松子坑水庫(kù)壩線(xiàn)選定分析

董世偉

（深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳518000）

0 引言

在選定壩線(xiàn)階段，評(píng)價(jià)各壩址的建壩條件，按照技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作為約束條件合理確定方案，確保水庫(kù)高效優(yōu)質(zhì)［1］。依據(jù)水庫(kù)規(guī)劃要求，考慮地形地質(zhì)條件、結(jié)合樞紐布置和投資因素是壩線(xiàn)確定的考量要素。根據(jù)規(guī)劃，松子坑水庫(kù)功能以調(diào)蓄為主，作為整個(gè)深圳市的供水調(diào)蓄系統(tǒng)的一部分，擔(dān)負(fù)著全市的供水調(diào)蓄任務(wù)，其年平均天然徑流量不到水庫(kù)總庫(kù)容的1/7，調(diào)蓄水量主要通過(guò)東部供水水源工程引取的境外水源補(bǔ)充。因此，選定壩線(xiàn)首要考量的便是增大松子坑水庫(kù)的興利調(diào)節(jié)庫(kù)容，調(diào)蓄儲(chǔ)備天然來(lái)水及境外調(diào)水，確保整個(gè)東部地區(qū)的用水安全及增大全市的調(diào)蓄庫(kù)容。

1 工程概況

松子坑水庫(kù)位于深圳市龍崗區(qū)所轄區(qū)域內(nèi)，工程區(qū)原狀為三座緊鄰的?。?）型水庫(kù)，分別是松子坑水庫(kù)、獺湖水庫(kù)和三角樓水庫(kù)，相互之間僅為山梁分隔。為滿(mǎn)足深圳市用水調(diào)蓄要求，對(duì)松子坑水庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)建。擴(kuò)建工程的主要任務(wù)是在現(xiàn)有三角樓水庫(kù)大壩上游庫(kù)區(qū)內(nèi)新建大壩以增加總庫(kù)容，與松子坑水庫(kù)（一期）共同組成一個(gè)總庫(kù)容為3952.90萬(wàn)m3的新水庫(kù)，以配合其它工程措施來(lái)共同滿(mǎn)足東部水源工程境外水入境對(duì)水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容的要求，保證整個(gè)東部地區(qū)的供水需求。

松子坑水庫(kù)擴(kuò)建后依據(jù)總庫(kù)容、供水對(duì)象的重要性確定其屬中型水庫(kù)，工程等級(jí)為III等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別為4級(jí)，且水庫(kù)主要功能仍是調(diào)蓄，水庫(kù)布置見(jiàn)圖1。

圖1 松子坑水庫(kù)擴(kuò)建工程位置示意圖

2 壩線(xiàn)選定

水庫(kù)改擴(kuò)建擬定了上、下壩線(xiàn)兩個(gè)方案，本工程從上、下壩線(xiàn)成庫(kù)的庫(kù)容、地形地質(zhì)條件、地基處理、工程投資等方面進(jìn)行比較，以水庫(kù)主要建筑為主線(xiàn)綜合確定壩線(xiàn)方案。

2.1 庫(kù)容條件比較

上壩線(xiàn)位于三角樓水庫(kù)原壩址上游約400 m處，兩岸壩肩分別與2#副壩、4#副壩之間的山丘相連，為直線(xiàn)布置，壩軸線(xiàn)長(zhǎng)730 m；下壩線(xiàn)兩岸與上壩線(xiàn)為同一山丘，即兩岸壩肩同樣與2#、4#副壩之間的山丘相連，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)狀地形，利用兩壩軸線(xiàn)之間的低矮山丘，壩軸線(xiàn)分成左右兩段呈折線(xiàn)布置，兩端軸線(xiàn)之間采用圓弧連接，壩軸線(xiàn)長(zhǎng)804 m。下壩線(xiàn)河床段距三角樓水庫(kù)原壩址約280 m處。

下壩線(xiàn)由于折向下游布置，較上壩線(xiàn)增加148.0萬(wàn)m3的庫(kù)容，兩壩線(xiàn)方案基本情況見(jiàn)表1。

表1 上、下壩線(xiàn)的基本特性比較表

2.2 地形、地質(zhì)條件比較

兩方案壩肩位置基本相同，與上壩線(xiàn)方案的壩軸線(xiàn)呈直線(xiàn)不同，下壩線(xiàn)壩軸線(xiàn)呈折線(xiàn)，以充分增加水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容。兩壩線(xiàn)的地質(zhì)條件見(jiàn)表2。

表2 兩壩線(xiàn)的地質(zhì)條件比較表

由表2可知，兩壩線(xiàn)方案在右壩段地質(zhì)條件比較相似。上壩線(xiàn)左側(cè)河床段覆蓋層較厚，為5 m～10 m厚的軟塑狀粉質(zhì)粘土，地質(zhì)條件稍差于下壩線(xiàn)。

2.3 地基處理比較

地基處理上，兩壩線(xiàn)方案的左、右壩段、河床段地基處理方法基本相同。均需進(jìn)行清基處理，上壩線(xiàn)河床段覆蓋較厚，單位長(zhǎng)度清除土方量較大，下壩線(xiàn)河床段覆蓋相對(duì)較薄，單位長(zhǎng)度清除土方量較小。

壩基防滲處理：根據(jù)壩址區(qū)的地質(zhì)剖面圖，壩體防滲體基礎(chǔ)大部分坐落在全風(fēng)化土層上，小部分坐落在強(qiáng)風(fēng)化層上，全風(fēng)化土層的滲透系數(shù)為1×10-5cm/s～5×10-5cm/s，強(qiáng)風(fēng)化層的滲透性為3 Lu～5 Lu，全風(fēng)化層及強(qiáng)風(fēng)化層總體均屬于弱透水層，因此不再進(jìn)行基礎(chǔ)防滲處理。在壩基局部壩段，壩體防滲體底部全風(fēng)化層及強(qiáng)風(fēng)化層中，局部透水區(qū)域滲透性大于10 Lu，但因其上部均有厚度8 m～20 m，滲透系數(shù)為1×10-5cm/s～5×10-5cm/s的全風(fēng)化覆蓋層，因此也不再進(jìn)行基礎(chǔ)防滲處理。對(duì)于F3和F4斷層，斷層清基完成后，采用砼進(jìn)行封填，并對(duì)其沿線(xiàn)及兩側(cè)20m范圍內(nèi)進(jìn)行灌漿處理。

2.4 樞紐工程布置比較

兩方案在工程具體布局方面基本相似，都需布置泄洪建筑物及導(dǎo)流設(shè)施，其中導(dǎo)流采用隧洞，大壩竣工后隧洞兼作泄洪管。

2.5 投資比較

兩方案均按初擬的心墻土石壩的壩型進(jìn)行比較，心墻均坐落在全風(fēng)化土或強(qiáng)風(fēng)化巖上，具體費(fèi)用情況見(jiàn)表3。

表3 方案投資比較表

2.6 壩線(xiàn)比選結(jié)論

綜上所述，從地質(zhì)條件上考慮，下壩線(xiàn)方案的壩基處理只是常規(guī)挖除處理，挖除深度在1 m～3 m，難度較??；而上壩線(xiàn)河床段壩基挖除厚約5 m～10 m的軟弱土層，形成高邊坡，同時(shí)增加回填工作量，施工難度較大，對(duì)岸坡穩(wěn)定不利；從投資上考慮，下壩線(xiàn)大壩工程總投資較上壩線(xiàn)大壩工程總造價(jià)多348.35萬(wàn)元，水庫(kù)總庫(kù)容增加了148萬(wàn)m3。折合成單位庫(kù)容投資，下壩線(xiàn)單位庫(kù)容投資小于上壩線(xiàn)方案，下壩線(xiàn)較上壩線(xiàn)方案增加的148萬(wàn)m3庫(kù)容，折合成單位庫(kù)容投資為2.35元，下壩線(xiàn)單位庫(kù)容投資優(yōu)勢(shì)會(huì)更為顯著。因此，推薦采用下壩線(xiàn)方案。另一方面，從增加深圳市聯(lián)網(wǎng)水庫(kù)調(diào)蓄庫(kù)容方面考慮，松子坑水庫(kù)擴(kuò)建規(guī)模應(yīng)是在其地形條件允許、經(jīng)濟(jì)可行的情況下興利庫(kù)容越大越好，因此在兩方案工程投資相差不大的情況下，推薦興利庫(kù)容大、單位庫(kù)容投資小的下壩線(xiàn)方案。兩壩線(xiàn)特點(diǎn)綜合比較見(jiàn)表4。

表4 上下壩線(xiàn)綜合比較

3 結(jié)語(yǔ)

基于松子坑水庫(kù)改擴(kuò)建工程，在壩線(xiàn)選定階段從工程投資、施工難度及庫(kù)容效益方面綜合比選了上、下壩線(xiàn)方案。下壩線(xiàn)方案較上壩線(xiàn)方案工程投資增加了348.35萬(wàn)元，庫(kù)容增加了148.0萬(wàn)m3，增加的單位庫(kù)容成本為2.35元；從地質(zhì)條件上考慮，下壩線(xiàn)方案的壩基處理挖除淤泥以及軟塑狀的粉質(zhì)粘土層難度較?。欢蠅尉€(xiàn)河床壩基挖除軟弱土層易形成高邊坡，同時(shí)增加回填工作量，施工難度較大，對(duì)岸坡穩(wěn)定不利。綜上因素，下壩址具有庫(kù)容相對(duì)較大、單位庫(kù)容投資小，壩基處理難度低的優(yōu)點(diǎn)，基于此最終推薦采用下壩線(xiàn)方案。