土壩穩(wěn)定分析

根據(jù)實測斷面，現(xiàn)有土壩上游壩坡不規(guī)整，平均邊坡為1∶4左右，下游坡為1∶3左右，壩頂寬度為5 m。本次設(shè)計對上游坡進行修坡，以使上游坡規(guī)整，設(shè)計上游邊坡為1∶3，下游坡度不變，故對主壩進行穩(wěn)定分析計算。

4.1 滯洪區(qū)調(diào)洪

依據(jù)《肇蘭新河整修加固工程初步設(shè)計報告書》：不考慮東湖調(diào)節(jié)作用，按20 a一遇以內(nèi)洪水不放流，50 a一遇洪水泄洪50 m3/s，100 a一遇洪水自由泄流。調(diào)洪結(jié)果見表1。

表1 調(diào)洪成果表

4.2 壩體穩(wěn)定分析

利用“土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)HH-sloper1.2(黃委設(shè)計研究院，河海大學(xué)力學(xué)工程系)”對大壩穩(wěn)定性進行復(fù)核計算。

選取標(biāo)準(zhǔn)斷面進行穩(wěn)定分析計算，斷面形式見圖1。

圖1 穩(wěn)定分析標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

表2 壩體填筑力學(xué)指標(biāo)表

按畢肖普有效應(yīng)力法，復(fù)核計算設(shè)計情況、校核情況、及水位降落期上下游坡比最小穩(wěn)定安全系數(shù)。按Ⅱ等二級建筑物計算，計算公式為：

式中：K為壩坡抗滑穩(wěn)定系數(shù);b為土的分條重;u為作用與土條底面的空隙水壓力;Φ為土的飽和快剪內(nèi)摩擦角;G為土的飽和快剪黏聚力。

壩坡穩(wěn)定計算結(jié)果表明：上游壩坡1∶3、下游壩坡1∶3，在上述各種計算情況時，設(shè)計壩坡均能滿足最小允許安全要求，設(shè)計壩坡合理。計算成果見壩坡穩(wěn)定計算成果表3。

綜上所述，從安全、美觀角度選取混凝土板尺寸2 m×1.5 m×0.12 m，既每塊延壩軸方向長2 m，延壩坡方向長1.5 m，厚度為0.12 m。

5 其他設(shè)計

5.1 墊層

混凝土板與上游坡體之間設(shè)置墊層，采用碎石墊層，厚度為100 mm;碎石下鋪設(shè)400 g/m2土工布1層。

5.2 分縫

混凝土塊之間分縫，采用混凝土分縫，其厚度為10 mm。

5.3 固腳結(jié)構(gòu)設(shè)計

固腳采用混凝土結(jié)構(gòu)，其形式為矩形斷面，底寬0.5 m，高1.0 m。固腳每10 m分縫，采用混凝土分縫板。

6 施工方法

用推土機或挖掘機自上而下削去表層腐殖土，將坡面按1∶3修整平順，削坡土方堆于壩腳，施工完畢要將多余土方整理推平，固腳回填土要均勻夯實，壓實度＞95%;壩坡整型回填土壓實度＞98%。將土工布順壩坡方向鋪設(shè)，土工布厚度為400 g/m2沿坡面用人工在土工布上鋪筑碎石料，使坡面平整均勻。

［1］黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程管理處.大慶防洪工程資料匯編［G］.大慶：黑龍江省大慶地區(qū)防洪管理處，2005.

［2］黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.肇蘭新河整修加固工程初步設(shè)計報告［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，1998.

［3］宋祖詔.土力學(xué)［M］.北京：水利電力出版社，1980.

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1007-7596(2011)04-0143-02

2011-03-25

馮金友(1976-)，男，黑龍江肇源人，工程師，主要從事工程管理、預(yù)算編制工作，注冊造價工程師，注冊咨詢工程師。