雨棚水庫(kù)擋水建筑物設(shè)計(jì)要點(diǎn)

吳 俊

（安順市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院同，貴州 安順 561000）

雨棚水庫(kù)擋水建筑物設(shè)計(jì)要點(diǎn)

吳 俊

（安順市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院同，貴州 安順 561000）

在現(xiàn)階段技術(shù)條件支持下，常見的擋水建筑物包括堤壩、水閘、以及海塘等多種類型，不但能夠滿足常規(guī)意義上的擋水需求，同時(shí)還兼顧了航運(yùn)、發(fā)電等復(fù)合型的需求，具有突出的價(jià)值。文中以位于芭茅沖河下游的雨棚水庫(kù)為工程實(shí)例，在前期確定混凝土重力壩壩型的基礎(chǔ)條件下，就其在設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵要點(diǎn)加以分析與探討。

水庫(kù)；擋水建筑物；重力壩；抗滑穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)處理

在水庫(kù)擋水建筑物的設(shè)計(jì)中，除需要關(guān)注對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)工作的實(shí)施以外，還需要通過對(duì)擋水建筑物抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算，來驗(yàn)證其設(shè)計(jì)作業(yè)的可靠性。本文圍繞以上問題作以分析與闡述。

1 工程概況

雨棚水庫(kù)位于西秀區(qū)楊武鄉(xiāng)高家村，壩址距安順市區(qū)53 km，屬于?。?）型水庫(kù)。該水庫(kù)工程的主要工作任務(wù)主要為灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜飲水。

水庫(kù)壩址擬建于芭茅沖河下游，芭茅沖河屬于珠江流域西江水系蒙江格凸河支流大屯河的左支流。壩址以上集水面積43.74 km2，多年平均流量0.777 m3／s。水庫(kù)校核洪水位1 193.97 m，總庫(kù)容109萬 m3，正 常 蓄 水位 1 192.5 m，相 應(yīng) 庫(kù) 容75萬m3，興利庫(kù)容63.3萬 m3。雨棚水庫(kù)推薦壩址為上壩址，推薦設(shè)計(jì)壩型為混凝土重力壩，最大壩高19.8 m。灌區(qū)以提水灌溉為主，設(shè)計(jì)提水泵站 2座，單臺(tái)最大裝機(jī)為110 kW。工程建成后，可保證楊武鄉(xiāng)1 106.7 hm2耕地的灌溉，同時(shí)解決灌區(qū)內(nèi)0.8萬人和0.5317萬頭大小牲蓄的飲水。工程設(shè)計(jì)向灌區(qū)供 水量 229.6萬 t／a，并 下 放 生態(tài) 環(huán) 境 用水234.4萬t／a。

2 擋水建筑物設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

本工程前期結(jié)合地質(zhì)、地形、環(huán)境等多個(gè)方面特征，將壩型設(shè)置為混凝土重力壩。在壩型確定的前提下，為了能夠確保擋水建筑物后期效能得到充分的體現(xiàn)與發(fā)揮，要求關(guān)注以下 7個(gè)方面：①對(duì)混凝土重力壩壩頂高程的計(jì)算；②對(duì)混凝土重力壩壩頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；③對(duì)混凝土重力壩壩坡的計(jì)算；④對(duì)混凝土重力壩壩體材料分區(qū)的設(shè)計(jì)；⑤對(duì)混凝土重力壩分縫止水的設(shè)計(jì)；⑥對(duì)擋水建筑物的基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)；⑦對(duì)混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算［1］。具體而言，結(jié)合本工程實(shí)際情況，要求從以下幾個(gè)方面人手：

2.1 對(duì)混凝土重力壩壩頂高程的計(jì)算

根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL319—2005）8.1.1條規(guī)定，壩頂應(yīng)高于校核洪水位，壩頂上游防浪墻頂?shù)母叱虘?yīng)高于波浪頂高程，其與正常蓄水位或校核洪水位的高差為△h。

計(jì)算 參 數(shù)：校核 洪 水位1 193.97 m（P ＝0.333%），正常蓄水位1 192.50，水庫(kù)多年平均最大風(fēng)速＝10 m／s，水庫(kù)吹程 D＝1.0 km。按照如下方式進(jìn)行計(jì)算：

防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）＝波高（m）＋波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）＋安全超高（m）。

其中，對(duì)于安全超高的取值考慮兩個(gè)不同的情況，在 P＝0.333%的校核洪水位情況下，安全超高取值為0.2 m；在正常蓄水位的情況下，安全超高取值為0.3 m。

經(jīng)計(jì)算，在校核情況（P＝0.333%）時(shí)，P＝1%波高（m）＝0.366m，波浪中心線至校核洪水位的高差（m）＝0.107m，防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差（m）＝0.673m，因此 所 需 防 浪 墻頂 高 程 為1 194.643m；而在正常蓄水位的狀態(tài)下，P＝1%波高（m）＝0.606m，波浪中心線至正常蓄水位的高差（m）＝0.195m，防浪墻頂至正常蓄水位的高差（m）＝1.101m，此條件下所需防浪墻頂高程為1 193.601m。

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000），結(jié)合大壩溢流壩人行橋布置，最終將整個(gè)混凝土重力壩的壩頂高程確定為1 194.8 m。

2.2 對(duì)混凝土重力壩壩頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

壩頂寬度根據(jù)規(guī)范、穩(wěn)定計(jì)算及考慮人行要求，取3.0 m，壩頂高程1 194.8 m，壩頂長(zhǎng)64.94 m。溢洪道處設(shè)連接兩岸人行橋，寬度2.5 m，為保證行人安全，壩頂上、下游設(shè)欄桿，欄桿頂高程1 196.0 m。左岸壩頂與上壩公路相連接。

2.3 對(duì)混凝土重力壩壩坡的計(jì)算

大壩壩坡根據(jù)穩(wěn)定計(jì)算確定，水庫(kù)大壩上游在高程1 186.50 m以上壩坡為鉛直，以下為 n＝0.2，下游在高程1 191.80 m以上壩坡為鉛直，以下為 m＝0.75。

2.4 對(duì)混凝土重力壩壩體材料分區(qū)的設(shè)計(jì)

根據(jù)壩體應(yīng)力計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算成果，結(jié)合當(dāng)?shù)厥霞肮て谝?，采用材料主要?C15三級(jí)配混凝土，防滲抗?jié)B等級(jí)W6。

2.5 對(duì)混凝土重力壩分縫止水的設(shè)計(jì)

考慮到大壩為低壩，底寬不大，不設(shè)置縱縫，只設(shè)置橫縫。整個(gè)大壩共設(shè)置3條橫縫，將大壩分為 4個(gè)壩段，縫內(nèi)設(shè)銅片止水一道。

壩體橫縫為永久性伸縮縫，由于壩段岸坡不陡，壩體不承受側(cè)向荷載，壩區(qū)地震基本烈度小于Ⅵ度，故橫縫不設(shè)鍵槽，不灌漿，橫縫的上游壩面設(shè)一道銅片止水，銅片止水厚1.5 mm，每一側(cè)伸人混凝土的長(zhǎng)度為250 mm，埋人基巖內(nèi)的深度為500 mm［2］。

2.6 對(duì)擋水建筑物的基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程的地質(zhì)條件和大壩高度，大壩建基面河床壩段置于弱風(fēng)化中部，岸坡壩段置于弱風(fēng)化中上部。對(duì)壩基存在的地質(zhì)缺陷，如斷層破碎帶、夾泥裂隙等采用深挖并回填混凝土的措施處理。而對(duì)

于壩基而言，根據(jù)雨棚水庫(kù)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，采用防滲帷幕灌漿的方案進(jìn)行防滲處理。

2.7 對(duì)混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算

壩體抗滑穩(wěn)定按抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算，計(jì)算公式為：

式中：K為按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f為壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，取 f＝0.6；∑W為作用于壩體上的全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，kN；A為壩基接觸面面積，m2；∑P為作用于壩體上的全部荷載對(duì)滑動(dòng)平面的切向分值，kN。

按照以上公式，選取擋水壩段及溢流壩段代表斷面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算，所得到的計(jì)算結(jié)果見表 1。結(jié)合表1中所例舉的數(shù)據(jù)可知：整個(gè)雨棚水庫(kù)的壩體抗滑穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可供應(yīng)用。

表1 擋水壩段及溢流壩段代表斷面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算數(shù)據(jù)表

3 結(jié) 語

對(duì)于本文所研究的雨棚水庫(kù)而言，由于滿足以上條件，因而選取混凝土重力壩作為擋水建筑物的基本壩型。在此基礎(chǔ)之上，本文從對(duì)混凝土重力壩壩頂高程的計(jì)算、對(duì)壩頂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、對(duì)壩坡的計(jì)算、對(duì)材料分區(qū)的設(shè)計(jì)、對(duì)分縫止水的設(shè)計(jì)、對(duì)基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)、對(duì)抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算這幾個(gè)方面人手，展開詳細(xì)的分析與探討，總結(jié)了在水庫(kù)擋水建筑物設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要點(diǎn)，望引起特別關(guān)注與重視。

［1］晏成明，周春飛，唐德善，等 .河道擋水建筑物優(yōu)選的模糊層次綜合評(píng)判模型［J］.水電能源科學(xué)，2009，27（05）：149-152.

［2］董彥超，楊紀(jì)偉，隋斌，等.擋水建筑物在不同底坡下水流特性的試驗(yàn)研究［J］.黑龍江科技信息，2011（07）：60-61.

TV62

B

1007-7596（2014）04-0081-02

2013-11-26

吳?。?983-），男，苗族，貴州安順人，助理工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)方面的工作。