宜興市油車(chē)水庫(kù)導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)

金 勇

1 工程概況及樞紐布置特點(diǎn)

油車(chē)水庫(kù)工程位于江蘇省宜興市南部山區(qū)湖滏鎮(zhèn)西南的丘陵山區(qū),擬建壩址位于西澗中游,水庫(kù)工程的主要任務(wù)是防洪和城鎮(zhèn)生活供水,總庫(kù)容為3 324萬(wàn)m3,屬Ⅲ等中型水庫(kù)工程,水庫(kù)樞紐建筑物包括主壩、副壩、溢洪道、引水放空鋼管等。水庫(kù)的大壩、溢洪道、引水放空管等主要建筑物為3級(jí)建筑物;次要建筑物為4級(jí)建筑物;臨時(shí)性建筑物為5級(jí)建筑物。

油車(chē)水庫(kù)攔河大壩主壩全長(zhǎng)1 554 m,壩頂高程為44.60 m。南壩段(樁號(hào)0+171.40～0+1554.00)為黏土心墻壩,壩體斷面主要由上游碾壓砂卵礫石、黏土心墻、下游碾壓砂卵礫石及開(kāi)挖碎石土等部分組成,最大壩高28.6 m,上游壩坡采用1∶2.5;下游壩坡在高程33.00 m處設(shè)寬10.0 m的馬道,高程33.0 m以上坡比為 1∶2.0,以下為 1∶2.5;北壩段(樁號(hào) 0+000.00～ 0+171.40)為均質(zhì)土壩,最大壩高6.1 m。上游坡比為1∶2.5,下游坡比為1∶2.5;副壩全長(zhǎng) 37.50 m,為均質(zhì)土壩,壩頂高程 44.6 m,最大壩高4.5 m,上游坡比為1∶2.5,下游壩坡坡比為1∶2.5。

2 工程條件

2.1 區(qū)域地形地質(zhì)條件

油車(chē)水庫(kù)壩址地處河流出山口的河段上,呈寬淺的“U”形谷。溪澗走向?yàn)楸睎|東向,靠左岸流經(jīng)壩區(qū)。河水面高程約15 m,河道寬約30 m～40 m。河右岸為寬坦的Ⅰ級(jí)階地,上、下游沿河岸均有分布,階面高程17 m～21 m,階面寬300 m～400 m,略向下游和河流方向傾斜,階地前緣為一陡坎,高出河水面2.5 m～3.5 m。階面有0.5 m～2 m的土層覆蓋,土層之下為砂卵礫石層,構(gòu)成階地沖積層的二元結(jié)構(gòu);階地后緣接小黃山,山頂高程約58 m,地形坡度 15°～20°,屬低山丘陵地形,由于受到?jīng)_溝的切割,其上游有近南北向的青橋溝、仙人泉溝,下游為大沖溝口的洪積低凹地形,小黃山居中,呈現(xiàn)為近南北向延伸的梁狀山,往南緩慢抬升,與九里山相接。左岸為寬廣的洪積扇斜坡地形,坡面平緩,地形坡度一般5°～8°,其上有寬淺的沖溝發(fā)育,洪積扇斜坡由岸邊往北直達(dá)山前,南北寬約2 km～3 km,北東向沿著山前綿延展布達(dá)數(shù)十千米。

2.2 水文條件

工程所在地處于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,溫和濕潤(rùn)、雨量充沛、無(wú)霜期長(zhǎng)。多年平均氣溫為15.7℃,歷年最高月平均氣溫30.8℃(7月),最低月平均氣溫為-0.6℃(1月),極端最高氣溫為 39.6℃(1959年8月22日),極端最低氣溫為-13.1℃(1997年1月31日)。

壩址水位流量關(guān)系見(jiàn)表1,施工期設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表2。

表1 水文站測(cè)流斷面水位—流量關(guān)系

表2 施工期設(shè)計(jì)洪水統(tǒng)計(jì)成果

3 施工導(dǎo)流方式選擇

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)段

油車(chē)水庫(kù)大壩、溢洪道、引水建筑物等主要建筑物為3級(jí)建筑物;次要及臨時(shí)性建筑物為5級(jí)。區(qū)內(nèi)永久公路按3級(jí)公路設(shè)計(jì)。施工導(dǎo)流建筑物主要為主壩施工圍堰及施工導(dǎo)流泄水建筑物,根據(jù)SL 303-2004水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)規(guī)定,導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)可為重現(xiàn)期5年～10年,本工程導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取上限10年一遇洪水重現(xiàn)期,相應(yīng)的洪峰流量為59.00 m3/s,導(dǎo)流建筑物擋水時(shí)段采用非汛期10月～次年3月,相應(yīng)的上游河床水位為25.43 m,下游河床水位為18.15 m。

3.2 導(dǎo)流建筑物方案選擇及設(shè)計(jì)

3.2.1 導(dǎo)流建筑物方案選擇

受地形條件限制,本工程引水放空管進(jìn)口引渠距離壩腳位置較近,且該處地形較低,因此上游采用與壩體相結(jié)合的黏土斜墻圍堰結(jié)構(gòu),并在上游河道覆蓋層上部設(shè)置較長(zhǎng)的水平防滲鋪蓋,將圍堰堰身防滲體與壩體防滲結(jié)構(gòu)相結(jié)合,阻斷水流的水平滲漏通道,這樣既解決了狹小空間上的上游圍堰的布置問(wèn)題,同時(shí)又減少大壩壩體填筑工程量。主壩壩體防滲結(jié)構(gòu)采用混凝土防滲墻上部設(shè)置黏土心墻結(jié)構(gòu),考慮將壩基混凝土防滲墻抬高至下游水位以上(大壩防滲墻頂高程抬高至20.50 m,下游常水位17.10 m),待上游圍堰閉氣合龍以后即填筑防滲墻平臺(tái),進(jìn)行下部混凝土防滲墻的施工,這樣便解決了施工期間的壩基防滲問(wèn)題。

在下游圍堰設(shè)計(jì)中,大壩防滲墻施工平臺(tái)上部黏土心墻底高程為18.50 m,根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線及洪枯期水位相差較大的特點(diǎn),河床段心墻填筑考慮在枯水期填筑。在施工期間下游可不設(shè)置圍堰擋水的設(shè)計(jì)方案,這樣既節(jié)省修筑下游圍堰的工程投資,又可加快導(dǎo)流工程的施工進(jìn)度。

3.2.2 導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)

大壩河床段上游施工圍堰采用黏土斜墻結(jié)構(gòu),圍堰與河床部位壩體相結(jié)合,考慮安全超高因素后頂高程定為26.20 m,最大堰高10.20 m,堰頂寬度考慮交通要求定為6.00 m。上游坡比為1∶2.75,在河床段圍堰則設(shè)置水平防滲黏土鋪蓋,鋪蓋厚度2.0 m,順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度10 m;圍堰下游坡1∶1.5,一坡到底。圍堰上游坡設(shè)置一道石渣保護(hù)層,石渣厚50 cm(水平向),石渣保護(hù)層下設(shè)黏土斜墻;斜墻防滲體斷面頂部水平寬度2.70 m,頂高程26.00 m,斜墻上游邊坡為1∶2.75,下游邊坡為1∶1.5(反坡),下游保護(hù)層為30 cm(水平向)的等厚中砂層組成,圍堰下游為碾壓砂卵石,碾壓砂卵石堰體頂寬3.00 m,上、下游邊坡均為 1∶1.5,堰頂上鋪20 cm厚碎石墊層,頂高程為26.20 m。由于圍堰后期作為壩體永久結(jié)構(gòu)的一部分,堰頂及上游坡面23.50 m高程以上護(hù)坡后期經(jīng)修整后采用與壩體同結(jié)構(gòu),修整后最終頂高程為26.32 m。上游圍堰斷面見(jiàn)圖1。根據(jù)壩址水位流量關(guān)系曲線,在洪峰流量為59.00 m3/s的洪水條件下,對(duì)應(yīng)的下游水位為18.15 m,而大壩防滲墻施工平臺(tái)上部黏土心墻底高程為18.50 m,由于上游圍堰已設(shè)斜墻防滲體及水平防滲鋪蓋,防滲墻平臺(tái)施工期間圍堰已閉氣合龍,在心墻施工期間其下部平臺(tái)水位要低于心墻底高程,不影響心墻黏土填筑,故不需要下游擋水,因此本工程大壩下游無(wú)需修筑下游圍堰擋水施工。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程根據(jù)壩址地形條件和合理的施工工藝選擇、施工工序安排,通過(guò)上游圍堰與上游壩體結(jié)合,并在上游河床設(shè)置水平防滲結(jié)構(gòu),減少了大壩壩體的填筑工程量,大大節(jié)省了工程的投資,又解決了圍堰的防滲問(wèn)題;在考慮上游圍堰防滲結(jié)構(gòu)及防滲墻施工與大壩壩體結(jié)構(gòu)相結(jié)合的基礎(chǔ)上,節(jié)省了修筑下游施工圍堰的投資,可為今后類(lèi)似結(jié)構(gòu)的大型水利水電工程的施工導(dǎo)截流設(shè)計(jì)提供實(shí)踐依據(jù)。

[1] 王 暉,胡勝豐,李衛(wèi)超.廣西坡甲大壩工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2009,35(13):362-363.