澤城西安水電站（二期）工程面板堆石壩趾板設(shè)計

張廣濤

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

澤城西安水電站（二期）工程面板堆石壩趾板設(shè)計

張廣濤

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

介紹了澤城西安水電站（二期）工程混凝土面板堆石壩基本情況，針對工程實(shí)際，對面板堆石壩趾板定線、趾板體型、趾板基礎(chǔ)處理、趾板分縫等進(jìn)行了設(shè)計。通過合理設(shè)計，縮短了工期，保證了防滲系統(tǒng)的正常運(yùn)行，滿足了工程需要。

面板堆石壩；趾板定線；趾板基礎(chǔ)處理；趾板設(shè)計；澤城西安水電站

1 工程概況

澤城西安水電站（二期）工程由混凝土面板堆石壩、溢洪道、發(fā)電引水洞、導(dǎo)流泄洪洞、水電站等建筑物組成。工程等別為Ⅲ等，其中混凝土面板堆石壩為主要建筑物，級別為3級。

混凝土面板堆石壩壩址位于左權(quán)縣粟城鎮(zhèn)下交漳村下游約1.5km的清漳河干流上，壩址選在順直河段，最大壩高46.8m，大壩主要由混凝土面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、堆石區(qū)和下游護(hù)坡組成。大壩趾板主要有河床段趾板和岸坡段趾板兩種形式，河床段趾板設(shè)在河床混合土卵石上，趾板下游側(cè)與混凝土面板相接，上游側(cè)通過連接板與混凝土防滲墻相接；岸坡段趾板用錨桿與基巖連接。

2 工程地質(zhì)情況

大壩壩址處河谷底寬130～220m，壩線處寬160.0m，趾板處寬約205m，主河床靠右岸，左岸發(fā)育河漫灘和一級階地，谷底地面高程803～810m，兩岸山頂高程949m，相對高差約140m，兩岸基巖裸露，左岸岸坡下部較陡，上部稍緩，坡度40°～60°；右岸下部陡立，上部稍緩，河谷斷面為“U”型。

河床覆蓋層主要為較厚的卵石混合土、混合土卵石，最厚處約52m，表層局部為粉土，左右岸壩肩為基巖岸坡，岸坡主要由石英砂巖和長石石英砂巖組成，巖性堅硬，在風(fēng)化及水理作用下，局部形成泥化夾層，厚薄相對不均。

3 趾板設(shè)計

3.1 趾板定線

混凝土趾板是面板堆石壩的重要組成部分，面板堆石壩設(shè)計，首先選擇合理的壩軸線，其次選擇合適的趾板線。河床段趾板相對簡單，確定壩高、趾板型式、定位方法后即可定位。岸坡段趾板定線較為復(fù)雜，與岸坡巖土和混凝土面板的銜接比較困難。趾板布置時，一方面應(yīng)選擇理想的地質(zhì)條件，使趾板布置在堅硬、未風(fēng)化的巖石上，減少趾板處理范圍，保證其防滲性能。另一方面應(yīng)選擇有利地形，使趾板線盡量平直，不宜設(shè)較大的轉(zhuǎn)彎角，岸坡不宜過陡，以減少縱向變形和周邊縫的偏移量。

本工程定線時，河床段采用面板底邊線和趾板底線的交點(diǎn)“X”點(diǎn)作為控制的基準(zhǔn)點(diǎn)，即“X”定線法，由此線作為趾板的控制軸線，X點(diǎn)距離趾板底面起點(diǎn)為1.323m，河床段趾板長204m。初步設(shè)計時，岸坡段趾板采用平趾板，但由于趾板有一個橫向坡度，施工時，混凝土架立模板和澆筑難度大，趾板表面灌漿施工不便。招標(biāo)設(shè)計后，為了更好地進(jìn)行施工圖設(shè)計，在技施設(shè)計時，采用斜趾板布置形式。與平趾板設(shè)計相比，斜趾板設(shè)計較簡單，易于施工，能滿足工期要求。岸坡段采用斜趾板，趾板頂面與面板平面平行，左岸岸坡段長103.87m，右岸岸坡段長84.49m。

3.2 趾板體型設(shè)計

為防止趾板地基在設(shè)計水頭的作用上產(chǎn)生沖蝕，必須根據(jù)趾板地基的地質(zhì)情況，選擇可行的滲透坡降來確定趾板寬度，河床段趾板設(shè)在混合土卵石覆蓋層上，混合土卵石允許水力比降0.092，趾板下混合土卵石覆蓋層實(shí)際水力梯度，按水庫正常蓄水位時的作用水頭與趾板寬度的比值計算為13.15，遠(yuǎn)大于混合土卵石的允許水力比降，采取趾板上游設(shè)置垂直防滲墻的處理措施，防滲墻深入基巖5m，趾板通過兩塊連接板與防滲墻連接。河床段趾板寬度確定為5m，趾板和防滲墻通過連接板連接，連接板長3.0m。

岸坡段趾板巖石地基容許水力梯度：弱風(fēng)化巖層為10～20，趾板寬度按5.0m計算，作用水頭取45m，趾板下弱風(fēng)化巖層的實(shí)際水力梯度為4.5，滿足規(guī)范要求。岸坡段趾板寬度確定為5.0m。

趾板厚度需考慮自身穩(wěn)定、溫度應(yīng)力及混凝土施工要求，并應(yīng)滿足帷幕灌漿和回填灌漿施工，結(jié)合工程實(shí)際，河床段和岸坡段趾板厚度均為1m。

3.3 趾板基礎(chǔ)處理

趾板必須建在可靠的地基上，根據(jù)工程壩趾板地基地質(zhì)條件，河床段為深厚卵石混合土覆蓋層，岸坡為基巖。借鑒已建和在建的河床厚覆蓋層上建壩的處理經(jīng)驗，本工程壩基覆蓋層處理方案為：挖除河床段3～5m的表層松散覆蓋層后，河床段趾板基礎(chǔ)直接置于較密實(shí)的河床覆蓋層上，建基面高程798.4m。壩基防滲采用混凝土防滲墻，防滲墻頂部通過連接板與趾板相接，連接板與趾板和防滲墻之間設(shè)置止水?；炷练罎B墻最大深度52m，墻厚1.0m，墻底深入基巖5m，防滲墻頂部5m范圍內(nèi)采用C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其余采用C20素混凝土結(jié)構(gòu)。

處理岸坡段趾板時，清除左右壩坡強(qiáng)風(fēng)化，中風(fēng)化巖土，趾板應(yīng)坐落在弱分化的基巖上，開挖基礎(chǔ)后，趾板、連接板下部基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，帷幕防滲體兩側(cè)各布置一排，孔深8m，孔距3m。岸坡段趾板下設(shè)錨筋與基巖連接，HRB335錨筋直徑28mm，長5m，間排距1.2m。

為使河床段趾板、岸坡段趾板、防滲墻等建筑物形成一個封閉的防滲系統(tǒng)，在上述相應(yīng)部位設(shè)置一道帷幕灌漿。包括防滲墻下帷幕灌漿、岸坡段趾板下基巖帷幕灌漿和水庫兩岸基巖帷幕灌漿。防滲墻以下灌漿深度為30m，岸坡段趾板下灌漿底線下部與防滲墻底灌漿底線相接，上部灌至790m，左右岸延伸段從856m灌至790m，其中溢洪道處灌漿深度從閘底板844m灌至790m。

3.4 趾板配筋

趾板作為面板與防滲墻之間的連接結(jié)構(gòu)，要求混凝土具有良好的抗?jié)B性、耐久性和抗裂性能。趾板混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級C25，抗?jié)B等級W8，抗凍等級F200。

岸坡段趾板鋼筋布置在頂部，保護(hù)層厚度10～15cm，為單層雙向鋼筋，各向配筋率0.3%。在周邊縫側(cè)的趾板混凝土中設(shè)抗擠壓鋼筋，防止止水周圍混凝土的剝蝕破壞。河床段趾板鋼筋布置于板的中央，為單層雙向鋼筋，各向配筋率0.4%。

3.5 趾板分縫

為適應(yīng)趾板基礎(chǔ)的不均勻沉降，河床段趾板沿趾板長度方向每10m設(shè)伸縮縫，共設(shè)17塊趾板標(biāo)準(zhǔn)板Z5，兩塊非標(biāo)準(zhǔn)段Z4和Z6，兩塊Z10；岸坡段趾板在地形變化處或轉(zhuǎn)彎處，為適應(yīng)趾板基礎(chǔ)的不均勻沉降設(shè)伸縮縫，左岸設(shè)Z1，Z2，Z3三塊非標(biāo)準(zhǔn)趾板，Z3與河床段非標(biāo)準(zhǔn)段趾板Z10相接，右岸設(shè)Z7，Z8，Z9三塊非標(biāo)準(zhǔn)趾板與河床段非標(biāo)準(zhǔn)段趾板Z10相接。河床段趾板與防滲墻通過連接板鏈接，各個連接處均設(shè)分縫，分縫內(nèi)設(shè)相應(yīng)止水。

4 結(jié)語

澤城西安水電站（二期）工程面板堆石壩岸坡段趾板采用斜趾板的布置形式，主要尺寸合理，便于施工，縮短了工期。在深厚覆蓋層上的趾板地基處理，滿足了工程需要。趾板合理配筋和分縫，保證了防滲系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

表3 大壩壩坡抗滑穩(wěn)定計算參數(shù)

依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，正常運(yùn)用條件最小安全系數(shù)1.25；非常運(yùn)用條件最小安全系數(shù)1.1。

根據(jù)計算結(jié)果可知，正常運(yùn)用條件下最小安全系數(shù)為1.28，大于1.25；非常運(yùn)用條件下最小安全系數(shù)為1.17，大于1.10，均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

綜合分析地形、地質(zhì)、占地、移民、工程材料及工程管理等情況，東許水庫工程大壩選址、壩型的確定及壩體的設(shè)計符合規(guī)范要求，該設(shè)計方案可為類似工程大壩設(shè)計提供借鑒。

［作者簡介］馮立平（1979-），女，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利工程建筑專業(yè)，工程師。

［收稿日期］2016-04-20；［修回日期］2016-05-23

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張廣濤（1980-），男，2003年畢業(yè)于武漢大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2016-04-24；

2016-05-26