貴州省黃平縣土牙坡水庫(kù)工程大壩壩型選取分析

【摘要】貴州省黃平縣土牙坡水庫(kù)工程根據(jù)壩址工程地形地質(zhì)條件，結(jié)合水庫(kù)樞紐總體布置，選擇了C10砼砌石重力壩、砼面板堆石壩兩種壩型進(jìn)行比較，最終選定壩型為混凝土面板堆石壩。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；大壩；壩型；重力壩；面板堆石壩

1、工程概況

土牙坡水庫(kù)位于黃平縣野洞河鎮(zhèn)，地處東經(jīng)107o3540”-108o1248”和北緯26o4346”-27o1430”之間。

土牙坡水庫(kù)工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高33.7m，工程主要由大壩、溢流道、放空兼導(dǎo)流洞、取水塔及下游輸水管組成。水庫(kù)供水對(duì)象為黃平縣縣城（新州鎮(zhèn)）1.94萬人城鎮(zhèn)供水，年供水量138萬m3。土牙坡水庫(kù)工程規(guī)模為?。?）型水庫(kù)，供水對(duì)象為一般，供水規(guī)模為小（1）型。

2、壩址選擇

水庫(kù)建在龍灘河溝上，上游河段為龍灘河溝水源源頭，集雨面積較?。恢卸蔚匦纹教?，河谷比降相對(duì)較小，但余凱高速公路老王屯大橋橋墩座落于河床內(nèi)；再往下游，河床狹窄，河谷比降大，而且余凱高速公路在該河道上是兩次交叉，對(duì)縣城水廠自流供水有影響，需提水到一定高程才能供水，綜合考慮以上因素，壩址河段選擇被限制在余凱高速公路老王屯大橋橋墩上游河段內(nèi)。

從壩址河段選擇看，壩址選擇被限制在余凱高速公路橋墩上游，從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來看，在橋墩上游50m處右壩肩有一滑坡體，巖層傾向河床，清除該滑坡體后將形成大面積臨空面，會(huì)造成后緣邊坡失穩(wěn)形成危巖體，對(duì)工程建設(shè)有一定影響；而且壩址距余凱高速公路老王屯大橋橋墩僅50m，距離較近，當(dāng)洪水泄洪時(shí)會(huì)對(duì)橋墩造成較大影響。因此壩址需繼續(xù)向上游選擇，從整個(gè)選擇河段來看，在距離老王屯大橋往上250m處具備筑壩條件，該壩址河床覆蓋層深度不大，壩址兩岸坡邊坡整體穩(wěn)定，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，適合建壩。如果繼續(xù)向上，受1.03km處S1泉（高程為935.3m）和700m處S2泉（高程為880m）的限制，且集雨面積較小，經(jīng)綜合比較分析，壩址選擇具有唯一性。

3、壩型選擇

根據(jù)選定的壩址地形、地質(zhì)條件，不宜建拱壩，根據(jù)水庫(kù)建設(shè)的條件，考慮采用砌石重力壩和混凝土面板堆石壩進(jìn)行比較。各種壩型及其相應(yīng)的樞紐布置分述如下：

3.1 C10混凝土砌石重力壩方案

大壩壩頂長(zhǎng)168.00m，擋水壩段壩頂高程為889.50m，壩基置于弱風(fēng)化基巖上部，建基面最低高程851.00m，最大壩高38.5m，壩頂寬5m，壩底最大寬度32.05m，大壩上游864.00m高程以上鉛直，以下為1：0.2壩坡，非溢流壩下游884.50m高程以上鉛直，以下壩坡為1：0.75。壩橫0+075m～0+093m段為溢流壩段，溢流凈寬15m，2孔設(shè)置，單孔凈寬7.5m，中墩厚1m，堰頂不設(shè)閘，堰頂高程為886.50m，與正常蓄水位同高。溢流壩段最大壩高35.5m，壩底寬32.05m。堰型采用WES實(shí)用堰堰面曲線，堰面下游為1：1的斜坡連接段，出口采用底流消能，設(shè)置消力池，消力池出口設(shè)置干砌塊石海漫。

取水兼放空建筑物布置在溢流表孔左側(cè)壩橫0+099m處，進(jìn)口設(shè)置塔式閘門井，設(shè)置1.2×1.2m事故檢修閘門，底板高程865.0m，進(jìn)口設(shè)置攔污柵，尺寸為1.5×1.8m（b×h）。閘門后漸變?yōu)棣?00的壓力鋼管，壓力鋼管出口經(jīng)閥室一分為三（φ800放空管，φ400放水管，φ100生態(tài)放水管），管口中心線高程為865.5m。末端布置閥室，閥室分別布置取水工作蝶閥、放空蝶閥和放生態(tài)水蝶閥。為滿足水庫(kù)運(yùn)行交通要求，沿水庫(kù)左岸889.4m高程布置上壩公路0.2km。

3.2 混凝土面板堆石壩方案

混凝土面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊溢洪道、右岸放空兼導(dǎo)流洞、右岸取水口等建筑物組成。

大壩壩型為混凝土面板堆石壩，壩軸線正北向，壩頂長(zhǎng)度99.0m，寬6m，壩頂高程889.50m，防浪墻頂高程890.50m，河床趾板底高程855.80m，最大壩高33.70m。大壩上下游壩坡根據(jù)工程類比均采用1：1.4，面板上游867.80m高程以下設(shè)置石渣蓋重和粘土鋪蓋層。大壩從上游至下游設(shè)置鋼筋混凝土防滲面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)。下游坡877.00m高程處設(shè)一寬2m馬道。

溢洪道布置在左岸，為河岸式正槽溢洪道，溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段及消能工組成。進(jìn)口引渠段平面長(zhǎng)度為28.5m，渠底平均寬度17m，渠底高程885.0m?？刂贫伍L(zhǎng)6m，堰頂實(shí)用堰，溢流凈空15m，兩孔，單孔凈寬7.5m，堰上不設(shè)閘，泄槽為矩形斷面?？刂贫魏蟮男共鄢示匦螖嗝?，堰頂高程886.5m，末端設(shè)計(jì)底流消能，消力池長(zhǎng)22m。

引水及放空建筑物布置在大壩右岸，利用導(dǎo)流洞后期改建。導(dǎo)流洞為城門洞型，尺寸為2.0m×2.58m（寬×高），壁厚0.3m，總長(zhǎng)約209m。閘門后漸變?yōu)棣?00的壓力鋼管，壓力鋼管出口經(jīng)閥室一分為三（φ800放空管，φ400放水管，φ100生態(tài)放水管），管口中心線高程為865.5m。末端布置閥室，閥室分別布置取水工作蝶閥、放空蝶閥和放生態(tài)水蝶閥。在放空管出口處設(shè)置一2.0×2.0的消力池。

為滿足水庫(kù)運(yùn)行交通要求，沿水庫(kù)左岸889.4m高程布置上壩公路0.2km。

3.3 壩型選擇

3.3.1 工程地質(zhì)條件

從壩址地形地質(zhì)條件來看，修建上述2種壩型都是可行的。但由于2種壩型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，它們對(duì)基礎(chǔ)的要求和適應(yīng)性有差異。相對(duì)來講混凝土面板堆石壩對(duì)基礎(chǔ)變形的適應(yīng)能力更強(qiáng)，對(duì)基礎(chǔ)的要求較低，在壩址巖體風(fēng)化深度較深的條件下顯得更為有利。

3.3.2 工程投資

混凝土面板堆石壩與混凝土砌石重力壩相比較，工程直接投資節(jié)省1294.8萬元。

3.3.3 施工條件

混凝土砌石重力壩方案施工期壩體可以過水，渡汛較為簡(jiǎn)單。而混凝土面板堆石壩方案壩身臨時(shí)擋水渡汛需要采取保護(hù)措施，渡汛條件相對(duì)較差。

壩型樞紐方案綜合比較圖見表1：

通過表1兩種壩型的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較分析，兩壩型各有優(yōu)劣，面板堆石壩對(duì)地基條件的要求較低，壩基處理工程量小，可充分利用當(dāng)?shù)刎S富的天然筑壩材料，施工場(chǎng)面大，施工工藝簡(jiǎn)單，便于機(jī)械化作業(yè)，且主體工程、邊坡治理工程和臨時(shí)工程的工程量較大。重力壩樞紐布置緊湊，溢洪道于大壩中部布置，放空及放水孔布置于大壩中段，因此減少了溢洪道的開挖并縮短放水及放空建筑物長(zhǎng)度；大壩基礎(chǔ)處理工程量較面板壩要高。

綜合以上情況，2種壩型各有利弊，但混凝土面板堆石壩方案更具優(yōu)越性，從而選用其為推薦方案。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壩址第四系覆蓋層較薄，壩肩、壩基出露地層均為志留系中上統(tǒng)翁項(xiàng)群的泥灰?guī)r，屬于軟質(zhì)巖體，巖體強(qiáng)度相對(duì)較低、巖體風(fēng)化不均，易形成壩肩側(cè)裂面，另?yè)?jù)左壩肩ZK1鉆孔資料揭露，在34.5m處存在有夾層，存在抗滑穩(wěn)定及壓縮變形問題。重力壩對(duì)壩肩穩(wěn)定性有一定影響，經(jīng)綜合各專業(yè)比選成果，選擇面板堆石壩方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧兵. 惠州抽水蓄能電站大壩壩型選擇[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)， 2004（4）：13-20.

[2]康軍紅. 雙峰寺水庫(kù)大壩壩型比選[J]. 水科學(xué)與工程技術(shù)， 2013（2）：44-47.