大慶地區防洪工程青肯泡主壩護坡設計要點

馮金友

(大慶地區防洪工程管理處，黑龍江大慶 163311)

大慶地區防洪工程青肯泡主壩護坡設計要點

馮金友

(大慶地區防洪工程管理處，黑龍江大慶 163311)

青肯泡滯洪區位于肇東、安達兩市交界處，為天然大泡子，由于泡底寬平，岸坡較陡，形成天然有利的滯洪區，總控制面積2 524 km2，該滯洪區保護下游農田3.6萬hm2，草原2萬hm2，村屯200多個。青肯泡主壩是堆土壩，防洪標準低，此區域多年沒有發生大水，根據黑龍江省西部地區的降雨特性，發生大水的幾率越來越大，為了更有效的保護下游居民的財產和人身安全，修建青肯泡主壩提高護坡防護強度意義重大。

青肯泡;護坡;混凝土板;穩定

1 青肯泡主壩概況

1998年對青肯泡滯洪區主壩進行了整修加固，根據土壩設計標準，水庫樞紐工程為Ⅱ等，主要建筑物為二級，設計標準為：50 a一遇洪水設計，100 a一遇洪水校核。主壩長7 100 m，壩頂高程為146.90 m，最大壩高5.0 m，迎水面坡比為1∶4，背水面坡比為1∶3，護坡為種草護坡。青肯泡滯洪區特性見表1。

表1 青肯泡滯洪區特性表

2 地理資料

青肯泡泄洪區所在地區屬于我國松嫩平原和半干旱區，該區地面高程123～143 m，地形坡降1/200～1/6 000，地形四周高陡，中間低平，唯在東南部有一低洼條帶，地區坡降一般在1/200～1/3 000。

該區四季變化明顯，冬季干濕不均，冷熱懸殊。年平均氣溫2℃ ～4℃，一般從10月20日至翌年4月7日的平均氣溫≤0℃，歷年最高氣溫為38℃，最低氣溫達-37℃，最大凍深2.1 m。多年平均降雨量在400～450 mm，降雨量年內分配不均勻，7～9月占60% ～70%，4～6月占20%～30%。該區春季風大而干燥，4月份平均風速5 m/s左右，最大風速能達到35 m/s。

3 地質資料

3.1 地貌及物理地質現象

本區位于松嫩沉降帶中東部，按成因類型可分為3種地貌單元：剝蝕堆積臺地，堆積一級階地和堆積河漫灘。

3.1.1 剝蝕堆積臺地

臺地分布于青肯泡東側，范圍小，地面高程145～180 m，與一級階地界限明顯，高差一般2～6 m。

3.1.2 一級階地

分布于青肯泡～朱詳屯，地面平坦開闊，高程為123～143 m，其上有閉流洼地等微地形，與河漫灘呈緩坡相接，相對高差為2～6。

3.1.3 河漫灘

分布于朱詳屯以下河段，灘面較平坦，高程116～123 m。本區物理地質現象主要有：鹽漬化、沼澤化，臺地及一級階地上發育沖溝，分布范圍及規模較小。

3.2 地層巖性

本區分布著厚度為20～40 m的第四系，自老至新為：中更新統冰水洪積層，上更新統，全新統。

3.2.1 中更新統冰水洪積層

分布于臺地及一級階地地下部，主要由灰色、黑灰色低液限黏土及含礫低液限黏土構成，夾級配不良礫透鏡體，厚度＞10 m。

3.2.2 上更新統

3.2.2.1 哈爾濱組冰水洪積層

分布于臺地表層，巖性主要為黃～灰黃色低液限黏土、含礫低液限黏土及級配不良砂、礫等構成，厚度2～7 m。

3.2.2.2 顧鄉屯組沖積層

分布于一級階地表層，巖性主要為黃、黃褐色低液限黏土，夾級配不良砂等透鏡體，厚度5～10 m。

3.2.3 全新統

3.2.3.1 湖沼沉積層

分布于一級階地上的閉流洼地內，巖性為灰黑色低液限黏土，夾級配不良砂透鏡體，厚度1～3 m。

3.2.3.2 沖積層

分布于呼蘭河漫灘地，巖性為低液限黏土、級配不良砂、礫等，揭露厚度＞10 m。

4 土壩穩定分析

根據實測斷面，現有土壩上游壩坡不規整，平均邊坡為1∶4左右，下游坡為1∶3左右，壩頂寬度為5 m。本次設計對上游坡進行修坡，以使上游坡規整，設計上游邊坡為1∶3，下游坡度不變，故對主壩進行穩定分析計算。

4.1 滯洪區調洪

依據《肇蘭新河整修加固工程初步設計報告書》：不考慮東湖調節作用，按20 a一遇以內洪水不放流，50 a一遇洪水泄洪50 m3/s，100 a一遇洪水自由泄流。調洪結果見表1。

表1 調洪成果表

4.2 壩體穩定分析

利用“土石壩穩定分析系統HH-sloper1.2(黃委設計研究院，河海大學力學工程系)”對大壩穩定性進行復核計算。

選取標準斷面進行穩定分析計算，斷面形式見圖1。

圖1 穩定分析標準斷面圖

表2 壩體填筑力學指標表

按畢肖普有效應力法，復核計算設計情況、校核情況、及水位降落期上下游坡比最小穩定安全系數。按Ⅱ等二級建筑物計算，計算公式為：

式中：K為壩坡抗滑穩定系數;b為土的分條重;u為作用與土條底面的空隙水壓力;Φ為土的飽和快剪內摩擦角;G為土的飽和快剪黏聚力。

壩坡穩定計算結果表明：上游壩坡1∶3、下游壩坡1∶3，在上述各種計算情況時，設計壩坡均能滿足最小允許安全要求，設計壩坡合理。計算成果見壩坡穩定計算成果表3。

綜上所述，從安全、美觀角度選取混凝土板尺寸2 m×1.5 m×0.12 m，既每塊延壩軸方向長2 m，延壩坡方向長1.5 m，厚度為0.12 m。

5 其他設計

5.1 墊層

混凝土板與上游坡體之間設置墊層，采用碎石墊層，厚度為100 mm;碎石下鋪設400 g/m2土工布1層。

5.2 分縫

混凝土塊之間分縫，采用混凝土分縫，其厚度為10 mm。

5.3 固腳結構設計

固腳采用混凝土結構，其形式為矩形斷面，底寬0.5 m，高1.0 m。固腳每10 m分縫，采用混凝土分縫板。

6 施工方法

用推土機或挖掘機自上而下削去表層腐殖土，將坡面按1∶3修整平順，削坡土方堆于壩腳，施工完畢要將多余土方整理推平，固腳回填土要均勻夯實，壓實度＞95%;壩坡整型回填土壓實度＞98%。將土工布順壩坡方向鋪設，土工布厚度為400 g/m2沿坡面用人工在土工布上鋪筑碎石料，使坡面平整均勻。

［1］黑龍江省大慶地區防洪工程管理處.大慶防洪工程資料匯編［G］.大慶：黑龍江省大慶地區防洪管理處，2005.

［2］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.肇蘭新河整修加固工程初步設計報告［R］.哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設計研究院，1998.

［3］宋祖詔.土力學［M］.北京：水利電力出版社，1980.

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1007-7596(2011)04-0143-02

2011-03-25

馮金友(1976-)，男，黑龍江肇源人，工程師，主要從事工程管理、預算編制工作，注冊造價工程師，注冊咨詢工程師。