大庆地区防洪工程青肯泡主坝护坡设计要点

冯金友

(大庆地区防洪工程管理处，黑龙江大庆 163311)

大庆地区防洪工程青肯泡主坝护坡设计要点

冯金友

(大庆地区防洪工程管理处，黑龙江大庆 163311)

青肯泡滞洪区位于肇东、安达两市交界处，为天然大泡子，由于泡底宽平，岸坡较陡，形成天然有利的滞洪区，总控制面积2 524 km2，该滞洪区保护下游农田3.6万hm2，草原2万hm2，村屯200多个。青肯泡主坝是堆土坝，防洪标准低，此区域多年没有发生大水，根据黑龙江省西部地区的降雨特性，发生大水的几率越来越大，为了更有效的保护下游居民的财产和人身安全，修建青肯泡主坝提高护坡防护强度意义重大。

青肯泡;护坡;混凝土板;稳定

1 青肯泡主坝概况

1998年对青肯泡滞洪区主坝进行了整修加固，根据土坝设计标准，水库枢纽工程为Ⅱ等，主要建筑物为二级，设计标准为：50 a一遇洪水设计，100 a一遇洪水校核。主坝长7 100 m，坝顶高程为146.90 m，最大坝高5.0 m，迎水面坡比为1∶4，背水面坡比为1∶3，护坡为种草护坡。青肯泡滞洪区特性见表1。

表1 青肯泡滞洪区特性表

2 地理资料

青肯泡泄洪区所在地区属于我国松嫩平原和半干旱区，该区地面高程123～143 m，地形坡降1/200～1/6 000，地形四周高陡，中间低平，唯在东南部有一低洼条带，地区坡降一般在1/200～1/3 000。

该区四季变化明显，冬季干湿不均，冷热悬殊。年平均气温2℃ ～4℃，一般从10月20日至翌年4月7日的平均气温≤0℃，历年最高气温为38℃，最低气温达-37℃，最大冻深2.1 m。多年平均降雨量在400～450 mm，降雨量年内分配不均匀，7～9月占60% ～70%，4～6月占20%～30%。该区春季风大而干燥，4月份平均风速5 m/s左右，最大风速能达到35 m/s。

3 地质资料

3.1 地貌及物理地质现象

本区位于松嫩沉降带中东部，按成因类型可分为3种地貌单元：剥蚀堆积台地，堆积一级阶地和堆积河漫滩。

3.1.1 剥蚀堆积台地

台地分布于青肯泡东侧，范围小，地面高程145～180 m，与一级阶地界限明显，高差一般2～6 m。

3.1.2 一级阶地

分布于青肯泡～朱详屯，地面平坦开阔，高程为123～143 m，其上有闭流洼地等微地形，与河漫滩呈缓坡相接，相对高差为2～6。

3.1.3 河漫滩

分布于朱详屯以下河段，滩面较平坦，高程116～123 m。本区物理地质现象主要有：盐渍化、沼泽化，台地及一级阶地上发育冲沟，分布范围及规模较小。

3.2 地层岩性

本区分布着厚度为20～40 m的第四系，自老至新为：中更新统冰水洪积层，上更新统，全新统。

3.2.1 中更新统冰水洪积层

分布于台地及一级阶地地下部，主要由灰色、黑灰色低液限黏土及含砾低液限黏土构成，夹级配不良砾透镜体，厚度＞10 m。

3.2.2 上更新统

3.2.2.1 哈尔滨组冰水洪积层

分布于台地表层，岩性主要为黄～灰黄色低液限黏土、含砾低液限黏土及级配不良砂、砾等构成，厚度2～7 m。

3.2.2.2 顾乡屯组冲积层

分布于一级阶地表层，岩性主要为黄、黄褐色低液限黏土，夹级配不良砂等透镜体，厚度5～10 m。

3.2.3 全新统

3.2.3.1 湖沼沉积层

分布于一级阶地上的闭流洼地内，岩性为灰黑色低液限黏土，夹级配不良砂透镜体，厚度1～3 m。

3.2.3.2 冲积层

分布于呼兰河漫滩地，岩性为低液限黏土、级配不良砂、砾等，揭露厚度＞10 m。

4 土坝稳定分析

根据实测断面，现有土坝上游坝坡不规整，平均边坡为1∶4左右，下游坡为1∶3左右，坝顶宽度为5 m。本次设计对上游坡进行修坡，以使上游坡规整，设计上游边坡为1∶3，下游坡度不变，故对主坝进行稳定分析计算。

4.1 滞洪区调洪

依据《肇兰新河整修加固工程初步设计报告书》：不考虑东湖调节作用，按20 a一遇以内洪水不放流，50 a一遇洪水泄洪50 m3/s，100 a一遇洪水自由泄流。调洪结果见表1。

表1 调洪成果表

4.2 坝体稳定分析

利用“土石坝稳定分析系统HH-sloper1.2(黄委设计研究院，河海大学力学工程系)”对大坝稳定性进行复核计算。

选取标准断面进行稳定分析计算，断面形式见图1。

图1 稳定分析标准断面图

表2 坝体填筑力学指标表

按毕肖普有效应力法，复核计算设计情况、校核情况、及水位降落期上下游坡比最小稳定安全系数。按Ⅱ等二级建筑物计算，计算公式为：

式中：K为坝坡抗滑稳定系数;b为土的分条重;u为作用与土条底面的空隙水压力;Φ为土的饱和快剪内摩擦角;G为土的饱和快剪黏聚力。

坝坡稳定计算结果表明：上游坝坡1∶3、下游坝坡1∶3，在上述各种计算情况时，设计坝坡均能满足最小允许安全要求，设计坝坡合理。计算成果见坝坡稳定计算成果表3。

综上所述，从安全、美观角度选取混凝土板尺寸2 m×1.5 m×0.12 m，既每块延坝轴方向长2 m，延坝坡方向长1.5 m，厚度为0.12 m。

5 其他设计

5.1 垫层

混凝土板与上游坡体之间设置垫层，采用碎石垫层，厚度为100 mm;碎石下铺设400 g/m2土工布1层。

5.2 分缝

混凝土块之间分缝，采用混凝土分缝，其厚度为10 mm。

5.3 固脚结构设计

固脚采用混凝土结构，其形式为矩形断面，底宽0.5 m，高1.0 m。固脚每10 m分缝，采用混凝土分缝板。

6 施工方法

用推土机或挖掘机自上而下削去表层腐殖土，将坡面按1∶3修整平顺，削坡土方堆于坝脚，施工完毕要将多余土方整理推平，固脚回填土要均匀夯实，压实度＞95%;坝坡整型回填土压实度＞98%。将土工布顺坝坡方向铺设，土工布厚度为400 g/m2沿坡面用人工在土工布上铺筑碎石料，使坡面平整均匀。

［1］黑龙江省大庆地区防洪工程管理处.大庆防洪工程资料汇编［G］.大庆：黑龙江省大庆地区防洪管理处，2005.

［2］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.肇兰新河整修加固工程初步设计报告［R］.哈尔滨：黑龙江省水利水电勘测设计研究院，1998.

［3］宋祖诏.土力学［M］.北京：水利电力出版社，1980.

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1007-7596(2011)04-0143-02

2011-03-25

冯金友(1976-)，男，黑龙江肇源人，工程师，主要从事工程管理、预算编制工作，注册造价工程师，注册咨询工程师。