皮玉紅，田友文

(銅仁市水利電力勘測設計院，貴州 銅仁 554300)

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混凝土面板堆石壩在白泥水庫的合理布置

皮玉紅，田友文

(銅仁市水利電力勘測設計院，貴州 銅仁 554300)

結合地形地貌以及勘探地質條件，對白泥水庫樞紐區(qū)的優(yōu)化布置及其選擇進行了介紹。在綜合比選之后，最終確定了合理的方案。圖2幅。

水庫；堆石壩；壩設計

1 工程概況

白泥水庫位于貴州省松桃縣迓駕鎮(zhèn)壩德村，集雨面積為7.5 km2，總庫容218萬 m3，屬于新建小(1)型水庫，擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，最大壩高52 m，壩頂高程489 m，壩體填筑量51萬 m3。本工程是以農業(yè)灌溉、集鎮(zhèn)及周邊農村人畜飲水為主，兼有防洪排澇等功能的綜合水利工程。

2 工程地質

經過現(xiàn)場勘測，樞紐區(qū)河床高程444～442 m，河床寬4～10 m，壩址呈左右不對稱的“V”形河谷，正常蓄水位486 m處的天然河谷寬高比為2.54∶1，左岸較陡；為逆向坡；右岸較緩，為順向坡。壩區(qū)出露第四系人工堆積、第四系坡積堆積和寒武系中上統(tǒng)；河床發(fā)育F4壓性逆斷層，產狀233°∠78°；右岸存在J2、J10兩條平行的層面夾泥裂隙，兩條夾泥結構面均斜交并橫穿右壩肩，為可能的側滑面,對建拱壩是極為不利的地質條件。

3 樞紐壩址

3.1 壩址選擇

本工程壩址選擇受地形地質條件控制，結合灌區(qū)高程和成庫條件，在大溝河作業(yè)段長430 m的河段上初步選取上中下3個壩址作比選，上壩址和中壩址間距230 m，中壩址和下壩址間距200 m。作業(yè)段河道上下河段比降較陡，只有中間河段較緩，在同等規(guī)模庫容下壩增高較多，極不經濟。如果在選取河段以下建壩，水庫與灌區(qū)落差減少，自流控制灌面將減少，經濟效益極低。

根據(jù)勘探地質條件分析，由于下壩址地質條件不滿足建壩要求，因此針對該河段的上壩址與中壩址進行比較，最終選出最優(yōu)壩址，主要從地質、施工條件、淹沒占地賠償和工程投資等方面進行綜合比較。

經綜合分析,上壩址和中壩址都具備建壩條件，中壩址無論是在工程水文地質、水文地質、施工運輸條件、工程占地和工程投資價等方面均比上壩址優(yōu)越，故中壩址為推薦壩址。

3.2 壩線選擇

根據(jù)推薦的中壩址具體地形條件，進行壩軸線比選，確定最優(yōu)壩軸線。中壩址河床呈直線形，相對順直段長約70 m。中壩址上、下河段左右岸坡地形均呈喇叭狀擴散，且右岸上下游都有天然溝槽，左右岸地形極不對稱，只有中間部分長約30 m河段地形較對稱，適宜大壩樞紐布置；因此在相對順直段長約70 m范圍內擬訂了2條壩軸線作比選。

上壩線優(yōu)點是右岸壩肩地勢平緩，有利于布置溢洪道溢流堰，溢洪道開挖不會形成高邊坡，邊坡支護工程量較少；缺點是由于河道突然向左轉，所以溢洪道泄槽段走向必須轉彎布置，導致下泄洪水時流態(tài)較差。

下壩線優(yōu)點是充分利用左岸下游河流走向優(yōu)勢，將溢洪道布置在左岸，泄槽和挑流消能段流向和下游河道基本一致，可以避免水流下泄時轉彎沖刷側墻等不利影響；缺點是左岸地勢較陡，開挖形成一定的高邊坡，增加支護工程量。

3.2.1 上壩線樞紐布置

上壩線面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸岸邊開敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工導流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩布置于主河道，最大壩高51 m，壩頂寬7 m(含0.5 m防浪墻)，壩頂長105 m，壩頂高程489 m，防浪墻頂高程490.2 m，河床趾板建基面高程438 m，上下游壩坡為1∶1.4?；炷撩姘搴穸葹?.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱風化巖體中部，厚度和寬度分別為0.5 m和5 m。面板下游依次為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、特大塊石堆石區(qū)及下游護坡。

溢洪道布置于大壩右岸岸邊，溢流段總寬度為14 m。溢洪道由正堰段、泄槽段和消力池組成。堰頂高程486 m，堰型為正向實用堰，堰頂凈寬為10 m。

取水建筑物布置在大壩左岸，由塔式龍?zhí)ь^進水口、隧洞輸水管道組成。塔式進水口由欄污柵、進口喇叭段、事故閘門、洞身段、出口閘閥組成，隧洞出口接壓力管道(見圖1)。

圖1 上壩線面板堆石壩樞紐布置(比較方案)

3.2.2 下壩線樞紐布置

下壩線面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊開敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工導流隧洞組成。

混凝土面板堆石壩布置于主河道，最大壩高52 m，壩頂寬7 m(含0.5 m防浪墻)，壩頂長112 m，壩頂高程489 m，防浪墻頂高程490.2 m，河床趾板建基面高程437 m，上下游壩坡為1∶1.4?；炷撩姘搴穸葹?.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱風化巖體中部，厚度和寬度分別為0.5 m和5 m。面板下游依次為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、特大塊石堆石區(qū)及下游護坡。

溢洪道布置于大壩左岸岸邊，溢流段總寬度為14 m。溢洪道由側堰段、調整段、泄槽段、挑坎組成。堰頂高程486 m，堰型為側向實用堰，側堰凈寬為14 m。

取水建筑物布置在大壩左岸，由塔式龍?zhí)ь^進水口、隧洞輸水管道組成。塔式進水口由欄污柵、進口喇叭段、事故閘門、洞身段、出口閘閥組成，隧洞出口接總干渠(見圖2)。

圖2 下壩線面板堆石壩樞紐平面布置(推薦方案)

3.2.3 壩軸線綜合比選

(1)地形條件。兩壩軸線相距18 m,夾角2°，地形相差不大，左岸坡下緩上陡，右岸較緩。相比而言，選取的上壩線其左岸局部為懸崖，混凝土面板堆石壩的岸坡趾板開挖后邊坡較高，支護工程量較大，施工難度及危險性較高。同時，對水庫建成后上游壩面混凝土面板及趾板的安全運行都會帶來潛在的風險。下壩線左岸較緩，趾板布置及開挖均較容易，施工難度較小，施工安全性更好，對今后大壩的正常運行基本沒有影響。因此，從地形條件來看，下壩線優(yōu)于上壩線。

(2)地質條件。兩壩軸線只相距18 m，地質條件方面兩壩線相當。

(3)施工條件。下壩線由于更接近料場，且左岸稍緩，左岸施工臨時交通及建成后的左岸上壩公路修建更容易，施工條件較好；上壩線由于左岸局部為懸崖，施工交通條件較差；左岸上壩公路開挖量較大，施工交通投資較大，且對布置上壩公路有影響。因此，從施工條件來看，下壩線較優(yōu)。

(4)樞紐布置方面。下壩線地形較緩，樞紐布置相對容易，由于壩軸線位于主河道轉彎上游段，溢洪道的布置可充分利用下游轉彎處裁彎取直的有利條件，溢洪道泄槽不轉彎，水流條件好，大壩樞紐整體布置更為協(xié)調合理。上壩線由于壩軸線位置岸坡較陡，上壩公路位于左岸，溢洪道必須在右岸布置。根據(jù)地形條件，泄槽段必須轉彎布置，且轉彎角度37°，水流條件不如下壩線順暢。因此，從整體樞紐布置上，下壩線優(yōu)于上壩線。

(5)工程投資方面。由上下壩線樞紐布置及投資概算成果可知，上壩線混凝土面板堆石壩大壩樞紐概算總投資為5 038.31萬元，下壩線混凝土面板堆石壩大壩樞紐概算總投資為4 712.45萬元；下壩線方案比上壩線方案節(jié)省投資約326萬元，下壩線方案占優(yōu)勢。

3.2.4 壩線選擇結論

綜上所述，上、下壩軸線地質條件相差不大，但下壩線在地形條件、施工條件、大壩樞紐整體布置和大壩投資等方面均占優(yōu)勢；因此，推薦下壩線作為水庫建壩軸線。

4 結 語

根據(jù)地形地貌條件以及地質勘探資料，對項目樞紐區(qū)的壩址及壩軸線作綜合技術經濟綜合比選，中壩址下壩線混凝土面板堆石壩方案最優(yōu)，為最終推薦方案。同時，充分利用河流90°轉彎走向，對樞紐主要建筑物進行合理布置，達到投資少、方案最優(yōu)的目的。

[1]SL 274—2001，碾壓式土石壩設計規(guī)范[S].

[2]SL 228—2013，混凝土面板堆石壩設計規(guī)范[S].

責任編輯 吳 昊

2016-09-08

皮玉紅(1982—)，男，工程師，主要從事水利水電工程設計工作。