周 龙

(牡丹江市水务科学研究院，黑龙江 牡丹江 157000)

穆棱市清河水库除险加固设计技术要点

周 龙

(牡丹江市水务科学研究院，黑龙江 牡丹江 157000)

清河水库位于黑龙江省穆棱市八面通镇清河村南1km处的清河流域中上游，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的小(1)型水库。1982年8月，《清河水库复审设计书》在参考原设计的基础上重新进行了水文分析和调洪演算，对原设计进行了复核，确定了目前的工程规模及各项特性指标。1983年开工进行施工至1985年结束，但由于资金受限，未能按设计实施。文章对水库存在的主要问题进行剖析，提出了对土坝放缓边坡并重新护砌、坝体高压摆喷灌浆，溢洪道和输水洞进行加固。

清河水库；特征水位；坝体防渗；溢洪道加固；输水洞加固

1 工程原概况

清河水库位于黑龙江省穆棱市八面通镇清河村南1km处的清河流域中上游，距穆棱市政府所在地——八面通镇6km。集水面积32km2，总库容296万m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的小(1)型水库。

清河水库是1958年大跃进时期开始动工兴建的，1960年国民经济困难时期中断，后经1967年、1973年、1981年几次会战，水库已具有一定规模。1982年8月，《清河水库复审设计书》在参考原设计的基础上重新进行了水文分析和调洪演算，对原设计进行了复核，确定了目前的工程规模及各项特性指标。1983年开工进行施工至1985年结束，但由于资金受限，未能按设计实施。

清河水库原设计标准为20a一遇洪水设计，200a一遇洪水校核。1982年《清河水库复审设计》时提高到50a一遇洪水设计，500a一遇洪水校核。

枢纽工程主要由大坝、放水洞、溢洪道等组成。坝顶高程316.60-316.76m，坝长310m，最大坝高13.5m，坝顶宽4.0m，迎水坡1∶2-1∶3，为干砌石护坡，背水坡1∶2-1∶2.5，为自然草皮护坡。

溢洪道位于大坝右岸，为开敞式无闸侧槽溢洪道，堰顶宽37m，堰顶高程314.65m，溢洪道由进口段、溢流段、侧槽段、陡坡段、消力池段组成。

放水洞位于大坝左侧0+043m处，进口为钢筋混凝土进水塔。洞身为坝下埋管型式，净孔尺寸为1.0m×1.0m，结构型式为浆砌石盖板涵，洞身长42m。

2 水库存在的主要问题

2.1 大坝

筑坝土料不均匀。从坝顶钻孔土样看，有两层透水带，并夹有淤泥质土，坝坡出现多处沉陷，最大沉陷深度40cm。

坝前干砌石护坡无反滤层，直接座落在风化料上，且护坡石粒径小，为立石互插。表面平整度极差，块石间空隙大，没有填充物，由于冻胀力及浮冰撞击力影响，护坡发生变形，发生多处脱落、沉陷、下滑、错位等情况。坝后未建排水棱体和减压设施，坝基湿化严重。

斜墙未按设计施工，钻探过程中发现坝体浸润线非常高，几乎与水库水位持平，坝体土料多为风化料，透水性强，斜墙土料质量不满足斜墙要求。坝后大面积渗漏，已发生流土破坏，坝后已形成大片水坑。

防浪墙墙身为浆砌石结构，墙帽为砖结构，水泥砂浆抹面，墙身局部出现沉陷变形，墙帽剥蚀严重，多处出现开裂、脱落。

下游坝脚处有鱼池3个，沿坝轴线长约150m，鱼池深1.0-1.5m，增加了大坝上、下游水位差，给大坝增加隐患。

2.2 溢洪道

溢洪道进口段、溢流段两侧浆砌石挡墙局部块石松动、脱落。溢洪道堰体为堆石结构，溢流面采用混凝土护面型式，剥蚀严重，剥蚀厚度1.0-3.0cm，伸缩缝止水破坏，长年漏水。溢流堰段混凝土底板受冻胀作用，发生隆起变形，出现裂缝。陡槽段右侧山体开挖未完成，山体岩石风化脱落堆积在溢洪道内，出口段山体开挖未完成，严重影响泄流能力。尾水渠未开挖，洪水溢流后自由跑滩，然后回到主河槽，如遇大洪水，溢流洪水直接影响大坝主体工程安全，极易造成主体工程大范围破坏[1]。

2.3 放水洞

放水洞出口冲刷剥蚀严重，两侧挡墙均发生断裂、沉陷，消力池已经冲毁，尾水渠两岸大面积坍塌。取水口自制钢闸门锈蚀严重，轨道变形，止水不严，放水洞长年漏水。启闭机为手摇螺杆式启闭机，启闭不灵活，原生产厂家停产，缺少零配件，启闭机老化无法维修。

2.4 附属设施

管理及通讯设施简陋，无水文及大坝安全监测系统。

3 水库规模及防洪标准的确定

清河水库位于低山丘陵区，设计总库容305.5万m3，最大坝高13.1m。依据SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，水库工程等级为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。建筑物设计洪水标准为50-30a，校核洪水标准为1000-300a。考虑到水库承担下游穆棱市城区的防洪任务，经过综合分析，本次确定清河水库大坝设计洪水标准为50a一遇，校核洪水标准为500a一遇。

4 主要特征水位的确定

4.1 死水位

灌溉用水为下游自流取水，对高程无特殊要求，因此只核算泥沙淤积对死库容的影响。采用《黑龙江省水文图集》查算该地区平均悬移质输沙侵蚀模数为32t/km2a，多年平均输砂量(悬移质)=1.5×多年平均模数×集水面积=1.5×32×32=1536t。按水库运行寿命40年计算水库淤沙库容为3.4万m3。死库容远大于淤积库容。死库容及死水位仍采用原设计，即死水位308.50m，死库容15万m3。

4.2 正常蓄水位

兴利规模原则保持正常蓄水位314.65m不变，采用多年调节，计算出兴利库容及灌溉面积。兴利库容152.5万m3，可灌溉水田154hm2，菜田20hm2。

4.3 设计洪水位和校核洪水位

溢洪道为开敞式，以兴利水位即溢洪道堰顶高程314.65m作为起调水位，采用辅助曲线法调洪。设计洪水位为315.80m，相应库容为241万m3。校核洪水位为316.51m，相应库容为305.5万m3。

5 水库除险加固的主要工程措施及技术要点

5.1 大坝工程处理措施

根据校核洪水，确定坝顶高程为317.21m，土坝现状高程316.61-316.76m，均超过校核洪水位316.51m，且防洪墙顶高程为317.80m ,设计坝顶不再增高，整平至316.80m。

坝体型式为多种土石混合坝，由于原坝体、坝基渗流均不稳定，采用高压摆喷灌浆，孔间距1.5m，优质泥浆护壁，钻孔深度深入岩面1.0m。下游坝脚处鱼池填平，填土厚度在1.5-2.0m之间。由于原坝土质质量差，且多处凹陷隆起变形，结合修坡整形及增加坝顶宽度，迎、背水坡均填筑优质的风化料，渗透系数在10-2-10-3之间，可以有效降低坝体浸润线，同时满足坝体抗滑稳定要求。

放缓上下游坝坡，上游坝坡为1∶3，下游为1∶2.5。上游坝坡采用干砌石护坡，干砌石护坡厚30cm，下设反滤层，为20cm厚碎石，10cm中砂。考虑减小护坡受冰推力及冰排撞击力较大，为有效防止上游护坡变形、错位，冰冻区高程311.50-314.65m采用混凝土护坡型式，混凝土板块尺寸为3.0m×3.0m×0.3m，能有效减小冰体与边坡间的摩擦力，避免坡面冰推破坏。下游坝坡在现有基础上进行人工削坡，坡脚做贴坡排水，顶高程为307.50m[2]。

5.2 溢洪道工程处理措施

溢流堰、导流墙、堰体拆除，重新浇筑。对溢洪道右侧山体进行削坡处理，削坡后边坡坡比为1∶0.5。导流墙采用重力式挡土墙型式，顶宽40cm，底宽212cm，墙高690cm，溢流面边坡1∶0.5的混凝土基座，堰体为重力式挡土墙结构型式，顶宽80cm，底宽380cm，堰高415-600cm，其下为宽480cm，高80cm的混凝土基座。堰顶宽10m，为50cm厚混凝土板，反坡段宽10m，为30cm厚的混凝土板，板下均设50cm厚换填基砂。

侧槽段原浆砌石及混凝土侧墙和底板拆除重新浇筑，底板为80cm厚混凝土板，上游底板宽3m，下游底宽6m，山体一侧侧墙采用现浇贴坡式挡土墙结构型式。过渡段、陡槽段拆除重建，过渡段底板为长8m，底板与侧墙结构型式与侧槽段相同。陡槽段长37m，底板坡降8%，上游接过渡段，高程308.65m，下游接挑流鼻坎，高程305.65m。

尾端仍采用挑流消能，钢筋混凝土结构，挑流段长10m，挑流鼻坎园弧半径20m，鼻坎顶高程307.40m，挑射角25°。

泄水渠渠堤为土料填筑，浆砌石结构，渠底比降3%，长80m，渠顶高程按设计情况下渠内水位加1.0m超高，溢洪道尾水直接进入下游河道。

5.3 输水洞工程处理措施

消险设计由于大坝前坡变缓，拟将取水口向上移，洞身加长18.8m，采用钢筋混凝土方涵型式，进水塔仍采用竖井式，钢筋混凝土结构，更换闸门、启闭机，选择1.0m×1.0m铸铁平板闸门，手电两用螺杆式启闭机。工作桥长21.4m，宽2.0m，桥身为钢筋混凝土双T型梁结构。

出水段挡土墙拆除重建，采用重力式钢筋混凝土挡墙，消力池长11m，深0.7m，尾水渠底宽1.4m，边坡1∶2，采用干砌石护坡，护坡厚30cm，下为30cm厚反滤层。尾水渠护砌长度70cm。

更换放水洞闸门及启闭机，闸门选择1.0m×1.0m平板铸铁闸门，启闭机选择LQ—3T螺杆式启闭机。

[1]水利部天津水利水电勘测设计研究院.SL253-2000溢洪道设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2000.

[2]黄河水利委员会勘测设计规划研究院.SL274-2001碾压式土石坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2002.

1007-7596(2017)06-0123-02

2017-05-16

周龙(1975-)，男，黑龙江牡丹江人，高级工程师。

TV697.3

B