浙江省里傅水庫混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)

陳 皓 ，朱曉玲 ，姜 君

（1.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利水電技術(shù)咨詢中心，浙江 杭州 310020）

1 工程概況

里傅水庫位于浦江縣白馬鎮(zhèn)里傅村，總庫容155.82×104m3，擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩頂高程為127.00 m，最大壩高38.0 m。

工程區(qū)出露中生代中侏羅統(tǒng)同山組（J2 t），為一套陸相含煤地層，巖性為砂巖、粉砂巖、礫巖互層，間夾含礫砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖及煤線。煤線地層由于巖性極軟，層面結(jié)合差，是壩址主要分布的軟弱夾層，其它各巖層層面結(jié)合良好，壩址區(qū)未見有明顯的緩傾角軟弱夾層分布。

2 大壩設(shè)計(jì)

2.1 壩體材料分區(qū)設(shè)計(jì)

壩體堆石分區(qū)填筑、分層碾壓，自上游至下游依次分4個(gè)主要填筑區(qū)：墊層區(qū)（2A區(qū)）、過渡層區(qū)（3A區(qū)）、主堆石區(qū)（3B區(qū)）和下游堆石區(qū)（3C區(qū)），另在面板周邊縫下游側(cè)附近設(shè)特殊填筑區(qū)（2B區(qū)），在施工壩頂高程124.90 m以上設(shè)壩頂靜碾?yún)^(qū)，下游壩坡設(shè)干砌石護(hù)坡。各區(qū)壩料之間應(yīng)滿足水力梯度過渡要求，即壩料的滲透系數(shù)由上游向下游呈遞增趨勢，同時(shí)下游區(qū)壩料對其相鄰的上游區(qū)壩料能起到反濾保護(hù)作用，防止發(fā)生管涌和沖蝕破壞。堆石料的變形模量自上游向下游遞減，保證大壩蓄水后壩體變形盡可能小，避免面板和接縫止水系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。

庫區(qū)內(nèi)塊石料場新鮮砂巖、礫巖、粉砂巖，塊狀，堅(jiān)硬致密，抗壓強(qiáng)度高；新鮮炭質(zhì)頁巖，塊狀，強(qiáng)度中等。設(shè)計(jì)3B區(qū)主堆石區(qū)內(nèi)分為排水區(qū)和干燥區(qū)兩部分，98.0 m高程以下和3A區(qū)下游側(cè)，厚度不小于2.5 m范圍為排水區(qū)，要求壩料開采時(shí)應(yīng)首先選擇砂巖相對集中處進(jìn)行開采，并將其置于排水區(qū)內(nèi)，起到排水作用，軟巖及軟硬巖混合料，置于其余的3B干燥區(qū)和下游次堆石3C區(qū)內(nèi)。

2.2 壩坡設(shè)計(jì)

根據(jù)工程地形、地質(zhì)、料場等實(shí)際情況，設(shè)計(jì)面板堆石壩上下游壩坡坡比均采用1∶1.4。防滲面板采用C25W8F100鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，面板厚度0.3 m，上下等厚，中部設(shè)置單層雙向鋼筋網(wǎng)，采用滑模施工。面板不設(shè)水平施工縫，垂直縫間距均為12 m，面板和趾板之間設(shè)周邊縫，面板頂部與防浪墻間設(shè)水平伸縮縫。

由于料場軟硬巖互層不易分離，軟巖含量也無法控制，若棄之不用，則棄渣量巨大，處置極為困難。設(shè)計(jì)對軟巖進(jìn)行大型三軸剪切試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)成果，對施工期上游坡及運(yùn)行期下游坡進(jìn)行穩(wěn)定分析。計(jì)算采用河海大學(xué)HH-SLOPE軟件，假設(shè)壩體次堆石料全部采用弱風(fēng)化泥巖，計(jì)算參數(shù)按堆石料大三軸剪切試驗(yàn)成果選定，數(shù)據(jù)見表1，計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)表

表2 穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)計(jì)算結(jié)果：壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)采用軟巖上壩以減少棄渣量，降低工程費(fèi)用。沉降觀測顯示水庫蓄水后各測點(diǎn)沉降量不大，大壩沉降符合面板堆石壩的沉降規(guī)律，說明軟巖上壩設(shè)計(jì)是成功的。

設(shè)計(jì)中遇到一個(gè)問題，就是混凝土面板堆石壩的穩(wěn)定計(jì)算方法及安全系數(shù)規(guī)范不明確，設(shè)計(jì)依據(jù)不足，建議盡快修訂SL 228-98《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，總結(jié)相應(yīng)的穩(wěn)定計(jì)算及安全系數(shù)等的相關(guān)規(guī)定，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2.3 地基處理

大壩防滲系統(tǒng)由混凝土面板、趾板、上游“L”形防浪墻、基礎(chǔ)灌漿帷幕及接縫間的止水組成。趾板位于面板周邊與地基交界處，為面板的連接體，同時(shí)兼作大壩固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的蓋板。趾板基礎(chǔ)及趾板后20 m范圍內(nèi)的壩體堆石基礎(chǔ)均坐落于弱風(fēng)化上部，其余部分壩體堆石基礎(chǔ)要求挖除表層松散層，至密實(shí)砂礫石層后進(jìn)行整平碾壓處理。趾板地基進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理。

大壩基巖為炭質(zhì)頁巖、泥巖、砂巖互層，間夾粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、含礫砂巖和煤線，局部以透鏡體分布。設(shè)計(jì)趾板沿線覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化巖均清除，趾板坐落在弱風(fēng)化巖基上，其中K0+119.0～K0+146.0段趾板基礎(chǔ)為炭質(zhì)頁巖夾煤線，巖體破碎，完整性差。采用開挖后回填混凝土的辦法進(jìn)行處理，開挖深度達(dá)7.5～12.7 m。其余壩段趾板按設(shè)計(jì)深度開挖，開挖深度為5.0～7.5 m。

2.4 壩體沉降監(jiān)測

設(shè)計(jì)在壩體最大斷面處布設(shè)水管式沉降儀6套，以觀測壩體沉降量。壩體最大沉降發(fā)生在101.2 m高程SG3測點(diǎn)，實(shí)測值為14.9 cm；SG2與SG4測點(diǎn)比較對稱，堆石層厚度基本相同，沉降量也比較接近，分別為8.8 cm和9.5 cm；位于大壩最上游側(cè)的SG1測點(diǎn)沉降量相對較小，為8.2 cm。一般而言，在同一高程上壩軸線位置堆石層最厚，其附近測點(diǎn)垂直向應(yīng)力最大，故軸線附近測點(diǎn)的相應(yīng)沉降量也最大，其余各測點(diǎn)沉降量沿壩軸線向兩側(cè)遞減，101.2 m高程各測點(diǎn)沉降量分布符合一般規(guī)律。大壩在2008年4月份至10月份以前沉降變形較大，SG6測點(diǎn)沉降量為9.1 cm；在2008年10月份至2009年2月底沉降量變緩，SG6為0.9 cm，這與堆石壩的沉降規(guī)律相符合。在壩體填筑期及填筑至頂后3～4個(gè)月時(shí)間沉降量較大，后期沉降量逐漸減小，并慢慢趨于穩(wěn)定。實(shí)測最大沉降量14.9 cm，與最大壩高之比為0.39%，小于0.5%，沉降量不大，表明該壩壩基及壩體壓縮量較小。

3 結(jié)語

里傅水庫設(shè)計(jì)采用軟巖上壩，以減少棄渣量，取得了較好的工程效果，最終產(chǎn)生的棄渣量僅為預(yù)計(jì)的1/5，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。沉降觀測顯示水庫蓄水后各測點(diǎn)沉降量不大，說明軟巖上壩設(shè)計(jì)是成功的。限于目前對混凝土面板堆石壩的認(rèn)識，對上壩料要求比較高，如果調(diào)整一下設(shè)計(jì)思路，本著當(dāng)?shù)赜惺裁戳献鍪裁磯蔚脑瓌t，考慮除腐殖土外全部開挖料都上壩，把強(qiáng)風(fēng)化料按碎石土考慮，根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)及滲透性能進(jìn)行壩體分區(qū)和壩坡設(shè)計(jì)，根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算將下游壩坡放緩到1∶2左右，這樣雖然增加了一些壩體方量，但將使石料開采量和棄渣量大為減少[3]，工程費(fèi)用將會有所降低，對環(huán)境的影響也可降低到最小程度。

［1］陳皓，朱曉玲，駱勇軍.里傅水庫混凝土面板堆石壩上壩料探討［J］.人民長江，2009（3）：42-43，51.

［2］陳皓，朱曉玲，姜君.混凝土面板堆石壩面板穩(wěn)定與抬升破壞的關(guān)系［J］.人民長江，2007（8）.