李 飛
(太原理工大學(xué),山西 太原 030024)
瓜峪水庫位于河津市境內(nèi)汾河支流瓜峪河上,瓜峪河流域由于沒有防洪工程,造成“有水就遭災(zāi)”的現(xiàn)象。2006—2007年,瓜峪河洪水泛濫造成下游僧樓鎮(zhèn)多處自然村被淹,給當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來巨大危害。
水庫控制流域內(nèi)沒有氣象站,鄰近流域有河津氣象站和鄉(xiāng)寧氣象站。河津站位于平原區(qū),鄉(xiāng)寧站位于相鄰的鄂河。河津站與鄉(xiāng)寧站平均年降水量分別為479.5mm,535.9mm,雨期主要集中在6—9月,主要降水量占全年降水量的65.6%~69.5%,鄉(xiāng)寧實測最大風(fēng)速達(dá)30.1m/s,多年平均蒸發(fā)量1992.6~1692.8mm,無霜期216~201d,最大凍土深度40~63cm。
水庫控制流域面積145km2,壩型為堆石混凝土重力壩,最大壩高67.0m,總庫容252萬m3。工程等別為Ⅳ等,工程規(guī)模為小(一)型。水庫以防洪為主,兼顧工業(yè)供水及農(nóng)業(yè)灌溉功能。樞紐工程主要由堆石混凝土重力壩、泄洪洞、供水洞及導(dǎo)流涵洞4部分組成。
壩址位于碳酸鹽巖峽谷區(qū),壩基基巖裸露,為張夏組巨厚層鮞狀灰?guī)r,巖體完整性好,屬于堅硬巖石;而壩肩中、上部有軟弱巖層存在,巖體風(fēng)化程度較強,節(jié)理裂隙較發(fā)育、卸荷變形明顯,巖體相對破碎;工程區(qū)塊石料及人工骨料母巖儲量豐富,附近有數(shù)個水泥廠。從地質(zhì)角度看,作為堆石混凝土重力壩、混凝土面板堆石壩的地質(zhì)條件都非常適宜。
工程區(qū)附近無天然粗、細(xì)骨料,建議使用人工骨料或外購。
料場位于瓜峪河河口北邊,地層巖性為寒武系中統(tǒng)張夏組厚層狀灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r,強風(fēng)化帶厚1~3m。開采條件較好,料場至壩址區(qū)交通較便利。
石料場灰?guī)r室內(nèi)巖石質(zhì)量指標(biāo)中凍融損失率0.08%~0.16%,平均值0.11%,飽和抗壓強度40.8~59.5MPa,平均值 50.1MPa,軟化系數(shù) 0.61~0.97,平均值0.89,硫酸鹽及硫化物含量0.02%~0.17%,平均值0.12%。通過石料場巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗,結(jié)果表明,該灰?guī)r石料場巖石質(zhì)量指標(biāo)均滿足作為塊石料和人工骨料母巖的質(zhì)量要求。
該料場目前正在開采,除了地表層植被和強風(fēng)化層(厚1~3m),其下均為有用層,厚度超過50m,儲量豐富,滿足設(shè)計需要。
根據(jù)工程區(qū)料場調(diào)查資料,工程區(qū)塊石料及人工骨料母巖儲量豐富,壩址位于碳酸鹽巖峽谷地段,河谷窄深,壩基基巖裸露,巖體風(fēng)化程度較強、節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖體相對破碎的軟弱巖層存在壩肩中、上部。從工程地質(zhì)條件來看,不適宜建拱壩。從水庫調(diào)度運用角度考慮,水庫周邊沒有適宜的位置布置溢洪道,必須在壩頂布置溢流壩泄流,不適宜修建混凝土面板堆石壩。
結(jié)合重力壩安全可靠、對地質(zhì)地形條件適應(yīng)性強、材料用量大等特點,選擇重力壩作為初選方案。因此,在壩高均為67m、壩頂長均為86m,且斷面型式相同、尺寸相等的前提下,擬選取堆石混凝土重力壩、常態(tài)混凝土重力壩、漿砌石重力壩三種壩型進(jìn)行方案比較。
堆石混凝土重力壩方案采用目前比較先進(jìn)的自密性混凝土進(jìn)行大體積混凝土技術(shù)筑壩,由于不需要振搗,大大提高了施工速度;避免了人工干預(yù),施工質(zhì)量容易控制;堆石混凝土采用粒徑較大的堆石料,單位體積自密實混凝土用量減少,節(jié)約了成本,該方案工程總投資6895.3萬元;單位體積水泥用量相應(yīng)減少,有效降低了混凝土絕熱溫升,使溫控措施更簡單易行。
常態(tài)混凝土重力壩采用常態(tài)混凝土筑壩技術(shù)筑壩,由于需要振搗,人工干預(yù)過多,施工質(zhì)量不易控制;水泥用量較多,施工速度較慢,溫控措施相對復(fù)雜;投資較大,該方案工程總投資7249萬元。
漿砌石重力壩水泥用量較少,但主要采用手工操作,施工速度緩慢,施工質(zhì)量難以控制,該方案工程總投資7046萬元。
綜合地形、地質(zhì)條件、筑壩材料,比較適合的壩型為重力壩,從工程安全、施工進(jìn)度、質(zhì)量控制、投資控制等方面考慮,堆石混凝土重力壩方案為本工程最佳方案。