馱英水庫消能防沖護岸設計

張祖航，董薔薇

（1.北海河海水利水電設計院有限責任公司，廣西 北海 536000；2.南寧職業技術學院，南寧 530007）

1 工程概況

馱英水庫由攔河壩、溢洪道、泄洪隧洞、灌溉發電進水口、壩后發電隧洞及下游護岸等組成，其中護岸工程設計洪水標準按消能防沖設計洪水標準采用，為50年一遇，相應設計洪水位為180.83 m。

下游右岸自壩下293 m防護至壩下613 m，左岸自壩下240 m 防護至壩下667 m，防護總長為1280 m，兩岸均修建護坡進行防護，按50 年一遇洪水水位加安全超高確定防護高程為181.300 m。受溢洪道沖坑影響的護岸，采用樁基護岸進行防護；未受溢洪道沖坑影響的護岸坡腳修建高5 m的C25混凝土重力式防淘墻。

為盡量減少開挖或回填工程量，承臺及重力式擋墻頂部以上護坡基本沿原地形布置，巖石基礎的護坡坡比不陡于1∶0.75，土質基礎的護坡坡比不陡于1∶1，護坡為C25 混凝土結構，厚0.4 m，護坡頂部布置下底寬6 m，深8 m的齒墻。位于覆蓋層土體內的護坡下部應注意設置反濾墊層。為解決好邊坡的排水問題，在邊坡上布置Φ75 的梅花狀排水孔，長3 m，間距3 m×3 m。重力式擋墻設置永久縫，砼護坡按3 m×3 m設置永久縫。

2 模型試驗

通過馱英水庫樞紐1∶80水工整體模型試驗，觀測分析了溢洪道與泄洪洞的泄流能力、流態、下游河道流速與沖刷等水力學參數。在下游河道布置了8個量測流速斷面，樁號分別為0+310、0+390、0+450、0+510、0+565、0+620、0+680、0+740（大壩樁號系統）。流速斷面布置見圖1，各工況下游河道流速分布見圖2，各工況下游河道沖刷形態見圖3、圖4和表1。

表1 下游河道沖坑特征值

圖1 下游河床測流斷面分布圖

圖2 下游河道流速分布圖

圖3 下游河道沖刷形態

圖4 下游河道沖刷形態縱剖面圖

由圖4 和表1 可知，當溢洪道與泄洪洞聯合泄洪時，主沖坑位于溢洪道挑流鼻坎下游，左右兩岸亦形成沖刷。隨下泄流量的增大主沖坑深度、左右岸沖刷深度均呈增大趨勢。

（1）校核工況下，主沖坑最深點高程為146.8 m，沖刷深度21.7 m，后坡比1∶5.1。左岸沖刷最深點高程為141.3 m，沖刷深度27.2 m；右岸沖刷最深點高程為146.1 m，沖刷深度22.4 m。

（2）設計工況下，主沖坑最深點高程為150.3 m，沖刷深度18.2 m，后坡比1∶4.1。左岸沖刷最深點高程為151.0 m，沖刷深度17.5 m；右岸沖刷最深點高程為151.2 m，沖刷深度17.3 m。

（3）消能防沖設計工況下，主沖坑最深點高程為150.8 m，沖刷深度17.7 m，后坡比1∶4.5。左岸沖刷最深點高程為152.4 m，沖刷深度16.1 m；右岸沖刷最深點高程為150.4 m，沖刷深度18.1 m。

（4）正常蓄水位溢洪道單獨敞泄，主沖坑最深點高程150.8 m，沖刷深度17.1 m，后坡比1∶4.0。左岸沖刷最深點高程為153.4 m，沖刷深度15.1 m；右岸沖刷最深點高程為151.0 m，沖刷深度17.5 m。

（5）正常蓄水位泄洪洞單獨敞泄，主沖坑最深點高程152.1 m，沖刷深度16.4 m，后坡比1∶3.1。左岸沖刷最深點高程為154.8 m，沖刷深度13.7 m；右岸沖刷最深點高程為159.0 m，沖刷深度9.5 m。

3 護岸設計

根據水工模型試驗進行護岸防護形式的布置，消能防沖設計洪水標準為50年一遇，相應設計洪水位為180.83 m。采用2000年一遇進行極限控制。

根據水工模型試驗的成果可知：溢洪道跟泄洪洞聯合泄洪時，溢洪道為挑流消能、泄洪道為挑面流消能，聯合泄洪的水流對下游護岸的沖刷很嚴重，特別是溢洪道在距溢洪道出口110 左右的位置形成了大的沖坑（校核工況21.7 m），對溢洪道、泄洪洞以及兩岸的邊坡均造成了嚴重的威脅，因此，本工程對于沖刷嚴重的護岸段采用了樁基+承臺的護岸防護形式；對于流速較小，沖刷影響較小的護岸段采用重力式防淘墻的防護形式。

護岸樁基底高程按50 年一遇洪水沖刷深度進行設計，根據樁基規范要求，樁基嵌入巖石的深度需超過總長1/3，因此樁基底高程低于50 年一遇洪水沖刷深度的1/3 設計，且低于2000 年一遇洪水的沖刷深度；樁頂高程以常水位線控制。樁基頂設C30 混凝土承臺，承臺下設單排C30 鋼筋混凝土樁基，樁徑1.2 m，順水方向樁中心距4 m。

（1）左岸防護。左岸自樁號HZ0+000.00（壩下240 m）防護至樁號HZ0+427.07 共427.07 m 進行護岸防護，防護高程為181.3 m。樁號HZ0+030～HZ0+338.39段護岸受溢洪道、泄洪洞沖坑影響，采用樁基護岸，承臺頂高程為168.0～170.0 m，樁底高程為140.0～155.0 m；樁號HZ0+338.39～HZ0+427.07 采用貼坡重力式擋墻護岸形式，擋墻采用C25混凝土，高5 m。

（2）右岸防護。下游右岸自樁號HY0+000.00（壩下293 m）防護至樁號HY0+360.1 共360.1 m 進行護岸防護，防護高程為181.3 m。樁號HY0+000～HY0+ 240.11 段護岸受溢洪道、泄洪洞沖坑影響，此段采用樁基護岸，承臺頂高程為168.5～178.0 m，樁底高程為138.5～162.5 m；樁號HY0 +240.11～HY0+360.1采用貼坡重力式擋墻護岸形式，擋墻采用C25混凝土，高5 m。

4 結語

馱英水庫泄洪方式采用溢洪道+泄洪洞聯合泄洪的方式，因工程場區等情況影響，溢洪道與泄洪洞的布置距離接近，導致泄洪時水流條件極其復雜，泄洪時產生的沖坑很深，對護岸邊坡的穩定安全造成了嚴重的威脅，又因溢洪道及泄洪洞均接近大壩及壩后發電廠房，聯合泄洪產生的影響對整個水庫建筑物的安全均產生了影響，故本工程對沖刷嚴重護岸段進行樁基防護，以確保水庫樞紐安全。