汾河水库库区塌岸治理工程设计

2014年5月山西水利山西水利汾河水库库区塌岸治理工程设计李丙丽（山西省汾河水库管理局，山西太原030006）［摘要］根据汾河水库库区地形地质情况，进行护岸工程形式比选，采用塑格栅石笼堆石基础、干砌石护面工程，造价低、防护效果好、施工简便，成功解决了铅丝石笼水下锈蚀的问题。工程实施后使库区坍塌得到综合防护，减少水库泥沙淤积，增加水库有效库容，改善库区生态环境。［关键词］塌岸治理；工程设计；汾河水库［中图分类号］TV697.3［文献标识码］C［文章编号］1004-7042（2014）05-0033-021工程概况汾河水库是山西省20世纪50年代末期在汾河干流上修建的一座除害兴利的大型水利工程，位于汾河流域的上游地段娄烦县东北部，水库控制流域面积5268km2。水库库岸周边为第三纪静乐红土和第四纪黄土（离石黄土、马兰黄土），静乐红土主要分布在库区周边沟壑中下部，离石黄土和马兰黄土广泛分布在库区周边的中上部及河谷二级阶地上。由于黄土的大孔性、疏松性、湿陷性，促进了沟谷发育、沟头延伸、库岸崩塌。水库运行50多年来已坍塌土方3529万m3，毁坏耕地335.8hm2；目前尚有32.0km库岸仍在继续坍塌。严重的库岸坍塌，不仅减少了耕地，破坏了土地的完整性，直接影响周边群众生产、生活的正常进行，而且增加了水库淤积，减少了有效库容，加重了水质污染，给省城及下游的供水、防洪等带来安全隐患。为防止库岸边坡继续坍塌，减少水库泥沙淤积，最大限度地发挥水库效益，保护环库周边土地和人民群众利益，必须对汾河水库库岸边坡进行防护治理。2建设任务与规模汾河水库库区库岸塌方部分主要集中在1125～1130m高程，1130m高程库岸长122km。本项目的治理规模是对1130m高程122km长的库岸线进行治理。根据库岸塌方严重程度，按照有效防治、突出重点、合理投资的原则，此次塌岸治理工程部分主要集中在右岸18.5km的陡坡塌方段和左岸13.5km的缓坡塌方段，设计塌岸护岸工程24段，总长17.654km。3工程设计3.1护岸工程常见的水库岸坡防护工程主要有铅丝石笼堆石基础干砌石护面、塑格栅石笼堆石基础干砌石护面、土工布干砌石护面、土工模袋灌低标号混凝土护面、喷射混凝土护面和植物措施护坡。铅丝石笼堆石基础干砌石防护措施造价低、防护效果好、施工简便、应用比较广泛。随着新材料的发展，塑格栅石笼解决了铅丝石笼水下锈蚀的问题，塑格栅石笼堆石基础干砌石防护工程逐步替代了铅丝石笼堆石基础干砌石防护工程，在水库岸坡防护工程应用较广。土工布干砌石和土工模袋灌低标号混凝土防护工程不适宜长期浸泡在水下。喷射混凝土是一种新型的防护技术，主要适用于岩石岸坡，造价较高。植物护坡造价低，应用较广，但在水位波动范围内，植物品种较难选择，防护效果不理想。参照北京密云水库水源地保护措施，从防护效果和使用年限考虑，本次护岸工程1130m高程以下采用塑格栅石笼堆石基础干砌石护面工程。3.2护岸工程设计3.2.1护岸工程高程确定水库库岸塌方部分主要集中在1125～1130m高程之间，水库正常最高蓄水位1129m，汛限水位1126m，库水位正常变化范围1122～1129m，本着经济合理的原则，参照已有护岸工程，将新建塑格栅石笼堆石基础干砌石护岸工程的顶高程定为1130m，底高程为1122m，基础底高程为1120m，在1127m处设0.5m宽的马道。3.2.2护岸坡面工程根据水库库岸高度和坍塌的具体情况，按照《建筑边坡工程技术规范》，汾河水库库岸边坡为二级工程，边坡稳定安全系数为1.25，坡率允许值为1∶1.00～1∶1.25。按照《水电水利工程边坡设计规范》，汾河水库技术与应用·2014年第5期33山西水利山西水利山西水利山西水利SHANXIWATERRESOURCESSHANXIWATERRESOURCES库岸边坡为B类Ⅲ级工程，边坡设计安全系数为1.10～1.00，从工程安全经济出发，汾河水库库岸边坡稳定（设计）安全系数采用1.10；经采用平面极限平衡下限法对边坡进行稳定分析，边坡稳定（设计）安全系数为1.10时，坡率允许值可为1∶1.0。结合实际地形条件，为便于施工，1130m高程以上坡率按1∶1.0设计；1130m高程以下根据地形坡率分别为1∶1.5，1∶2.0和1∶3.0。为防止风浪淘蚀，岸坡坡面采用干砌石护面，厚50cm；干砌石下面铺设砂砾料反滤层，厚30cm。库岸周边为第三纪静乐红土和第四纪黄土（离石黄土、马兰黄土），因护岸工程长期浸泡在水中，基底淤泥深厚，属软弱地基，结合工程实际，按柔性基础设计，参照《土力学地基基础》和北京密云水库水源地保护措施，采用塑格栅石笼堆石基础，断面尺寸深度和宽度均取200cm。3.2.3过沟工程设计护岸坡面工程在施工过程中会产生一定数量的坡面削坡和基础开挖土方，并且