陽膽溪水庫工程面板堆石壩溢洪道方案比選分析

【摘要】本文介紹了陽膽溪水庫基本情況，分析了溢洪道工程地質條件，結合工程實際，通過三種溢洪道方案的工程量、總投資、水流條件及工程風險方面進行綜合比較，最終確定工程采用壩頂溢洪道方案。

【關鍵詞】水庫工程；面板堆石壩；溢洪道；方案比選

1、工程概況

陽膽溪水庫工程為貴州省天柱縣“十二五”期間擬建重點水源工程，工程任務主要是向縣域東部重點城鎮(zhèn)——白市鎮(zhèn)供水，以及附近灌溉供水。擬建庫河流為白市鎮(zhèn)北西方的小溝溪，小溝溪屬沅江水系清水江一級支流汶溪河的支流，其全流域面積為7.94，主河長7.0，平均坡降約22‰，中上游河段為低山狹谷地形，下游河段為較開闊的河谷盆地，壩址位于小溝溪中游河段。壩址以上集雨面積5.05，水庫規(guī)模為小型，擬建最大壩高為30.7m，正常蓄水位為332，總庫容為127萬，興利庫容為99.49萬，死庫容為8.51萬。

2、溢洪道工程地質條件

（1）岸坡溢洪道工程地質條件

正常高水位以上左岸最大坡高約為46m，右岸最大坡高約為44m，兩岸坡正常高水位以上全強風化帶厚度為20～30m。左岸巖層傾向坡外偏下游，右岸巖層傾向坡內偏下游，右岸風化深度較大且風化線較平緩，水平向開挖至弱風化基巖難度較大，為減小水平向開挖深度及開挖邊坡高度，溢洪道底板可考慮以強風化基巖作持力層。

溢洪道開挖范圍基本位于全強風化帶，全強風化巖體破碎，整體失穩(wěn)形式主要為圓弧狀滑動，為保證溢洪道開挖邊坡整體穩(wěn)定，建議開挖坡度為：覆蓋層及全風化層為1：1.0～1.5，強風化帶為1：0.75～1.0，自上而下分梯級開挖，對開挖邊坡及時作掛網噴錨支護，必要時采用預應力錨索格構進行支護。溢洪道出口沖刷部位強風化帶厚2～3m，強風化基巖抗沖系數建議為1.9，弱風化基巖抗沖系數建議為1.5。

（2）導流及輸水隧洞工程地質條件

導流隧洞斷面為城門洞形，底寬為2.1m，高為2.1m，可選擇布置在壩址左岸或右岸山體內。兩岸基巖為粉砂質板巖，岸坡下部隧洞高程上法向強風化深度

為2～5m，岸坡上部正常高水位高程上水平向強風化深度左岸為23m，右岸為52m。全強風化圍巖較破碎，自穩(wěn)能力差；弱微風化圍巖為中至厚層粉砂質板巖，無軟弱巖性層，施工中需采取噴混凝土等保護措施，局部用錨桿加固。

（3）壩頂溢洪道工程地質條件

大壩堆石體在運行期間可能出現較大沉降變形，建議壩頂溢洪道設計采取適應壩面不均勻沉降的結構措施。

溢洪道出口沖刷部位砂卵石層厚2～3m，下伏基巖為弱風化，承載力為2MPa，抗沖刷系數為1.5，建議出口沖刷部位作必要抗沖處理。

3、溢洪道方案比選

由于本工程在左岸布置有施工導流兼放空隧洞，因此，可選擇在右岸布置泄洪隧道，但泄洪隧洞要求進水口為開敞式，右岸邊坡山體較陡，且風化較深，進口開挖邊坡較高，投資較大，施工難度也較高。因此，根據可研審查意見，本階段設計選取壩頂溢洪道、側槽式溢洪道及正槽式溢洪道三種泄洪方式作為比較。

方案一：側槽式溢洪道

由于下壩線正常高水位以上左岸最大坡高約為46m，右岸最大坡高約為44m，兩岸坡正常高水位以上全強風化帶厚度為20～30m。左岸巖層傾向坡外偏下游，右岸巖層傾向坡內偏下游，因此當采用岸坡溢洪道時建議布置于右岸。

側槽式溢洪道緊鄰右壩肩，右導墻與壩肩址板共用，泄槽軸線方位N82.72E，溢洪道總長130.3m，溢洪道基礎為強風化層粉砂質板巖，溢洪道由引渠段、控制段、側槽段、泄槽段和末端挑流消能段組成。引渠段長10m，引渠段大部為天然地形狀態(tài)，其處理部分主要為側槽端部左岸邊坡開挖處理部分，右側墻結合大壩址板布置，左側墻主要為取水口靠庫內一側山體開挖后的邊坡護砌處理段，開挖邊坡為1：0.5，采用C20砼貼坡處理，厚0.5m。溢流堰型式采用WES實用堰，側槽首端底寬4m，底板高程328.80m，側槽末端底寬8m，底板高程328.60m，側槽底坡i=1/40，為陡坡，側槽橫斷面為梯形，靠山一側邊坡為1：1，由開挖斷面采用貼坡襯砌處理而成。泄槽段總長87.7m，根據地形情況泄槽段坡度為i=0.238。泄槽斷面為矩形，底寬均為8m，泄槽出口采用底流消能。

方案二：壩頂溢洪道

溢洪道由溢流堰控制端、壩身泄槽段及下游消力池組成。溢流堰凈寬16.00m，分位2孔，每孔凈寬8.00m，采用開敞式自由溢流，堰型為駝峰堰，其布置2跨經跨度為8.00m的交通橋，橋墩厚度均為1.00m，交通橋采用鋼筋砼空心簡支板式結構，橋板厚度為60cm，壩身段泄槽縱坡為1：1.50，底板為0.6m厚的C35高性能鋼筋混凝土。下游消力池段采用與泄槽段等寬布置，即消力池內部寬度17.00m，消力池底板與泄槽末端底板采用半徑6.00m的圓弧曲線平順連接。消力池底板采用C35鋼筋砼澆筑，其厚度為1.00m；消力池導墻為M7.5重力式擋墻，內部作20cm厚C25鋼筋砼護面，擋墻頂部寬度為0.80m，迎水面鉛直，墻背坡度為1：0.40，基礎墊層為1.00m厚C15砼。下游校核洪水位為309.59m，消力池導墻頂高程為311.00m，頂部設置1.20m高的欄桿，擋墻背部采用壩基開挖強風化料碾壓回填至311.00m與導墻頂部平齊。

由于下壩線正常高水位以上左岸最大坡高約為46m，右岸最大坡高約為44m，兩岸坡正常高水位以上全強風化帶厚度為20～30m。左岸巖層傾向坡外偏下游，右岸巖層傾向坡內偏下游，因此當采用岸坡溢洪道時建議布置于右岸。

溢洪道由引渠道，進口控制段、泄槽及末端底流消能段組成?？傞L126.4m，溢洪道泄槽起始段寬16m，尾段寬8m。其中實用堰段長3.5m，泄槽及底流段長125.1m。引渠段中心軸線長度30m，底板高程330.00m，進口沿溢洪道軸線延伸并交于等高線，引渠段寬18m，右岸山體開挖邊坡1：1，邊坡采用35cm厚C20砼襯砌。引水渠底板在近堰前設置砼鋪蓋，鋪蓋長10m，厚度0.3m。溢流堰為不設閘的滾水堰，堰頂高程332.00m，溢流堰單孔凈寬8 m，共2孔。溢流堰型式采用WES實用堰，控制段長3.5m（堰體底寬），泄槽坡度為i=0.25，泄槽斷面為矩形，底寬均為8m，泄槽出口采用底流消能。泄槽段采用C35鋼筋砼底板，側墻采用M7.5漿砌石襯砌及C25鋼筋砼護面，側墻以上邊坡強風化以下采用C20砼噴錨支護，強風化以上采用鋼筋砼網格梁覆土種草護坡。

據上述三種溢洪道方案工程量及投資對比如表1所示。在投資方面，由上表可知，側堰方案溢洪道總投資較壩頂溢洪道方案多139萬元，正槽溢洪道方案較側堰方案總投資多50萬元，投資方面，壩頂溢洪道方案較優(yōu)。在水流條件方面，壩頂溢洪道及正槽溢洪道為正堰，控制段水流條件較好，流態(tài)簡單；而側堰方案，由于是側向進水，且側槽段內水流為螺旋流，水流流態(tài)較為復雜，因此，從水流條件方面來看，壩頂溢洪道及正槽溢洪道較好；在工程風險方面，國內外眾多事例表明，正槽及側堰型溢洪道技術條件成熟，可滿足工程正常運行。壩頂溢洪道在集水面積及泄流量均較小的情況下，國內外也有成功經驗可以借鑒。參照已建混凝土面板堆石壩壩頂泄洪工程，如我國榆樹溝壩及桐柏下庫壩等，工程可正常運行?？偠灾姘宥咽瘔螇雾斠绾榈肋m用于下泄流量較小且兩岸邊坡太陡造成高邊坡增大投資的情況。

4、結語

綜上所述，兩方案技術可行，側槽溢洪道投資較壩頂溢洪道方案多139萬元，正槽溢洪道投資較壩頂溢洪道方案多139萬元，且壩頂溢洪道為正堰其水力條件簡單，沒有側堰、正槽溢洪道的高邊坡問題。因此，本階段設計推薦采用壩頂溢洪道方案，溢流堰按2孔布置，單孔凈寬8m。

參考文獻：

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[2]鳳煒. 榆樹溝溢流混凝土面板堆石壩設計與施工[J]. 新疆水利， 2015（5）：21-28.

作者簡介：劉興宇（1987-06），大學本科，貴州省丹寨縣，現在職稱：中級工程師，主要從事工作：主要從事水工設計