韓晶

（山西水務(wù)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002）

溫峪水庫大壩設(shè)計(jì)綜述

韓晶

（山西水務(wù)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002）

對(duì)溫峪引水工程水源工程溫峪水庫大壩設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，分別對(duì)壩頂高程、大壩總體布置、橫斷面優(yōu)化與溢流壩段設(shè)計(jì)、抗滑穩(wěn)定計(jì)算與應(yīng)力計(jì)算等闡述的基礎(chǔ)上，最終確定水庫大壩的整體設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方法可為類似工程施工提供參考。

抗流壩；抗滑穩(wěn)定性；消能設(shè)計(jì)；大壩設(shè)計(jì)；溫峪水庫

1 工程概況

溫峪引水工程位于運(yùn)城市東南部的夏縣，總體工程由水源工程、輸水工程、供水工程三部分組成。水源工程位于洞溝和清水河交匯處下游2.2 km，攔蓄清水河徑流。主要由溫峪大壩及其配套工程組成，工程任務(wù)是解決夏縣縣城4.96萬人用水及周邊瑤峰、尉郭、禹王、裴介、廟前5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)92個(gè)行政村11.53萬人的人畜吃水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水問題。

2 大壩工程布置

水庫大壩壩址位于下窯村下游350m處，為漿砌石重力壩，壩底高程737.5m，河床高程751.93m，溢流堰頂高程770.32m，壩頂高程776.95m，最大壩高39.45m。壩頂長(zhǎng)105.2m，頂寬4.0m。溢流段長(zhǎng)46.7m，分5孔溢流，單孔徑寬8m。在大壩底部設(shè)直徑1.5m的沖沙洞，沖沙洞進(jìn)口設(shè)1.5m×2.0m的閘門。

3 壩頂高程確定

根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，壩頂與設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位高差按下式計(jì)算：

式中：2hL——波浪高，m；

h0——波浪中心線超出水庫靜止水位的風(fēng)壅高度，m；

hc——安全超高，m。根據(jù)以上計(jì)算，得出30年一遇設(shè)計(jì)洪水及200年一遇校核洪水壩頂高程，結(jié)果見表1。結(jié)合交通橋布置，確定壩頂高程為776.95m。

4 橫斷面優(yōu)化與溢流壩段設(shè)計(jì)

大壩采用實(shí)體重力壩，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，大壩上游壩坡坡比在752.93m高程以上為1∶0，752.93m高程以下為1∶0.2；下游壩坡坡比為1∶0.75，壩頂寬4m。優(yōu)化后的大壩壩面面積比可研設(shè)計(jì)的大壩斷面面積減少了91.8m2。

溢流壩溢流面曲線采用WES曲線，堰頂0點(diǎn)上游曲線采用三段復(fù)合圓弧相接。

表1 壩頂高程計(jì)算表 單位：m

5 抗滑穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算

根據(jù)《漿砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合大壩實(shí)際情況，荷載組合按以下工程情況進(jìn)行計(jì)算：

基本組合：水庫正常蓄水位與相應(yīng)不利的下游水位的靜水壓力、壩體自重、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、浪壓力。

特殊組合:校核洪水位與相應(yīng)的下游水位的靜水壓力、壩體自重、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、浪壓力。基本組合加地震荷載施工期的不利荷載組合。

抗滑穩(wěn)定按下式計(jì)算：

式中：∑N——作用在計(jì)算載面以上壩體全部荷載（包括揚(yáng)壓力）對(duì)滑動(dòng)平面的法向分值，kN；

∑P——作用在計(jì)算載面以上壩體的全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的切向分值，kN；

K2——抗剪計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；

f——滑動(dòng)面的抗剪摩擦系數(shù)，根據(jù)《重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，取0.6。

應(yīng)力分析按材料力學(xué)法進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 大壩抗滑穩(wěn)定與應(yīng)力計(jì)算成果表

根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果可知，大壩在各種工況下的抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

6 大壩細(xì)部設(shè)計(jì)

大壩材料為C10細(xì)石混凝土砌石結(jié)構(gòu)，在壩體上游面設(shè)現(xiàn)澆C20鋼筋混凝土防滲面板，厚0.5m，面板頂部與溢流壩堰頂齊平，底部與壩基防滲設(shè)施連成整體，防滲面板伸縮縫間距10m。壩頂鋪現(xiàn)澆C25細(xì)石混凝土路面，厚0.1m，上下游兩側(cè)青石欄桿。溢流壩上部交通橋凈寬3.1m，凈跨度8m，為預(yù)制C25鋼筋混凝土板式結(jié)構(gòu)，橋面兩側(cè)欄桿為青石欄桿。在壩內(nèi)740.60～ 752.00m高程處設(shè)灌漿廊道，以滿足壩基帷幕灌漿、排水、觀測(cè)檢修需要，長(zhǎng)83.5m。在大壩處設(shè)出入廊道，長(zhǎng)33.3m，出口高程771.58m。灌漿廊道寬2.5m，高3m，出入廊道寬1.5m，高2.2m，均為現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

為減少滲水對(duì)壩體的不利影響，在壩基防滲帷幕下游2.0m設(shè)排水孔，間距3m，排水孔直徑150mm，深度8～15m。在灌漿廊道右側(cè)設(shè)30 cm×30 cm的排水溝，將水匯到集水井，用污水泵排出壩外。

7 大壩消能防沖設(shè)計(jì)

消能防沖水力計(jì)算主要為估算各種流量的水舌挑距和最大沖坑深度。水舌挑距大于4.5倍的沖刷坑深度，不影響建筑物安全，為防止水舌沖刷岸坡，影響岸坡穩(wěn)定，在壩下游兩岸坡坡腳設(shè)M7.5水泥砂漿砌石擋墻，長(zhǎng)30m，擋墻高1.0～5.0m，頂厚0.5m，底厚1.0m。

8 壩基地基處理

壩基基巖強(qiáng)風(fēng)化層透水性中等，完整性差，根據(jù)地質(zhì)要求將強(qiáng)風(fēng)層全部清除。在距壩軸線下游1.0m處，平行壩軸線布置一排防滲帷幕。

在距壩軸線下游1.0 m處平行于壩軸線單排布孔，孔距2.0m，共布置59孔，孔深15～39.5m，鉆孔進(jìn)尺1 265m，灌漿1 020m。設(shè)檢查孔13個(gè)，鉆孔進(jìn)尺268m，灌漿268m。為避免壩肩澆滲，防滲帷幕伸出壩端5m。

第一段灌漿壓為0.1～0.2MPa，向下每增加一段，壓力增大0.025MPa。

漿液采用純水泥漿，水泥選用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽大壩水泥，水泥標(biāo)號(hào)為42.5，水泥漿液的比重采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1七個(gè)級(jí)別，開罐水灰比采用5∶1，然后逐漸增稠。

灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，分三序施工，采用自上而下分段灌漿法。在設(shè)計(jì)壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注60min；或不大于1 L/min時(shí)，繼續(xù)灌注90min即可結(jié)束，然后用水泥砂漿孔封填。

帷幕灌漿質(zhì)量應(yīng)以檢查孔壓水實(shí)驗(yàn)成果為主，結(jié)合施工資料和測(cè)試成果分析。檢查孔數(shù)量宜為灌漿孔總數(shù)的10%，透水率不大于5 Lu。

9 結(jié)論

溫峪水庫大壩為漿砌石重力壩，壩頂高程為776.95m，壩頂長(zhǎng)105.2m，頂寬4.0m，大壩抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力均滿足要求。工程建成后，將對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮積極作用。

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韓晶（1986-），女，2008年畢業(yè)于山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程測(cè)量專業(yè)，助理工程師。

2016-07-16；

2016-08-23