半截河水庫除險加固措施分析

高慶軍

(黑龍江省虎林市云山農場水務局，黑龍江虎林158420)

1 工程概況

半截河水庫位于穆棱河一級支流半截河上，距雞東縣城43 km，距向陽鎮6 km，地理座標為E 132°45'，N 45°35'。水庫控制流域面積 106 km2，最大庫容1 627萬 m3，是一座以灌溉、防洪為主，結合養魚的多年調節的中型水庫。

半截河水庫是在1958年大躍進期間動工，1963年基本完工，水庫于1976年進行一次工程除險加固。水庫可灌溉水田700 hm2;防洪影響下游14個村屯、2萬人口，保護耕地3 000萬hm2，治澇面積244 hm2，保護縣級公路(雞密公路)1條、鄉級公路3條。水庫年養魚40萬尾，年產魚48萬斤。

2 水庫現存主要問題

水庫主要有以下4個問題:

1)護坡干砌石塊已嚴重風化，大部分已成碎石狀，土壩局部壩段出現不均勻沉陷，壩基老河道段為透水不良級配細砂、中砂，壩下滲流明顯，工程未做防滲處理，無排水反濾設施。

2)溢洪道陡坡段無防沖護砌，兩岸巖石已強風化，抗沖刷能力差，溢洪道金屬結構設備不完善，未設檢修門及啟閉設備[1－2]。

3)輸水洞為右岸巖體開鑿成洞，進口啟閉塔為鋼筋混凝土結構，當時設計建造時采用的是140#混凝土，由于混凝土強度較低并經長期的凍融侵蝕作用，塔部墻體混凝土表面出現坑洼孔洞掉塊現象，并有多處裂縫，剝蝕現象嚴重[3]。

進、出口翼墻為漿砌石擋墻，目前墻體與隧洞口銜接處已開裂、歪斜變形。擋墻底部出現橫向貫穿縫。隧洞全長87 m，洞徑為2.0 m×2.5 m拱形方涵，其中拱高0.5 m。設計最大泄量16.40 m3/s。隧洞自建成以來，一直是按無壓流控制過水，洞內有63m長段洞頂基本未做混凝土襯砌，僅對1.0 m高的兩側壁及洞底做了襯護。

檢查洞內有兩處巖石較破碎，形成環狀裂縫，裂縫寬度約5～7 cm。觀察有洞頂剝落小石子現象，并沿裂縫漏水，洞頂其它部位也多處滲水。巖石抗沖流速不滿足隧洞最大設計過流量的流速，滲流危及大壩安全。出口消能下游無海漫防沖段[4－5]。

4)壩上沒有搶險照明設施，水庫無必要的觀測、通訊、交通設備及水文測報設施，水庫管理制度不善，大壩運行管理較差。

3 水庫除險加固工程

水庫除險加固主要內容有大壩工程處理、溢洪道工程處理及輸水調工程處理。

3.1 大壩工程處理措施

水庫護坡現狀為上游干砌石，下游碎石，目前已嚴重風化、破損。本次設計仍采用砌石為主，設計取干砌石護坡厚度0.60 m，碎石墊層厚度0.20 m，砂礫石墊層厚度0.20 m。

通過壩基滲透計算可以看出，壩后覆蓋層在0+150～0+450范圍內，壩基滲流不滿足穩定要求，需采取防滲減壓措施。

考慮現狀壩后坡腳外已種植一片樹林，同時黏土覆蓋層相對較厚，若采用排水減壓溝既破壞現有植被，工程造價又相對偏高。經綜合比較，選定排水減壓井型式，以達到排滲減壓效果[6]。

在壩后坡腳設貼坡排水防護。雖經計算壩后坡浸潤線逸出段滲透穩定滿足，但考慮防凍脹要求并結合壩基排水，設貼坡排水并設集水溝，集水溝深1m。將減壓井內集水排入壩腳集水溝。

貼坡排水護坡1∶2.0，在頂高程172.70 m處設3.0 m平臺，，堆塊石垂直厚度1.34 m，下設碎石反濾30 cm，砂礫石反濾30 cm。

3.2 溢洪道工程處理措施

除險加固設計針對溢洪道出口消能部分、檢修閘門設施部分等做除險加固設計。消能型式為底流消能[7－8]。

內容包括:對陡坡段底板進行鋼筋混凝土襯砌，兩側做鋼筋混凝土懸臂式邊墻，增設消力池、海漫;疏通下游尾水渠至河道;重修檢修門槽、增設檢修門排架及檢修橋，并設計一扇檢修門。

陡坡段首端接閘室末端平坡段40 m長尾部，陡坡末段接消力池，陡坡坡比 i為0.069，水平長度120 m;消力池長19.0 m，池寬31.50 m，池深 2 m;陡坡與消力池兩側設鋼筋混凝土擋墻。

海漫平坡段長10 m，斜坡段長30 m，斜坡坡度1∶20，末端設防沖齒槽，海漫底寬31.50 m，海漫護底為干砌石;海漫兩側設土堤，迎水側邊坡1∶1.5，做干砌石護坡。為使下游水面銜接順暢，整修尾水渠長185 m。

閘墩檢修門槽處設檢修橋排架，排架柱斷面尺寸為0.4 m×0.4 m，排架高5.40 m，橋面板上設軌道式啟閉設備，吊裝檢修閘門。

3.3 輸水洞工程處理措施

輸水洞除險加固內容主要包括進口金屬結構、啟閉機房、隧洞內結構襯砌等。

輸水洞進口啟閉機房拆除重建，機房建筑面積16 m2，磚混結構。

更換進口閘門啟閉設備。將進口已經變形的上、下兩道閘門(一扇木閘門、一扇鋼閘門)及埋件報廢重做，上層閘門尺寸(寬×高)2.0 m×1.0 m，下層閘門尺寸(寬×高)2.5 m×1.0 m。隧洞進口兩側翼墻與隧洞口銜接處已開裂、歪斜變形，擋墻底部出現橫向貫穿縫[9]。

兩側翼墻進行拆除重建。翼墻為鋼筋混凝土懸臂擋土墻，墻高2.9 m，兩側翼墻各長20 m。

對隧洞內部63 m長段洞頂及1.0 m高以上的洞側壁巖石裸露段做噴射混凝土、錨桿、鋼筋網組合式襯砌。對進口19.0 m長洞內壁及出口5.0 m洞內壁原襯砌混凝土進行補強處理，先對剝蝕層進行鑿毛，再做與洞頂及側壁一樣的襯砌方式。

噴射混凝土、錨桿、鋼筋網組合式襯砌型式:噴混凝土厚度0.15 m，掛鋼筋網格尺寸200 mm×200 mm，鋼筋直徑Φ10。襯砌之后再全洞徑內做錨筋加固，采用錨筋直徑Φ20，間距50 cm，錨筋長度1 m。

4 結語

半截河水庫已經圓滿的通過黑龍江省水利廳的審查批復，現已施工結束，運行完好。

[1]劉煥芹，張兆義，董春麗.元寶山水庫大壩安全分析評價[J].黑龍江水利科技，2009，37(04):94 －95.

[2]劉杰，武建萍，高麗梅.水庫除險加固后土壩的滲流穩定分析[J].內蒙古農業科技，2010(01):77.

[3]金幫林，王叢.小型病險水庫除險加固分析與探討[J].水利天地，2009(02):14－15.

[4]王貴川，徐林.大田壩水庫除險加固分析[J].黑龍江水利科技，2013，41(07):246 －247.

[5]陳靜.朱坊水庫除險加固分析與設計[J].水利技術監督，2012(01):36－39.

[6]鄧昌國.華林水庫樞紐工程除險加固分析[J].內蒙古水利，2012(03):35－36.

[7]金幫琳.山河水庫除險加固分析與探討[J].大壩與安全，2009(01):91－93.

[8]周桂春.淺談目前小型水庫建設的特點及除險加固分析[J].經營管理者，2011(09):342，345.

[9]韓賓.土石壩的除險加固分析[J].科學咨詢:科技管理，2013(01):43－45.