桐梓水庫混凝土重力壩壩體填筑方案研究

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川 德陽，618000)

1 工程概況

桐梓水庫位于重慶市秀山縣，是以灌溉和供水為主，兼顧發(fā)電和改善水環(huán)境等綜合利用的中型水利工程。水庫正常蓄水位451.50m，校核洪水位452.84m，總庫容2259×104m3，重力壩最大壩高49.0m。

2 工程地質(zhì)條件

壩址河段兩岸地形左岸高，右岸低矮，坡高約120m～200m，為近對(duì)稱的“U”型河谷，谷底寬度約40m～60m。壩基位于O1d④層弱風(fēng)化瘤狀泥灰?guī)r中，兩岸岸坡基巖大多裸露，巖層走向與岸坡走向呈大角度相交，為斜向巖質(zhì)邊坡，天然狀態(tài)下邊坡整體穩(wěn)定性較好。

3 方案擬定

按照混凝土填筑方式擬定了常態(tài)混凝土和碾壓混凝土兩種方案進(jìn)行研究，并擇優(yōu)選擇。

3.1 常態(tài)混凝土重力壩方案

大壩壩頂高程453.80m，壩頂寬8.0m，壩頂長(zhǎng)170.0m，其中溢流壩段長(zhǎng)40.0m，非溢流壩段長(zhǎng)130.0m，最大壩高49.0m。溢流壩段堰頂高程444.50m，設(shè)閘門三孔，每孔凈寬10.0m，深7.0m，堰下消力池寬35.0m，長(zhǎng)60.0m，深6.0m，消力池后護(hù)坦長(zhǎng)50.0m。

非溢流壩段迎水面壩頂以下10.0m為鉛直面，其下采用斜面，坡比1∶0.2；大壩下游面壩頂以下5.0m為鉛直面，其下采用斜面，坡比為1∶0.7。大壩置于弱風(fēng)化及新鮮基巖面上，壩踵及壩趾設(shè)置齒槽，齒槽寬4.0m，深4.0m。非溢流壩段壩體混凝土根據(jù)不同部位和不同運(yùn)行條件分為5個(gè)區(qū)，均采用常態(tài)混凝土澆筑。溢流壩段下游堰面曲線采用冪曲線，冪曲線之后的陡坡段坡比為1∶0.75；上游采用橢圓曲線，壩頂以下10.0m范圍內(nèi)采用倒懸面，其下采用鉛直面，其后接斜面，斜面坡比為1∶0.2；壩踵及壩趾設(shè)置齒槽，齒槽寬4.0m，深4.0m。溢流壩段壩體混凝土根據(jù)不同部位和不同運(yùn)行條件分為7個(gè)區(qū)，均采用常態(tài)混凝土澆筑。大壩基礎(chǔ)采用固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。常態(tài)混凝土重力壩典型剖面見圖1。

3.2 碾壓混凝土重力壩方案

碾壓混凝土重力壩壩體結(jié)構(gòu)尺寸與常態(tài)混凝土重力壩相同，僅壩體內(nèi)部混凝土及分區(qū)不同。其非溢流壩段壩體混凝土根據(jù)不同部位和不同運(yùn)行條件分為三個(gè)區(qū)。校核洪水位以上至壩頂范圍、壩體下游面范圍設(shè)置厚2m的常態(tài)混凝土外包層，采用C20F50W4混凝土澆筑。校核水位以下壩體迎水面設(shè)置2m厚的常態(tài)混凝土外包層及壩底面設(shè)置厚1m的常態(tài)混凝土墊層基礎(chǔ)，采用C20F50W6混凝土澆筑。壩體內(nèi)包混凝土采用C15F50W4碾壓混凝土填筑。

溢流壩段壩體混凝土根據(jù)不同部位和不同運(yùn)行條件分為四個(gè)區(qū)。過水堰面以下2.50m范圍采用C30F50W4鋼筋混凝土澆筑；距迎水面2.50m范圍及距大壩底面1.0m范圍采用C20F50W6混凝土澆筑。閘墩及導(dǎo)墻采用C25F50W4澆筑。其余壩體內(nèi)部混凝土采用C15F50W4碾壓混凝土填筑。碾壓混凝土重力壩典型剖面見圖2。

圖1 常態(tài)混凝土重力壩典型剖面

圖2 碾壓混凝土重力壩典型剖面

4 方案比較與選擇

4.1 工程投資

根據(jù)兩個(gè)方案樞紐建筑物的布置及初擬的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行工程量及投資計(jì)算。其主要工程量及投資詳見附表。

附表不同方案大壩主要工程量及投資

從工程投資來看，常態(tài)混凝土重力壩方案優(yōu)于碾壓混凝土重力壩方案。

4.2 施工條件

常態(tài)混凝土重力壩水泥用量大，施工過程中須采取適當(dāng)措施控制壩體溫度，避免壩體混凝土開裂。壩體材料均一，施工質(zhì)量易于管控。

碾壓混凝土重力壩壩體周邊和基礎(chǔ)仍采用常態(tài)混凝土，約占總體積的55.10%。碾壓混凝土范圍小，體積小。碾壓混凝土和常態(tài)混凝土交錯(cuò)填筑，相互干擾，層間結(jié)合施工質(zhì)量不易把控，施工難度大，同時(shí)要求施工場(chǎng)地開闊，機(jī)械配備足夠，混凝土施工速度快，拌和能力高。

碾壓混凝土重力壩壩體混凝土水泥用量雖然較少，水化熱溫升較小，但存在不同混凝土交錯(cuò)使用，相互干擾，施工難度大且質(zhì)量不易把控，同時(shí)考慮到樞紐工區(qū)場(chǎng)地較為狹窄，施工布置困難，且壩體斷面較小，不能充分利用大型碾壓機(jī)械施工，也不能發(fā)揮碾壓混凝土可快速施工，縮短工期的優(yōu)點(diǎn)；常態(tài)混凝土重力壩需要采取溫控措施避免壩體混凝土開裂，但大壩為中低壩，壩體斷面相對(duì)較小，工區(qū)氣候溫和，早晚溫差變化小，壩體混凝土可采用低熱水泥、施工過程中采用柱狀分塊澆筑、在早晚溫差較小的時(shí)段先澆筑完成體積較大的壩段、夏季施工預(yù)冷骨料和對(duì)混凝土表面進(jìn)行絕緣保護(hù)等方法即可有效地控制壩體混凝土澆筑過程中的水化熱溫升問題。

從施工條件看，常態(tài)混凝土重力壩方案優(yōu)于碾壓混凝土重力壩方案。

5 結(jié)語

常態(tài)混凝土重力壩壩體材料均一，抗?jié)B性能好，施工質(zhì)量易于管控。碾壓混凝土重力壩碾壓體積小，具有一定的施工難度。綜合考慮以上各種因素，桐梓水庫大壩最終采用常態(tài)混凝土重力壩方案。