引綽濟(jì)遼工程文得根水利樞紐主壩壩型比選

吳允政，尹一光，趙現(xiàn)建，都興洋

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

引綽濟(jì)遼工程文得根水利樞紐主壩壩型比選

吳允政，尹一光，趙現(xiàn)建，都興洋

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

文得根水利樞紐主壩壩址附近天然建筑材料種類多，儲(chǔ)量大，可供筑壩的材料有石料、砂礫石料、粘土料、堿性骨料等。文中對可修筑的壩型進(jìn)行闡述，比較各壩型優(yōu)缺點(diǎn)，分析了天然建筑材料指標(biāo)、料場占地及開采運(yùn)輸、施工條件、水土保持與環(huán)境保護(hù)及工程投資等因素。經(jīng)過認(rèn)真比選，選擇推薦壩型為粘土心墻砂礫石壩。

引綽濟(jì)遼；文得根水利樞紐；主壩；壩型比選

文得根水利樞紐工程位于松花江流域嫩江支流綽兒河中游，壩址位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟境內(nèi)，是引綽濟(jì)遼工程的水源工程。水庫總庫容 23.70×108m3，灌溉面積。4.75 萬 hm2電站裝機(jī)容量 45 MW。

1 壩址區(qū)地形 地質(zhì)及料場條件

壩址位于文得根峽谷入口處，距下游巴雅屯 4 km，壩址區(qū)河谷呈不對稱“U”字型，谷底寬 1 182.00m，正常蓄水位 381.00 m 情況下河谷寬 1 402.32 m。河谷漫灘及一級階地開闊，松散堆積層厚 3.00～30.00m。右岸一級階地下伏有掩埋基座階地，寬 240.00 m，其 上 覆蓋 層 為 1.00～6.00 m。由于壩址河谷漫灘及一級階地寬闊，壩基覆蓋層較厚。壩址下伏基巖為中砂巖、粉砂巖、含礫砂巖。左岸壩端附近發(fā)現(xiàn) 3 條斷層，破碎帶膠結(jié)較好，對壩端影響不大。

堆石料場位于壩址下游約 2 km 的左岸低山區(qū)，石料的質(zhì)量和儲(chǔ)量滿足要求。防滲體粘土料場位于壩址下游0.6 ～2.2 km 右岸的二級階地上，除局部含水量偏低，部分碎石含量稍多外，基本可作防滲心墻填筑土料，經(jīng)初查粘土總儲(chǔ)量滿足要求。砂礫石料場位于壩址上游綽爾河兩岸一級階地及漫灘上，距上壩址約 0.3～1.5 km，地形較平坦 ，運(yùn)輸距離近，作為壩殼料，質(zhì)量可用但顆粒偏粗，總儲(chǔ)量為需用量的 1.8 倍。砂礫石備用料場，位于壩址下游右岸一級階地，距上壩址約 2.0～3.0 km，總儲(chǔ)量為需用量的 0.9 倍，砂礫石料儲(chǔ)量滿足要求。

2 主壩基本壩型選擇

主壩基本壩型主要有 3 種，即拱壩、重力壩和當(dāng)?shù)夭牧蠅巍牡匦蔚刭|(zhì)條件看，壩址處河谷寬闊，且覆蓋層較厚，不適合建拱壩。如果選擇重力壩則最大壩高近 70 m，建基面須位于強(qiáng)風(fēng)化帶下限以下。從鉆孔資料揭露的地形地質(zhì)情況可以看出，強(qiáng)風(fēng)化帶下限平均埋藏深度為 22 m，最大埋藏深度為 39.50 m。重力壩建基面開挖深度超過 1/3壩高，土石方開挖工程量巨大，壩體混凝土量大，不經(jīng)濟(jì)，因此也不適宜修建重力壩?？紤]到壩址附近塊石料、砂礫石料和防滲土料等天然建筑材料儲(chǔ)量豐富，適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危虼瞬捎猛潦瘔巫鰹橹鲏位緣涡汀?/p>

3 壩型比較方案設(shè)計(jì)

由于均質(zhì)土壩壩體土料需用量很大，料場料源不足，因此該工程擬定粘土心墻堆石壩、粘土心墻砂礫石壩、瀝青混凝土心墻堆石壩和瀝青混凝土心墻砂礫石壩4個(gè)方案的壩型比選，壩型比選采用的正常蓄水位為 381.00m。

3.1 粘土心墻堆石壩

粘土心墻堆石壩壩頂高程 385.47 m，壩頂寬度 8 m，最大壩高 51.97 m，壩頂全長 1 412.60 m。上游壩 面采用0.5 m 厚干砌石護(hù)坡護(hù)至壩腳。

上游圍堰與壩體結(jié)合，堰型為粘土斜墻堆石圍堰，堰頂高程與壩體馬道高程相同。粘土心墻堆石壩上、下游坡均在 358.20m 高程設(shè)馬道，上游馬道寬 15 m、下游馬道寬2 m，馬道以上上游壩坡為 1∶1.8，馬道以下上游壩坡為 1∶3.0，下游壩坡為 1∶1.6。上游壩面采用 0.5m 厚干砌石護(hù)坡護(hù)至壩腳。壩頂上游設(shè) L型鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程 386.67 m，墻高 3.54 m。粘土心墻頂高程 383.13 m，頂寬 3.00 m，其兩側(cè)邊坡坡比均為 1∶0.2，心墻兩側(cè)與 壩殼堆石料間設(shè)反濾層和過渡層，水平厚度均為 3 m。壩基混凝土防滲墻伸入心墻壩體 5m，并用高塑性粘土包裹，以適應(yīng)壩體變形的需要。大壩基礎(chǔ)防滲軸線沿粘土心墻軸線布置，位于壩軸線上游 2.50 m 處，采用混凝土防滲墻下接帷幕灌漿方案?；炷练罎B墻伸入基巖內(nèi) 1 m，墻下接一排帷幕灌漿，帷幕底部伸入相對不透水層 5 m，相對不透水層按透水率為 0.05 L/(m in.m.m)控制。

3.2 瀝青混凝土心墻堆石壩

瀝青混凝土心墻堆石壩頂高程及上、下游壩坡與粘土心墻堆石壩方案相同。瀝青混凝土心墻中心線位于壩軸線上游 2.20 m 處 ，心墻頂高程 383.67 m，心 墻 厚 度 0.60 m，底部 2.00 m 高的瀝青混凝土心墻 擴(kuò)大到 1.20 m 厚, 心墻兩側(cè)設(shè)置 3.00 m 寬的砂礫石過渡料。瀝青混凝土心墻與基礎(chǔ)混凝土防滲墻采用混凝土底座連接?；A(chǔ)防滲型式、壩體堆石料與粘土心墻堆石壩方案相同。

3.3 粘土心墻砂礫石壩

粘土心墻砂礫石壩壩頂高程為 385.05m，壩頂寬度 8 m，最大壩高 51.55m，壩頂全長 1 412.60 m。上、下游壩面均采用干砌石護(hù)坡護(hù)至壩腳。上游圍堰與壩體結(jié)合，堰型為粘土斜墻砂礫石圍堰，堰頂高程與壩體馬道高程相同。粘土心墻堆石壩上、下游坡均在 358.20 m 高程設(shè)馬道，上游馬道寬 5.8 m、下游馬道寬 2m，馬道以上上游壩坡為 1∶2.1，馬道以下上游壩坡為 1∶3.5，下游壩坡為 1∶2。壩頂上游設(shè) L 型鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程 386.25 m，墻高3.54 m。粘土心墻頂高程 382.71 m，頂寬 3.00 m，兩側(cè)反濾層和過渡層設(shè)置與粘土心墻堆石壩方案相同?；A(chǔ)防滲型式與粘土心墻堆石壩方案相同。防滲心墻粘土料與粘土心墻堆石壩粘土料相同。

3.4 瀝青混凝土心墻砂礫石壩

瀝青混凝土心墻砂礫壩壩頂高程、壩殼料及上、下游壩坡與粘土心墻砂礫石壩相同。心墻中心線位于壩軸線上游 2.20 m 處 ，頂高程 383.25 m，心墻 厚 0.60 m，底部 2.00 m 高的瀝青混凝土心墻擴(kuò)大到 1.20 m 厚。心墻兩側(cè)設(shè)置3.00 m 寬的砂礫石過渡料，瀝青混凝土心墻與基礎(chǔ)混凝土防滲墻采用混凝土底座連接?；A(chǔ)防滲型式與瀝青混凝土心墻堆石壩方案相同。

4 壩型選擇

主壩壩型選擇主要從天然建筑材料指標(biāo)、料場占地及開采運(yùn)輸、施工條件、水土保持與環(huán)境保護(hù)及工程投資等方面進(jìn)行分析。

1）壩殼堆石料：優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)量豐富、運(yùn)距短、填筑工序簡單；缺點(diǎn)是石料場位于山區(qū)，交通不便，需要征地，開采和運(yùn)輸對水土保持和環(huán)境有一定的影響。

2）壩殼砂礫石料：優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)量豐富，運(yùn)距短，料場位于水庫淹沒征地范圍內(nèi)，填筑工序簡單，對水土保持和環(huán)境保護(hù)無影響；缺點(diǎn)是砂礫石料大部分需水下開采。

3）心墻粘土料：優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)量豐富，運(yùn)距近，單價(jià)低；缺點(diǎn)是局部含水量偏低，填筑受降雨和低溫影響大，征地費(fèi)用稍高對環(huán)境和水土保持有一定的影響。

4）瀝青混凝土心墻：優(yōu)點(diǎn)是堿性骨料儲(chǔ)量豐富，填筑受降雨和低溫等影響相比較小，對水土保持和環(huán)境無影響；缺點(diǎn)是瀝青和堿性骨料需到外地購買運(yùn)距遠(yuǎn)，瀝青混凝土單價(jià)很高。

經(jīng)過以上分析可以看出作為壩殼料，砂礫石比堆石具有明顯的優(yōu)勢。經(jīng)投資估算，粘土心墻砂礫石壩比粘土心墻堆石壩節(jié)省投資 980.5 萬元，瀝青混凝土心墻砂礫石壩比瀝青混凝土心墻堆石壩節(jié)省投資 1 796.9 萬元。作為防滲體心墻粘土料和瀝青混凝土料各有優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)投資估算，粘土心墻堆石壩比瀝青混凝土心墻堆石壩節(jié)省投資 3 128.6萬元，粘土心墻砂礫石壩比瀝青混凝土心墻砂礫石壩節(jié)省投資 2 312.2 萬元。

綜上比較，粘土心墻砂礫石壩方案具有投資少、開采運(yùn)輸方便的優(yōu)點(diǎn)，因此采用粘土心墻砂礫石壩作為主壩壩型。

5 結(jié)語

壩型選擇在水利樞紐設(shè)計(jì)中占有至關(guān)重要的位置，往往決定著整個(gè)樞紐的布置方案和投資，因此文得根水利樞紐工程主壩壩型比較方案從設(shè)計(jì)到選擇過程中詳細(xì)分析了地形地質(zhì)條件、天然建筑材料指標(biāo)、料場占地及開采運(yùn)輸、施工條件、水土保持與環(huán)境保護(hù)及工程投資等因素，并經(jīng)過壩殼料、心墻料的比較，慎重地選擇了粘土心墻砂礫石壩。

TV64

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2013-05-16