闹龙河水库下游排水减压沟水毁原因及修复设计方案分析

赵文军，关英华

(北安市水务局，黑龙江北安16400)

闹龙河水库位于乌裕尔右岸一级支流闹龙河干流上，坝址在北安市城东8 km处，水库控制流域面积349.3 km2，以供水为主，目前是北安城区唯一的市政供水水源，年供水1 600万m3，兼顾防洪、灌溉等综合利用的中型水库，水库总库容9 660万m3。

水库由大坝、溢洪道、输水洞、取水塔组成。大坝为泥岩和黏土混合坝，坝顶高程261.10 m，最大坝高15.7 m，上游坡比1∶2.8，下游坡比1∶3.0，坝长2 236 m，土坝下游设贴坡式排水和坝脚减压排水沟1 900 m长，排水沟工程于2002年修建。

1 排水减压沟工程水毁程度及原因分析

1.1 排水减压沟水毁程度

经实地检查和水准测量发现:

1)0+200～0+750段已基本被泥土淤平，完全看不到排水沟模样，上面杂草丛生，完全丧失排水减压功能;0+750～1+500段已被泥土淤积50% ～90%，仅能看到沟两边部分干砌石，排水减压功能基本丧失;1+500～1+800段已被泥土淤积20% ～50%，可以看到沟中渗出水流动，排水减压功能大减;1+800～2+100段基本未淤积。

2)排水沟各段露出水面的干砌石均已松动，且高低不平。

3)原设计1+350处第二横向排水沟未开挖，0+600处第一横向排水沟也未开挖，下游河道也已淤积并长满杂草。

1.2 水毁原因分析

水毁原因主要体现在以下3个方面:

1)施工质量差。经查验施工记录发现，绝大多数沟段为边开挖、边渗水、边抽水、边铺设无纺布、边铺筑碎石垫层、边砌石。这种施工环境和条件，很难保证沟底和边坡平整坚实达到设计要求的干密度，沟底和沟坡砌石沉陷破坏在所难免。

2)严重渗漏、冻融导致砌石护坡、护底破坏。由于坝基截渗槽多未开挖到设计高程，回填时槽内积水、积冰未清除，填土中有冻块且碾压不实;坝体由黏土心墙坝改为风化泥岩和黏土混合坝;坝基和坝体渗漏量都远大于设计值，沟内渗出水不能顺利排入承泄区，加之反复冻融导致砌体破坏。

3)坝坡水土流失导致排水沟淤积。坝顶和坝坡均为风化泥岩，土粒黏聚力小，贴坡排水和碎石护坡等尾工一直未投资修建。每次较大降雨，坝顶和坝后坡雨水都造成坝坡严重面蚀和多处沟蚀。特别是今年6月降水量高达407 mm，大于一般枯水年的年降水量，坝后坡水土流失更为严重，顺坡而下的泥水经排水沟流向下游滩地，土粒沉积在排水沟内，并将部分沟段淤平，同时也加剧了未淤部分干砌石的破坏程度。

2 排水沟工程建设的必要性

排水减压沟是大坝主体工程的一部分，起到排除土坝渗流和减压作用，是土坝工程“上堵下排”的重要工程项目，排水减压效果不好，将会造成土坝坡脚破坏、坝坡下滑，甚至发生管涌、流土现象，危及土坝安全。

由于水库建设时坝基处理和坝体填筑均未按土坝设计和施工规范要求施工，后虽对严重渗水段坝基进行过高喷灌浆处理，但在2003年汛期蓄水达到257.40 m(距正常蓄水位尚差0.49 m)时土坝后坡多处渗水，排水减压沟遭受严重破坏，干砌石出现坍塌、沉陷，大部分沟段淤积失去排水减压功能。又对渗水严重段坝体进行多头小直径水泥土搅拌桩防渗处理，方转危为安。2009年北安是特大丰水年，仅6月份降水就高达407.00 mm，排水减压沟水毁更为严重。在土坝仍未经受过正常蓄水位、更未经受过洪水考验的情况下，应急修复排水减压沟，对保证蓄水安全、供水安全、防汛安全更为重要。

3 排水减压沟水毁修复工程设计

为了确保水库蓄水、供水、防汛的安全，修复设计项目为:土坝下游排水减压沟水毁修复工程。

排水减压沟设计，根据工程设计标准和闹龙河水库工程地质情况，提出3个设计方案，进行比较。

第一方案:排水减压沟挖穿基础黏土层，与沙层相接，沟底宽3.0 m，上游边坡1∶2.25，下游边坡1∶2.0;排水沟护砌型式:砂垫层0.3 m，碎石垫层0.3 m，干砌块石0.3 m。

第二方案:排水减压沟挖穿基础黏土层，与砂层相接，底宽2.0 m，上游坡与2002年水库工程设计变更后的贴坡排水一致1∶3.0，下游坡1∶1.0;排水沟护砌型式:下铺无纺布1层，碎石垫层厚0.15 m，干砌块石厚0.3 m。

第三方案:排水沟挖穿基础黏土层(一般底高程247.50 m)，与砂层相接，沟底宽2.0 m，上游坡比1∶3.0，下游坡比1∶1.0，堤顶护1.5 m;排水沟护砌型式:下铺无纺布1层，风化料保护层0.05 m，碎石垫层0.15 m，干砌石0.3 m。

第一方案是1997年水库初步设计中提出的，在实施中已改变了坝型和大坝下游坡比，已不可行，第二方案2002年已经实施但因无纺布上层没有保护层，碎石棱尖易剌破无纺布，加之上述的其它原因，是已水毁的排水减压沟方案。经比较，本次水毁修复设计方案采取第三方案:全部拆除已有水毁排水减压沟进行重建。每50 m为一个设计断面，在排水沟0+600、1+350处设两道横向排水沟将大坝渗流排入泄洪闸的泄水沟。并在排水沟2个出口设量水堰各1座，排水出口及量水堰一并设计修建，沟底宽2.0 m，沟底高程上游比排水沟底低0.2 m，即246.80 m，下游与泄水沟底衔接。两边坡均为1∶1.0，两边堤顶均砌护1.5 m，砌护层次与厚度均与排水沟一致，两条横向排水沟砌护长度均为50 m。为满足后续贴坡排水施工要求，排水减压沟上游侧无纺布及垫层上延0.5 m;为运用要求，排水沟下游堤顶无纺布外延0.5 m，其上填土整平夯实。

4 施工控制措施

1)由于原排水沟大部分沟段长期在渗流浸泡、积水和淤积中运行，给施工带来了一定难度，封冻后施工机械才能进去，故拆除和备料应在封冻后进行。

2)施工前，先进行排水减压沟的两条横向排水沟开挖，既可降低排水减压沟和下游滩地的水位，创造施工条件，解决施工中的抽水费用，又可使重建的排水减压沟内渗流及时排出，使减压沟内不形成积水。

3)挖除沟中淤泥和拆除水毁砌体，挖除的淤泥弃置于沟下游坝顶6 m以外，完工时摊平;拆除的块石先放在沟下游用抽排水冲洗，可以重复利用的运至马道暂存;拆除的碎石垫层平铺在已清基水沟下游堤外2～6 m范围内。

4)沟底及沟坡土体经多年沉陷已基本密实稳定，整形后即可在无水的情况下铺无纺布，其上再铺0.05 m厚风化料保护层。

5)碎石垫层不得混杂超标的杂质，并保证设计厚度;干砌石质量严格施工规范控制、坚固、平整，起码达到合格要求。

6)为防止排水沟淤积，在排水沟实施后，及时安排大坝下游坡的碎石护坡工程，干砌石贴坡排水工程的施工，防止下游土坡水土流失淤积排水沟。

7)在减压沟两处排水出口设量水堰，并建立自动测报设施，掌握土坝渗流量，以利水库调蓄控制，确保土坝渗流安全。

［1］孙艳玲，王斌，施容芬.关于排水减压沟设计［J］.黑龙江水利科技，2004，32(2):79.