王 铮

(辽宁江宁招标咨询服务有限公司，沈阳110000)

1 工程概况

拉马章水库位于法库县包家屯镇拉马章村，座落在辽河二级支流拉马章河上。流域重心为E 123°56'15"，N42°30'54"。由发源地至水库坝址，总河长14.12 km，总平均坡度为4‰，流域面积为46 km2。库容1 087 万m3。防洪库容587 万m3，兴利库容486 万m3，死库容14 万m3。最高水位69.3 m，兴利水位67.23 m，死水位64.44 m。

水库枢纽工程包括:大坝、输水洞、溢洪道3 部分。土坝为均质土坝，坝长300 m，坝顶宽度5 m，迎水坡为1∶3 ～1∶4(在68.46 m高程以下为1∶4.0，以上为1∶3.0)，背水坡为1∶2.5，最大坝高5.7 m，坝顶高程70.20 m。输水洞:为坝内混凝土涵管式。位于土坝左端，进口高程64.44 m，涵管为单孔，洞径为0.8 m，洞长36 m。钢板闸门规格1.2 m×1.0 m。溢洪道:包括正常溢洪道和非常溢洪道。正常溢洪道位于土坝左端，堰底宽8.0 m，堰体与陡槽段直接衔接，共计长度77.0 m。堰顶高程67.23 m，溢洪道坡降1/30，没有消能设施，泄流直入下游河道。溢洪道(陡槽、堰体段)两侧为弱风华岩，开挖后没有衬砌。非常溢洪道为天然豁口，堰顶高程68.32 m，宽度130 m，进口底板高程80.5 m，出口底板高程80.28 m。

2 工程设计

2.1 工程现状

2.1.1 大坝现状

土坝为均质土坝，坝长267 m，坝顶宽度7 m，迎水坡为1∶3 ～1∶4(在68.46 m高程以下为1∶4.0，以上为1∶3.0)，背水坡为1∶2.5，最大坝高5.7 m，坝顶高程70.20 m。

2.1.2 输水洞现状

输水洞为1 m×0.8 m 矩形钢筋混凝土涵洞，洞长69.6 m，进口高程64.44 m，出口高程64.07 m。输水洞进口设有启闭塔，塔与山坡之间用交通桥连接，塔高15 m，外轮廓2.5 m ×2.5 m。原输水洞最大输水量为1.51 m3/s。

由现场检查和运行情况分析，输水洞存在以下主要问题:①输水洞靠近大坝左岸，左岸山体为风化岩，经常脱落，滚到输水洞入口，影响出流。左岸部分山体的浆砌石护坡已有多处裂缝;②输水洞工作及检修闸门的操作室破损严重，屋顶漏水，门窗损坏;启闭机电动部分丢失，无电源;工作门槽及检修门槽间隔墙漏水点多处;工作及检修闸门漏水严重，多年不用，在两道闸门之间用黏土封堵止水;③通往输水洞竖井的栈桥无护拦，桥下混凝土面出现多处裂缝，且有多处漏出钢筋，表面混凝土风化严重，用手可掰掉［1］。

2.1.3 管理所现状

管理所院内地面杂草丛生，且易积水，不利于防汛车辆的停靠和防汛资料的管理，管理所房屋老旧，屋面漏水严重，雨季到来时，外面下大雨，屋内下小雨。

2.1.4 防汛路现状

水库防汛路从管理所大门起，向南与村级路连接，总长600 m。坑洼不平，遇雨雪天气泥泞难行，不利于防汛车辆通行。

2.2 工程设计

2.2.1 堤顶沥青路面设计

根据2007年安全鉴定成果，现状实测坝顶高程70.2 ～70.28 m，满足坝顶高程要求，本次维修加固大坝坝顶高程取70.20 m，宽7 m，采用沥青混凝土路面(路基下层为20 cm 厚碎石垫层，上层为10 cm厚水泥稳定砂砾石，面层为10 cm厚沥青混凝土)，长267 m，为了方便车辆上下坝，将沥青路面两端各延长50 m，因此沥青路面总长为367 m。由于大坝左侧下坝路面变窄，因此大坝左端50 m 段沥青路宽采用4 m 宽。沥青路全线两侧采用花岗岩路缘石。

2.2.2 大坝迎水坡设计

大坝迎水坡护坡形式有多种，有干砌石护坡，浆砌石护坡，现浇混凝土板护坡等，块石护坡与混凝土板护坡相比较，混凝土板护坡抗冻性能比块石护坡差，拉马章周边有满足水库护坡要求的石块，因此本工程不采用混凝土板护坡，干砌石护坡与浆砌石护坡相比较，同样护坡厚度情况下，干砌石护坡造价为142.22 元/m3，浆砌石护坡造价为175.45 元m3，干砌石护坡造价比浆砌石造价低。另外，法库县近几年中型水库除险加固工程中，牛其堡水库、獾子洞水库、尚屯水库、三合成水库等，都采用了干砌石护坡形式，运行的非常好，因此本工程采用干砌石护坡形式。大坝迎水坡护坡总长267 m，由桩号0 +000 －0.267，坡比1∶4.5;采用40 cm 厚干砌石护坡，下设20 cm 碎石垫层及20 cm 砂垫层。护脚长6 m，厚度40 cm，下设20 cm 砂石垫层。

2.2.3 输水洞维修加固设计

2.2.3.1 输水洞现状

拉马章水库输水洞是水库唯一的输水建筑物。输水洞位于左岸，方涵形式。输水洞为0.8 m ×1 m矩形钢筋混凝土涵洞，进口高程64.44 m。启闭塔位于坝前钢筋混凝土结构，启闭室为混凝土结构，启闭塔与坝顶有工作桥连接，宽1 m，启闭室内有启闭机一台，已无法正常使用。闸门已锈蚀严重，正常水位67.23 m 时，原最大输水量为1.51 m3/s。

2.2.3.2 输水洞维修加固方案

拉马章水库属于中型水库，工程等别为Ⅲ等，输水洞承担灌溉任务，是主要的永久建筑物，其工程级别为3 级。输水洞进口翼墙处出现多处裂缝，混凝土脱落现象严重。根据输水洞现状、泄量及运行情况，经过分析确定:对进口段、进水塔、工作桥、出口段进行重建，对洞身的前后两端设置止水环，更换闸门和启闭机设备。

1)输水洞进口段:进口段拆除重建，进口段为钢筋混凝土结构，长18 m，厚0.5 m，挡墙高2.8 m。

2)进水塔:进水塔为钢筋混凝土结构，进水塔设置在坝的上游，长4.8 m，宽2.2 m，闸底板高程为死水位64.44 m，单孔闸门，闸门尺寸1.0 m×0.8 m，边墩高1.2 m，并设有启闭室，工作桥与上游坝肩连接，启闭室地面和工作桥面高程为70.20 m，启闭室结构为砖混结构，其建筑面积11.52 m2，地面高程为70.20 m，周围设有1.0 m 宽的挑出平台板及混凝土仿木栏杆，平台下游侧设宽1.0 m 引桥与坝顶道路相接。

3)洞身:输水洞的洞身段则利用原有结构，在进出口处设置止水环，做好输水洞进出口混凝土结构连接。

4)消力池:输水洞消力池水平段长10 m，钢筋混凝土结构，池深0.5 m。

5)海漫:干砌石结构，长18 m，厚0.5 m。

2.2.3.3 水力计算

泄流能力计算:水库兴利水位为67.23 m，输水洞底板高程64.44 m，洞高0.8 m，H = 67.23 －64.44，H =2.79 m，D =0.8 m，H ＞1.5D，因此为有压流，根据工作情况，h ＜D，为自由出流，其计算公式如下:

有压洞自由出流:

式中:Q 为设计流量;σ 为淹没系数，自由出流时为1;μ 为流量系数;∑ξ 为从进口到出口前(不包括出口)的各种局部水头损失系数之和，取0.3。L 为输水洞长;C 为谢才系数。

式中:n 为糙率，取0.014;R 为水力半径;ω 为过水面积;x 为湿周;a 为洞高;β 为势能修正系数，取0.85;i 为洞底坡;H 为上游总水头。

经过计算，输水洞水位流量关系见表1。

根据输水洞的工作情况，输水洞不参加调洪，输水洞满足下游灌溉的需要即可，要求给水能力为0.93 m3/s，当输水洞在正常高水位67.23 m 时，流量为3.23 m3/s，输水能力能够满足供水需求。

2.2.3.4 消能防冲计算

消力池采用矩形断面消力池。

表1 输水洞水位～流量表

共轭水深按下式计算:

式中:h2为水跃后水深，m;h1为收缩断面水深，m;Fr1为收缩断面弗劳德数;v1为收缩断面流速，m/s;φ 为收缩断面流速系数;φ =0.95;E0为堰前断面总能头，m;

查表得:α0= q2/2gφ2;h2= ηh1

因h2＞hs，因此需要修建消力池。

消力池长度计算见表2。

水跃长度L 按下式计算:

表2 消力池长度计算

消力池水平段长度取8 m。

消力池池深计算:

式中:d 为池深，m;σ 为水跃淹没度，σ =1.05;h2为池中发生临界水跃的跃后水深，m;ht为消力池出口下游水深，m，采用护坦内的临界水深;ΔZ 为消力池出口水面跌落，m;Q 为流量，m3/s;b 为消力池宽度，m;φ 为消力池出口段流速系数，φ =0.95;Lk为消力池池长，m。

经计算，d =0.5 m;确定消力池池深0.5 m。海漫长度确定:

式中:Ks为海漫长度计算系数，取10;qs为消力池出口单宽流量，1.0;△H 为水位差，3.16 m;经计算:LP=13.32 m，海漫长度取14 m。

2.2.3.5 闸门与启闭设备

本工程更换闸门一个，更换启闭机一个，闸门选用0.8 m×1 m平面铸铁闸门，启闭机选用单吊点5 t手电两用螺杆式启闭机。

2.2.4 管理所维修

2.2.4.1 管理所内管理房屋顶维修

管理所整个屋面面积210 m2都需重新做屋面防水。首先铲除原卷材防水层，再用水泥砂浆找层，在填充材料上用20 mm，SBS 卷材防水，热熔满铺双层。管理所门窗破旧损坏严重，需更换窗17 扇，门11扇;窗换为塑钢窗，门换为木门。

2.2.4.2 院内路面维修

管理所场地面积为1 500 m2，长50 m，宽30 m;铺透水砖范围为场地四周，宽3.0 m，长148 m，进门处有14.0 m 铺透水砖，宽也为4.0 m;下铺8 cm 厚三合土，上铺一层透水砖。在场地四周最外侧种植速生杨40 株，丁香、连翘各200 株。

2.2.5 防汛路维修

管理所门前600 m防汛路采用砂石路面，宽4 m，下层为0.2 m 厚山皮石，上层为0.2 m 厚砂砾石。总厚0.4 m。

2.2.6 室外照明

室外照明系统指的大坝照明。根据坝体长度每隔50 m 设置一盏太阳能照明灯，共需要7 盏。

［1］林耀辉. 小型水库输水涵洞除险加固设计［J］. 黑龙江水利科技，2013，41(08):146 －147.