高 詩(shī) 莉

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

·水利工程·

老撾南歐江六級(jí)電站壩型比選分析

高 詩(shī) 莉

(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

依托南歐江六級(jí)電站，對(duì)堆石壩各壩型(復(fù)合土工膜面板堆石壩、混凝土面板堆石壩、瀝青混凝土心墻堆石壩、粘土心墻堆石壩、土工膜心墻壩)展開(kāi)了比選，分析了各種壩型的優(yōu)缺點(diǎn)，以因地制宜，選擇最合適的壩型。

電站，堆石壩，壩型，穩(wěn)定性

1 工程簡(jiǎn)介

南歐江六級(jí)電站以發(fā)電為主，主要建筑物包括復(fù)合土工膜面板壩、引水系統(tǒng)及地面廠房、溢洪道、防空洞及護(hù)岸工程等。正常蓄水位高程510 m，相應(yīng)庫(kù)容4.09×108m3，死水位高程490 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.46×108m3，具有季調(diào)節(jié)性能，最大壩高88 m，總裝機(jī)容量180 MW。本工程等別為二等，工程規(guī)模為大(2)型。主要建筑物(擋水、泄洪、放空和引水發(fā)電建筑物)級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。永久建筑物結(jié)構(gòu)安全級(jí)別為Ⅱ級(jí)。壩段位于南歐江右岸支流南艾河(Nam Ngay)與南龍河(Nam Long)之間長(zhǎng)約2.5 km的河段上。

2 壩型比選

針對(duì)南歐江六級(jí)的特點(diǎn)，各種壩型樞紐布置基本相同，地形地質(zhì)條件和施工總布置條件基本相同，因而主要從適應(yīng)天然建筑材料和適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件兩方面進(jìn)行了壩型比選，推薦采用堆石壩。

本次重點(diǎn)研究了堆石壩中復(fù)合土工膜面板壩、混凝土面板壩、粘土心墻壩、復(fù)合土工膜心墻壩及瀝青混凝土心墻壩5種堆石壩壩型。

2.1 壩型選擇的前提條件

1)工程主要筑壩材料為強(qiáng)、弱風(fēng)化板巖，堆石料力學(xué)性質(zhì)差，強(qiáng)度低、軟化系數(shù)高，遇水易軟化崩解，強(qiáng)度大幅下降。壩料應(yīng)保持相對(duì)干燥，不應(yīng)在水中長(zhǎng)期浸泡。2)現(xiàn)階段的樞紐布置格局合理經(jīng)濟(jì)，可供布置的范圍有限，壩體上下游壩坡可調(diào)整余度小，上下游壩坡不具備放緩至1∶2.0的地形條件。放緩壩坡后下游將占據(jù)廠房位置，上游將占據(jù)進(jìn)水口位置。

2.2 各壩型的優(yōu)缺點(diǎn)

1)復(fù)合土工膜面板堆石壩。優(yōu)點(diǎn)：施工速度快，造價(jià)低。土工膜適應(yīng)壩體變形能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：壩型新穎，壩體全部采用軟巖填筑，國(guó)內(nèi)無(wú)參照先例。國(guó)外類似壩型的詳細(xì)構(gòu)造處于專利保護(hù)狀態(tài)，缺乏相關(guān)文獻(xiàn)描述。細(xì)部構(gòu)造存在較多難點(diǎn)，需要進(jìn)一步的研究和進(jìn)行必要的試驗(yàn)。

2)混凝土面板堆石壩。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)相對(duì)成熟。但主次堆石區(qū)均用軟巖進(jìn)行填筑的混凝土面板堆石壩在國(guó)內(nèi)外均沒(méi)有先例。采用該壩型需要進(jìn)行相關(guān)的研究和試驗(yàn)工作。缺點(diǎn)：面板適應(yīng)變形能力較差，對(duì)筑壩材料物理性設(shè)計(jì)指標(biāo)要求較高。南歐江6級(jí)壩體主次堆石料均為軟巖，壩體后期變形量大會(huì)導(dǎo)致面板脫空開(kāi)裂；并且壩體一個(gè)枯期需要填筑壩高63 m，填筑強(qiáng)度高，上升速度快，填筑的質(zhì)量不能很好的保證，壩體后期的沉降和變形量大。

3)瀝青混凝土心墻壩。優(yōu)點(diǎn)：壩型成熟，技術(shù)難點(diǎn)少。缺點(diǎn)：瀝青混凝土心墻基本無(wú)檢修條件，施工過(guò)程中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，在水庫(kù)蓄水運(yùn)行期間出現(xiàn)滲漏，就會(huì)造成嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，后期難以處理；壩體上游側(cè)板巖料浸水，壩體長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差。

4)粘土心墻壩。優(yōu)點(diǎn)：壩型可靠性較好，不存在設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)。缺點(diǎn)：施工受當(dāng)?shù)赜昙居绊戄^大，施工工期較長(zhǎng)。并且所需的心墻料還需要進(jìn)行進(jìn)一步加工才能上壩，壩體整體造價(jià)過(guò)高。板巖料浸水，壩體長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差。

5)土工膜心墻壩。優(yōu)點(diǎn)：壩型可靠性較好，技術(shù)難點(diǎn)少。缺點(diǎn)：土工膜和碾壓堆石交替施工，干擾大，施工組織難度高，易對(duì)土工膜造成損壞。工期較長(zhǎng)。板巖料浸水，壩體長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差。

2.3 方案比選

主要從工程的可靠性、施工組織設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)壩型作出選擇。

1)壩體穩(wěn)定性及可靠性。從壩坡穩(wěn)定性分析成果可以看出，目前的各種壩型壩坡設(shè)計(jì)均能滿足規(guī)范的安全系數(shù)要求，壩坡穩(wěn)定性不成為壩體選擇的關(guān)鍵因素。采用河海大學(xué)建議參數(shù)計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表1)，可以看出，采用河海建議的重復(fù)剪的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

a.面板壩及瀝青混凝土心墻壩壩坡各工況條件下穩(wěn)定性均滿足要求。粘土心墻壩及土工膜心墻壩上游壩坡在水位驟降情況下安全系數(shù)較低，在地震工況下，下游壩坡安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，上下游壩坡需要放緩至1∶2.0才能滿足規(guī)范要求。其主要原因是蓄水后壩體內(nèi)部水面線較高，下游側(cè)受力壩體單薄且受力部位為巖性較差的強(qiáng)風(fēng)化堆石區(qū)。

b.從壩體長(zhǎng)期穩(wěn)定性來(lái)分析，板巖經(jīng)過(guò)一年的堆存，心墻壩方案壩體上游堆石料長(zhǎng)期浸水，壩料軟化崩解，采用目前的1∶1.8的壩坡，壩體上游側(cè)壩坡安全性不足。

表1 堆石壩壩體穩(wěn)定性計(jì)算成果

2)施工組織設(shè)計(jì)比較。

施工組織設(shè)計(jì)比較詳見(jiàn)表2。

表2 施工組織設(shè)計(jì)比較

3)工程造價(jià)對(duì)比。根據(jù)計(jì)算：復(fù)合土工膜面板堆石壩方案靜態(tài)投資為177 822.66萬(wàn)元，混凝土面板堆石壩方案靜態(tài)投資為178 708.41萬(wàn)元，土工膜心墻堆石壩方案靜態(tài)投資178 581.32萬(wàn)元，粘土心墻堆石壩方案靜態(tài)投資為185 175.77萬(wàn)元。

復(fù)合土工膜面板堆石壩方案投資較粘土心墻堆石壩方案投資節(jié)省7 353.11萬(wàn)元，較混凝土面板堆石壩方案節(jié)省885.81萬(wàn)元，較土工膜心墻堆石壩方案投資節(jié)省785.66萬(wàn)元。從工程造價(jià)分析，復(fù)合土工膜面板壩方案投資略優(yōu)。

3 結(jié)論

1)面板堆石壩方案較心墻堆石壩方案壩體長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，工程造價(jià)低，施工工期短，現(xiàn)場(chǎng)施工組織難度相對(duì)較小。因此，面板堆石壩方案優(yōu)于心墻堆石壩方案。2)土工膜適應(yīng)壩體變形能力強(qiáng)，從壩體防滲體安全性分析，復(fù)合土工膜面板堆石壩優(yōu)于混凝土面板堆石壩。3)目前，國(guó)內(nèi)外主次堆石料全部采用軟巖填筑的混凝土面板堆石壩目前還沒(méi)有，類似軟巖筑壩且壩高較高的土工膜面板壩國(guó)內(nèi)也沒(méi)有先例。兩種壩型都存在一些需要解決的技術(shù)難題，存在較大的設(shè)計(jì)難度，需要進(jìn)行專門的科研試驗(yàn)及研究工作。

綜合以上分析，土工膜面板壩為較優(yōu)方案，同時(shí)該方案技術(shù)難度大，需要進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)致研究。

4 推薦方案簡(jiǎn)介(復(fù)合土工膜面板堆石壩)

復(fù)合土工膜堆石壩布置于主河床，壩頂高程515.0 m，河床段趾板建基高程427.0 m，最大壩高88 m，壩頂軸線長(zhǎng)362.00 m，正常蓄水位高程510.0 m，設(shè)計(jì)洪水位高程510.00 m，校核洪水位高程511.28 m，死水位高程490.0 m。壩體從上游到下游分區(qū)為復(fù)合土工膜防滲體、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、軟巖堆石區(qū)，底部為排水體區(qū)。防浪墻高4.2 m，頂高程516.2 m，上游壩坡為1∶1.6，下游壩坡為1∶1.8。壩體最大剖面示意圖見(jiàn)圖1。

上游壩坡在460.00 m高程以下設(shè)粘土鋪蓋及蓋重料，提高下部防滲體的安全性?；A(chǔ)防滲板基礎(chǔ)大部分置于弱風(fēng)化上部。為提高基礎(chǔ)巖體的完整性，對(duì)基礎(chǔ)防滲板基礎(chǔ)均進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，固結(jié)灌漿孔深8 m～15 m、間排2 m×2 m，梅花形布置。

壩基防滲處理采取灌漿帷幕防滲，土工膜面板壩防滲帷幕沿基礎(chǔ)防滲板中部布置，左岸防滲帷幕與引水發(fā)電系統(tǒng)防滲帷幕相接，延伸至正常蓄水位與地下水位相交處；右岸與溢洪道防滲帷幕相接，延伸至正常蓄水位與地下水位相交處以外，以減小沿壩肩的繞壩滲流。河床及兩岸灌漿帷幕深度按伸入q<3Lu線以下5 m控制。帷幕采用水泥灌漿，設(shè)一排灌漿孔，孔距2.0 m。

[1] 余 果.混凝土心墻堆石壩設(shè)計(jì)處理辦法[J].吉林水利，2015(8)：32.

On comparative analysis of dam types at six-level power station along Nan’ou River in Laos

Gao Shili

(KunmingEngineeringCorporationLimited,PowerChinaGroup,Kunming650051,China)

Based on the six-level power station along Nan’ou Power Station, the paper undertakes the comparative selection for all kinds of dam types rock fill dams (compound geomembrane facing slab, concrete slab rock fill dam asphalt concrete core-wall rock fill dam, clay core-wall rock fill dam and geomembrane facing slab) and analyzes the advantages and disadvantages of these dam types, so as to select the suitable one according to its geological conditions.

power station, rock fill dam, dam type, stability

1009-6825(2015)32-0210-03

2015-09-07

高詩(shī)莉(1983- )，女，工程師

TV731

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