半截河水库除险加固措施分析

高庆军

(黑龙江省虎林市云山农场水务局，黑龙江虎林158420)

1 工程概况

半截河水库位于穆棱河一级支流半截河上，距鸡东县城43 km，距向阳镇6 km，地理座标为E 132°45'，N 45°35'。水库控制流域面积 106 km2，最大库容1 627万 m3，是一座以灌溉、防洪为主，结合养鱼的多年调节的中型水库。

半截河水库是在1958年大跃进期间动工，1963年基本完工，水库于1976年进行一次工程除险加固。水库可灌溉水田700 hm2;防洪影响下游14个村屯、2万人口，保护耕地3 000万hm2，治涝面积244 hm2，保护县级公路(鸡密公路)1条、乡级公路3条。水库年养鱼40万尾，年产鱼48万斤。

2 水库现存主要问题

水库主要有以下4个问题:

1)护坡干砌石块已严重风化，大部分已成碎石状，土坝局部坝段出现不均匀沉陷，坝基老河道段为透水不良级配细砂、中砂，坝下渗流明显，工程未做防渗处理，无排水反滤设施。

2)溢洪道陡坡段无防冲护砌，两岸岩石已强风化，抗冲刷能力差，溢洪道金属结构设备不完善，未设检修门及启闭设备[1－2]。

3)输水洞为右岸岩体开凿成洞，进口启闭塔为钢筋混凝土结构，当时设计建造时采用的是140#混凝土，由于混凝土强度较低并经长期的冻融侵蚀作用，塔部墙体混凝土表面出现坑洼孔洞掉块现象，并有多处裂缝，剥蚀现象严重[3]。

进、出口翼墙为浆砌石挡墙，目前墙体与隧洞口衔接处已开裂、歪斜变形。挡墙底部出现横向贯穿缝。隧洞全长87 m，洞径为2.0 m×2.5 m拱形方涵，其中拱高0.5 m。设计最大泄量16.40 m3/s。隧洞自建成以来，一直是按无压流控制过水，洞内有63m长段洞顶基本未做混凝土衬砌，仅对1.0 m高的两侧壁及洞底做了衬护。

检查洞内有两处岩石较破碎，形成环状裂缝，裂缝宽度约5～7 cm。观察有洞顶剥落小石子现象，并沿裂缝漏水，洞顶其它部位也多处渗水。岩石抗冲流速不满足隧洞最大设计过流量的流速，渗流危及大坝安全。出口消能下游无海漫防冲段[4－5]。

4)坝上没有抢险照明设施，水库无必要的观测、通讯、交通设备及水文测报设施，水库管理制度不善，大坝运行管理较差。

3 水库除险加固工程

水库除险加固主要内容有大坝工程处理、溢洪道工程处理及输水调工程处理。

3.1 大坝工程处理措施

水库护坡现状为上游干砌石，下游碎石，目前已严重风化、破损。本次设计仍采用砌石为主，设计取干砌石护坡厚度0.60 m，碎石垫层厚度0.20 m，砂砾石垫层厚度0.20 m。

通过坝基渗透计算可以看出，坝后覆盖层在0+150～0+450范围内，坝基渗流不满足稳定要求，需采取防渗减压措施。

考虑现状坝后坡脚外已种植一片树林，同时黏土覆盖层相对较厚，若采用排水减压沟既破坏现有植被，工程造价又相对偏高。经综合比较，选定排水减压井型式，以达到排渗减压效果[6]。

在坝后坡脚设贴坡排水防护。虽经计算坝后坡浸润线逸出段渗透稳定满足，但考虑防冻胀要求并结合坝基排水，设贴坡排水并设集水沟，集水沟深1m。将减压井内集水排入坝脚集水沟。

贴坡排水护坡1∶2.0，在顶高程172.70 m处设3.0 m平台，，堆块石垂直厚度1.34 m，下设碎石反滤30 cm，砂砾石反滤30 cm。

3.2 溢洪道工程处理措施

除险加固设计针对溢洪道出口消能部分、检修闸门设施部分等做除险加固设计。消能型式为底流消能[7－8]。

内容包括:对陡坡段底板进行钢筋混凝土衬砌，两侧做钢筋混凝土悬臂式边墙，增设消力池、海漫;疏通下游尾水渠至河道;重修检修门槽、增设检修门排架及检修桥，并设计一扇检修门。

陡坡段首端接闸室末端平坡段40 m长尾部，陡坡末段接消力池，陡坡坡比 i为0.069，水平长度120 m;消力池长19.0 m，池宽31.50 m，池深 2 m;陡坡与消力池两侧设钢筋混凝土挡墙。

海漫平坡段长10 m，斜坡段长30 m，斜坡坡度1∶20，末端设防冲齿槽，海漫底宽31.50 m，海漫护底为干砌石;海漫两侧设土堤，迎水侧边坡1∶1.5，做干砌石护坡。为使下游水面衔接顺畅，整修尾水渠长185 m。

闸墩检修门槽处设检修桥排架，排架柱断面尺寸为0.4 m×0.4 m，排架高5.40 m，桥面板上设轨道式启闭设备，吊装检修闸门。

3.3 输水洞工程处理措施

输水洞除险加固内容主要包括进口金属结构、启闭机房、隧洞内结构衬砌等。

输水洞进口启闭机房拆除重建，机房建筑面积16 m2，砖混结构。

更换进口闸门启闭设备。将进口已经变形的上、下两道闸门(一扇木闸门、一扇钢闸门)及埋件报废重做，上层闸门尺寸(宽×高)2.0 m×1.0 m，下层闸门尺寸(宽×高)2.5 m×1.0 m。隧洞进口两侧翼墙与隧洞口衔接处已开裂、歪斜变形，挡墙底部出现横向贯穿缝[9]。

两侧翼墙进行拆除重建。翼墙为钢筋混凝土悬臂挡土墙，墙高2.9 m，两侧翼墙各长20 m。

对隧洞内部63 m长段洞顶及1.0 m高以上的洞侧壁岩石裸露段做喷射混凝土、锚杆、钢筋网组合式衬砌。对进口19.0 m长洞内壁及出口5.0 m洞内壁原衬砌混凝土进行补强处理，先对剥蚀层进行凿毛，再做与洞顶及侧壁一样的衬砌方式。

喷射混凝土、锚杆、钢筋网组合式衬砌型式:喷混凝土厚度0.15 m，挂钢筋网格尺寸200 mm×200 mm，钢筋直径Φ10。衬砌之后再全洞径内做锚筋加固，采用锚筋直径Φ20，间距50 cm，锚筋长度1 m。

4 结语

半截河水库已经圆满的通过黑龙江省水利厅的审查批复，现已施工结束，运行完好。

[1]刘焕芹，张兆义，董春丽.元宝山水库大坝安全分析评价[J].黑龙江水利科技，2009，37(04):94 －95.

[2]刘杰，武建萍，高丽梅.水库除险加固后土坝的渗流稳定分析[J].内蒙古农业科技，2010(01):77.

[3]金帮林，王丛.小型病险水库除险加固分析与探讨[J].水利天地，2009(02):14－15.

[4]王贵川，徐林.大田坝水库除险加固分析[J].黑龙江水利科技，2013，41(07):246 －247.

[5]陈静.朱坊水库除险加固分析与设计[J].水利技术监督，2012(01):36－39.

[6]邓昌国.华林水库枢纽工程除险加固分析[J].内蒙古水利，2012(03):35－36.

[7]金帮琳.山河水库除险加固分析与探讨[J].大坝与安全，2009(01):91－93.

[8]周桂春.浅谈目前小型水库建设的特点及除险加固分析[J].经营管理者，2011(09):342，345.

[9]韩宾.土石坝的除险加固分析[J].科学咨询:科技管理，2013(01):43－45.