南瓜山水庫大壩壩型比較與選擇

鄧　剛，彭宗兵

(重慶市渝西水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)院，四川 永川 402160)

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南瓜山水庫大壩壩型比較與選擇

鄧剛，彭宗兵

(重慶市渝西水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)院，四川 永川 402160)

摘要：文章南瓜山水庫位于永川區(qū)中山路辦事處雙龍村臨江河左岸一級(jí)支流玉屏河上，壩址以上主河道長3.43 km，控制流域面積3.90 km2，河道平均坡降為93.70‰。工程任務(wù)以供水為主，兼顧改善生態(tài)環(huán)境等綜合開發(fā)利用的小(1)型水利工程。文章根據(jù)南瓜山水庫樞紐地形、地質(zhì)條件及筑壩材料，選擇了瀝青混凝土心墻石渣壩、復(fù)合土工膜防滲石渣壩和混凝土面板堆石壩3種壩型進(jìn)行比選，最終確定選擇瀝青混凝土心墻石渣壩方案。

關(guān)鍵詞：南瓜山水庫；樞紐布置；壩型；方案比較

1工程概況

南瓜山水庫位于永川區(qū)中山路辦事處雙龍村臨江河左岸一級(jí)支流玉屏河上，壩址以上主河道長3.43 km，控制流域面積3.90 km2，河道平均坡降為93.70‰。工程任務(wù)以供水為主，兼顧改善生態(tài)環(huán)境等綜合開發(fā)利用的小(1)型水利工程。工程等別為Ⅳ等，大壩、溢洪道等主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，按50 a一遇洪水設(shè)計(jì)，500 a一遇洪水校核。

2壩址地形地質(zhì)條件

壩址區(qū)屬侵蝕—?jiǎng)兾g淺丘地貌，壩址河流河床較順直，為不對稱淺寬“V”型河谷。左岸為逆向坡，右岸為順向坡，兩岸坡巖體無變形痕跡，巖層傾向左岸，傾角35°，為走向谷，邊坡穩(wěn)定性較好。

壩址左岸覆蓋層主要由第四系殘坡積碎石土組成，下伏基巖多為砂、泥巖互層，局部夾薄層介殼灰?guī)r；右岸覆蓋層主要由第四系殘坡積碎石土、粉質(zhì)黏土組成，下伏基巖為泥巖；河床覆蓋層主要由第四系沖洪積砂土、碎石土組成，下伏基巖為泥巖、砂巖互層。

3壩型比較及選擇

3.1壩型初選

壩址基巖主要以極軟巖、軟巖為主，抗沖性較差，承載力較低，故大壩不適合修建重力壩、拱壩壩型。庫區(qū)附近黏土料較缺，庫區(qū)右岸附近砂巖、泥巖石料儲(chǔ)量豐富，適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅?，因此壩型擬定瀝青混凝土心墻石渣壩、復(fù)合土工膜防滲石渣壩和混凝土面板堆石壩進(jìn)行方案比選，以選擇最優(yōu)壩型。

3.2壩型樞紐布置與比較

3.2.1碾壓式瀝青混凝土心墻石渣壩

1)大壩：壩軸線長170.7 m，壩頂寬8.0 m，壩頂高程347.30 m，防浪墻墻頂高程348.50 m，心墻最低建基面高程313.30 m，最大壩高34.00 m，最大壩底寬136.90 m。

大壩上游壩坡坡比為1∶1.8，高程326.50 m以上采用C20六棱混凝土板護(hù)坡，高程326.50 m以下無護(hù)坡；下游壩坡從上至下為1∶2.5、1∶2.75、1∶1.5，高程324.00 m以上采用C15混凝土框格植草皮護(hù)坡，以下壩坡為排水棱體。心墻過渡層水平寬度上、下游側(cè)均為2 m。下游壩殼渣料水平寬度為3.0 m，坡度為1∶1.4。瀝青混凝土心墻與基礎(chǔ)連接處設(shè)置C20混凝土基座，防滲標(biāo)號(hào)為W8，基座最大垂直深度2 m，心墻厚度為0.5 m，在心墻與混凝土接觸段局部加大，擴(kuò)大段高2.5 m，按1∶0.2放坡，心墻與混凝土基座接觸處設(shè)置成弧形，弧形的矢高為0.2 m[1]。

2)基礎(chǔ)處理：壩基采取清除全部覆蓋層，清基至巖土分界線以下0.5 m作為大壩持力層。

在C20混凝土基座上對基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，雙排，排距2.0 m，孔距為2.0 m，深入基巖6～8 m。帷幕灌漿沿心墻混凝土基座布置，單排，孔距2 m，深入基巖相對不透水層(q≤10Lu)以下5.0 m，左、右岸延伸至正常蓄水位與地下水位線相交處[2]。

3.2.2復(fù)合土工膜防滲石渣壩

1)大壩：壩軸線長170.7 m，壩頂寬8.0 m，壩頂高程347.30 m，防浪墻墻頂高程348.50 m，最低建基面高程為313.30 m，最大壩高34.0 m，最大壩底寬136.90 m。

大壩上游壩坡坡比為1∶1.8，采用C20六棱板護(hù)坡；大壩下游壩坡從上至下坡比為1∶2.5、1∶2.75，采用C15混凝土框格植草皮護(hù)坡，高程324.00 m以下為干砌塊石排水棱體，排水棱體頂寬2.5 m，內(nèi)坡坡比1∶1，外坡坡比1∶1.5。復(fù)合土工膜采用200 g/m2/PE0.5/200 g/ m2，鋪設(shè)于上游壩面，頂部與防浪墻連接，底部與灌漿平臺(tái)連接。膜下采用8 cm厚無砂混凝土作為墊層，膜上采用25 mm厚苯板保護(hù)，苯板以上采用12 cm厚C20六棱混凝土板護(hù)坡。無砂混凝土以下設(shè)過渡層，過渡層頂水平寬度3.0 m，按1∶2.5放坡，采用連續(xù)級(jí)配，最大粒徑為200～300 mm，滿足反濾要求，設(shè)計(jì)孔隙率為18%。下游壩殼渣料頂部水平寬度為3.0 m，坡度為1∶1.4。

2)基礎(chǔ)處理：壩基采取清除全部覆蓋層，清基至巖土分界線以下0.5 m作為大壩持力層。

在大壩上游壩腳設(shè)4.0 m寬C20混凝土蓋板，在蓋板上進(jìn)行固結(jié)灌漿，雙排，排距2.0 m，孔距為2.0 m，深入基巖6～8 m；帷幕灌漿沿蓋板軸線布置，單排，孔距2.0 m，伸至相對不透水層(Lu≤10)以下5.0 m，左、右岸延伸至正常蓄水位與地下水位線相交處。

圖1南瓜山水庫瀝青混凝土心墻石渣壩最大橫剖面圖

3.2.3混凝土面板堆石壩

1)大壩：壩軸線長170.7 m，壩頂寬度8 m，壩頂高程347.30 m，防浪墻墻頂高程348.50 m，最低建基面高程310.30 m，最大壩高37.0 m，最大壩底寬105.60 m。

上下游壩坡坡比均采用1∶1.4；上游壩坡采用0.4 m厚C25 W8混凝土等厚面板，面板的垂直縫間距12 m。面板周邊為C25 W8混凝土趾板，趾板寬5.0 m、厚0.5 m。墊層水平寬3.0 m，設(shè)計(jì)孔隙率為18%。過渡層水平寬3.0 m，采用連續(xù)級(jí)配，最大粒徑為200～300 mm，滿足反濾要求，設(shè)計(jì)孔隙率為18%。主堆石區(qū)要求飽和抗壓強(qiáng)度>30 MPa，設(shè)計(jì)孔隙率為20%，采用開采砂巖料。下游填筑材料為微風(fēng)化砂巖料，最大粒徑800 mm。下游壩坡采用干砌塊石護(hù)坡，護(hù)坡厚度0.5 m。

2)基礎(chǔ)處理：趾板置于巖石強(qiáng)風(fēng)化層中下部；趾板下基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，雙排，排距2 m，孔距2 m，深入基巖6～8 m；帷幕灌漿沿趾板軸線布置，單排，孔距2.0 m，伸至相對不透水層(q≤10Lu)以下5 m，左、右岸壩肩延伸至正常蓄水位與地下水位線相交處。

圖2南瓜山水庫土工膜防滲石渣壩最大橫剖面圖

圖3　南瓜山水庫鋼筋混凝土面板堆石壩最大橫剖面圖

4壩型比較

對壩型進(jìn)行綜合比較，詳見表1～2。

表1　壩型綜合比較表

表2　各壩型主要工程量及投資對比表

5壩型選擇

3種壩型在地形、地質(zhì)條件，工程布置上基本一致：

1)在施工技術(shù)上瀝青混凝土心墻石渣壩要求稍高。

2)在施工工期方面，土工膜防滲石渣壩工期最短。

3)工程投資方面，瀝青混凝土心墻石渣壩與土工膜防滲石渣壩相差不大，且比混凝土面板堆石壩更節(jié)省投資，但土工膜目前大部分應(yīng)用于低壩，其耐抗性、變形處理及后期維護(hù)等均存在較大的技術(shù)難題。

4)瀝青心墻由于具有良好的防滲能力，同時(shí)具有較好的塑性和柔性，能適應(yīng)壩體的變形和沉降。

5)綜合比較，推薦瀝青混凝土心墻石渣壩作為采用壩型。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國水利部.SL274—2001碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京：中國水利水電出版社，2002.

[2]中華人民共和國水利部.SL228—2013混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2013.

[3]中華人民共和國水利部.SL501—2010土石壩瀝青混凝土面板和心墻設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2010.

中圖分類號(hào)：TV64

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

[作者簡介]鄧剛(1983-)，男，四川資中人，工程師；彭宗兵(1985-)，男，四川永川人，工程師。

[收稿日期]2015-10-15

文章編號(hào)：1007-7596(2016)01-0049-04