毛廷貴 韓天福

（余慶縣水利局 貴州 余慶 564400）

1 工程概況

魁龍水庫工程位于貴州省余慶縣小腮鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座以余慶縣城供水和白泥鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)供水的中型水庫。水庫壩址以上集雨面積39.4km2，總庫容1152萬m3，正常庫容979萬m3，興利庫容為907萬m3，設(shè)計供水能力1170萬m3/年。工程主要構(gòu)筑物由鋼筋混凝土面板堆石壩、豎井旋流泄洪系統(tǒng)及引水系統(tǒng)構(gòu)成，擬建大壩最大壩高為58.50 m，屬中壩，工程等別Ⅲ等。

2 壩體設(shè)計

2.1 壩型選擇

根據(jù)壩址地質(zhì)和可開采料場條件選擇壩型有三種壩型可供選擇：①土壩。壩址區(qū)附近天然建筑材料主要為第三系（E）礫巖及約8km以外灰?guī)r料，可利用的天然土料較缺乏，且質(zhì)量不均，其儲量及開采條件不具備修建土壩的條件。②重力壩、拱壩。壩基為礫巖地層，層間每10 m～15 m夾有一層泥質(zhì)膠結(jié)層，厚3cm～15cm，巖層傾下游，緩傾左岸，建剛性壩壩基及壩肩抗滑穩(wěn)定均不利，不具備修建重力壩、拱壩條件。③鋼筋混凝土面板堆石壩。其對壩基地質(zhì)無特別要求，且具有大壩穩(wěn)定性好，不易潰壩等優(yōu)點。鑒于灰?guī)r料場距壩址較遠(yuǎn)，交通不便，就近有大量礫巖—軟巖可供開采及壩址地質(zhì)等綜合因素，確定魁龍水庫大壩選擇硬巖+軟巖鋼筋混凝土面板堆石壩。

2.2 壩型結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土面板堆石壩結(jié)構(gòu)主要控制指標(biāo)有：壩體結(jié)構(gòu)尺寸、上下游壩坡坡比，鋼筋混凝土面板厚度及大壩墊層堆石區(qū)結(jié)構(gòu)。

壩體結(jié)構(gòu)尺寸由庫容、工程運行條件及壩址地貌確定，魁龍水庫水庫最大壩高58.50 m，壩頂寬7.0 m，壩頂長190.00 m，壩頂高程633.50 m，上游設(shè)高3.60 m的“L”型防浪墻，最大壩底寬170.66 m。

壩坡坡比在國內(nèi)的大部分混凝土面板堆石壩一般采用經(jīng)驗值，當(dāng)筑壩材料為硬巖堆石料時，上、下游壩坡可采用1∶1.3～1∶1.4，軟巖堆石體的壩坡適當(dāng)放緩。依照已建壩成功經(jīng)驗及面板堆石規(guī)范，魁龍水庫上游壩坡坡比取1∶1.40，下游壩坡坡比取1∶1.40、1∶1.50。

面板厚度依照規(guī)范0.3 m～0.4 m，綜合考慮水庫建壩材料，魁龍水庫鋼筋混凝土防滲面板厚度取0.45 m。面板下端與趾板相接，趾板厚0.50 m，寬5.0 m～4.0 m，置于弱風(fēng)化層上部巖基上，為了延長趾板基礎(chǔ)滲徑，在趾板下游基礎(chǔ)采用掛網(wǎng)噴C20砼支護(hù)，噴砼厚度100mm。面板采用C 25鋼筋混凝土，混凝土抗?jié)B等級為W8，為防止面板開裂，面板設(shè)單層雙向鋼筋，水平向配筋率為0.3%，豎向配筋率為0.4%，在岸坡周邊縫及附近適當(dāng)配置增強鋼筋。趾板采用C 25鋼筋混凝土，設(shè)單層雙向鋼筋，水平向配筋率為0.3%，豎向配筋率為0.4%，趾板設(shè)φ25砂漿錨桿（單根長4.5 m）與基巖連接，錨入基巖4.0 m，間距1.5 m。

圖1 大壩橫剖面示意圖

大壩墊層堆石區(qū)結(jié)構(gòu)按面板壩結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)類比確定，面板后設(shè)水平寬3.0 m的墊層，墊層后設(shè)水平寬4.0 m的過渡層，過渡層后（壩體626.00 m～583.00 m高程段）設(shè)堅向排水區(qū)和（壩底578.00 m～583.00 m高程段）水平排水區(qū)，堅向排水區(qū)后和水平排水區(qū)以上為主堆石區(qū)（干燥區(qū)），下游壩面為干砌塊石護(hù)面。大壩結(jié)構(gòu)詳見圖1。

2.3 填壩材料

水庫大壩筑壩材料采用人工砂石料，主要由墊層料、過渡料、主堆石區(qū)料及下游堆石區(qū)料、下游特殊墊層料、上游鋪蓋區(qū)料構(gòu)成，總填筑量46萬m3。大壩填筑料指示由材料物理力學(xué)實驗和現(xiàn)場碾壓實驗確定。2013年5月20日在實驗場完成了碾壓實驗，2013年8月20日在南京水科院完成了材料物理力學(xué)實驗，其筑壩指示如下：

表1 填壩材料分區(qū)特性表

表2 各種工況下壩坡穩(wěn)定計算

（1）墊層區(qū)。水平寬3.0 m，采用灰?guī)r骨料，鋪筑層厚0.4 m，最大粒徑80mm，粒徑小于5mm的含量宜為30%～40%，小于0.1mm的含量宜控制在5%左右。為了減少上游面斜坡碾施工難度和提高施工速度及質(zhì)量，在上游壩增設(shè)一道C 5擠壓砼墻后，再采用8 t振動碾壓，壓實后應(yīng)具有內(nèi)部滲透穩(wěn)定性、低壓縮性、高抗剪強度，干容重2.20 t/m3，空隙率15%，滲透系數(shù)1×10-3～10-4cm/s。

（2）過渡區(qū)。水平寬4.0 m，采用灰?guī)r骨料，鋪筑層厚0.4 m，最大粒徑300mm，且級配連續(xù)，采用22 t振動碾壓，壓實后具有低壓縮性、高抗剪強度、自由排水性能，干容重2.15 t/m3，空隙率20%，滲透系數(shù)＞1×10-3cm/s。

（3）排水區(qū)。壩體626.00 m～583.00 m高程段設(shè)堅向排水區(qū)，水平寬4.0 m～11.20 m，并在河床壩底578.00 m～583.00 m高程段設(shè)水平排水區(qū)，排水區(qū)均采用灰?guī)r骨料。鋪筑層厚0.8 m，最大粒徑為600mm，采用22 t振動碾壓，壓實后能自由排水、有較高的壓實密度和變形模量，干容重2.10 t/m3，空隙率24%，滲透系數(shù)＞1×10-1cm/s。

（4）主堆石區(qū)及下游堆石區(qū)料。采用礫巖石料，鋪筑層厚0.8 m，最大粒徑800mm，采用22 t振動碾壓，壓實后具有較低的壓縮性和一定的抗剪強度。干容重2.0 t/m3，空隙率20%，滲透系數(shù)＞1×10-3cm/s。

（5）周邊縫下游側(cè)特殊墊層料。采用最大粒徑小于40mm灰?guī)r料，且內(nèi)部穩(wěn)定的反濾料。薄層碾壓密實，鋪筑層厚0.2 m，采用手扶振動碾壓，壓實后干容重2.15 t/m3，以盡量減少周邊縫的位移，同時對周邊縫表面鋪設(shè)的粉細(xì)砂、粉煤灰等起反濾作用。

（6）上游鋪蓋區(qū)。采用粉土、粉細(xì)砂、粉煤灰等材料，上游蓋重區(qū)采用土石渣填料。填壩材料分區(qū)特性見表1。

3 大壩穩(wěn)定

水庫上游壩坡為1∶1.40，下游壩坡為1∶1.40、1∶1.50，壩頂寬7.0 m，最大壩底寬170.66 m。根據(jù)《混凝土面板堆石壩設(shè)計規(guī)范》（SL228－98）規(guī)定，由于大壩部分主堆石和下游堆石材料采用礫巖，屬軟巖堆石壩，大壩壩坡穩(wěn)定分析采用二維線性計算。依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL274－2001）壩坡穩(wěn)定分析方法，采用水利水電科學(xué)研究院土石壩壩坡穩(wěn)定程序《S T A B》簡化版中的有效應(yīng)力法計算，滑裂面為圓?。ó呅て辗ǎ?。選取面板堆石壩典型斷面進(jìn)行計算，排水區(qū)堆石體完全透水，不考慮面板作用。計算工況：①水庫正常蓄水位630.00 m時下游壩坡；②水庫校核洪水位632.48 m時下游壩坡；③水庫死水位602.00 m時上游壩坡；④水庫水位從正常蓄水位驟降至死水位高程時的上游壩坡；⑤水庫竣工后未蓄水時上游壩坡。成果見表2。

根據(jù)計算成果分析，魁龍水庫大壩上下游壩坡在正常運行和非常運行情況下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范規(guī)程要求。

4 結(jié)語

硬巖+軟巖鋼筋混凝土面板堆石壩在國內(nèi)施工鋼筋混凝土面板堆石中相對較少，余慶縣魁龍水庫通過材料物理力學(xué)實驗和現(xiàn)場碾壓實驗確定大壩上游壩坡為1.40，下游壩坡為1.40、1.50，經(jīng)穩(wěn)定計算，抗滑抗剪滿足要求，可以筑壩。余慶縣魁龍水庫采用硬巖+軟巖鋼筋混凝土面板堆石壩方案比硬巖鋼筋混凝土面板堆石壩方案節(jié)約投資1300萬元，同時提高筑壩施工強度，縮短了工期360天，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］蔣國澄,趙增凱.中國砼面板堆石壩20年［M］.北京：水利出板社，2005.

［2］蔣國澄,傅志安,鳳家驥.砼面板工程史［M］.武漢：湖北科技學(xué)術(shù)出版社，1997.