朱新英

（新疆哈密地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆哈密839000）

四道溝水庫(kù)分離式面板砂礫石壩設(shè)計(jì)

朱新英

（新疆哈密地區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，新疆哈密839000）

四道溝水庫(kù)位于新疆哈密市，是一座綜合性水利樞紐工程，總庫(kù)容為570.47萬(wàn)m3。該水庫(kù)壩基存在深22.5m的古河槽，壩體采用分離式混凝土面板砂礫石壩，最大壩高55.56m。本文詳細(xì)論述了該工程分離式面板砂礫石壩的設(shè)計(jì)過(guò)程，并經(jīng)過(guò)三年多的蓄水運(yùn)行檢驗(yàn)得出，壩體防滲效果良好。該設(shè)計(jì)對(duì)此類(lèi)建造在深厚覆蓋層以及古河槽上的混凝土面板砂礫石壩有借鑒作用。

砂礫石壩；古河槽；L形趾板結(jié)構(gòu)；防滲

1 工程概況

新疆哈密市四道溝水庫(kù)位于哈密市德外里克鄉(xiāng)，距哈密市約80km，總庫(kù)容為570.47萬(wàn)m3。是一座以工業(yè)供水、牧業(yè)灌溉兼顧防洪及生態(tài)用水等綜合功能的小型骨干水利樞紐工程，水庫(kù)每年為下游沙爾湖煤電基地工業(yè)供水730萬(wàn)m3（保證率為95%），牧業(yè)灌溉供水376.5萬(wàn)m3（保證率為85%）。

水庫(kù)樞紐工程由攔河壩、導(dǎo)流、放水隧洞、溢洪道等建筑物組成，壩體采用分離式面板砂礫石壩，最大壩高55.56m。水庫(kù)于2011年11月完工驗(yàn)收，2010年11月下閘蓄水至今，經(jīng)過(guò)四年多的運(yùn)行檢驗(yàn)，證明壩體防滲效果良好。

2 氣象及地質(zhì)條件

2.1 氣象

新疆四道溝為典型的大陸性干旱氣候，降雨稀少，氣候干燥，蒸發(fā)能力強(qiáng)，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候垂直地帶性明顯。實(shí)測(cè)最高氣溫36.6℃（2000年7月12日）。年日照時(shí)數(shù)達(dá)5000小時(shí)以上，最多風(fēng)向是東風(fēng)，多年平均最大風(fēng)速14m/s，最大凍土深度1.5m。根據(jù)參證站五道溝實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)多年平均蒸發(fā)量為2879.5m m（φ 20c m觀測(cè)值），多年平均降水量為165m m。

2.2 地質(zhì)條件

四道溝位于天山東段的巴里坤塔格南坡中、低山地帶。山頂及山坡基巖裸露，河床為全新統(tǒng)沖、洪沉積層。區(qū)內(nèi)地層主要由泥盆系地層，石炭系地層，侏羅系下—中統(tǒng)煤窯溝群地層和第四系地層組成，工程區(qū)位于哈爾里克復(fù)背斜南翼。根據(jù)國(guó)家《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》G B 18306-2001（1∶400萬(wàn)）確定，庫(kù)壩區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，對(duì)應(yīng)地震烈度Ⅷ。

壩址位于四道溝溝口以上1.8km處，河谷類(lèi)型為“U”型谷。受構(gòu)造作用影響，壩址區(qū)裂隙較為發(fā)育，左壩肩發(fā)育2條裂隙，右壩肩發(fā)育3條裂隙，受節(jié)理、裂隙作用影響，基巖被切割成不規(guī)則塊體。壩基河床地層分兩層，上層卵、礫石夾漂石，最大厚度25.60m，下伏基巖和左、右壩肩基巖均為凝灰質(zhì)粉砂巖。根據(jù)上層漂、卵石物理力學(xué)試驗(yàn)成果，土體均一性較差，屬中密狀態(tài)土，建議以漂、卵石地層為大壩地基。

在施工過(guò)程中，根據(jù)趾板大開(kāi)挖情況，河床趾板樁號(hào)0+146—0+168段和0+194—0+217段，覆蓋層開(kāi)挖最大深度8.5m基巖出露。0+168—0+ 194段根據(jù)在樁號(hào)0+181.1處的鉆探資料，最大覆蓋層深度22.5m見(jiàn)基巖（該段8.5m厚的覆蓋層已開(kāi)挖），判斷此處為古河槽。古河槽埋藏深度22.5m，上口寬約26m，下口寬約5m。

3 分離式面板壩設(shè)計(jì)

3.1 已建工程

本地區(qū)榆樹(shù)溝水庫(kù)建成于2000年，總庫(kù)容1072萬(wàn)m3，最大壩高67.5m，壩型采用混凝土面板壩。在河床部位共9塊較長(zhǎng)板采用鋼筋混凝土面板，板寬12m，配筋率3.5%；在兩側(cè)階地壩高小于40m的壩段上，采用6m×8m的素混凝土分離式面板，面板厚度0.3～0.4m，在水平縫處設(shè)短鋼筋將相鄰板塊連接在一起。

相鄰地區(qū)鄯善縣柯柯亞水庫(kù)，建成于1982年，總庫(kù)容1052萬(wàn)m3，最大壩高41.5m，壩型采用素混凝土分離式面板壩。面板尺寸5m×7m，按橫向布置（即長(zhǎng)邊平行于壩軸線(xiàn)），面板厚度0.25～0.3m。壩基砂礫石最大深度37.5m，采用槽孔混凝土防滲墻進(jìn)行垂直防滲。面板與防滲墻間用砂礫料填筑成圓弧形連接板，其表面仍采用分離式混凝土面板壩防滲，形成拱形連接板，依次吸收并調(diào)整面板與防滲墻之間的沉降差。

榆樹(shù)溝及柯柯亞水庫(kù)建成至今，壩體防滲效果良好，參照其成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合本工程地質(zhì)條件、料場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)本水庫(kù)大壩。

3.2 壩體輪廓設(shè)計(jì)

大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩頂寬6m，最大壩高55.56m，壩長(zhǎng)250.5m。上游壩坡1∶1.5，下游壩坡1∶1.4，結(jié)合布置縱坡為10%的之字形上壩道路，設(shè)計(jì)路面寬4.5m，最大壩高斷面下游平均壩坡1∶2.0。大壩典型剖面見(jiàn)圖1。

圖1 四道溝水庫(kù)混凝土面板砂礫石壩典型剖面圖

3.3 混凝土面板設(shè)計(jì)

本工程采用分離式面板，采用C 25級(jí)高性能混凝土，抗凍標(biāo)號(hào)F 200，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W10。混凝土面板長(zhǎng)6m，寬4m，長(zhǎng)邊平行于壩軸線(xiàn)布置?；炷撩姘搴?.3～0.4m（高程2003.48以上厚0.3米，以下為厚0.4米），平行于壩軸線(xiàn)方向面板縫（水平縫）設(shè)置φ 16拉筋，各深入面板0.8m，間距1m。詳見(jiàn)圖2。

分離式面板板間縫分縫止水設(shè)計(jì)：表面凹槽（尺寸6c m×8c m）采用彈性聚胺脂嵌縫填料，中間采用瀝青砂板，底部采用寬60c m（厚6m m，300g/ m2）無(wú)紡布。分縫止水大樣見(jiàn)圖3。

3.4 趾板設(shè)計(jì)

趾板布置在防滲面板的周邊，與面板形成壩基以上的防滲體。趾板寬度根據(jù)地基基巖情況和允許水力坡降，按不同高程選擇5m、6m，趾板厚度為0.5m、0.6m，采用C 25級(jí)高性能混凝土，抗凍標(biāo)號(hào)F 200，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W10。河床段采用水平趾板，

圖2 四道溝水庫(kù)分離式面板詳圖

壩址兩岸由于坡度較陡，為了減小開(kāi)挖量，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定，減少基礎(chǔ)巖石卸荷裂隙的產(chǎn)生，岸坡段趾板采用L形趾板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)趾板在滿(mǎn)足帷幕灌漿的要求后，采用1∶0.3～1∶0.5貼坡防滲體系板組合結(jié)構(gòu)聯(lián)合形成趾板的水平防滲，再結(jié)合垂直帷幕灌

圖3 板間縫分縫止水大樣圖

漿共同形成壩體的基礎(chǔ)防滲體系。見(jiàn)圖4。

圖4 四道溝水庫(kù)岸坡段L形趾板詳圖

3.5 基礎(chǔ)防滲處理

除古河槽處趾板段外，其他趾板基礎(chǔ)采用大開(kāi)挖方式，基巖表層強(qiáng)風(fēng)化全部挖除，保證趾板坐落在弱風(fēng)化基巖上。河床趾板0+168—0+194段為古河槽，最大砂礫石覆蓋層深度22.5m見(jiàn)基巖，上口寬約26m，下口寬約5m。此段采用挖除砂礫石覆蓋層，澆筑鋼筋砼防滲墻的方式與趾板連接。鋼筋砼防滲墻高度為25m，墻厚1.5m。砼防滲墻兩側(cè)砂礫石料回填要求同步碾壓進(jìn)行，碾壓指標(biāo)同壩體，即相對(duì)密度≥0.85。防滲墻與趾板連接在水平趾板中間設(shè)置接縫，將趾板分成兩塊，以增加柔性和通過(guò)三條接縫來(lái)吸收防滲墻與趾板、趾板與面板之間的相對(duì)位移，接縫均按周邊縫處理，設(shè)置三道止水，詳見(jiàn)圖5。

圖5 四道溝水庫(kù)防滲墻與趾板連接詳圖

對(duì)基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。固結(jié)灌漿為兩排，孔排距均為3m，灌漿深度10m；帷幕灌漿為一排，孔距為2m，深入巖體透水率為5L u區(qū)內(nèi)。壩體面板和趾板與灌漿帷幕共同形成一完整的防滲體系。

3.6 壩體分區(qū)設(shè)計(jì)

壩體填筑料分區(qū)從上游到下游主要分為蓋重區(qū)、鋪蓋區(qū)、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、基坑開(kāi)挖料填筑區(qū)、利用料區(qū)等7個(gè)分區(qū)。

填筑料區(qū)位于四道溝出山口以下溝口料場(chǎng)，根據(jù)料場(chǎng)勘察結(jié)果，巖性為卵、礫石，顆粒含量見(jiàn)下表1。墊層區(qū)采用該料場(chǎng)天然砂礫石篩分料，最大粒徑不大于80m m，粒徑小于5m m的顆粒含量30～50%，含泥量小于8%。過(guò)渡區(qū)最大粒徑不大于300m m，含泥量小于5%。主堆石區(qū)采用該料場(chǎng)開(kāi)挖料，最大粒徑不大于600m m，含泥量小于5%。

表1 料場(chǎng)卵礫石篩分成果表

4 結(jié)語(yǔ)

（1）建造在深厚覆蓋層以及古河槽上的混凝土面板砂礫石壩，采用分離式面板防滲設(shè)計(jì)是安全可靠的。當(dāng)然前提條件要排除壩基覆蓋層有無(wú)影響壩基穩(wěn)定的軟弱夾層、易于液化的砂層或透鏡體的現(xiàn)象。其次覆蓋層天然狀態(tài)要密實(shí)，強(qiáng)度要高，允許承載力要大。以保證壩基穩(wěn)定性和壩體不會(huì)產(chǎn)生較大沉降。

（2）采用分離式高性能混凝土面板，使面板能更好的適應(yīng)壩體沉降變形，減少了面板裂縫的出現(xiàn)。簡(jiǎn)化板間縫止水結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用分離式無(wú)筋防滲面板，顯著減低了工程投資。

（3）壩址兩岸坡度陡峭，岸坡段趾板采用了L形趾板結(jié)構(gòu)，減少了岸坡石方開(kāi)挖量，降低了工程造價(jià)。

［1］SL 274-2001.碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］SL 228-98.混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］蔣國(guó)澄，傅志安，鳳家驥.混凝土面板壩工程［M］.北京：湖北科技技術(shù)出版社，1996.

［4］鄧銘江，于海鳴.新疆壩工建設(shè)［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，

2011.

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：1672-2469（2015）09-0115-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.09.036

朱新英（1980年—），女，工程師。