雙橋水庫碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩設計

(四川省水利水電勘測設計研究院，四川 德陽，618000)

1 工程概況

雙橋水庫位于巴河左岸一級支流龍?zhí)断?，距平昌縣城19km，控制集水面積33.3km2，總庫容1784×104m3，是一座以灌溉為主，兼顧灌區(qū)農村人畜飲水，并作為城區(qū)應急備用水源的中型水利工程，設計灌溉面積5.73×104畝。經多種壩型和防滲材料比較研究，采用碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩，最大壩高74.9m。

2 壩址工程地質條件

壩址區(qū)河谷谷底較狹窄，寬約12m～30m，兩岸基本對稱，呈“V”型狹谷。河床基巖強風化帶一般厚0～3m，弱風化帶厚6m～10m；兩岸強、弱風化帶厚度分別為6m～8m和8m～12m。

壩基土體為孤塊石、卵石夾少量砂土，厚度0～3m，結構松散，局部架空。壩基巖體主要為砂巖及粉砂質泥巖，軟弱夾層連續(xù)性較差，不同埋深均有分布，最大埋深達49m，最小埋深可接近基巖頂面，軟弱夾層透水性一般為中等～弱透水。壩址岸坡為階梯狀陡坡，坡角一般30°～50°，局部達60°～80°，大多基巖裸露。

心墻基礎清除河床覆蓋層和表層強風化帶，其余清除松動巖體和弱風化層上層巖體。

壩基、壩肩巖體透水性隨深度增加而逐漸減小。相對隔水層以3LU為界，左右岸坡巖體透水帶分別厚38m～45m和42m～55m，河床段厚度為20m～25m。

3 天然建筑材料

大壩筑壩材料主要選擇大橋溝、謝家祠堂堆石料和溢洪道開挖料。

謝家祠堂堆石料場位于壩址下游，距壩址約200m。有用層為弱風化與新鮮淺灰～灰色厚層～巨厚層狀砂巖，成分以石英、長石為主，多為鐵硅質膠結。其中夾有一層粉砂質泥巖，巖性軟弱。

大橋溝堆石料場距壩址約445m。有用層為弱風化與新鮮淺灰～灰色厚層～巨厚層狀砂巖，成分以石英、長石為主，多為鐵硅質膠結。其中夾有兩層粉砂質泥巖和三層軟質砂巖。

溢洪道開挖石渣料主要為黃灰～灰色厚層～巨厚層砂巖及粉砂質泥巖。

瀝青混凝土骨料擬采用羅家壩料場天然砂礫石加工，質量和儲量均滿足要求。

4 大壩設計

4.1 剖面設計

大壩采用碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩，壩頂高程459.00m，心墻底高程384.10m，最大壩高74.9m。壩頂寬8.0m，壩頂軸線長218.8m。大壩上游邊坡1∶1.70，下游邊坡1∶2.00、1∶2.25，下游壩坡設一級馬道，高程429.00m，寬3.0m。下游河床段設堆石排水帶，頂部高程388.00m，下游坡腳設置堆石排水棱體，頂寬3.0m，高程399.00m，外邊坡1∶1.5。排水帶及棱體采用弱風化及新鮮砂巖堆石料填筑。下游壩面設置上壩梯步，凈寬5.0m。

心墻與壩殼料之間設2.0m寬的過渡層。心墻下游側沿高程386.00鋪設一層6.0m厚的過渡層與下游堆石排水棱體相銜接。碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩設計剖面見圖1。

圖1 碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩橫剖面

4.2 心墻結構

瀝青混凝土心墻位于壩軸線上游1.5m處，壩頂高程458.00m，高程402.00m以上寬度0.5m，以下寬度0.6m，心墻基座以上1.2m處寬度由0.6m逐漸擴大至1.2m。

心墻底部設C20混凝土基座，其下進行帷幕和固結灌漿。

在心墻同周邊建筑物的連接處設置漸變擴大段，以擴大接觸面，適應心墻變形。

5 材料設計

5.1 堆石料

堆石料用于上游壩殼和排水棱體，采用謝家祠堂料場的弱風化和新鮮砂巖料，飽和抗壓強度≥30MPa。

5.2 過渡料

過渡料用于心墻兩側和排水棱體前反濾料，采用謝家祠堂料場下部的新鮮砂巖人工破碎料。飽和抗壓強度≥30MPa。

5.3 石渣料

壩殼石渣料采用謝家祠堂料場、大橋溝料場強弱風化料和溢洪道開挖料。

筑壩材料主要參數(shù)見表1。

表1筑壩材料主要設計控制參數(shù)

5.4 瀝青混凝土

瀝青混凝土要求壓實后應滿足密度≥2.4t/m3，孔隙率應≤3%，滲透系數(shù)應≤1×10-8cm/s，水穩(wěn)定系數(shù)應≥0.9。瀝青采用克拉瑪依“AH-70”瀝青。粗骨料和細骨料采用羅家壩料場天然砂礫石料加工，填料采用普通硅酸鹽水泥。通過現(xiàn)場攤鋪試驗，瀝青混凝土施工配合比見表2。

表2施工瀝青混凝土配合比

6 基礎處理設計

6.1 心墻基礎處理

心墻基座以下進行固結灌漿和帷幕灌漿。

固結灌漿布置兩排，分別布置在距心墻軸線2.0m的上下游位置，孔距2.0m，深入基巖5.0m。

帷幕灌漿布置兩排，分別布置在距心墻軸線1.0m的上下游位置，孔距1.5m，深度控制在進入相對隔水層(q≤3Lu)以下5.0m。左壩肩帷幕灌漿沿軸線延伸37.0m，右壩肩沿軸線延伸70.0m。帷幕灌漿孔為鉛直孔，灌漿材料為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5。灌漿順序為先固結后帷幕。

6.2 壩殼基礎開挖

河床覆蓋層為孤塊卵石夾砂土，厚度0～3m。心墻和壩殼地基需將河床和兩岸的覆蓋層及全風化層范圍內清除，心墻置于弱風化基巖上，壩殼置于強風化基巖上，并將表面松動的石塊、凹處積土和突出的巖石清除。開挖后的壩殼建基面岸坡應大致平順，坡度不陡于1∶0.5，當岸坡上緩下陡時，變坡角小于20°。

7 觀測設計

根據大壩特點，分別設置了沉降位移觀測、心墻應力應變觀測、滲漏觀測和滲透觀測。運行期間對大壩水平位移和垂直位移進行觀測，最大水平位移32mm，最大垂直位移35mm，最大滲漏量為0.79L/s，測壓管水位較低，基本處于壩基排水帶內。

觀測結果表明，大壩運行正常。

8 結語

雙橋水庫于2012年12月25日開工建設，2015年10月30日完工。2018年11月竣工驗收，目前工程運行良好。滲漏和沉降觀測成果符合類似工程變化規(guī)律。