何米杏

（貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001）

花地河水庫(kù)工程位于六盤水市水城縣陡箐鎮(zhèn)花地河村，壩址所在河流為月亮河，其中上游稱木果河，中游稱花地河，下游稱補(bǔ)那河。水庫(kù)所在河段為花地河，屬于珠江流域西江水系，擬選壩址位于花地河村下游峽谷河段，主河道長(zhǎng)31.1 km，坡降為24.4‰，壩址控制流域面積155 km2。以上述條件為基礎(chǔ)，本文對(duì)花地河水庫(kù)拱壩設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1 壩址地形地質(zhì)條件

花地河水庫(kù)壩址處河流流向S65°～70°W，壩址河谷為深切峽谷地貌，呈基本對(duì)稱“V”型橫向河谷[1]。壩址下伏基巖為T1yn1-2、T1yn1-3灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等中硬巖地層，巖層陡傾上游，兩岸為切向坡，巖溶弱發(fā)育。壩址區(qū)地層倒轉(zhuǎn)，兩岸及河床巖層產(chǎn)狀為N3°～10°W/NE∠63°～75°，總體為陡傾上游。壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育。壩址為補(bǔ)給型河谷，地表及地下巖溶弱發(fā)育。

2 拱壩設(shè)計(jì)

2.1 拱壩基礎(chǔ)

花地河水庫(kù)大壩拱端坐落于T1yn1-2地層內(nèi)，巖石的強(qiáng)度比較高，屬于中硬巖石類型，巖石呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，弱風(fēng)化特點(diǎn)，巖體結(jié)構(gòu)較為完整，具有良好強(qiáng)度，抗滑性能也比較強(qiáng)。強(qiáng)風(fēng)化巖體卸荷發(fā)育較好，降低了巖體的完整性，故需要對(duì)巖體的抗滑與抗變形能力進(jìn)行有效控制。河床段大壩建基面位于弱風(fēng)化的底部位置，為了更好地滿足巖體強(qiáng)度要求，在右岸靠近壩體高程部位，需要進(jìn)行綜合處理。

大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖環(huán)節(jié)，如果發(fā)生爆破震動(dòng)現(xiàn)象，巖體特別容易發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象，使得大壩承載力逐漸下降。為了進(jìn)一步增強(qiáng)大壩巖體的可靠性，增強(qiáng)其承載能力，應(yīng)加強(qiáng)大壩基礎(chǔ)加固力度。水庫(kù)岸坡可能出現(xiàn)庫(kù)首繞壩裂隙性滲漏，采用帷幕灌漿進(jìn)行處理[2]，保證滲漏問(wèn)題可以得到更好地處理，使得壩基的滲透壓力不斷下降，增強(qiáng)壩肩穩(wěn)定性。

壩肩穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，以向山內(nèi)下凹的負(fù)地形為臨空面，同時(shí)考慮軟弱夾層總厚度及順河向裂隙L1分布進(jìn)行壩肩抗體穩(wěn)定計(jì)算。在壩肩抗體不能滿足要求的情況下，參照以往工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)兩壩肩下游向山內(nèi)下凹的負(fù)地形可采取混凝土回填或加鋼筋混凝土傳力墩進(jìn)行處理。

2.2 拱壩

正常蓄水位時(shí)，最大建壩高度106.0 m，河谷寬84.8 m，河谷寬高比1.31。為了節(jié)約工程投資，加快施工進(jìn)度，花地河水庫(kù)大壩采用碾壓混凝土筑壩。大壩為拋物線變厚雙曲拱壩，拱壩中心線方位角N68.00°E，壩頂高程1013.00 m，建基面高程907.00 m，設(shè)計(jì)壩高105.00 m，最大壩高106.00 m（含1 m墊層），拱冠梁處頂厚6.00 m，底厚26.00 m，拱壩厚高比0.248。壩頂中心弧長(zhǎng)209.33 m，頂拱中心角77.00°。

分別在933.00 m～951.00 m高程和977.00 m高程設(shè)置灌漿廊道，其中977.00 m高程廊道只布置在兩壩端一定長(zhǎng)度，分別與兩岸的灌漿平洞連接，該高程壩體中部不設(shè)廊道，以簡(jiǎn)化壩體細(xì)部結(jié)構(gòu)的布置，方便碾壓混凝土連續(xù)施工；933.00 m～951.00 m高程廊道作為基礎(chǔ)灌漿廊道，同時(shí)也兼作基礎(chǔ)排水、大壩監(jiān)測(cè)以及壩后交通使用。

圖1 花地河水庫(kù)大壩樞紐平面布置圖

基礎(chǔ)設(shè)置1.0 m厚的90 d齡期二級(jí)配C20常態(tài)混凝土墊層[3]。壩頂路面為0.3 m厚的90 d齡期二級(jí)配C20常態(tài)混凝土。具體強(qiáng)度等級(jí)及要求見(jiàn)表1。

表1 大壩混凝土強(qiáng)度等級(jí)及要求表

工程共設(shè)4條誘導(dǎo)縫，將壩體分為5個(gè)壩段，壩段長(zhǎng)度32 m～59 m不等。壩體在接縫（誘導(dǎo)縫）上游壩頂1013.0 m高程以下、順?biāo)鞣较蛞来卧O(shè)置止水、止?jié){片。止水片采用銅止水，在安裝止水片時(shí)，需要在壩頂預(yù)留出10 cm厚度的混凝土保護(hù)層，止?jié){片使用橡膠止水條[4]。

2.3 泄洪建筑物

工程泄洪建筑物為3級(jí)建筑物，500年一遇洪峰流量1060 m3/s，50年一遇洪峰流量659 m3/s，30年一遇洪峰流量575 m3/s，壩址處河床寬度8.0 m～12.0 m，單寬流量不大，洪峰時(shí)段不長(zhǎng)。針對(duì)此特點(diǎn)，水庫(kù)泄洪采用開(kāi)敞式溢流表孔單獨(dú)泄洪。壩頂表孔前緣凈寬度是15 m，堰頂高程1002.0 m，主要分為3孔，分別設(shè)置5.0 m×6.5 m弧形鋼閘門。溢流堰采用WES型實(shí)用堰。上游面橢圓曲線、下游面曲線冪和下游反弧挑流消能段構(gòu)成，總體長(zhǎng)度為23.55 m。其中，上游的堰面曲線使用的橢圓曲線方程是x2/2.502+（y-1.50）2/1.502=1；下游面曲線冪方程為y=0.085378x1.85；下游采用挑流消能，反弧半徑為10.0 m，挑射角為15.0°，挑流鼻坎頂高程995.65 m。

2.4 放空建筑物

工程通過(guò)壩身溢流表孔可以滿足泄洪要求，工程為Ⅲ等中型工程，應(yīng)具備在特殊情況下（如地震、戰(zhàn)備）具有快速降低水位的能力，因此需設(shè)置放空底孔。從運(yùn)行靈活程度上分析，底孔運(yùn)行靈活程度不及表孔。工程泄洪規(guī)模不大，因此底孔不參與泄洪。

2.5 取水建筑物

工程壩前淤沙高程為981.20 m，取水口進(jìn)口底板高程應(yīng)高于淤沙高程，初步擬定取水口底板高程為982.00 m。正常蓄水位1008.00 m與取水口底板高程982.00 m之間高差為26 m，按照平均分配的方式，取水口進(jìn)口分2層，每層取水口高程差13 m，水深13 m處水溫大于15℃，滿足規(guī)范要求，取水口進(jìn)口底板高程分別為995.00 m，982.00 m。取水口進(jìn)口依次設(shè)置攔污柵、分層取水隔水閘門、工作閘門、通氣孔等建筑物；取水口進(jìn)口底板高程為982.00 m，高于淤沙高程981.20 m。

3 結(jié)語(yǔ)

拱壩是一種重要而復(fù)雜的水工結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，通過(guò)對(duì)水城縣花地河水庫(kù)工程拱壩設(shè)計(jì)進(jìn)行有效分析，如確定拱壩建基面高程、大壩布置及相關(guān)建筑物布置，能夠保證水城縣花地河水庫(kù)工程拱壩結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，樞紐布置更為合理，有效降低了水庫(kù)工程拱壩結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)保證了工程建成后的正常運(yùn)行，以便發(fā)揮其最大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。