卧牛湖水库除险加固工程设计综述

孙兰凤，吕仁国，商秋静

(1.黑河市水利勘测设计院，黑龙江黑河164300;2.黑河市爱辉区水务局，黑龙江黑河164300)

卧牛湖水库除险加固工程设计综述

孙兰凤1，吕仁国2，商秋静1

(1.黑河市水利勘测设计院，黑龙江黑河164300;2.黑河市爱辉区水务局，黑龙江黑河164300)

卧牛湖水库是一座以发电为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的中型水库。提出的对大坝除险加固设计提高了防洪标准，并对坝体坝基防渗方案进行比选，选用高压灌浆防渗墙。

大坝;加高培厚;提高防洪标准;坝基防渗;溢洪道加固

1 原工程概况

卧牛湖水库位于黑河市爱辉区上马场乡境内、黑龙江一级支流卧牛河下游。水库地处黑河市西部，距黑河市区18 km。卧牛湖水库坝址以上控制流域面积285 km2，是一座以发电为主，兼顾养鱼、旅游等综合利用的中型水库。

卧牛湖水库始建于1977年9月15日，1986年9月25日建成。工程由大坝、溢洪道、输水洞和电站厂房组成。

大坝为黏土斜墙混合坝，坝长155.0 m，坝顶宽12.0 m。坝顶高程为157.39 m，最大坝高为23.09 m。溢洪道为岸坡开敞式，位于大坝右侧，宽14.0 m，堰型为驼峰堰，堰顶高程为153.38 m，溢洪道最大泄量为122.00 m3/s。溢洪道全长158.35 m。输水洞全长554.4 m，由进水口、渐变段、引水隧洞组成，输水洞出口接电站厂房。厂房面积236 m2，装机为两台320 kW发电机组，设计年发电量为192×104kW·h。

水库运行20余年来，存在问题仍很多。主要包括以下3个方面:

1)工程现状防御洪水能力低，仅为50 a一遇，低于国家现行规范要求。坝体填筑质量较差，斜墙渗透系数＞1×10-5cm/s，坝基存在渗流不稳定。

2)溢洪道冲刷严重，当发生较大洪水时，易出现险情，交通桥已出现险情，拦鱼栅已撞毁。

3)输水洞钢桁架工作桥结构强度不满足复核要求，钢闸门锈蚀严重，启闭机老化，已不能正常工作。隧洞岩石脱落。

综上所述，提出除险加固设计。

2 建筑物加固设计

2.1 大坝加固设计

2.1.1 洪水标准

根据《防洪标准》(GB50201—94)和《水利水电工程枢纽工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的规定，对卧牛湖水库大坝重新复核，水库原防洪标准为50 a一遇洪水设计，500 a一遇洪水校核。水库复核后防洪标准为50 a一遇洪水设计，1000 a一遇洪水校核，枢纽工程为Ⅲ等，主要建筑物为3级。

2.1.2 大坝加固方案选择

根据卧牛湖水库目前状况，大坝加固设计包括坝体坝基渗漏及大坝加高培厚。本次设计各选两个方案对坝体坝基防渗及坝体加高培厚进行方案比选。

2.1.2.1 坝体坝基防渗方案比选

根据地质剖面图，坝体内有层最厚处3.0 m的砾石透水层，坝基也有层最厚处3.0 m的砾石透水层。基础下部为花岗岩，弱风化层以下为不透水层。本次防渗处理主要是砾石、全风化及强风化花岗岩层，为此选择高压旋喷灌浆、高压定喷灌浆与混凝土防渗墙两种方案进行比选。

方案1:采用高压旋喷灌浆、高压定喷射灌浆(以下简称高压灌浆)防渗

高压灌浆是利用置于钻孔中的喷射装置射出高压水来冲击破坏被灌地层结构，同时将浆液灌入，形成按设计方向、深度、厚度和结构形式，与地基紧密结合，构成连续的防渗帷幕体。本次防渗处理弱风化部分(深度2.0 m)采用高压旋喷灌浆，弱风化以上部分高压定喷灌浆。

高压旋喷和定喷防渗墙布置在上游坝坡上，距坝轴线4.31 m。两种灌浆总长113 m(桩号0+031～0+144)。高压旋喷孔距0.6 m，高压定喷孔距1.2 m，在桩号0+041～0+080段，设置双排孔，0+031～0+041、0+080～0+144两段为单排孔，钻孔最深为27.4 m，最浅17.4 m，总进尺7142.0 m(不包括帷幕灌浆1 232.0 m和检查孔)，本方案投资432.32万元。

方案2:采用混凝土防渗墙防渗

混凝土防渗墙是利用专用机具，在坝体或覆盖层透水地基中，建造槽，以泥浆固壁，采用直升导管，向槽孔内浇筑混凝土，形成连续的混凝土墙，起到防渗的目的。

槽形孔混凝土防渗墙布置同高压定喷灌浆，槽孔长度2.0 m，墙厚0.8 m。钻孔深度同高压灌浆。成墙面积3 680.0 m2(不包括帷幕灌浆)，投资951.43万元。

综合比较，高压灌浆投资少，防渗效果可靠(黑河市宋集屯水库坝基采用的就是高压定喷灌浆防渗，效果较好)，不破坏坝体，而且操作方便，施工期短。因此，本次初步设计大坝基础防渗采用高压灌浆。

2.1.2.2 大坝加高培厚方案比选

根据《卧牛湖大坝安全分析评价报告》对卧牛湖水库现有坝顶高程复核结果可知，卧牛湖水库大坝坝顶需加高1.11 m，本次设计初选2个方案进行比选。

1)方案1:坝顶不加高，迎水面坝肩设防浪墙。

经过复核，坝顶高程为158.50 m，现坝顶高程157.39 m，本方案为现有坝顶高程和宽度不变，在迎水面坝肩设钢筋混凝土防浪墙，墙高1.11 m。迎水面采用0.20 m厚混凝土板护坡，坡度1∶2.75，背水坡采用碎石护坡，坡度为1∶2.5。此方案投资111.59万元。

2)方案2:坝顶加高到158.50 m。

本方案在坝顶不设防浪墙，将大坝加高1.11 m，迎水坡同方案1，背水坡培厚，坡度为1∶2.5，碎石护坡。方案2投资145.17万元。

上述两种方案优缺点比较见表1。综合比较，方案1投资比方案2少，施工期短，施工时不影响顶上交通，又能使大坝达到复核标准，因此本次设计大坝加高培厚方案推荐方案1。

表1 方案优缺点比较表

综合两种方案比选，坝体坝基防渗采用高压灌浆，大坝加高培厚采用坝顶不加高，迎水面坝肩设防浪墙方案。

2.2 溢洪道加固设计

本次溢洪道加固设计，在保持溢洪道原有规模不变的情况下进行改建。

溢洪道进口导流墙长度和高度不满足规范规定，需重建;现有铺盖为干砌石，块石被水流冲刷，多处脱落。铺盖与驼峰堰段基础为风化花岗岩，透水性强，原设计虽有帷幕灌浆但却没实施，本次除险加固设计在铺盖下部设帷幕灌浆(溢洪道帷幕灌浆与坝基防渗相连)，为使帷幕灌浆与溢洪道形成整体，本次设计铺盖为混凝土结构。

溢洪道左侧浆砌石挡墙，现已有多次裂缝，当库水位超过铺盖顶高程，裂缝开始漏水，为保证墙体稳定，采用墙面抹砂浆，墙后灌浆。将原溢洪道加长至158.35 m，为防止水流冲淘，在溢洪道末端增设挑流鼻坎。溢洪道交通桥桥拱板已发生变形，局部已出现裂缝，防浪墙也无法由桥面经过，此桥已经被鉴定为危桥，因此本次除险加固交通桥拆除重建。溢洪道进口处拦鱼栅已被撞毁，本次设计新建拦鱼栅。

2.3 输水洞加固设计

输水洞钢桁架桥经核算强度不满足要求，进水塔内工作钢闸门锈蚀严重，闸门板厚度不能满足强度要求，木质检修门已腐烂，启闭机已不能正常工作。引水隧洞经洞内检查发现未衬砌段祼露岩石风化严重，大部分洞身皆有岩石脱落现象，因此对洞身未衬砌部分进行处理。引水隧洞混凝土已衬砌段现状较好，未衬砌段风化普遍、均匀，故本次设计对引水隧洞未衬砌部分进行混凝土衬砌，衬砌厚度同已衬砌段。

3 问题与建议

卧牛湖水库除险加固设计方案正在实施。坝基高压定喷地质勘察不详细，与实际钻探取样有点差距，今后加强地质勘察精度，有利于提高设计质量。

［1］中华人民共和国发展和改革委员会.DL/T5200—2004水电水利工程高压喷射灌浆技术规范［S］.北京:中国电力出版社，2005.

［2］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.

［3］黄河水利委员会勘测规划设计研究院.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.

TV62

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1007-7596(2012)02-0138-02

2011-04-11

孙兰凤(1969-)，女，黑龙江伊春人，高级工程师;吕仁国(1967-)，男，黑龙江伊春人，高级工程师;商秋静(1976-)，女，黑龙江青岗人，工程师。