姜文峰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 壩型比較

重力壩依靠自身重力來(lái)維持穩(wěn)定，根據(jù)筑壩材料或施工工藝的差異，可分為砌石重力壩、常態(tài)或碾壓混凝土重力壩及堆石混凝土重力壩，從目前壩工發(fā)展情況看，堆石混凝土重力壩作為一種新壩型，被廣泛應(yīng)用于小水庫(kù)工程建設(shè)中。

1.1 砌石重力壩

砌石重力壩有水泥砂漿砌石和一級(jí)配混凝土砌石兩種施工方法。砌石壩的強(qiáng)度和均質(zhì)性弱于混凝土壩，但可發(fā)揮當(dāng)?shù)夭牧虾腿肆Y源豐富的優(yōu)勢(shì)，降低工程造價(jià)。以往山西省的砌石壩多為水泥砂漿砌石，施工質(zhì)量缺乏保證，特別是混凝土防滲墻工藝粗糙，極易形成漏水通道。我國(guó)南方地區(qū)采用的一級(jí)配混凝土砌石，采用振搗棒振搗，其施工質(zhì)量顯著高于后者，但使用人工較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前已很少采用。

1.2 常態(tài)混凝土重力壩

常態(tài)混凝土重力壩是一種傳統(tǒng)壩型，施工技術(shù)成熟，適于大型機(jī)械化施工，因水泥用量較大，造價(jià)相對(duì)較高。同時(shí)，施工技術(shù)和工序相對(duì)復(fù)雜，溫度控制和裂縫控制要求較高，對(duì)施工隊(duì)伍的技術(shù)素質(zhì)和機(jī)械化水平要求較高，一般應(yīng)用于超高壩型。

1.3 碾壓混凝土重力壩

近20年來(lái)，碾壓混凝土筑壩技術(shù)得到了大面積推廣。碾壓混凝土壩可以大幅降低水泥用量，克服了混凝土壩的缺點(diǎn)。但受壩址區(qū)地形條件影響較大，當(dāng)碾壓混凝土壩體積不大時(shí)，大規(guī)模機(jī)械化施工的優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮；碾壓混凝土和常態(tài)混凝土交錯(cuò)使用、相互干擾，增加了施工難度。同時(shí)，碾壓混凝土壩一般不適宜壩段缺口分期施工導(dǎo)流。

1.4 堆石混凝土重力壩

堆石混凝土是一項(xiàng)新型混凝土筑壩施工技術(shù)。該技術(shù)是以自密實(shí)混凝土技術(shù)為基礎(chǔ)的大體積混凝土施工技術(shù)，施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制；施工速度快，能充分發(fā)揮機(jī)械作業(yè)效應(yīng)；施工成本低，水泥用量較長(zhǎng)；適應(yīng)面廣。施工時(shí)先將大粒徑塊石入倉(cāng)，然后從堆石體上部澆入專用的自密實(shí)混凝土，利用其高流動(dòng)性完全充填堆石體空隙，形成完整、密實(shí)、有較高強(qiáng)度和低水化熱的大體積混凝土。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某水庫(kù)位于陽(yáng)泉市盂縣西潘鄉(xiāng)進(jìn)圭村至莊頭村之間的烏河下游干流上，壩址位于均才村上游約1 km處，壩址以上控制流域面積1112.3 km2。烏河屬海河流域，為滹沱河支流，發(fā)源于陽(yáng)曲縣的兩嶺山，自盂縣東蔣村西南0.3 km入陽(yáng)泉境內(nèi)，流經(jīng)盂縣東梁、西煙、西潘、莊里4個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），由南向北于莊里鄉(xiāng)棗院村匯入滹沱河，全長(zhǎng)64 km，流域面積1230 km2，陽(yáng)泉境內(nèi)流域面積697 km2。主要支流溫川河發(fā)源于陽(yáng)曲縣小五臺(tái)山，流域面積339.49 km2。

壩址處烏河河谷底寬140～200 m，河床覆蓋層厚5～7 m，河谷深槽處層厚14～16 m。壩基基巖主要為均才組混合花崗巖，基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度2～3 m，弱風(fēng)化層厚度15～20 m。建議挖除覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化層及部分弱風(fēng)化層，將壩建于弱風(fēng)化層中上部巖體上，并對(duì)壩基進(jìn)行固結(jié)灌漿，深5～8 m，壩基帷幕灌漿深度25～30 m。

2.2 工程布置

該水庫(kù)樞紐大壩由左岸擋水壩段、溢流壩段、右岸擋水壩段組成，共設(shè)9條橫縫，在縱向上將壩體分為10段。壩身泄洪設(shè)施為溢流表孔和泄洪沖沙底孔。大壩壩頂長(zhǎng)267.9 m，壩頂寬5.0 m，最大壩高59.5 m。大壩主體筑壩材料為堆石混凝土。

2.3 壩體斷面設(shè)計(jì)

擋水壩壩頂高程792.0 m，寬5 m，橫斷面以2個(gè)背靠背的直角三角形為基本斷面，上游三角形頂高程771.4 m，高程以上為鉛直面，以下迎水面坡率1∶0.2；下游三角形頂高程785.9 m，高程以上為鉛直面，以下壩坡坡率1∶0.75。壩頂上游側(cè)設(shè)鋼筋混凝土防浪墻，下游側(cè)設(shè)1.2 m高欄桿。溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰，堰頂高程786.4 m，溢流面由堰頂曲線段、斜坡直線段及銜接反弧段組成。堰頂上游堰頭采用三圓弧曲線，上游771.4 m高程以上為鉛直面，以下迎水面坡率1∶0.2；堰頂下游堰面曲線采用WES冪曲線，后接 1∶0.75斜坡直線段，斜坡直線段后接反弧段，反弧半徑10 m，采用挑流消能，挑角20°，鼻坎頂高程759.01 m。在壩頂高程處設(shè)交通橋，寬5 m，交通橋上下游設(shè)欄桿。泄洪沖沙底孔布置在左岸第4號(hào)壩段，為淹沒(méi)深孔式。泄流孔為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，孔口周邊C40抗磨蝕混凝土厚度均為1.0 m。進(jìn)口閘門處孔底高程756.4 m，孔口尺寸4 m×5 m（寬×高），布置一道平板檢修鋼閘門；檢修閘門與出口壓坡段之間按有壓短洞設(shè)計(jì)，出口壓坡段末端高度由5.0 m漸變?yōu)?.0 m，出口處孔口尺寸4 m×4 m（寬×高），布置一道弧形工作閘門。

2.4 壩基處理

本工程壩址處河中央為一沖刷深槽，且?guī)r石近表處有厚2～3 m的強(qiáng)風(fēng)化層。本工程對(duì)壩高大于50 m的中間各壩段建在弱風(fēng)化中部，其余壩段建在弱風(fēng)化上部基巖上，故確定最大壩高處壩基開(kāi)挖底高程按弱風(fēng)化層中部控制。壩基開(kāi)挖時(shí)，盡可能使建基面成為略微向上游傾斜狀；將壩端岸坡銜接處開(kāi)挖成臺(tái)階狀，臺(tái)階寬度不小于1/3壩段長(zhǎng)度。開(kāi)挖后的壩基面上擬覆蓋厚度為1.5 m的C15基礎(chǔ)混凝土。壩基基礎(chǔ)混凝土澆筑后，對(duì)壩基進(jìn)行固結(jié)灌漿（同灌漿帷幕相連接）。固結(jié)灌漿的孔排距初步確定為3.5 m，防滲帷幕上游端8～10 m，接近防滲帷幕處漸漸增加至10 m，防滲帷幕下游端6 m；灌漿終止封孔時(shí)，在每個(gè)灌漿孔內(nèi)埋設(shè)一根直徑20 mm的錨筋。

為減少壩基滲漏量，對(duì)壩基進(jìn)行防滲灌漿，以期形成帷幕。防滲帷幕位于灌漿廊道上游側(cè)，設(shè)計(jì)為單排，孔間距2 m，初擬灌漿深度20 m，使壩基透水率控制在3～5 Lu以內(nèi)。在灌漿廊道下游側(cè)設(shè)單排排水孔，排水孔深度初步確定為15 m。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合以上實(shí)例可以看出，重力壩結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，在做好地基處理的前提下，其耐用性較好，各功能區(qū)結(jié)構(gòu)容易布置，設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著筑壩技術(shù)的進(jìn)步及基礎(chǔ)處理技術(shù)水平的提高，可大大改善巖體質(zhì)量，重力壩會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用。