周 凱

(貴州新中水工程有限公司，貴陽 550000)

0 引 言

隨著設(shè)計理念和施工技術(shù)的發(fā)展，已基本解決混凝土面板堆石壩壩頂溢洪的變形適應(yīng)問題和滲漏排水問題，針對特殊地形地質(zhì)條件，近年來貴州省多地建設(shè)成壩頂溢洪的面板堆石壩，比如六枝特區(qū)的松樹林水庫、盤縣白河溝水庫都是采用壩頂溢流的面板堆石壩，并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。為此，在設(shè)計面板壩堆石壩泄洪建筑時，可針對特定的地形地質(zhì)條件采用壩頂溢洪道，達(dá)到節(jié)約投資，技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果。

1 工程概況

根據(jù)建壩條件，洞口河水庫確定采用面板堆石壩，總庫容113萬m3，最大壩高34.5m，為Ⅳ等小(1)型工程，工程任務(wù)為村鎮(zhèn)供水和灌溉，設(shè)計總供水量為97.9萬m3，受益人口12000人，灌溉面積33.33hm2。

1.1 大壩地形條件

大壩處于右岸、左岸支流交匯口，左岸支流與主河道流向匯合角度50°-60°，交匯口處為一小型山丘，山丘高出河床5-9m；壩軸線位于交匯口處，置于交匯口。河谷為基本對稱的 “W”型斜向谷，巖層傾右岸偏下游，左岸地形坡度為35°-50°，分布有數(shù)層梯形階地；壩址左岸下游約40m處為小型沖溝，切割深度10-15m，寬約20-30m，延伸長度約130m，沖溝頂部為一小型埡口，埡口高程1090m。右岸地形坡度為40°-60°，為一渾圓山體，多為植被覆蓋，壩肩為一埡口，埡口處現(xiàn)為村級水泥路，路面高程1095m；右岸下游為大片河流階地，現(xiàn)多為農(nóng)田。壩址地形見圖1。

1.2 壩址地層條件

壩址區(qū)出露基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督MP3l炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。左岸覆蓋層較厚，一般7.0-12.0m，強風(fēng)化厚8.0-12.0m，弱風(fēng)化8.0-12.0m；河床覆蓋層厚1.0-2.0m，強風(fēng)化層厚5.0-6.0m，弱風(fēng)化層厚6.0-8.0m；右岸壩肩埡口處覆蓋層較厚，約10.0-15.0m，山頂及坡面約5.0-10.0m，強風(fēng)化層厚6.0-12.0m，弱風(fēng)化7.0-11.0m。

圖1 壩址地形圖像

2 溢洪道方案比選

根據(jù)調(diào)洪計算，所需溢洪道凈寬為8.0m，根據(jù)地形條件，選擇了3個方案進行分析，分別為右岸溢洪道方案、左岸溢洪道方案和壩頂溢洪道方案，泄洪方式布置圖如圖2所示。

圖2 右岸、左岸和壩頂溢洪道平面布置圖

2.1 地形地質(zhì)條件比較

2.1.1 右岸溢洪道

從地形地貌上看，右岸地形先緩后陡，根據(jù)地形地質(zhì)剖面，溢洪道需設(shè)置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求；且溢洪道布置在右岸，開挖將會形成10-25m的高邊坡，并且會挖斷原有公路，溢洪道末端雖在引渠處彎向河道，但距離下游住宅僅60m，亦會對下游住戶造成影響；溢洪道布置在右岸會侵占下游壩坡，此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程，這就造成溢洪道在溢流堰后35m內(nèi)邊墻須從6m降到2.5m，造成浪費，投資增加。從地質(zhì)條件看，壩址右岸壩肩埡口處覆蓋層厚12-15.1m，為早期修建村級水泥路堆渣及第四系殘坡積，下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。由于右岸覆蓋層較厚，溢洪道布置在右岸，開挖量較大，且面臨高邊坡開挖問題。壩址右岸及下游約60m處于P3l煤系地層，20世紀(jì)80-90年代，當(dāng)?shù)卮迕駠L試在壩址右岸下游約50m處人工開挖煤礦，開挖深度約10-35m，由于開挖深度較淺，僅挖出部分煤線夾層，且多為炭質(zhì)泥巖，開采價值低，開挖規(guī)模不大，后人工回填，經(jīng)數(shù)十年自然沉降，現(xiàn)多為坡耕地，自然邊坡穩(wěn)定。若溢洪道布置在右岸，溢洪道基礎(chǔ)由于礦洞的存在可能產(chǎn)生不均勻沉降問題[2]。

2.1.2 左岸溢洪道

溢洪道布置在左岸，左岸地形先緩后陡，溢洪道所處位置表層為第四系殘坡積，靠近壩肩位置覆蓋層較淺，為6-8m，中下游段覆蓋層厚8-12m，下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。根據(jù)地形地質(zhì)剖面，溢洪道需設(shè)置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求。左岸溢洪道所處位置多為耕地，覆蓋層較厚，開挖后會形成15-22m的高邊坡，并且會侵占下游壩坡，此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程，這就造成溢洪道在溢流堰后25m內(nèi)邊墻須從5.5m降到2.5m，造成浪費，投資增加。再者溢洪道布置于左岸，將會影響導(dǎo)流洞的布置，相對于壩頂溢洪道和右岸溢洪道，導(dǎo)流隧洞長度將會增加199m，左岸溢洪道的投資必將大于壩頂溢洪道和右岸溢洪道[3]。

2.1.3 壩頂溢洪道

溢洪道布置到壩頂，洪水經(jīng)壩頂溢洪道下泄到下游，正對下游河道，消力池段地形平緩，長度滿足消力池布置，經(jīng)消力池后，平順的流入下游河道。且消力池末端距離住宅區(qū)最近150m，將泄洪的影響降到最低。

溢洪道布置在壩頂，正對下游河床，床覆蓋層厚約1.0-2.0m，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色黏土巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖夾煤，巖層總體產(chǎn)狀N26W/NE∠39°，河床強風(fēng)化厚5.0-6.0m，地質(zhì)條件良好。

從地形地質(zhì)條件看，壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

2.2 技術(shù)經(jīng)濟條件

根據(jù)3種溢洪道的布置方式，計算主要工程量表，進行技術(shù)經(jīng)濟比較，具體比較見表1。

表1 泄水方式比較表

續(xù)表1 泄水方式比較表

從表1可知，由于岸坡式溢洪道在地形上都存在先緩后陡的條件，造成溢洪道都需要設(shè)置兩級消力池，相對于壩頂溢洪道，投資翻倍。故從技術(shù)經(jīng)濟上比較，壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

綜上，從地形地質(zhì)條件比較和經(jīng)濟技術(shù)比較，最終采用壩頂式溢洪道[4]。

3 結(jié) 語

綜上所述，水庫工程各組成部分建筑物應(yīng)根據(jù)不同的地形地質(zhì)等條件，靈活選用布置方案，尤其是水庫工程最先考慮的溢洪道的布置，應(yīng)著重從地形、地質(zhì)、運行管理、技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、環(huán)境友好性等方面進行多方案技術(shù)經(jīng)濟比較，協(xié)調(diào)各方面因素同時，降低工程總投資，使工程產(chǎn)生更優(yōu)的綜合效益。