太平小（2）型水庫壩型設(shè)計方案比選研究

余高中

（重慶市渝西水利電力建筑勘測設(shè)計院 重慶 永川 402160）

1 工程概況

太平小（2）型水庫位于重慶豐都縣太平壩鄉(xiāng)中壩村曾家灣附近，距離豐都縣城95.0km，壩址距太平壩鄉(xiāng)政府駐地3.5km。水庫是以農(nóng)業(yè)灌溉（煙田）為主，兼有場鎮(zhèn)供水和農(nóng)村人畜飲水等綜合效益的小（2）型水利工程。設(shè)計新建水庫總庫容56.46萬m3，正常庫容49.3萬m3，死庫容5.7萬m3。該工程建成后，將成為豐都縣太平壩鄉(xiāng)煙田灌溉重要骨干水利工程，可滿足豐都縣太平壩鄉(xiāng)煙田3800畝，太平場鎮(zhèn)973人，當(dāng)?shù)責(zé)熮r(nóng)2474人和0.12萬頭大牲畜的飲用水。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)

水庫庫區(qū)屬中山構(gòu)造～剝蝕地貌，河道水流流向為S36°E，水庫庫水回水長度約400m，范圍較小。庫區(qū)兩岸岸坡多為緩坡，地形坡度在18°～45°之間，兩岸均無深切鄰谷。壩址庫區(qū)巖層巖性為該志留系下統(tǒng)龍馬溪群（S1ln）黃綠色、灰綠色、黑色頁巖，第四系地層為沖洪積和殘坡積。庫區(qū)位于七曜山基底斷裂南東面，老廠坪背斜北西翼，出露基巖地層為志留系下統(tǒng)龍馬溪群（S1ln），巖層產(chǎn)狀為300°～304°∠45°～47°，未發(fā)現(xiàn)斷層和其它較大構(gòu)造，主要發(fā)育1組節(jié)理裂隙。

壩址庫區(qū)地下水主要有基巖裂隙水與第四系松散層中孔隙水兩類，水文地質(zhì)條件簡單；壩址區(qū)頁巖屬極軟巖，抗風(fēng)化能力弱，碎塊狀風(fēng)化為其風(fēng)化特征；灰?guī)r屬較硬巖。壩址庫區(qū)主要不良地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)為巖石的風(fēng)化、剝落，在志留系地層較明顯，風(fēng)化形式主要為碎塊狀風(fēng)化。庫區(qū)存在主要工程地質(zhì)問題有壩基抗滑穩(wěn)定、壩基巖體的滲漏性，工程設(shè)計中需采取應(yīng)對措施。

3 壩型方案比選

太平?。?）型水庫壩址處，左岸基礎(chǔ)為灰?guī)r，右岸為頁巖。從大壩材料考慮，在庫區(qū)內(nèi)無明顯有用的土料層，需使用離壩址1.8km處的廣子堡－竹林灣土料場。料場分布面積1.4×104m2，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，料場的有用層儲量與無用層儲量分別為2.25×104m3和1.05×104m3，而土料儲量難以滿足工程建設(shè)的需要。壩址附近石料廠有映凰山料場，料場距壩址公路里程約1.7km，料場面積約為3.3萬m2，有用層儲量在165萬m3，塊石儲量及巖石強度均能滿足要求，因此大壩料場選取為附近的映凰山料場。在壩址地形地質(zhì)相同條件下，本階段在壩址設(shè)計了混凝土重力壩、鋼筋混凝土面板堆石壩兩種可行的壩型方案。渠系為相同布置，水庫淹沒和移民安置費用差別不大，按同正常高水位和同調(diào)節(jié)庫容，對兩種壩型進行同精度比選分析。

3.1 鋼筋砼面板堆石壩方案

鋼筋砼面板堆石壩方案主要由擋水建筑物、泄洪建筑物、取水建筑物、放空洞等組成。

（1）擋水建筑物采用鋼筋砼面板碾壓堆石壩，布置于曾家灣處。設(shè)計大壩壩高27.30m，壩長155.63m，壩頂寬5m；上下游壩坡坡度均控制在1∶1.4，下游壩坡高程1551.00處設(shè)置2m寬的馬道。壩體分區(qū)從上游到下游分別為上游鋪蓋區(qū)、墊層區(qū)、特殊墊層區(qū)、過渡層區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)。

（2）設(shè)計溢洪道位于大壩右壩肩，與大壩右壩頭相鄰。溢洪道由進水渠、控制段、泄槽段、消能防沖設(shè)施以及尾水渠組成，為適應(yīng)槽內(nèi)高速水流的沖刷作用，溢洪道底板采用鋼筋砼襯護。溢流堰采用駝峰堰，渲泄校核洪水時，最大下泄流量為13.90m3/s；渲泄設(shè)計洪水時，最大下泄流量為8.6m3/s。溢洪道消能方式采用消力池消能，溢洪道總長度160.89m。

（3）設(shè)計取水建筑物位于導(dǎo)流涵洞前端，為圓形C25鋼筋砼豎井。豎井內(nèi)徑設(shè)計為3m，壁厚0.5m，豎井總高24.45m，其中井筒高19.05m。豎井采用分層取水，取水高程分別為1544.00m和1556.50m。取水采用鋼管閘閥取水，鋼管直徑為500mm，各設(shè)置一個DN500工作閘閥及檢修閘閥。

3.2 砼埋塊石重力壩方案

太平水源工程樞紐工程重力壩方案主要由擋水大壩、壩內(nèi)埋管取水、泄洪壩段、放空洞等組成。

（1）C10砼埋塊石重力壩分為溢流壩段和非溢流壩段，壩頂軸線長182.57m，大壩非溢流壩段長170.57m。壩體主要填筑材料采用C10砼埋塊石，在上游壩面采用C20防滲砼防滲，厚2.0m。非溢流壩段壩頂高程1561.50m。壩上游垂直，壩下游邊坡比l∶0.9，折坡點高程1560.40m；大壩最低建基面高程1526.10m，頂寬取4m，最大壩高35.40m，最大壩底寬32.17m。

溢流壩段設(shè)在壩K0+124.738～K0+136.738，寬12m，堰頂高程 1559.50m，最低建基面高程1526.10m，壩高33.50m，壩底寬29.87m。溢洪道為壩頂溢流，底坎高程為1559.50m。溢洪道設(shè)置人行橋，公路橋橋板頂高程為1561.50m，橋板為C30鋼筋混凝土現(xiàn)澆空心板橋，橋板厚0.6m。

（2）在上游壩腳設(shè)置帷幕灌漿一排，孔距2m，按q<10Lu劃分相對隔水層，帷幕孔深伸入到相對隔水層以下5m。

（3）灌區(qū)場鎮(zhèn)供水取水設(shè)備為壩內(nèi)埋鋼管，布置在壩軸線樁號壩K0+095.626處，放水管中心高程為1544.75m，管徑0.5m，管長30.0m。

（4）放空建筑物為壩內(nèi)埋鋼管，布置在壩體軸線樁號K0+050.737處，放空管中心高程為1544.50m，管徑1.0m，管長32.00m。

3.3 壩型設(shè)計方案優(yōu)缺點分析

根據(jù)以上兩種壩型方案同精度比較可知，鋼筋砼面板堆石壩對壩基地質(zhì)條件要求相對較低，能夠在一定程度范圍內(nèi)適應(yīng)地基變形。并且此方案的設(shè)計壩體可置于強風(fēng)化破碎基巖上，免除了大壩開挖施工，因此能夠節(jié)省一定的工程施工任務(wù)以及資金。鋼筋砼面板堆石壩方案設(shè)計施工場地較為寬闊，便于采用大型機械專業(yè)化隊伍施工，因此能夠加快施工進度，實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)方式，保證工程施工質(zhì)量。從施工所需的材料分析，工程建設(shè)所在區(qū)域建材灰?guī)r石料非常豐富，并且大壩工程施工場地附近就有一灰石料場，能夠縮短材料輸送距離和提供充足的材料供應(yīng)。但此方案亦存在一定的弊端，由于壩址河谷兩岸地形坡度陡，無適宜地形布置河岸開敞式溢洪道，因此大壩溢洪道施工需要進行大量的開挖量施工；加之受地形、工程地質(zhì)條件及輸水渠線走向等方面的制約，水庫樞紐溢洪道及溢洪道集中布置于右岸壩肩，致使水庫樞紐各主要建筑物施工有一定干擾。

相較與鋼筋砼面板堆石壩方案，C10砼埋塊石重力壩壩頂就可布置溢洪建筑，可較好的解決大壩樞紐泄洪問題，能夠有效避免砼面板堆石壩方案壩肩溢洪道布置困難和施工干擾。但壩址工程地質(zhì)條件較差、壩基壩肩巖層破碎，致使壩基開挖，基礎(chǔ)處理（固結(jié)灌漿）、大壩砼澆筑工程量較大。

3.4 壩型方案確定

綜上分析可知，擬定的埋石砼重力壩和混凝土面板堆石壩各有優(yōu)缺點，技術(shù)上均可行。在效益相同的情況下，鋼筋砼面板堆石壩工程量較少，兩種方案在在興利庫容相同的條件下的建安總投資分別為2592.82萬元和4290.46萬元，鋼筋砼面板堆石壩比重力壩建安投資少1697.64萬元。綜合比較，推薦鋼筋砼面板堆石壩為最終壩型設(shè)計方案。

4 結(jié)語

在實際施工中，并不存在理想的天然條件，工程設(shè)計建設(shè)都要經(jīng)過不同程度的處理。因此選擇修建哪種壩型必須從地形、地質(zhì)條件、筑壩材料、工程總布置、施工條件、工程量及投資等方面進行全面分析比較，以此來確定最佳的壩型設(shè)計方案。太平?。?）型水庫壩型擬選混凝土重力壩、鋼筋混凝土面板堆石壩技術(shù)上都具有可行性，但效益相同情況下后者能夠節(jié)省較大的資金投入，結(jié)合工程規(guī)模確定采用鋼筋砼面板堆石壩。陜西水利

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