王偉偉 新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計(jì)院

1.前言

新疆地處祖國(guó)西北，特殊的地質(zhì)、地理環(huán)境為水庫(kù)大壩建設(shè)提供了天然的筑壩材料，新疆當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚陌l(fā)展走在祖國(guó)的前列。本工程以XBT水庫(kù)為例，就壩址處的地形、地質(zhì)條件及筑壩材料等方面考慮，對(duì)碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩和混凝土面板砂礫石壩進(jìn)行壩型比選分析，為干旱寒冷區(qū)筑壩提供理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.工程概況

XBT水庫(kù)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北邊緣區(qū)，屬干旱地區(qū)，由于處于盆地，降雨量較大，蒸發(fā)較少，冬季冷而漫長(zhǎng)，夏季熱且短促。址區(qū)出露的地層巖性主要有：①上泥盆統(tǒng)塔爾巴哈臺(tái)組下亞組（D3ta），巖性主要為砂礫巖、礫巖、粉砂巖。②第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）、中更新統(tǒng)洪積層（Qp2pl）、全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）、全新統(tǒng)坡積層（Q4dl）。工程由大壩、放水洞、放空洞、溢洪道四部分組成。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2017規(guī)定，該水庫(kù)工程屬Ⅲ等中型，本工程壩高超過(guò)70m，大壩級(jí)別提高一級(jí)，為2級(jí)，永久性主要建筑物放水洞、放空洞、溢洪道級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物和臨時(shí)建筑物級(jí)別均為4級(jí)。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）的劃分，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.15g，反應(yīng)譜特征周期0.35s，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

3.壩型比選

（1）混凝土面板砂礫石壩。壩頂高程1254.80m，壩頂寬8.0m，壩頂全長(zhǎng)365m，最大壩高為78.92m，上游壩坡為1：1.6，下游壩坡為1：1.5，防浪墻頂高程1254.80m，高出壩頂1.0 m，防浪墻的結(jié)構(gòu)形式為“L”型，高3.2m，厚0.3m，采用C25F200鋼筋混凝土現(xiàn)澆。壩頂路面為15cm厚的C25F200混凝土路面，路面自上游向下游傾斜，坡度2%，壩頂下游側(cè)設(shè)C25 F200預(yù)制路沿石，高出壩頂0.3m。上游壩坡：上游壩坡設(shè)置混凝土面板，面板厚度采用40～60cm，從面板向下游依次鋪設(shè)擠壓邊墻和墊層料。下游壩坡采用6cm厚的預(yù)制六棱塊護(hù)坡，下游設(shè)“之”字形上壩道路，路寬8m，坡度8%，大壩下游綜合壩坡1：1.91。

（2）碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩。壩頂高程1253.10m，全長(zhǎng)362m，最大壩高82.70m，壩頂寬8.0m。上游壩坡為1：2.25，上游壩坡采用20cm厚的C25F200W8混凝土板護(hù)坡，上游護(hù)坡每隔3m設(shè)縫，填縫材料采用高壓閉空板。下游壩坡為1：1.8，設(shè)6cm厚預(yù)制六棱塊護(hù)坡。下游設(shè)“之”字形上壩道路，路寬8m，坡度8%，大壩下游綜合壩坡1：2.18。壩頂澆注15cm厚混凝土路面，路面自上游向下游傾斜，坡度為2%。壩頂上游側(cè)設(shè)C25F200W8鋼筋混凝土現(xiàn)澆防浪墻，墻頂高程1254.10m，高出壩頂1m，墻厚0.3m。壩體防滲采用碾壓式瀝青混凝土心墻，根據(jù)《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]及已相關(guān)程經(jīng)驗(yàn)，該工程瀝青心墻厚度由0.8m漸變至0.5m。

4.比選分析

（1）地形地質(zhì)條件比較。壩址處無(wú)不良地質(zhì)條件，兩岸山體坡度較緩滿(mǎn)足面板壩和瀝青心墻壩的建壩條件。

①基礎(chǔ)處理，根據(jù)地質(zhì)勘查資料，混凝土面板砂礫石壩和瀝青混凝土心墻砂礫石壩基礎(chǔ)覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化層厚度相當(dāng)。面板壩趾板線(xiàn)長(zhǎng)469.37m，心墻壩基礎(chǔ)處理長(zhǎng)度362m，面板壩基礎(chǔ)處理長(zhǎng)度大于心墻壩，且趾板開(kāi)挖底寬大于心墻基座，面板壩土石方開(kāi)挖量大于心墻壩；面板壩基礎(chǔ)固結(jié)和帷幕灌漿量大于心墻壩；心墻壩基礎(chǔ)開(kāi)挖完成后直接澆筑心墻基座進(jìn)行灌漿和心墻及壩體填筑，基礎(chǔ)開(kāi)挖邊坡為臨時(shí)邊坡。面板壩施工完成后除河床段死水位以下部分外，其余邊坡均為永久邊坡，邊坡處理工程量遠(yuǎn)大于心墻壩。因此從基礎(chǔ)處理考慮心墻壩優(yōu)于面板壩。

②兩岸巖石破碎，可以通過(guò)灌漿來(lái)處理，但右岸趾板線(xiàn)巖體受斷層及向斜的作用，在裸露巖體上表現(xiàn)為連續(xù)的小褶皺，巖石破碎，巖石產(chǎn)狀變化較大，節(jié)理裂隙發(fā)育。趾板澆筑前需對(duì)褶皺及斷層進(jìn)行處理，由于巖石節(jié)理裂隙發(fā)育兩岸坡趾板灌漿時(shí)可能存在冒漿或灌漿壓力較小的問(wèn)題，需要增設(shè)灌漿蓋板。因此混凝土面板砂礫石壩對(duì)基礎(chǔ)斷層處理及灌漿工程量較大，瀝青混凝土心墻砂礫石壩較優(yōu)。

（2）施工條件?；炷撩姘鍓魏蜑r青混凝土心墻壩壩殼料施工工藝簡(jiǎn)單，受寒天氣影響程度小，也能夠保證壩殼料的碾壓質(zhì)量?；炷列膲ι暗[石壩能在冬季施工，但面板要求連續(xù)澆筑完成；沉降期后才能進(jìn)行面板施工，瀝青混凝土心墻砂礫石壩較優(yōu)。

（3）防滲防凍處理?；炷撩姘宸罎B性較好，但是施工過(guò)程中，非常容易產(chǎn)生各類(lèi)裂縫，采用提早覆蓋養(yǎng)護(hù)或涂刷養(yǎng)護(hù)劑等措施防止裂縫產(chǎn)生，以提高混凝土面板的抗裂性能、防滲性能及抗凍等耐久性。碾壓式瀝青混凝土心墻的防滲體位于大壩中心，且瀝青混凝土具有較小的孔隙率，防滲效果較好，受冰凍影響小，抗凍性較好。碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩較優(yōu)。

（4）穩(wěn)定性分析?；炷撩姘迳暗[石壩防滲體混凝土面板位于壩前坡，受力條件好，壩體整體穩(wěn)定性可靠。瀝青混凝土心墻位于壩體中間，水荷載垂直作用于心墻，下游壩坡受力較大。當(dāng)砂礫石體產(chǎn)生沉降時(shí)，心墻的塑性能保證在不降低壩體穩(wěn)定的條件下，吸收壩體附加位移，瀝青混凝土在較大剪切變形情況下不會(huì)破壞，該壩型的穩(wěn)定性較好。從穩(wěn)定性分析混凝土面板砂礫石壩略?xún)?yōu)于碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩。

（5）工程量及投資。碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩圍堰可以與壩體結(jié)合，減少壩體填筑量，混凝土面板砂礫石壩圍堰與壩體分開(kāi)布置，增加了圍堰的填筑量。同時(shí)，碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩比混凝土面板砂礫石壩節(jié)約2458.58萬(wàn)元，投資上方面更加優(yōu)越。

5.結(jié)論

通過(guò)從地形地質(zhì)條件、施工條件、防滲防凍處理、穩(wěn)定性分析、工程投資等方面進(jìn)行綜合比較分析。混凝土面板砂礫石壩除穩(wěn)定性方面略?xún)?yōu)于碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩，其余方面均是碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩占優(yōu)勢(shì)，且碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩的穩(wěn)定性較好，滿(mǎn)足大壩安全運(yùn)行要求。因此選定碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩作為推薦壩型。