董鳳新

(義縣水資源管理辦公室，遼寧 義縣 121100)

錦凌水庫大壩壩型比較與選擇

董鳳新

(義縣水資源管理辦公室，遼寧 義縣 121100)

錦凌水庫是以防洪、城市供水為主，兼顧改善地下水環(huán)境等綜合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，壩址位于錦州市上游約9.5km。文章介紹了錦凌水庫樞紐工程基本概況，從地形、地質(zhì)條件、建筑材料、工程量、工期、投資等方面對2種壩型做出了詳細(xì)的比較，最后確定錦凌水庫樞紐工程以土石壩為基本壩型的混合壩為優(yōu)選壩型方案。

錦凌水庫；大壩；對比；分析；選擇

1 工程概況

錦凌水庫是以防洪、城市供水為主，兼顧改善地下水環(huán)境等綜合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，壩址位于錦州市上游約9.5km。

水庫總庫容為8.08×108m3，攔河壩最大壩高48.3m，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[1]SL252—2000的規(guī)定，工程等別為II等，工程規(guī)模為大(2)型，永久性主要建筑物擋水壩段、溢流壩段、底孔壩段、引水壩段及連接段等均按2級設(shè)計；下游右岸防沖導(dǎo)墻等次要建筑物按3級設(shè)計；臨時性建筑物按4級設(shè)計。

2 壩型比較選擇

按工程選定的壩址和壩軸線，根據(jù)地形條件，沒有修建溢洪道的有利位置，因此，攔河壩不適于修建單純的土石壩；結(jié)合地質(zhì)和當(dāng)?shù)靥烊唤ㄖ牧系葪l件，修建混凝土重力壩和以土石壩為基本壩型混合壩(泄水和引水建筑物為混凝土壩)都是可行的[2]。現(xiàn)將上述壩型的布置方案比較如下：

3 混凝土重力壩方案

3.1 總體布置及壩體結(jié)構(gòu)

重力壩方案的擋水壩段分左右岸布置，泄洪消能設(shè)施布置于右岸主河槽部位，采用10個表孔，4個底孔泄洪，消能均采用挑流形式，引水壩段布置于底孔壩段右側(cè)，引水形式采用壩內(nèi)埋設(shè)壓力鋼管。重力壩壩頂高程63.30m，防浪墻頂高程64.50m，壩頂寬度10.0m，最大壩高48.30m。壩頂全長1167.5m，其中：溢流壩段總長177.5m，底孔壩段總長40.0m，引水壩段總長20.0m，擋水壩段兩岸合計總長930.0m，壩體橫縫根據(jù)建筑物布置需要，溢流壩段單壩段長17.5m，底孔單壩段長20.0m，擋水壩段單壩段長16.0m，引水壩段單壩段長20.0m。

3.2 壩體斷面

1)擋水壩段：通過斷面優(yōu)化設(shè)計，選出最佳擋水重力壩斷面。壩頂高程63.30m，壩頂寬度10.0m，壩體上游面上部垂直，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為55.07m。最低建基面高程15.00m，最大壩高48.30m，壩體底寬38.84m。

2)溢流壩段堰面采用WES冪曲線，堰頂高程51.30m，反弧半徑R為25.0m，挑流鼻坎頂高程36.80m，挑角θ為25°。壩體上游面上部垂直，最低建基面高程16.50m，最大堰高34.80m，壩體底寬50.14m。閘墩頂高程63.30m，上游側(cè)布置檢修交通橋，橋面寬度10.5m，下游側(cè)布置工作閘門啟閉機室。

3)底孔壩段體型斷面，由重力壩基本剖面作適當(dāng)演變而確定[3]。壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進水口懸挑1.0m布置，下游壩坡坡比1∶0.7，起坡點高程為59.30m，壩坡至42.30m高程與底孔閘墩相交。最大壩高43.30m，壩體底寬53.65m。閘墩頂布置工作閘門啟閉機室，在啟閉機室下游側(cè)布置檢修交通橋，橋面寬度6.0m。底孔消能采用挑流消能形式，反弧半徑R為24.0m，挑流鼻坎頂高程33.50m，挑角θ為30.0°。

4)引水壩段體形斷面設(shè)計，由重力壩基本剖面并結(jié)合引水管布置要求演變而確定。壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進口均縮進3.23m布置，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為59.30m。河床建基面高程23.00m，壩高40.40m，壩體底寬33.7m。

5)壩基防滲采用灌漿帷幕，孔深深入相對不透水層(ω<5Lu)以下5.0m，灌漿帷幕為1排，孔距2.0m。施工均在壩體基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)進行。兩岸壩頭根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，帷幕深入兩岸岸坡的長度為30.0m。壩基排水在灌漿廊道幕后設(shè)排水孔，孔距2.5m，孔深取帷幕深度的0.5倍，以排除帷幕的滲水。同時，壩體還設(shè)有橫向廊道，與縱向廊道一起形成壩基排水網(wǎng)絡(luò)，將基巖裂隙滲水匯集到集水井中，用排水泵抽排至壩外，以降低壩基揚壓力。

4 土石壩為基本壩型混合壩

4.1 總體布置及壩體結(jié)構(gòu)

土石壩作為基本壩型布置在左、右兩岸，泄洪消能設(shè)施布置于右側(cè)主河槽部位，采用10個表孔，4個底孔泄洪，采用挑流消能形式。引水壩段布置于主河槽右側(cè)，采用壩內(nèi)埋設(shè)壓力鋼管。攔河壩壩頂高程64.80m，防浪墻頂高程66.00m(防浪墻擋水)，土壩防滲心墻頂高程63.60m。壩頂全長1148.00m。詳見表1。

表1 錦凌水庫大壩長度一覽表

4.2 壩體斷面及構(gòu)造

1)土石壩的填筑材料為天然砂礫料，通過筑壩材料分析和結(jié)構(gòu)計算，壩頂寬度8.0m，最大壩高36.10m，防浪墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂高程66.00m，趾板底高程63.20m，壩體上游邊坡坡比為1∶2.5，采用干砌石護坡，護坡厚度0.4m；下游邊坡坡比為1∶2.25、1∶2.5，采用碎石護坡，護坡厚度0.3m。

土石壩防滲體為黏土心墻，墻頂寬3.0m，墻底置于砂卵礫石層。對心墻下部砂卵礫石層采用防滲墻防滲，并通過混凝土防滲墻預(yù)留灌漿管對下部基巖進行帷幕灌漿。

2)擋水重力壩段是根據(jù)溢流壩段泄洪時，為下游左連接段防沖影響而設(shè)置，通過斷面優(yōu)化設(shè)計，壩頂高程66.00m，壩頂寬度11.4m，壩體上游面上部垂直，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為53.77m。壩體底寬39.1m，建基面高程16.50m。

3)溢流壩段堰面采用WES冪曲線，堰頂高程51.30m，反弧半徑R為25.0m，挑流鼻坎挑角θ為25°，挑流鼻坎頂高程36.80m。壩體上游面上部垂直，建基面最低點高程16.00m，壩體底寬50.14m。閘墩頂高程64.80m，上游側(cè)布置檢修交通橋，橋面寬度10.5m；下游側(cè)布置工作閘門啟閉機室。

4)底孔壩段體型斷面，由重力壩基本剖面作適當(dāng)演變而確定。壩頂高程66.00m，壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進水口懸挑1.0m布置，下游壩坡坡比1∶0.7，起坡點高程為60.00m，壩坡至42.30m高程與底孔閘墩相交。建基面最低點高程21.00m，壩體底寬53.65m。閘墩頂布置工作閘門啟閉機室，在啟閉機室下游側(cè)布置檢修交通橋，橋面寬度6.0m。消能形式采用挑流，挑角θ為30°，反弧半徑R為24.0m，挑流鼻坎頂高程33.50m。

5)引水壩段體形斷面由重力壩基本剖面并結(jié)合引水管布置要求演變而確定。壩頂高程66.00m，壩頂寬度確定為11.4m，壩體上游面為垂直面，進口均縮進2.875m布置，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為60.00m。建基面高程22.00m，壩體底寬33.7m。

6)連接段設(shè)在土石壩段與混凝土壩段結(jié)合處，分左、右側(cè)布置，均采用半重力式擋土墻結(jié)構(gòu)。連接段墻頂高程64.80m，墻頂寬度3.0～1.0m，迎水面垂直，背水坡坡比1∶0.30(防沖導(dǎo)墻部分)、1∶0.85(土壩心墻與混凝土壩連接部分)，建基面高程15.00m，墻底最大寬度38.0m。

4.3 防滲與排水

土石壩心墻下部砂卵礫石層采用防滲墻防滲，并通過混凝土防滲墻預(yù)留灌漿管對下部基巖進行帷幕灌漿。帷幕灌漿深入相對不透水層(ω<5Lu)以下5.0m，灌漿帷幕為1排，孔距2.0m。兩岸壩頭，根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，帷幕深入兩岸岸坡的長度為30.0m。混凝土壩壩基防滲均采用灌漿帷幕，施工在壩體基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)進行，灌漿深度要求同土壩。混凝土壩壩基排水，采用在帷幕灌漿幕后設(shè)排水孔，孔距2.50m，孔深為帷幕深度的0.5倍，以排除經(jīng)帷幕的滲水。同時，壩體還設(shè)有橫向廊道，與縱向廊道一起形成壩基排水網(wǎng)絡(luò)，將基巖裂隙滲水匯集到集水井中，用排水泵抽排至壩外，以降低壩基揚壓力[4]。

5 壩型方案主要工程量及投資對比

5.1 重力壩方案

工程量及投資見表2。

5.2 混合壩方案

工程量及投資見表2。

表2 2種壩型方案主要工程量及投資對比表

通過表2對比分析，混合壩方案比重力壩方案節(jié)省投資13405萬元。

6 壩型的優(yōu)缺點對比

2種壩型的優(yōu)缺點對比見表3。

表3 2種壩型方案優(yōu)缺點對比表

7 結(jié) 論

1)混凝土重力壩方案：樞紐工程總體布置簡單、協(xié)調(diào)、緊湊；能較好解決泄洪流量大和下游防沖刷的問題；施工靈活性大，度汛風(fēng)險性小。但由于河谷較寬，河床覆蓋層較厚，造成開挖填筑量大、工程總投資高。

2)土石壩為基本壩型混合壩方案：筑壩材料部分可以就地取材，可節(jié)省大量的三材用量；同時，土石方開挖量小，可以解決棄料場占地大的問題；工程造價比混凝土重力壩方案低，總工期短。但泄洪建筑物布置較之混凝土重力壩方案協(xié)調(diào)性差。

3)綜上比較分析，以土石壩為基本壩型的混合壩方案優(yōu)點較為突出，尤為適于壩址天然地質(zhì)條件，工期較短，主體工程投資與混凝土重力壩方案相比可節(jié)省13405萬元，因此，設(shè)計推薦采用土石壩為基本壩型混合壩方案。

[1]中華人民共和國水利部.SL252—2000水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]楊海琴.張峰水庫大壩壩型選擇[J].東北水利水電，2008(05)：1-3，71.

[3]何志萍.松塔水庫樞紐工程可研壩型方案比選[J].山西水利，2010(02)：34-35.

[4]武東財.尚志市亞布力水庫大壩坎型比較與選擇[J].黑龍江水利科技，2012，40(01)：178-179.

1007-7596(2014)01-0074-03

2013-10-25

董鳳新(1972-)，女，遼寧阜新人，工程師。

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