洋前壩水庫壩型方案比選

劉青松

（江西省贛州市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，江西 贛州 341000）

1 概況

1.1 工程概況

洋前壩水庫地處贛州市定南縣巋美山鎮(zhèn)，距定南縣城約35 km，壩址位于定南水一級(jí)支流老城河上游，壩址控制集雨面積25.8 km2。水庫正常蓄水位407.0m，總庫容2170萬m3，大壩最大壩高52m，是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼有灌溉效益的中型水庫工程。

1.2 工程地質(zhì)

1.2.1 壩址工程地質(zhì)

壩址區(qū)河流河道較為彎曲，呈“幾”字型，河谷狹窄，呈窄“V”型。水庫正常蓄水位407.0m時(shí)對(duì)應(yīng)河谷寬約125m，寬高比約2.6。

壩址區(qū)屬丘陵剝蝕地貌，上部殘坡積層覆蓋，坡腳可見基巖裸露，兩岸地形總體較不對(duì)稱，右岸山體雄厚，左岸山體較單薄，兩岸山坡總體較陡。河床覆蓋層為砂礫卵石，厚度1.2～1.8m，左右岸為含砂粘土覆蓋層，厚0～3.8m。壩址河床段壩基巖性為花崗巖，巖體表層為強(qiáng)風(fēng)化，厚度1.2～1.7m，下部為弱風(fēng)化，整體強(qiáng)度較高，性狀較好。壩址左右岸巖體為花崗巖，上部巖體為全～強(qiáng)風(fēng)化，全風(fēng)化厚0～4.8 m，強(qiáng)風(fēng)化厚3.2～11 m，下部為弱風(fēng)化，整體強(qiáng)度較高，性狀較好。工程區(qū)無活動(dòng)性斷裂通過，壩址區(qū)未發(fā)育斷層。

1.2.2 建筑材料

（1）土料

據(jù)勘探，粘土料場土質(zhì)為殘坡積含砂低液限粘土，可作為大壩防滲土料和壩體填筑料，有用層儲(chǔ)量約25萬m3，距壩址處1.5 km。

（2）天然砂礫石料

工程區(qū)所處老城河段天然砂礫料較缺乏，儲(chǔ)量有限，附近無砂礫石和塊石商品料場，故工程需采用人工開采石料進(jìn)行加工。

（3）人工骨料及塊石料

庫區(qū)左岸馬地壩山體巖性為侏羅系上統(tǒng)菖蒲群流紋斑巖，巖質(zhì)較堅(jiān)硬致密，為中硬巖，物理力學(xué)性能較好。鉆孔揭露：料場上部殘坡積層厚0～2m，下部全強(qiáng)風(fēng)化厚20～15m，弱風(fēng)化巖體厚15～24m，微風(fēng)化巖體開采厚30m，有用層儲(chǔ)量180萬m3。該料場有公路通至壩址，運(yùn)距2 km，可根據(jù)工程需要同時(shí)進(jìn)行塊石、碎石骨料及人工砂開采。

2 壩型比選

2.1 比選壩型

根據(jù)壩址地形及當(dāng)?shù)赝亮蠗l件，結(jié)合工程壩高，壩址不適宜土壩布置；根據(jù)壩址左岸山體較單薄、壩基巖性及風(fēng)化深度等地質(zhì)情況，壩址亦不適宜拱壩布置。綜合工程壩址地形地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)靥烊唤ú那闆r，選取埋石砼重力壩和砼面板堆石壩兩種壩型進(jìn)行比選。

2.2 埋石砼重力壩方案

2.2.1 樞紐建筑物布置

埋石砼重力壩方案工程樞紐主要由埋石砼重力壩和引水系統(tǒng)組成。

大壩壩頂長132m，其中左岸非溢流壩長65m、溢流壩長22m、右岸非溢流壩長45m。壩頂寬5m，壩頂高程411.5m，壩底高程359.5m，最大壩高52m。壩體基本斷面為三角形[1]，上游面382.0m高程以上垂直，382.0m高程以下為1∶0.25的邊坡；左、右岸非溢流壩大壩下游面406.0 m高程以上垂直，406.0 m高程以下為1∶0.75的邊坡，溢流壩下游邊坡為1∶0.8。溢流壩布置在河床中間部位，長22 m，為無閘開敞式，采用WES實(shí)用堰型，堰頂高程407.0m，溢流凈寬2（孔）×10m=20m。

大壩砼總量為9.8萬m3，其中埋石砼約7.0萬m3，樞紐建筑物建筑工程投資6927萬元。

2.2.2 施工導(dǎo)流和度汛

大壩工程施工采用河床一次攔截、分期導(dǎo)流的方式，一期利用現(xiàn)有河床導(dǎo)流實(shí)施左岸非溢流壩和導(dǎo)流底孔，二期進(jìn)行河道截流，利用大壩導(dǎo)流底孔導(dǎo)流，實(shí)施溢流壩和右岸非溢流壩。根據(jù)大壩布置，初期導(dǎo)流時(shí)段選定為10月～次年2月，導(dǎo)流量選用該時(shí)段5年一遇洪峰流量15.2m3/s，導(dǎo)流圍擋建筑物采用土石圍堰。

根據(jù)砼重力壩的特點(diǎn)，施工汛期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用全年10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的洪峰流量為220 m3/s，度汛方式采用壩體預(yù)留寬15m缺口過流度汛。

2.3 砼面板堆石壩方案

2.3.1 樞紐建筑物布置

砼面板堆石壩樞紐建筑物主要有砼面板堆石壩、溢洪道和引水隧洞。

大壩壩頂長130 m，最大壩高48.6m，壩頂寬8 m，壩頂上游側(cè)設(shè)置防浪墻，壩頂高程410.4m，防浪墻頂高程411.6m，壩基最低開挖底高程361.8m。大壩上游壩面為一級(jí)坡，壩坡為1∶1.3；下游坡于370.0m高程以上壩坡為1∶1.3，以下為1∶1.5。大壩自上游向下游分別為鋼筋砼面板、墊層區(qū)、過渡層區(qū)、主堆石區(qū)、副堆石區(qū)和排水棱體[2]，下游壩面采用干砌石護(hù)坡。鋼筋砼防滲面板厚0.40 m，趾板基本置于強(qiáng)風(fēng)化中、下層或弱風(fēng)化上層基巖上，趾板寬6.0m，厚0.6m。

大壩填筑總量為21.3萬m3，其中砼澆筑約0.5萬m3，樞紐建筑物建筑工程投資6769萬元。

2.3.2 施工導(dǎo)流和度汛

大壩工程施工采用河床一次攔截、隧洞導(dǎo)流的方式，導(dǎo)流隧洞布置在大壩左岸，全長210m。根據(jù)大壩布置，初期導(dǎo)流時(shí)段選定為10月～次年2月，導(dǎo)流量選用該時(shí)段10年一遇洪峰流量19.3m3/s，導(dǎo)流圍擋建筑物采用土石圍堰。

根據(jù)砼面板堆石壩的特點(diǎn)，施工汛期臨時(shí)度汛標(biāo)準(zhǔn)采用全年20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量為275m3/s，度汛方式采用填筑圍堰擋水、導(dǎo)流隧洞過水度汛。

2.4 壩型比較

2.4.1 地形地質(zhì)條件

壩址河谷狹窄，呈不對(duì)稱窄“V”型，地形上修建重力壩和堆石壩都是適宜的。

從工程地質(zhì)情況來看，壩址區(qū)河床段壩基巖體巖性為花崗巖、花崗斑巖，巖體表層為強(qiáng)風(fēng)化，下部為弱風(fēng)化，整體強(qiáng)度較高，性狀較好。左、右岸表層覆蓋層為第四系殘坡積層，巖體巖性為花崗巖，上部呈全強(qiáng)風(fēng)化狀，下部為弱風(fēng)化，整體強(qiáng)度較高，性狀較好。砼面板堆石壩除趾板需坐落于強(qiáng)風(fēng)化層中下部或弱風(fēng)化巖層上部外，其他位置壩基對(duì)基礎(chǔ)要求不高，砼重力壩需坐落于弱風(fēng)化巖層上。因此，根據(jù)壩址地質(zhì)地形條件情況，兩種壩型均適宜。

2.4.2 樞紐建筑物布置

重力壩和堆石壩方案布置都比較簡單，但重力壩布置相對(duì)緊湊，其擋水、泄水以及引水建筑物均布置于大壩壩體，其中溢流壩置于河床壩段，水流進(jìn)流條件及下泄歸槽條件均較好。而堆石壩樞紐建筑物布置相對(duì)分散，溢洪道和引水隧洞布置于大壩左岸，另外施工導(dǎo)流隧洞亦布置于大壩左岸，且溢洪道與河道有一定夾角，進(jìn)流條件較差，出口局部沖刷右岸山腳。因此，從工程布置來看，砼重力壩布置緊湊，運(yùn)行管理方便，砼重力壩方案更優(yōu)。

2.4.3 施工導(dǎo)流與度汛

砼重力壩方案大壩工程施工采用河床一次攔截、分期導(dǎo)流的方式，其度汛方式采用壩體預(yù)留缺口度汛，導(dǎo)流方式簡單、工程規(guī)模較小。而堆石壩大壩工程施工采用河床一次攔截、隧洞導(dǎo)流的方式，其度汛方式采用填筑圍堰擋水、導(dǎo)流隧洞度汛，圍堰工程和導(dǎo)流隧洞工程規(guī)模較大。因此，從施工導(dǎo)流和度汛條件來看，砼重力壩施工導(dǎo)流、度汛更簡單，砼重力壩方案更優(yōu)。

2.4.4 工程永久占地

兩種壩型正常蓄水位相同，其庫區(qū)淹沒征地移民相同，但砼重力壩方案建筑物布置緊湊，大壩斷面相對(duì)較小，相應(yīng)建筑物永久占地更少，而砼面板堆石壩方案建筑物較多較分散、大壩斷面相對(duì)更大，相應(yīng)建筑物永久占地更多。因此，從工程永久占地條件來看，砼重力壩方案更優(yōu)。

2.4.5 工程投資

埋石砼重力壩樞紐建筑物建筑工程投資6927萬元，砼面板堆石壩樞紐建筑物建筑工程投資6769萬元，但埋石砼重力施工導(dǎo)流、度汛費(fèi)用僅99萬元，而砼面板堆石壩施工導(dǎo)流、度汛費(fèi)用達(dá)737萬元。并且埋石砼重力壩永久占地更小，征地費(fèi)用更低。因此，從工程投資來看，埋石砼重力壩投資更省，埋石砼重力壩方案更優(yōu)。

3 結(jié)論

通過以上各方面條件比較可見，壩址區(qū)地形地質(zhì)條件對(duì)于兩種壩型均較適宜，但根據(jù)當(dāng)?shù)亓蠄銮闆r來看，天然砂礫料缺乏，埋石砼重力壩砼澆筑量大，骨料全部需人工軋制，相應(yīng)輔助設(shè)施規(guī)模較大。建設(shè)砼面板堆石壩，可以利用當(dāng)?shù)刎S富的石料，就地取材，但砼面板堆石壩石料填筑量大，樞紐建筑物相對(duì)較多較分散，且施工導(dǎo)流和度汛規(guī)模較大，故其工程總投資亦相對(duì)更高。因此，經(jīng)各方面綜合比較，本工程最終選用埋石砼重力壩方案。

[1]周建平.重力壩設(shè)計(jì)二十年[M].中國水利水電出版社.2008.

[2]曹克明.混凝土面板堆石壩[M]..中國水利水電出版社.2008.