【摘要】水利工程設(shè)計(jì)工作是保證水利工程可以順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，也是保證水利可以獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益的保證。水利工程設(shè)計(jì)決定著水利工程的成本，如果對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，并在實(shí)際的施工過程中根據(jù)其實(shí)際情況進(jìn)行改正，就能節(jié)省水利工程的整體建設(shè)成本。水利工程設(shè)計(jì)能夠節(jié)約工程成本的同時(shí)，也能抓好工程質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】水利工程；工程環(huán)境；壩體設(shè)計(jì)

水利工程設(shè)計(jì)要考慮的因素有防洪、灌溉、排澇、發(fā)電、水資源的調(diào)配供給等，類型不同，規(guī)模不一，功能各異，卻整合在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，按照調(diào)度使用的要求，發(fā)揮著抗旱、排澇、泄洪、灌溉等多種功能，體現(xiàn)出它的科學(xué)性、多樣性、先進(jìn)性和實(shí)效性，為社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1、察布查爾錫伯自治縣地理環(huán)境及地質(zhì)條件

1.1 地理環(huán)境

察布查爾縣位于伊犁河南岸和中天山西端的阿拉喀爾山脈北麓。 地理坐標(biāo)為東經(jīng)80°31′～ 81°43′，北緯81°43′～43°57′，北面隔伊犁河與伊寧市、霍城縣相望，東面與鞏留縣接壤，南部以阿拉喀爾山脈與昭蘇、特克斯縣相鄰，西與哈薩克斯坦接壤。東西長約96 km ，南北寬約72km ，面積為4430.24 km 2 ，占伊犁地區(qū)總面積8 %. 屬大陸性溫帶的干旱氣候，熱量豐富，光照充足，四季分明，夏季炎熱 ，冬季寒冷、降水少、空氣干燥、蒸發(fā)旺盛，溫度年日變化大，適宜以農(nóng)為主，農(nóng)林牧結(jié)合。

根據(jù)察縣氣象站多年實(shí)際觀測資料統(tǒng)計(jì)：該地區(qū)多年平均氣溫7.9℃，歷年極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-43.2℃，多年平均降水量205.8mm。最大凍土深108cm，最大積雪深65cm，多年平均風(fēng)速為2.5m/s，盛吹西風(fēng)，最大風(fēng)速28.0m/s，多年平均蒸發(fā)量為1614.8mm，多年平均日照時(shí)數(shù)2810.8h。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌

工程區(qū)位于烏孫山山前傾斜沖洪積平原，區(qū)內(nèi)地形較平坦，受地表徑流切割，南北向梳妝沖溝發(fā)育，自東向西發(fā)育有烏爾坦溝等14條較大沖溝，溝深3～10m，溝寬8～120m?？傮w地形南高北低、東高西低，地形坡度1/50～1/30。烏孫山山前帶海拔800～1500m，為黃土丘陵低山區(qū)，由更新世中期沉積及晚期沖洪積礫石、含土礫石、粉質(zhì)黏土組成。

1.2.2 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)地下水埋深由南向北隨地面高程的降低而逐漸變淺，其埋深在3-200m。沖洪積平原主要接受黃土丘陵區(qū)地下水側(cè)向補(bǔ)給，地下水流向?yàn)橛赡舷虮薄?/p>

地下水（基巖裂隙水）水質(zhì)良好，水質(zhì)礦化度一般小于0.5g/L。

1.2.3 工程地質(zhì)條件

上更新統(tǒng)沖洪積層（aplQ3）在工程區(qū)廣泛分布，巖性有沖洪積粉質(zhì)壤土和沖洪積砂卵礫石，是構(gòu)成各類建筑物基礎(chǔ)的主要地層，除1號灌區(qū)一泵站基礎(chǔ)座落于沖洪積粉質(zhì)壤土層外，其他泵站和干管基礎(chǔ)均為沖洪積砂卵礫石，地層結(jié)構(gòu)密實(shí)，物理力學(xué)指標(biāo)能夠滿足各建筑物對地基的要求。

2、某水庫壩體設(shè)計(jì)

2.1 工程概況

某水庫工程由大壩、放水隧洞和溢洪洞組成，是一座以灌溉為主， 兼顧城鎮(zhèn)供水、防洪、發(fā)電、旅游的綜合性山區(qū)水庫。水庫總庫容 1436×104m3 ， 壩型為混凝土面板堆石壩， 最大壩高 63.85m， 壩頂長175m， 壩頂寬 6.0m， 上下游邊坡皆為 1︰1.4。壩體填筑分墊層區(qū)、過渡區(qū)、堆石區(qū)三個(gè)區(qū)域。墊層區(qū)設(shè)計(jì)水平寬度為3m；在周邊縫下游設(shè)墊層小區(qū)，頂寬0.6m；過渡區(qū)設(shè)于墊層料下游，水平寬 3m 。堆石區(qū)及過渡區(qū)填筑料采用爆破料，為凝灰?guī)r和輝石閃長巖；墊層料采用河床砂礫料。

2.2 壩體填筑設(shè)計(jì)實(shí)施與優(yōu)化

2.2.1 對壩體分區(qū)的優(yōu)化

初步設(shè)計(jì)壩體填筑從大的方面分兩個(gè)區(qū)：墊層區(qū)（Ⅱ區(qū)）和堆石區(qū)（Ⅲ區(qū)） ， 堆石區(qū)又分為過渡區(qū)（ⅢA區(qū)） ， 主堆石區(qū)（ⅢB區(qū)）和下游堆石區(qū)（ⅢC區(qū)）。在實(shí)際施工中，存在以下問題：① 根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，主堆石區(qū)和次堆石區(qū)的爆破料都在同一料場開采，壩料性質(zhì)相近；②壩體施工場面狹窄，縱、橫坡面上主次堆石區(qū)臨時(shí)施工道路難以布置，運(yùn)料交通不暢；③ 次堆石區(qū)比主堆石區(qū)的填筑料和壓實(shí)指標(biāo)都要求低，容易造成相鄰兩個(gè)區(qū)域存在不均勻沉降。兩個(gè)區(qū)域的不同要求反而增加施工難度， 給施工的安全控制、質(zhì)量控制和進(jìn)度控制帶來隱患。經(jīng)論證，決定取消次堆石區(qū)，除墊層區(qū)外，壩體按統(tǒng)一規(guī)格壩料填筑，用統(tǒng)一壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)碾壓。

2.2.2 碾壓參數(shù)的優(yōu)化

現(xiàn)碾壓試驗(yàn)爆破料采用進(jìn)占法鋪料，堆石料每層鋪料厚度為 80cm、100cm、120cm，碾壓6遍、8遍、10遍；過渡料每層鋪料厚度為80cm，碾壓6遍、8遍、10遍、11遍、12遍。墊層料每層鋪料厚度為40cm，碾壓2遍、4遍、6遍、8遍；墊層小區(qū)料每層鋪料厚度為 20cm ，采用 2t振動平板夯振動碾壓4遍、6遍、8遍、10遍。通過現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)得出堆石料孔隙率、 墊層料相對密度、小于0.075m m、小于5mm顆粒含量均滿足設(shè)計(jì)的結(jié)論，并取得各區(qū)的碾壓參數(shù)。實(shí)際施工時(shí)，采用碾壓試驗(yàn)所得到的各區(qū)最適宜碾壓指標(biāo)，檢測壓實(shí)值經(jīng)常在臨界值左右浮動，通過實(shí)際填筑碾壓，將各區(qū)碾壓指標(biāo)作了調(diào)整，并要求各區(qū)灑水碾壓，其中將過渡區(qū)每層鋪料厚度調(diào)整為40cm，主要是因?yàn)閴|層區(qū)、過渡區(qū)相鄰且皆為3m寬，正好為3個(gè)碾跡， 統(tǒng)一鋪料碾壓，便于施工質(zhì)量控制。采用上述碾壓指標(biāo)后，再沒有出現(xiàn)壓實(shí)值在臨界值左右浮動的現(xiàn)象。經(jīng)過一段時(shí)間施工，又發(fā)現(xiàn)灑水碾壓的灑水量難以控制，且隨著壩體填筑高度不斷增加，取水成本不斷加大，還耽誤工期，根據(jù)不灑水實(shí)際填筑碾壓結(jié)果，將各區(qū)碾壓遍數(shù)再一次作了調(diào)整。經(jīng)過不斷的調(diào)整， 使施工基本符合設(shè)計(jì)要求。

2.2.3 大壩基礎(chǔ)處理

原設(shè)計(jì)將河床覆蓋層清除 50cm后， 壩體直接坐落在砂礫石層上。實(shí)際在壩基范圍內(nèi)開挖探槽發(fā)現(xiàn)在 8～9m深的覆蓋層中， 表層 2m是砂卵礫石層， 中間3～4m 是淤泥質(zhì)粉土， 呈黑色、灰黑色 ，局部最小厚度 2.0m，最大厚度 5.0m，淤泥質(zhì)粉土厚度沿壩軸線方向變化很大，沿垂直壩軸線方向，受基巖頂面起伏影響，厚度變化較大， 淤泥質(zhì)粉土層占到壩基覆蓋層厚度的一半， 具有高含水、高含有機(jī)質(zhì)、高壓縮、低抗沖刷能力等特性，不可直接作為壩體天然壩基。為確保大壩安全，將河床以下的淤泥及砂礫石層全部清除，大壩基礎(chǔ)直接坐落在基巖上。

2.2.4 增加過渡料填筑區(qū)

河床段淤泥層及砂礫石清除后，古河床處形成寬 20m 左右、深 7～8m的開挖面，開挖邊坡接近90°， 施工面較小不便于施工。如果采用壩體堆石料填筑， 在溝槽兩側(cè)壩料與巖面接觸處不容易碾壓密實(shí)，為保證填筑質(zhì)量，使溝槽內(nèi)填筑的壩料有較高的密實(shí)度， 要求基槽用過渡料填筑。同樣， 要求在壩體與兩岸山體接觸面水平寬 3m范圍內(nèi)， 也用過渡料填筑 。

2.2.5 大壩后坡增設(shè)馬道

根據(jù)大壩自動化觀測需要， 在大壩后壩坡1008.08m和1028.8m 高程設(shè)觀測房、觀測墩，一方面考慮到觀測房建基面的需要，另一方面為方便今后大壩運(yùn)行管理中后壩坡巡查， 在大壩下游坡1008.8m 和 1028.8m高程增設(shè)兩級馬道。

3、結(jié)語

隨著水利工程建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)注重在水利工程設(shè)計(jì)工作中， 提高技術(shù)和強(qiáng)化管理。將最新的設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念大膽、科學(xué)地運(yùn)用到水利工程的設(shè)計(jì)工作中，水利工程的設(shè)計(jì)工作中結(jié)合本區(qū)工程水利條件，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要能夠克服出現(xiàn)的問題，保證水利工程設(shè)計(jì)工作順利完成。

參考文獻(xiàn)：

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