汾河水库库区塌岸治理工程设计

［作者简介］李丙丽（1977-），女，2006 年毕业于山西水利 职业技术学院水利工程管理专业。
［收稿日期］2014-03-11；［修回日期］2014-04-20
34 山西水利
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 200 cm。 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，并且被许多小支沟割断， 造成工程施工不便。为了解决坡面削坡和基础开挖的 弃方，结合环库旅游观光公路的建设，将坡面削坡和 基础开挖的弃方就近运送到小支沟，在沟口筑成均质 碾压土堤，土堤两端与护岸工程相连，土堤顶高程为 1 130 m；根据交通要求，土堤顶宽为 3.0 m；参照《堤防 工程设计规范》，根据实际弃土情况，土堤背水面、迎 水面坡比分别为 1∶1.25～1∶1.5 和 1∶2～1∶5。为防止风浪 淘蚀，迎水面采用干砌石护面，厚 50 cm；干砌石下铺 设砂砾料反滤层，厚 30 cm。
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
33 ２０１４ 年 ５ 月
技术与应用
SHANXI WATER RESOURCES
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，1 130 m 高程以上坡率按 1∶1.0 设计； 1 130 m 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 50 cm；干砌石下面铺设砂砾料反滤层，厚 30 cm。
过沟工程土堤采用均质碾压法施工，土堤要分层 夯实，每层最大铺土厚度不得大于 30 cm，碾压干容重 不得小于 1.55 t/m3。 5 结语
根据汾河水库库区地形地质情况，护岸工程形式 比选结果表明，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，可替代传统的铅丝石笼堆石基 础干砌石防护工程。工程的实施，不仅使库区坍塌得 到综合防护，减少入库泥沙，增加水库有效库容，改善 库区生态环境，同时对保护库区周边村庄和耕地，稳 定群众生产和生活，保障引黄入并效益的持续发挥具 有积极的推动作用。
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 1 130 m 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
反滤层的反滤料不得夹有泥块或杂物，一般砂和 砾石小于 0.1 mm 的颗粒含量不应大于 3%～5%（按重 量计）；斜坡铺设反滤料时，不得将反滤材料自坡上往 下倾倒，以免颗粒分离。铺设时，应与砌石密切配合， 自下而上，随铺随砌，同时禁止在暴雨时铺设反滤料， 且须做好接缝处各层之间的连接，使接缝处层次清 楚，防止产生层间错动或中断混淆现象，在斜面上的 横向接缝，应收成坡度不小于 1∶2 的斜坡，其各层接缝 处应铺成阶梯形的接头。 4.4 过沟工程
按设计要求挖好基础，放入编制好的塑格栅笼， 然后从基底密集向上排列块石，上下层呈“品”字形错 开，避免直缝，塑格栅用尼龙绳上下拉紧锁实，将各层
石块紧密固定，块石粒径 20～40 cm，重 30～50 kg。 4.2 干砌石护面
从基础上开始自下而上护砌，将较大的石块砌在 底层；受水流冲刷和浪击作用，采用竖立砌法砌筑，空 隙应达到最小；砌体缝口要砌紧，空隙用小石填塞紧 密，防止砌体在受到水流的冲刷或外力撞击时滑脱沉 陷，一般干砌石砌体空隙率应不超过 30%～35%。 4.3 反滤层
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 1 125～ 1 130 m 高程，1 130 m 高程库岸长 122 km。本项目的 治理规模是对 1 130 m 高程 122 km 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 18.5 km 的陡坡塌方段和左岸 13.5 km 的缓 坡塌方段，设计塌岸护岸工程 24 段，总长 17.654 km。 3 工程设计 3.1 护岸工程
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）05-0033-02
1 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 5 268 km2。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 3 529 万 m3， 毁坏耕地 335.8 hm2；目前尚有 32.0 km 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。
山西水利
技术与应用·2014 年第 5 期
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蚀的问题。工程实施后使库区坍塌得到综合
小支沟有一定的汇流面积，降雨后势必产生汇 流，为了不使雨水漫堤，有效排除弃土场洪水，在土堤 1 125 m 高程处并排布设 2 根涵管，涵管采用承插式 预应力钢筋混凝土管，管内径 60 cm，壁厚 10 cm。涵 管进口高程 1 125.3 m，出口高程 1 125 m。涵管出口采 用 M7.5 水泥浆砌石护砌，护砌高度 1 125 m，高程到 土堤坡脚，宽度为 2 m。为改善涵管受力条件并使基础 受力均匀，在钢筋混凝土管底部设置混凝土管垫，厚 度 0.2 m、座垫肩宽 0.2 m，总宽 1.2 m。为使涵管与坝 体密切结合，防止涵管壁产生集中渗流，在涵管周围 每隔 10 m 作一截水环，截水环顶宽 0.6 m，顶长 1.2 m， 底长 1.2 m。 4 施工设计 4.1 塑格栅石笼堆石基础
水库库岸塌方部分主要集中在 1 125～1 130 m 高 程之间，水库正常最高蓄水位 1 129 m，汛限水位 1 126 m，库水位正常变化范围 1 122～1 129 m，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 1 130 m， 底高程为 1 122 m，基础底高程为 1 120 m，在 1 127 m 处设 0.5 m 宽的马道。 3.2.2 护岸坡面工程