皮玉紅，田友文

(銅仁市水利電力勘測設(shè)計院，貴州 銅仁 554300)

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混凝土面板堆石壩在白泥水庫的合理布置

皮玉紅，田友文

(銅仁市水利電力勘測設(shè)計院，貴州 銅仁 554300)

結(jié)合地形地貌以及勘探地質(zhì)條件，對白泥水庫樞紐區(qū)的優(yōu)化布置及其選擇進(jìn)行了介紹。在綜合比選之后，最終確定了合理的方案。圖2幅。

水庫；堆石壩；壩設(shè)計

1 工程概況

白泥水庫位于貴州省松桃縣迓駕鎮(zhèn)壩德村，集雨面積為7.5 km2，總庫容218萬 m3，屬于新建小(1)型水庫，擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，最大壩高52 m，壩頂高程489 m，壩體填筑量51萬 m3。本工程是以農(nóng)業(yè)灌溉、集鎮(zhèn)及周邊農(nóng)村人畜飲水為主，兼有防洪排澇等功能的綜合水利工程。

2 工程地質(zhì)

經(jīng)過現(xiàn)場勘測，樞紐區(qū)河床高程444～442 m，河床寬4～10 m，壩址呈左右不對稱的“V”形河谷，正常蓄水位486 m處的天然河谷寬高比為2.54∶1，左岸較陡；為逆向坡；右岸較緩，為順向坡。壩區(qū)出露第四系人工堆積、第四系坡積堆積和寒武系中上統(tǒng)；河床發(fā)育F4壓性逆斷層，產(chǎn)狀233°∠78°；右岸存在J2、J10兩條平行的層面夾泥裂隙，兩條夾泥結(jié)構(gòu)面均斜交并橫穿右壩肩，為可能的側(cè)滑面,對建拱壩是極為不利的地質(zhì)條件。

3 樞紐壩址

3.1 壩址選擇

本工程壩址選擇受地形地質(zhì)條件控制，結(jié)合灌區(qū)高程和成庫條件，在大溝河作業(yè)段長430 m的河段上初步選取上中下3個壩址作比選，上壩址和中壩址間距230 m，中壩址和下壩址間距200 m。作業(yè)段河道上下河段比降較陡，只有中間河段較緩，在同等規(guī)模庫容下壩增高較多，極不經(jīng)濟(jì)。如果在選取河段以下建壩，水庫與灌區(qū)落差減少，自流控制灌面將減少，經(jīng)濟(jì)效益極低。

根據(jù)勘探地質(zhì)條件分析，由于下壩址地質(zhì)條件不滿足建壩要求，因此針對該河段的上壩址與中壩址進(jìn)行比較，最終選出最優(yōu)壩址，主要從地質(zhì)、施工條件、淹沒占地賠償和工程投資等方面進(jìn)行綜合比較。

經(jīng)綜合分析,上壩址和中壩址都具備建壩條件，中壩址無論是在工程水文地質(zhì)、水文地質(zhì)、施工運(yùn)輸條件、工程占地和工程投資價等方面均比上壩址優(yōu)越，故中壩址為推薦壩址。

3.2 壩線選擇

根據(jù)推薦的中壩址具體地形條件，進(jìn)行壩軸線比選，確定最優(yōu)壩軸線。中壩址河床呈直線形，相對順直段長約70 m。中壩址上、下河段左右岸坡地形均呈喇叭狀擴(kuò)散，且右岸上下游都有天然溝槽，左右岸地形極不對稱，只有中間部分長約30 m河段地形較對稱，適宜大壩樞紐布置；因此在相對順直段長約70 m范圍內(nèi)擬訂了2條壩軸線作比選。

上壩線優(yōu)點(diǎn)是右岸壩肩地勢平緩，有利于布置溢洪道溢流堰，溢洪道開挖不會形成高邊坡，邊坡支護(hù)工程量較少；缺點(diǎn)是由于河道突然向左轉(zhuǎn)，所以溢洪道泄槽段走向必須轉(zhuǎn)彎布置，導(dǎo)致下泄洪水時流態(tài)較差。

下壩線優(yōu)點(diǎn)是充分利用左岸下游河流走向優(yōu)勢，將溢洪道布置在左岸，泄槽和挑流消能段流向和下游河道基本一致，可以避免水流下泄時轉(zhuǎn)彎沖刷側(cè)墻等不利影響；缺點(diǎn)是左岸地勢較陡，開挖形成一定的高邊坡，增加支護(hù)工程量。

3.2.1 上壩線樞紐布置

上壩線面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸岸邊開敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工導(dǎo)流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩布置于主河道，最大壩高51 m，壩頂寬7 m(含0.5 m防浪墻)，壩頂長105 m，壩頂高程489 m，防浪墻頂高程490.2 m，河床趾板建基面高程438 m，上下游壩坡為1∶1.4。混凝土面板厚度為0.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱風(fēng)化巖體中部，厚度和寬度分別為0.5 m和5 m。面板下游依次為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、特大塊石堆石區(qū)及下游護(hù)坡。

溢洪道布置于大壩右岸岸邊，溢流段總寬度為14 m。溢洪道由正堰段、泄槽段和消力池組成。堰頂高程486 m，堰型為正向?qū)嵱醚?，堰頂凈寬?0 m。

取水建筑物布置在大壩左岸，由塔式龍?zhí)ь^進(jìn)水口、隧洞輸水管道組成。塔式進(jìn)水口由欄污柵、進(jìn)口喇叭段、事故閘門、洞身段、出口閘閥組成，隧洞出口接壓力管道(見圖1)。

圖1 上壩線面板堆石壩樞紐布置(比較方案)

3.2.2 下壩線樞紐布置

下壩線面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊開敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工導(dǎo)流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩布置于主河道，最大壩高52 m，壩頂寬7 m(含0.5 m防浪墻)，壩頂長112 m，壩頂高程489 m，防浪墻頂高程490.2 m，河床趾板建基面高程437 m，上下游壩坡為1∶1.4?；炷撩姘搴穸葹?.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱風(fēng)化巖體中部，厚度和寬度分別為0.5 m和5 m。面板下游依次為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、特大塊石堆石區(qū)及下游護(hù)坡。

溢洪道布置于大壩左岸岸邊，溢流段總寬度為14 m。溢洪道由側(cè)堰段、調(diào)整段、泄槽段、挑坎組成。堰頂高程486 m，堰型為側(cè)向?qū)嵱醚撸瑐?cè)堰凈寬為14 m。

取水建筑物布置在大壩左岸，由塔式龍?zhí)ь^進(jìn)水口、隧洞輸水管道組成。塔式進(jìn)水口由欄污柵、進(jìn)口喇叭段、事故閘門、洞身段、出口閘閥組成，隧洞出口接總干渠(見圖2)。

圖2 下壩線面板堆石壩樞紐平面布置(推薦方案)

3.2.3 壩軸線綜合比選

(1)地形條件。兩壩軸線相距18 m,夾角2°，地形相差不大，左岸坡下緩上陡，右岸較緩。相比而言，選取的上壩線其左岸局部為懸崖，混凝土面板堆石壩的岸坡趾板開挖后邊坡較高，支護(hù)工程量較大，施工難度及危險性較高。同時，對水庫建成后上游壩面混凝土面板及趾板的安全運(yùn)行都會帶來潛在的風(fēng)險。下壩線左岸較緩，趾板布置及開挖均較容易，施工難度較小，施工安全性更好，對今后大壩的正常運(yùn)行基本沒有影響。因此，從地形條件來看，下壩線優(yōu)于上壩線。

(2)地質(zhì)條件。兩壩軸線只相距18 m，地質(zhì)條件方面兩壩線相當(dāng)。

(3)施工條件。下壩線由于更接近料場，且左岸稍緩，左岸施工臨時交通及建成后的左岸上壩公路修建更容易，施工條件較好；上壩線由于左岸局部為懸崖，施工交通條件較差；左岸上壩公路開挖量較大，施工交通投資較大，且對布置上壩公路有影響。因此，從施工條件來看，下壩線較優(yōu)。

(4)樞紐布置方面。下壩線地形較緩，樞紐布置相對容易，由于壩軸線位于主河道轉(zhuǎn)彎上游段，溢洪道的布置可充分利用下游轉(zhuǎn)彎處裁彎取直的有利條件，溢洪道泄槽不轉(zhuǎn)彎，水流條件好，大壩樞紐整體布置更為協(xié)調(diào)合理。上壩線由于壩軸線位置岸坡較陡，上壩公路位于左岸，溢洪道必須在右岸布置。根據(jù)地形條件，泄槽段必須轉(zhuǎn)彎布置，且轉(zhuǎn)彎角度37°，水流條件不如下壩線順暢。因此，從整體樞紐布置上，下壩線優(yōu)于上壩線。

(5)工程投資方面。由上下壩線樞紐布置及投資概算成果可知，上壩線混凝土面板堆石壩大壩樞紐概算總投資為5 038.31萬元，下壩線混凝土面板堆石壩大壩樞紐概算總投資為4 712.45萬元；下壩線方案比上壩線方案節(jié)省投資約326萬元，下壩線方案占優(yōu)勢。

3.2.4 壩線選擇結(jié)論

綜上所述，上、下壩軸線地質(zhì)條件相差不大，但下壩線在地形條件、施工條件、大壩樞紐整體布置和大壩投資等方面均占優(yōu)勢；因此，推薦下壩線作為水庫建壩軸線。

4 結(jié) 語

根據(jù)地形地貌條件以及地質(zhì)勘探資料，對項(xiàng)目樞紐區(qū)的壩址及壩軸線作綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選，中壩址下壩線混凝土面板堆石壩方案最優(yōu)，為最終推薦方案。同時，充分利用河流90°轉(zhuǎn)彎走向，對樞紐主要建筑物進(jìn)行合理布置，達(dá)到投資少、方案最優(yōu)的目的。

[1]SL 274—2001，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[2]SL 228—2013，混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范[S].

責(zé)任編輯 吳 昊

2016-09-08

皮玉紅(1982—)，男，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作。