豐城市玉華山水庫工程規(guī)劃方案分析

吳克剛

(江西尚水建設(shè)有限公司 (工程部)，江西 宜春 331100)

1 工程概況

玉華山水庫(規(guī)劃名稱為八一水庫)位于清豐山溪豐水上游支流的希望水，距豐城市區(qū)約38 km，主壩壩址位于豐城市荷湖鄉(xiāng)政府后山西北側(cè)的奠山，水庫控制流域面積約79.9 km2，正常蓄水位62.0 m，總庫容約5368.00萬m3，防洪庫容約1575.23萬m3，興利庫容約3150.00萬m3，達到保證率95%的最大日供水量為15.9萬m3、多年平均城鎮(zhèn)綜合供水量為4406.4萬m3，工程樞紐主要由擋水、泄水及取水建筑物組成，是一座以供水結(jié)合防洪為主，兼顧灌溉等綜合利用的中型水利樞紐工程，是為了解決清豐山溪流域內(nèi)防洪問題的控制性樞紐工程。

2 工程布置

玉華山水庫擋水建筑物由2座主壩和5座副壩組成。1#主壩位于水庫東側(cè)，2#主壩布置在河床，1#～5#副壩分別位于主壩由東向西的幾處埡口處。主壩采用黏土心墻壩壩型，副壩采用均質(zhì)壩壩型，岸邊溢洪道布置在2#主壩左岸，堰頂高程為60.0 m，采用3孔溢流，孔口尺寸為10.0 m×7.5 m(寬×高)。主副壩壩頂高程均為68.5 m，主副壩最大壩高為41.5 m，壩頂寬度為7.0 m。

玉華山水庫輸水系統(tǒng)進水口布置在2#主壩導(dǎo)流隧洞西側(cè)約30 m處，進水口采用塔式分層取水型式，塔頂高程68.5 m，在不同高程處布置3個進水口，高程分別為44.0 m、49.0 m、54.0 m。采用有壓取水口自流取水，孔口尺寸相同，均為2.0 m×3.0 m(寬×高)，每個孔口布置一道平板鋼閘門，取水口前面設(shè)一道攔污柵，塔后接引水隧洞，隧洞尺寸為3.0 m×3.2 m(寬×高)，并在大壩帷幕處設(shè)置混凝土堵頭，堵頭內(nèi)埋設(shè)壓力鋼管與下游輸水管線銜接。隧洞采用50 cm厚鋼筋混凝土襯砌。

3 主要建筑物設(shè)計

3.1 擋水建筑物設(shè)計

玉華山主水庫擋水建筑物由2座主壩和5座副壩組成。主壩均采用黏土心墻壩壩型，副壩均采用均質(zhì)壩。

3.1.1 1#主壩

1#主壩黏土心墻壩壩頂高程68.5 m，壩頂寬7.0 m，上游設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程69.7 m，防浪墻高2.7 m，最大壩高37.5 m，壩頂長1600.0 m，左、右岸壩頭與庫岸連接公路相接。壩頂路面為混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.25 m，下設(shè)0.3 m 厚水泥穩(wěn)定層和0.25 m厚碎石墊層。

上下游壩坡坡比1∶2.00，上、下游壩坡在48.0 m高程設(shè)一級馬道，馬道寬3 m，上、下游壩坡均采用干砌塊石護坡。

心墻頂高程為67.0 m，心墻底高程32.0 m，心墻最大高度35 m。心墻頂寬3.0 m，上、下游坡比1∶0.25，心墻最大底寬20.5 m，為壩高的0.55倍。

心墻上下游設(shè)一層反濾層，水平寬度均為2 m；過渡層水平寬度均為3 m。反濾料和過渡料均采用石料場石料人工軋制而成。

為滿足防滲要求，大壩心墻(包括心墻兩側(cè)上、下游過渡層部位)左岸覆蓋層淺薄，下伏為強風(fēng)化基巖，清除表層覆蓋層，基礎(chǔ)置于強風(fēng)化基巖上；右岸山坡及殘丘地勢處，強風(fēng)化頂板埋深約10 m，心墻基礎(chǔ)清除表層覆蓋層及全風(fēng)化層，置于強風(fēng)化基巖上；河谷中部靠近右岸范圍強風(fēng)化頂板埋深較大，局部達25 m左右，挖除表層素填土層及表層含植物根系等松散層，以粉質(zhì)黏土層作為心墻基礎(chǔ)。上、下游堆石區(qū)可挖除表層腐殖土、松散的卵礫石層，置于覆蓋層或全風(fēng)化基礎(chǔ)上。

為保證心墻與壩基之間結(jié)合良好，不發(fā)生沿接觸面的集中滲漏及接觸沖刷，在心墻防滲料與基巖接觸帶設(shè)置混凝土墊層[1]，以滿足心墻與岸坡連接的平順。墊層采用C25混凝土，厚1.0 m。在心墻基礎(chǔ)范圍內(nèi)的基巖表層進行水泥固結(jié)灌漿處理，以加強基巖的完整性，降低基巖的透水性，防止沖蝕。固結(jié)灌漿孔采用梅花型布置，間排距均為3 m，孔深5 m。

心墻基礎(chǔ)在覆蓋層壩段，基礎(chǔ)防滲采用混凝土防滲墻+帷幕灌漿處理，基礎(chǔ)覆蓋層及全風(fēng)化土內(nèi)采用C20混凝土防滲墻，墻厚60 cm，深入強風(fēng)化基巖以下1 m，墻底接帷幕灌漿。其余壩段處壩基槽挖至基巖并進行帷幕灌漿防滲處理。帷幕灌漿深度和范圍按達到基礎(chǔ)相對隔水層(q≤3 Lu)以下5 m，并不小于0.4倍壩前水頭控制。帷幕灌漿孔距2 m，一般為單排孔，遇斷層破碎帶及裂隙密集帶適當加密為2排孔。壩體防滲與兩岸庫岸防滲體相接。

3.1.2 2#主壩

2#主壩壩型同1#主壩，采用黏土心墻壩，壩頂高程68.5 m，壩頂寬7.0 m，上游設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程69.7 m，防浪墻高2.7 m，最大壩高41.5 m，壩頂長472.0 m，左、右岸壩頭與庫岸連接公路相接。壩頂路面為混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.25 m，下設(shè)0.3 m厚水泥穩(wěn)定層和0.25 m厚碎石墊層。上下游壩坡坡比1∶2.00，壩坡在48.0 m高程設(shè)一級馬道，馬道寬3 m，上、下游壩坡均采用干砌塊石護坡。

心墻頂高程為67.0 m，底高程28.0 m，最大高度39 m,頂寬3.0 m，上、下游坡比1∶0.25，心墻最大底寬22.5 m，為壩高的0.54倍。

心墻上下游設(shè)一層反濾層，水平寬度均為2 m；過渡層水平寬度均為3 m。反濾料和過渡料均采用石料場石料人工軋制而成。

上游堆石采用料場開采的新鮮或微、弱風(fēng)化花崗巖，下游45.0 m以上堆石采用基礎(chǔ)開挖的全、強風(fēng)化混合料，45.0 m以下采用料場開采的新鮮或微、弱風(fēng)化花崗巖的透水堆石料。

壩體分區(qū)，反濾，筑壩材料、壩基開挖與處理設(shè)計同1#主壩基本相同。

3.1.3 副壩

1#～5#副壩采用均質(zhì)土壩，壩頂高程與主壩一致為68.5 m，壩頂寬7.0 m，上游設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程69.7 m，最大壩高17.5～35.5 m，壩頂長78～314 m，壩體上游坡面坡比1∶3.50，下游坡面坡比1∶2.20。壩體內(nèi)部采用全風(fēng)化土料防滲，防滲土料頂高程67.0 m，在壩軸線下游處設(shè)置2.0 m厚豎式排水與1.5 m厚褥墊式排水相接，墊褥式排水與基礎(chǔ)之間設(shè)過渡層和反濾層，厚度分別為2.0 m、1.5 m。壩體上游面及下游壩面采用干砌石護坡，并設(shè)置過渡層和反濾層，水平寬度分別為2.0 m和1.5 m。

為滿足防滲要求，大壩基礎(chǔ)壩軸線上下游范圍清除表層腐殖土及覆蓋層和松散的卵礫石層和局部風(fēng)化破碎巖體，開挖深度1～2 m，壩軸線處設(shè)置一道截滲槽，槽底開挖至強風(fēng)化巖體上(如底部全風(fēng)化巖層較厚，則基礎(chǔ)置于密實的原狀土層，下部與防滲墻相接)，槽底寬6.0 m，并設(shè)厚1.0 m 的混凝土蓋板。

1#、5#副壩基礎(chǔ)由于全風(fēng)化層約15～20 m深，因此采用混凝土防滲墻進行防滲處理[2]，C20混凝土防滲墻厚60 cm，深入強風(fēng)化基巖以下1 m，下接帷幕灌漿；2#、3#、4#副壩基礎(chǔ)全強風(fēng)化較淺，因此采用帷幕灌漿進行防滲處理。帷幕灌漿深度和范圍需達到基礎(chǔ)相對隔水層(q≤3 Lu)以下5 m，并≥0.4倍壩前水頭控制。帷幕灌漿孔距2 m，遇裂隙密集帶適當加密。壩體防滲與兩岸公路防滲體相接。

3.2 泄水建筑物設(shè)計

3.2.1 岸邊溢洪道布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計

岸邊溢洪道布置于2#主壩左壩肩，建筑物由進水渠、溢流堰、泄槽、消力池，下游護坦等。溢流堰到消力池長120.37 m，溢洪道全長約272.64 m。

進水渠底板高程54.0 m，長約77 m，寬36 m，溢流堰前兩側(cè)設(shè)混凝土貼坡，進水渠底板設(shè)厚0.5 m混凝土襯砌。

溢流堰泄槽末端與下游消力池采用R=20 m的反弧相接，池底高程32 m，底板厚3 m，寬36 m，消力池兩側(cè)設(shè)衡重式混凝土擋墻，墻頂高程47.0 m，池長55 m，消力池末端設(shè)混凝土齒坎，坎高4 m，坎頂寬1 m，坎下游接大塊石海漫，海漫兩側(cè)47.0 m高程以下設(shè)混凝土貼坡。海漫下游與下游河道順接。

3.2.2 基礎(chǔ)處理

為提高溢流堰體及泄槽基礎(chǔ)完整性和承載力，進行基礎(chǔ)固結(jié)灌漿處理，固結(jié)灌漿孔入巖3 m，間距1.5 m，梅花形布置。

堰體及泄槽基礎(chǔ)設(shè)置φ25錨筋，間距為@2 m×2 m，L=4.5 m，入巖4 m。為加強泄槽邊墻及消力池邊墻的穩(wěn)定性，墻體基礎(chǔ)均設(shè)置φ25錨筋，間距為@2 m×2 m，L=4.5 m，入巖4 m，梅花型布置。進水渠及下游大塊石海漫兩側(cè)的貼坡設(shè)置φ25錨桿，間距為@2 m×2 m，L=4.5 m，入巖4 m。

溢洪道底板基礎(chǔ)進行排水處理，底板基礎(chǔ)布置3條縱向排水溝槽和6條橫向排水槽，縱、橫向排水溝槽下部均布置有排水孔。地下滲水由布置在泄槽底板的排水網(wǎng)絡(luò)，引至縱向排水溝槽，并由消力池底板兩側(cè)埋設(shè)的鑄鐵管排至下游大塊石海漫。

溢洪道下游出口兩側(cè)岸坡表層覆蓋層厚0.5 ～2.0 m，全風(fēng)化厚度最深達6 m，強風(fēng)化厚度10 ～20 m，為防止下泄水流對下游河道及兩岸岸坡的沖刷，消力池下游接大塊石海曼，海曼頂高程36.0 m，海曼兩側(cè)開挖邊坡38.0 m高程以下開挖坡比1∶0.75，38.0 m高程以上開挖坡比1∶1.50，45.2 m高程以下設(shè)混凝土貼坡，厚0.8 m，45.2 m 以上邊坡采用系統(tǒng)噴錨支護。

3.3 取水建筑物設(shè)計

取水建筑物包含進水口及引水隧洞，取水隧洞堵頭后接輸水管道，堵頭后輸水鋼管設(shè)事故檢修閥。

玉華山水庫輸水系統(tǒng)進水口布置在2#主壩導(dǎo)流隧洞西側(cè)約30 m處，進水口采用塔式分層取水型式，塔頂高程68.5 m，正常蓄水位62.0 m，設(shè)計洪水位66.8 m，死水位48.0 m。在不同高程處布置3個進水口，底板高程分別為44.0 m、49.0 m、54.0 m。采用有壓取水口自流取水，孔口尺寸相同，均為2.0 m×3.0 m(寬×高)。每個孔口布置一道平板鋼閘門，采用門機啟閉。分層取水口前面設(shè)一道攔污柵，孔口尺寸(寬×高)為3.8 m×18.0 m。

進水塔前設(shè)一道攔沙坎，同時取水口連接導(dǎo)流洞前明渠，結(jié)合作為運行期沉沙防淤措施。塔體結(jié)構(gòu)及塔頂交通橋結(jié)合邊坡開挖馬道布置，塔頂交通橋連接壩頂公路，作為進水塔永久交通通道。

引水隧洞開挖尺寸為3.0 m×3.2 m(寬×高)，全長167 m，在大壩帷幕線處設(shè)置混凝土堵頭，堵頭側(cè)上游引水隧洞采用50 cm厚鋼筋混凝土襯砌，襯后尺寸為2.0 m×2.2 m(寬×高)，堵頭內(nèi)埋設(shè)壓力鋼管DN1800，堵頭接約490 m輸水鋼管至導(dǎo)流明渠末端，鋼管采用鎮(zhèn)墩、支洞洞內(nèi)明敷，導(dǎo)流明渠末端銜接供水主管線(已包含在豐城市城市供水管道工程中)?；炷炼骂^段設(shè)止水環(huán)和止推環(huán)[4]，對堵頭段進行帷幕灌漿和回填灌漿。堵頭后接輸水鋼管，鋼管段設(shè)事故檢修閥。堵頭至隧洞出口段鋼管采用外包混凝土封閉。

4 結(jié) 語

已建的清豐山溪上游十幾座大中型水庫，均以灌溉為主，且未設(shè)置專門承擔下游防洪任務(wù)的庫容，不具備防洪功能，為了提高清豐山溪中下游主要防洪保護對象的防洪標準，規(guī)劃玉華山水庫作為解決流域內(nèi)防洪問題的控制樞紐工程；

文章根據(jù)壩址地質(zhì)、地形地貌等實際情況，確定玉華山水庫擋水建筑物由2座主壩和5座副壩組成，其中主壩采用黏土心墻壩，副壩采用均質(zhì)土壩；泄水建筑物采用岸邊溢洪道，堰體為WES實用堰；取水建筑物采用隧洞接輸水管道的型式；本文做為水庫工程規(guī)劃階段的方案設(shè)計，具有一定的設(shè)計深度，設(shè)計思路和方法比較成熟，可為類似工程規(guī)劃方案提供參考。

玉華山水庫工程實施后，與堤防、蓄滯洪區(qū)及其他大中型水庫共同承擔流域內(nèi)水庫下游城鎮(zhèn)、重要設(shè)施和農(nóng)田等防護對象的防洪任務(wù)；另外玉華山水庫作為供水水源，與贛江水源一起保證豐城市中心城區(qū)供水需求，徹底解決豐城市的城市安全用水總量。