溢洪道計(jì)算沖坑對下游路基的影響

白中義

（胖頭泡滯洪區(qū)管理處，黑龍江肇源 166500）

1 工程概況

東寧縣九佛溝水庫于1979年10月破土動工，1984年10月基本完工，后經(jīng)續(xù)建施工到1991年。該水庫主要承擔(dān)下游九佛溝灌區(qū)1 426.7 hm2水田的補(bǔ)償灌溉，同時還起到為下游村屯農(nóng)田洪水期削減洪峰流量的防洪作用。原有溢洪道位于土壩左壩肩，進(jìn)口段底寬20 m，底高程356.10 m，溢流控制段為高1.0 m實(shí)用堰，堰頂高程為357.10 m，堰頂設(shè)3孔6.1 m（寬）×1.5 m（高）平板鋼閘門，堰后接陡槽段，設(shè)計(jì)最大泄洪流量為390 m3/s。

水庫除險加固后，壩頂高程仍為363.05 m，防浪墻頂高程為364.25 m，壩長220 m，壩頂寬度由原來的4.4 m加寬到6.0 m，上游邊坡1∶3.0，下游邊坡1∶2.5，馬道高程352.75 m，馬道寬度2.0 m。溢洪道進(jìn)口引渠長30.50 m，進(jìn)口底高程356.40 m，閘室段長15 m，寬度為3孔6.0 m，堰型采用低折線堰，堰頂高程357.10 m，陡坡段坡降維持原狀不變，分別為i=0.175、i=0.40，長度為80 m，分縫處均設(shè)置止水。挑流段長10 m，挑射角 35°，反弧半徑為9 m，挑坎頂高程為346.20 m，齒坎底高程為340.40 m。除險加固工程設(shè)計(jì)中溢洪道結(jié)構(gòu)型式基本沒有改變，在原有基礎(chǔ)上整修加固。除險加固后的溢洪道軸線在原有軸線位置向遠(yuǎn)離公路以外側(cè)偏移1.3 m。

2 溢洪道工程地質(zhì)條件

初步設(shè)計(jì)溢洪道勘察主要是查明閘基部分的工程地質(zhì)條件，布置鉆孔1孔，其巖性為：0.0～0.6 m為混凝土層;0.6～1.5 m為安山玢巖中強(qiáng)風(fēng)化，灰綠色局部棕黃色，巖石堅(jiān)硬但破碎裂隙發(fā)育，此斷透水較嚴(yán)重需進(jìn)行防滲處理;1.5～3.0 m安山玢巖弱風(fēng)化，深灰綠色、隱晶質(zhì)斑狀碎屑結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造、裂隙發(fā)育、巖石堅(jiān)硬、較破碎，屬中等透水，需灌漿防滲。

其他巖石力學(xué)強(qiáng)度及變形強(qiáng)度完全滿足工程地質(zhì)條件要求。3.0～6.0 m安山玢巖微風(fēng)化，深灰綠色、隱晶質(zhì)斑狀碎屑結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造、裂隙稍發(fā)育、裂隙面部分微顯蝕變，巖石堅(jiān)硬、較完整，屬微弱透水。巖心采取率較高，質(zhì)量較好，工程地質(zhì)條件滿足要求。2010年5月，由建設(shè)單位提供溢洪道下游計(jì)算沖坑處鉆孔資料，共鉆4孔。情況如下：

1號孔：0～1.5 m，為回填料（土夾石）;1.5～3.9 m，黃黏土;3.9～6 m，強(qiáng)風(fēng)化巖石（安山玢巖），6～8 m，弱風(fēng)化巖石（安山玢巖），8 m以下，新鮮巖石（安山玢巖）。

2號孔：0～3 m，為回填料（土夾石）;3～5.4 m，黃黏土;5.4～7.5 m，強(qiáng)風(fēng)化巖石（安山玢巖），7.5～9.5 m，弱風(fēng)化巖石（安山玢巖），9.5 m以下，新鮮巖石（安山玢巖）。

3號孔：0～2 m，為回填料（土夾石）;2～4.3 m，黃黏土;4.3～6.5 m，強(qiáng)風(fēng)化巖石（安山玢巖），6.5～8 m，弱風(fēng)化巖石（安山玢巖），8 m以下，新鮮巖石（安山玢巖）。

4號孔：0～1.5 m，為回填料（土夾石）;1.5～3.5 m，黃黏土;3.5～6 m，強(qiáng)風(fēng)化巖石（安山玢巖），6～6.9 m，弱風(fēng)化巖石（安山玢巖），6.9 m以下，新鮮巖石（安山玢巖），各地層建議邊坡值如下：回填料（土夾石）：松散 -稍密1∶1.25～1∶0.75，黃黏土：可塑 1∶1.5 ～1∶1.25，強(qiáng)風(fēng)化巖石（安山玢巖）：節(jié)理發(fā)育-極發(fā)育1∶0.5～1∶0.75，弱風(fēng)化巖石（安山玢巖）：節(jié)理發(fā)育 -極發(fā)育 1∶0.3 ～1∶0.5，新鮮巖石（安山玢巖）：1∶0.2 ～1∶0.3。

3 溢洪道計(jì)算沖坑對左側(cè)公路的影響

東寧縣九佛溝水庫除險加固工程初步設(shè)計(jì)階段，對底流式消能和挑流式消能兩種型式進(jìn)行綜合比較。由于底流消能方式基礎(chǔ)石方開挖量大，邊墻高度大，總造價比挑流消能型式造價高420萬元，因此，設(shè)計(jì)推薦消能方式采用挑流消能。在審批過程中明確了溢洪道為整修加固工程設(shè)計(jì)，泄槽段維持現(xiàn)有形狀不變，對溢洪道左側(cè)雞圖公路段進(jìn)行邊坡防護(hù)，坡度1∶2.0，干砌塊石護(hù)砌段長度為120 m，塊石護(hù)砌厚度0.3 m，下設(shè)0.2 m厚碎石墊層及0.2 m厚砂礫石墊層。

通過進(jìn)行消能計(jì)算復(fù)核，依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000中第2.5.2規(guī)定，溢洪道消能防沖建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為3級建筑物按照30 a一遇洪水設(shè)計(jì)。同時，考慮溢洪道左側(cè)為雞圖公路，依據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB50201-94，Ⅲ等公路路基的防洪標(biāo)準(zhǔn)為25 a一遇。

溢洪道堰頂凈寬18.0 m，堰頂高程為357.10 m，堰流系數(shù)M采用1.67，防洪規(guī)模復(fù)核結(jié)論：水庫汛限水位為357.10 m，30 a一遇洪水為359.78 m，相應(yīng)泄量為132 m3/s，挑流消能計(jì)算成果，見表1。

表1 挑流消能計(jì)算成果表

溢洪道左側(cè)雞圖公路段進(jìn)行邊坡護(hù)砌，干砌塊石護(hù)砌段長度為120 m，塊石護(hù)砌厚度0.3 m，下設(shè)0.2 m厚碎石墊層及0.2 m厚砂礫石墊層。同時，公路路下涵洞左右兩側(cè)增設(shè)漿砌石防沖墻26 m，與原有漿砌石防沖墻護(hù)砌相連。

計(jì)算沖坑深度處位置底部均為弱風(fēng)化巖石（安山玢巖）。按照地質(zhì)邊坡建議值勾畫沖坑，30 a一遇洪水情況下沖坑對路基基本沒有影響。

建議水庫管理單位加強(qiáng)對溢洪道沖坑形成過程進(jìn)行觀測，及時掌握沖坑發(fā)展情況，并加以防護(hù)。

[1]水利部天津水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.SL253-2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：水利水電出版社，2000.

[2]長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.SL2252-2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[3]毛永熙.滲流計(jì)算分析與控制[M].北京：水利電力出版社，1990.