龍云寶，趙應武，楊元紅

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽 550002)

1 概 述

拉寨水庫壩址位于貴州省黔南布依族苗族自治州荔波縣播堯鄉(xiāng)境內，該鄉(xiāng)地處荔波縣西北部，距縣城28.6 km，至麻尾火車站和貴新高等級公路30 km，距小七孔景區(qū)20 km。

拉寨水庫所在的方村河屬珠江流域柳江水系，為打狗河上游河段。方村河發(fā)源于貴州省三都縣廷牌鎮(zhèn)南面(海拔高程1093.4 m)，由南向北經甲高、甲站，方村、地莪、覺鞏、駕歐等地，在板潭下游約400 m處入洞后形成伏流，于王蒙處接納樟江。主河道全長116.6 km，流域集水面積1348 km2。

方村河流域屬亞熱帶季風濕潤氣候，降雨是形成徑流的主要因素，流域內降水的時空變化對徑流形成過程有直接的影響，該流域徑流主要由降水補給，徑流的變化與降水存在明顯的對應關系。

水庫壩址以上集水面積588 km2，水庫正常蓄水位780 m，相應庫容9.22×106m3，死水位770 m，死庫容2.24×106m3，興利庫容6.98×106m3，總庫容1.32×107m3，為中型水庫。工程的主要任務是工業(yè)供水和灌溉，兼有人畜飲水、生態(tài)補水的一項綜合性水利工程。工程建成后，總供水量1.2494×107m3/a，其中P=95%工業(yè)毛供水量為7.67×106m3/a；人畜飲水9.28×105m3/a；可灌溉1049 hm2農田，P=80%灌溉用水量為3.53×106m3/a；生態(tài)補水量3.66×105m3/a；并下放環(huán)境水量3.441×107m3/a。

工程建設內容包括水源工程、工業(yè)供水工程和灌區(qū)工程。

水源工程由常態(tài)混凝土重力壩、副壩、壩頂溢洪道、取水系統(tǒng)和樞紐交通等部分組成。經壩線壩型、樞紐布置、輸水工程布置及各建筑物型式比較后，本階段推薦壩線為下壩線，推薦主壩采用混凝土重力壩、溢流壩段壩頂設閘溢洪道、溢洪道末端接消力池、左岸非溢流壩段布置取水口+右岸副壩(地表帷幕灌漿)的總布置方案。推薦樞紐布置方案為：常態(tài)混凝土重力壩(主壩)+壩頂溢洪道+壩身取水建筑物+右岸副壩(地表帷幕灌漿)。主壩最大壩高34.7 m，建基面高程749.0 m，壩頂高程783.7 m，壩軸線長90.7 m，壩頂寬度6.0 m；右岸副壩(地表帷幕灌漿)壩頂高程783.7 m，壩軸線長140.0 m，壩頂寬度6.0 m，壩頂結構為底層0.3 m厚塊石墊層，中部0.2 m碎石墊層，表層0.5 m厚C20混凝土。取水口進口底板高程為767.0 m。溢洪道凈寬為30.0 m，溢洪布置為3(孔)×10.0 m(寬)×10.0 m(高)；為WES實用堰，堰頂高程為770.0 m。大壩河床段布置溢流壩，為有閘控制溢流表孔溢洪道。溢流堰采用WES型實用堰，溢流前沿凈寬30.0 m，設三孔10.0 m×10.0 m弧形鋼閘門。溢洪道采用底流消能，消力池結合下游河道地形布置，消力池未端與河道相接。取水口設攔污柵、事故閘門各一套，攔污柵孔口尺寸2.0 m×2.0 m(寬×高)，閘門孔口尺寸1.5 m×1.5 m(寬×高)。取水管管徑1.5 m，取水管主管出壩身后分岔出2根支管，管徑分別為0.7 m(灌溉取水管)及1.0 m(放水管)。上壩公路位于左岸，上壩公路路面寬6 m，路面為混凝土路面。

工業(yè)園區(qū)供水工程包括泵站、供水管道、末端高位水池；從板潭水庫庫內一級提水泵站提水，經7.2 km輸水管(直徑為600 mm，單管布置)直接將水送至末端高位水池。駕播工業(yè)園區(qū)泵站設計流量0.34 m3/s，泵站裝機3×450 kW。

灌區(qū)管線按主干管、左干管、右干管布置，管道總長16.122 km。其中，主干管總長1.075 km，設計流量0.345 m3/s，管徑0.70 m；右干管總長9.073 km，設計流量0.256～0.039 m3/s，管徑0.60～0.35 m；左干管總長5.974 km，設計流量0.089～0.039 m3/s，管徑0.35～0.30 m。

2 基礎處理及岸坡壩段穩(wěn)定分析

2.1 基礎處理

重力壩左岸巖溶極為發(fā)育，經地表調查：壩線左岸下游附近發(fā)育有RD1、RD17、RD18、RD19、RD20、RD21溶洞，溶洞以順層發(fā)育為主兼垂直方向發(fā)育。大壩開挖時，左壩肩下游開挖時會揭露到RD1溶洞邊緣，形成天窗，其余的RD17、RD18、RD19、RD20、RD21溶洞發(fā)育規(guī)模較小，大壩開挖時已清除，對壩肩開挖影響較小。對左岸非溢流壩段溶洞處理措施主要有：采取C20混凝土回填；在壩基礎下游布置基礎固結灌漿孔，固結灌漿孔入巖5 m，間排距3 m，以提高基礎整體抗滑穩(wěn)定[1]。

2.2 岸坡壩段穩(wěn)定分析

左壩肩溶洞對岸坡壩段穩(wěn)定影響分析及計算：對左岸非溢流壩段壩縱0+076.350溶洞段沿建基面的抗滑穩(wěn)定和深層抗滑穩(wěn)定進行了計算和分析[2]。

2.2.1 沿建基面的抗滑穩(wěn)定分析和計算

以非溢流壩段壩縱0+076.350溶洞段作為復核抗滑穩(wěn)定的單元，后緣拉斷面為壩體上游鉛直面，底滑面為墊層混凝土與壩基礎面，壩體下游溶洞作為臨空面，不考慮壩趾處溶洞回填混凝土等有利作用，進行抗滑穩(wěn)定計算，沿建基面抗滑穩(wěn)定計算結果見表1。

表1 非溢流壩段壩縱0+076.350沿層面抗滑穩(wěn)定計算成果

由計算結果可知，非溢流壩段壩縱0+076.350溶洞段在正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位工況下，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K′均大于規(guī)范要求。因此，沿建基面的抗滑穩(wěn)定滿足要求。

2.2.2 深層抗滑穩(wěn)定分析和計算

以非溢流壩段壩縱0+076.350溶洞段作為復核抗滑穩(wěn)定的單元，后緣拉斷面為壩體上游鉛直面，底滑面為壩基礎巖層面，壩體下游溶洞作為臨空面，下游滑出面為裂隙N30°E/SE∠85°，不考慮壩趾處溶洞回填混凝土等有利作用，進行抗滑穩(wěn)定計算，計算結果見表2。

表2 非溢流壩段壩縱0+076.350深層抗滑穩(wěn)定計算成果

由計算結果可知，非溢流壩段壩縱0+076.350溶洞段在正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位工況下，深層抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K均大于規(guī)范要求，因此，深層抗滑穩(wěn)定滿足要求。

2.3 溶洞處理

左岸壩肩溶洞群距離左壩肩較近，距離為3～12 m，溶洞最低處高程為758.0 m，總體上高于鄰近壩體建基面和消力池建基面,為確保帷幕灌漿質量并有效控制工程投資，施工工序上總體為先進行洞內回填混凝土施工再進行樞紐區(qū)帷幕灌漿，主要施工工序見圖1。

圖1 溶洞處理主要施工工序簡圖

主要工序和施工方法如下：

(1)左壩肩基礎及邊坡開挖以揭露溶洞邊界線，對揭露的溶洞進行擴挖，以形成后期排水、隧洞開挖、襯砌澆筑、溶洞回填的運輸通道。

(2)溶洞基礎面處理主要包括淤泥挖運至洞外、基礎鑿平和找平等。溶洞內采用機械開挖鑿平和回填石渣、混凝土等進行找平，形成溶洞內運輸通道后，采取兩頭掘進進行溶洞排水隧洞開挖施工；人工開挖豎井、斜井，以形成后期回填溶洞的入倉進料通道[3]。

(3)完成開挖排水隧洞和豎井、斜井后，再進行排水隧洞襯砌的澆筑，襯砌澆筑可采取兩頭施工的方式，以縮短施工工期。

(4)待排水隧洞襯砌強度和齡期滿足規(guī)范要求后，再進行襯砌回填灌漿施工。溶洞內基礎面清理主要是將排水隧洞施工期的施工垃圾清除運至洞外，并對基礎面采用清水沖洗，確?；靥罨炷敛课坏幕A面無污水、沉渣等雜物。

(5)對溶洞回填混凝土部位采取人工立模，并在溶洞頂壁預埋回填灌漿管，驗收合格后進行混凝土澆筑，混凝土宜分層澆筑，中下部混凝土以泵送或自卸汽車運輸入倉，中上部空間較小，可考慮以豎井、斜井作為進料口。

(6)溶洞回填混凝土強度和齡期滿足規(guī)范要求后，再進行回填灌漿施工。

(7)上述工序完成后，方可進行樞紐區(qū)防滲帷幕灌漿的鉆孔和注漿施工，鉆孔過程中針對鄰近溶洞部位有異常的鉆孔，應做好記錄，以便在后期注漿時采取有針對性的處理方案。

2.4 排水洞設計

RD1洞內分布有地下暗河，該暗河出口為溶洞最低底板，高程758.0 m，高于河床消力池池底751.458 m，暗河與方村河相通，形狀近似矩形，進口尺寸為0.5 m(高)×1.5 m(寬)，向內逐漸擴大為1.5 m(高)×1.5 m(寬)，2016年10月在暗河出口處量測流量約為10 L/s，經水文專業(yè)計算和復核可知，暗河多年平均流量為16 L/s，P=20%設計洪峰流量為11.1 m3/s。RD17、RD18、RD19、RD21溶洞均與RD1溶洞相通，左岸集雨面積較大，山區(qū)暴雨集中，地表徑流將通過暗河直接流入溶洞內，若得不到及時引排，將對消力池邊坡及消力池結構造成頂托破壞。同時，匯入溶洞內的地表徑流夾帶泥沙、碎石等，直接排入消力池，也會對消力池混凝土結構表面造成沖磨破壞，影響整個消力池結構甚至大壩的安全和運行。

因此，考慮堵、排結合的方式即靠消力池側的溶洞采用C20混凝土回填封堵，封堵段長10.0 m，同時自RD1中暗河最低點758.0 m高程處沿下游方向增加1條連通溶洞與導流洞的排水隧洞，及時將溶洞內的來水通過排水隧洞排至下游河道[4]。排水隧洞長83.0 m，斷面為城門洞型，排水洞尺寸不小于暗河尺寸1.5 m(高)×1.5 m(寬)，同時考慮一定富余并結合施工斷面要求，排水洞選定過流斷面凈空2.5 m(寬)×3.2 m(高)。

3 結 論

貴州省巖溶地貌發(fā)育非常典型，喀斯特地貌面積109 084 km2，占貴州省總面積的61.9%，境內巖溶分布范圍廣泛，形態(tài)類型齊全，地域分布明顯，構成一種特殊的巖溶生態(tài)系統(tǒng)。由于巖溶發(fā)育，在水庫壩址壩線選擇時，很難避開溶洞的影響，但可通過補充勘察，進行連通試驗，現(xiàn)場調查等多方面分析論證，并結合類似工程的處理經驗，采取有針對性的處理方案。本工程壩肩溶洞從三方面加強處理，優(yōu)化施工工序，從而很好的解決了溶洞對大壩的影響，目前該溶洞處理方案已通過專家審查。溶洞處理是貴州省巖溶地區(qū)不可回避的工程問題，溶洞不僅對大壩有影響，更對成庫有決定性影響，因此查明溶洞分部范圍，發(fā)育規(guī)模，并采取有效的處理方案是解決山區(qū)水庫的重要課題之一。

[1] 中華人民共和國水利部.混凝土重力壩設計規(guī)范：SL 319—2005[S]. 北京：中國水利水電出版社，2005.

[2] 中華人民共和國水利部.水利水電工程邊坡設計規(guī)范：SL 386—2007[S]. 北京：中國水利水電出版社，2007.

[3] 中華人民共和國水利部.水工建筑物地下開挖工程施工技術規(guī)范：SL 378—2007[S].北京：中國水利水電出版社，2007.

[4] 中華人民共和國水利部.隧洞設計規(guī)范：SL 279—2016[S].北京：中國水利水電出版社，2016.