程建

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽(yáng)550002）

淺析獨(dú)山縣堯弄水庫(kù)樞紐壩型比選

程建

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽(yáng)550002）

結(jié)合獨(dú)山縣堯弄水庫(kù)樞紐概況，根據(jù)選定的上壩址水文、地形及地質(zhì)條件，壩型選擇了鋼筋砼面板堆石壩和重力壩壩型進(jìn)行比選，從大壩型式、新增灌溉總面積、年供水總量、溢流及消能型式、建筑和施工量進(jìn)行對(duì)比，最終選擇面板壩方案，其施工技術(shù)更加簡(jiǎn)便，布設(shè)緊湊，經(jīng)濟(jì)性較高。

水庫(kù)；樞紐；壩型選擇

堯弄工程規(guī)劃河流為馬降河，位于上司鎮(zhèn)的打羊鄉(xiāng)，水庫(kù)總庫(kù)容1150萬(wàn)m3，灌區(qū)總設(shè)計(jì)灌溉面積23190畝，年總供水量為717萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐工程包括：堯弄水庫(kù)攔河大壩、溢洪道、導(dǎo)流、放空兼環(huán)境水隧洞，庫(kù)內(nèi)取水口等建筑物。

1 蕘弄水庫(kù)樞紐壩型比選

根據(jù)選定的上壩址水文、地形及地質(zhì)條件，壩型選擇了鋼筋砼面板堆石壩和重力壩壩型。其中針對(duì)重力壩壩型對(duì)碾壓混凝土壩和漿砌石壩兩種不同材料的選擇進(jìn)行了定性的比較。對(duì)于壩址處為寬河谷地形，重力壩采用碾壓混凝土與砌毛石材料，兩種材料壩體體型相差不大，故工程量沒(méi)有較大差別?；炷翂卧谑┕ぶ袨檫m應(yīng)混凝土的溫度應(yīng)力必須要分層澆筑，對(duì)入倉(cāng)混凝土有嚴(yán)格的溫控要求和冷卻措施，且碾壓砼可以采用大型機(jī)械化通倉(cāng)澆筑，施工速度快，工期短[1]。漿砌石壩的填筑更多的需要人工砌筑，且對(duì)石料要求較高，施工工期較長(zhǎng)。從工程投資上看，碾壓砼和漿砌石的單價(jià)分別為260.17元/m3及241.46元/m3，工程投資相差不大。經(jīng)綜合分析本階段選擇了碾壓混凝土重力壩參與比較。

1.1 面板壩方案

1.1.1 鋼筋混凝土面板堆石壩

混凝土面板堆石壩壩軸線方位角為172.631°，壩頂軸線長(zhǎng)286.40 m，壩頂高程964.80 m，防浪墻頂高程966.00 m，河床趾板高程915.00 m，最大壩高49.8 m?？紤]到壩頂交通及壩體施工碾壓寬度的要求，壩頂路面寬度定為6.0 m?；炷撩姘宀捎玫群衩姘?，厚度為0.5 m。砼趾板布置于弱風(fēng)化巖體上部及強(qiáng)風(fēng)化下部，厚度為0.6 m、寬度為4.5 m。次堆石區(qū)下游校核洪水位以上部分可利用壩基及溢洪道開(kāi)挖的弱風(fēng)化石料填筑外，其余均采用采自上游料場(chǎng)的新鮮堅(jiān)硬灰?guī)r石料，下游壩坡采用大塊石護(hù)坡[2]。

1.1.2 溢洪道

根據(jù)地形地質(zhì)條件，將溢洪道布置在右岸，緊靠壩肩，型式為正向進(jìn)水自由溢流式，水平總長(zhǎng)251.34 m，由進(jìn)水渠段、控制段、泄槽段及消能工組成。進(jìn)水渠段中心線總長(zhǎng)30 m，底板高程957.50 m?？刂贫伍L(zhǎng)14.46 m，溢流堰凈寬20 m，采用實(shí)用低堰型式，堰頂高程961.50 m，堰面曲線采用WES冪曲線[3]。堰面上游曲線采用圓弧曲線，圓弧曲線上游直立。邊墻高1.5 m~2.0 m，采用C25鋼筋混凝土，底板和泄槽迎水面采用300 mm厚C30鋼筋混凝土。出口消能段長(zhǎng)11.407 m，采用挑流消能，鼻坎高程926.00 m，反弧半徑20 m，挑射角為00。挑流出口沖坑影響段用鋼筋石籠網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)[1]。

1.1.3 放空兼下放環(huán)境水隧洞

導(dǎo)流、放空兼環(huán)境水隧洞布置于左岸，結(jié)合施工導(dǎo)流洞進(jìn)行改造而成，隧洞總長(zhǎng)283.638 m，在樁號(hào)0+066.85 m處設(shè)一龍?zhí)ь^豎井，設(shè)置平板檢修閘門(mén)一扇，檢修閘門(mén)孔口斷面為2 m×3.5 m的矩形，后接下彎段，與導(dǎo)流洞相結(jié)合，閘門(mén)底坎高程為940.00 m。隧洞采用C25鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌，導(dǎo)流封堵段前衛(wèi)臨時(shí)工程，襯砌厚度取300 mm，后段為有壓隧洞，全斷面按500 mm進(jìn)行襯砌，回填灌漿范圍為頂拱120°，隧洞臨時(shí)支護(hù)，Ⅴ類圍巖洞段采用C24輕軌鋼支撐，間距1 m布置。

1.1.4 取水建筑物

因工程灌區(qū)位于右岸，且壩址右岸有一個(gè)鄰谷沖溝，渠系建筑物必須跨過(guò)沖溝，為了減少渠道及跨溝建筑物的長(zhǎng)度，根據(jù)地形地質(zhì)條件，取水建筑物設(shè)置在庫(kù)首右岸，距右壩肩700 m，采用無(wú)壓隧洞引水，進(jìn)口設(shè)塔岸式取水口，采用分層取水。

1.1.5 防滲帷幕

帷幕線總長(zhǎng)507 m，帷幕面積12822 m2，局部如F1斷層破碎帶可適當(dāng)加密?？傔M(jìn)尺4490 m，有效灌漿進(jìn)尺4274 m。庫(kù)首左右岸均存在單薄埡口，兩埡口工程地質(zhì)條件相近，出露地層均為C1d1-1石英砂巖、砂巖與粉砂質(zhì)泥巖、泥巖呈不等厚互層。經(jīng)計(jì)算，高水位條件下產(chǎn)生滲漏的最大水力坡度為5°~8°。

1.2 重力壩方案

1.2.1 碾壓混凝土重力壩

大壩壩頂高程964.80 m，建基面高程915.00 m，最大壩高49.5 m，壩頂總長(zhǎng)350.28 m，壩頂寬度5 m。非溢流壩段在溢流壩兩側(cè)及兩岸，上游壩坡1：0.2，折坡點(diǎn)高程944.50 m，下游平均壩坡1：0.8。壩內(nèi)922.00 m高程設(shè)有灌漿兼排水廊道，兩岸通過(guò)斜廊道升至933.00 m高程，與壩后交通連接。各種工況的穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及應(yīng)力成果表

根據(jù)以上計(jì)算成果表明：大壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)在基本組合時(shí)均>3.0，在特殊組合時(shí)均>2.5，穩(wěn)定控制性工況為壩基深層抗滑穩(wěn)定的荷載基本組合2工況，安全系數(shù)為3.03。壩基垂直正應(yīng)力均為壓應(yīng)力，應(yīng)力穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

1.2.2 溢洪道

結(jié)合擋水壩型為重力壩，優(yōu)先考慮壩頂溢洪道。溢流凈寬為20 m，堰頂高程961.50 m，因校核洪水標(biāo)準(zhǔn)（P＝0.2%）時(shí)最大下泄流量為129 m3/s，單寬流量?jī)H為6.45 m3/(s.m)，校核洪水位為963.61 m，僅高出正常蓄水位2.11 m，故本階段溢洪道采用無(wú)閘自由溢流。

溢洪道布置在壩身河床段，考慮壩頂交通，共設(shè)2跨，中間設(shè)2 m厚的橋墩，邊墩厚1.5 m。溢流堰采用WES冪曲線，曲線方程為Y＝0.314×1.836，堰頂設(shè)平板交通橋，堰面曲線后用1∶0.75的斜坡段與高程957.00 m臺(tái)階相連，采用1.5 m×1.2 m（H×B）的小臺(tái)階過(guò)渡到954.0 m高程。隨后與非溢流壩段的臺(tái)階一致，至高程930.0 m臺(tái)階后用1∶0.8的斜坡段與半徑R＝5 m的反弧相連。

1.2.3 放空底孔

底孔布置于壩身，緊靠溢洪道右側(cè)，出口水流能順利歸入主河道，總長(zhǎng)48.10 m，進(jìn)口底板高程928.00 m。因下游水位較高，進(jìn)口設(shè)置平板檢修和出口設(shè)計(jì)弧形工作閘門(mén)各一扇?？咨頂嗝鏋? m×2.0 m矩形。出口底板高程928.00 m，采用壓坡，孔口尺寸2 m×1.8 m，采用挑流消能。

1.2.4 取水建筑物

取水建筑物建于右岸，平面布置及建筑物設(shè)計(jì)跟方案一面板堆石壩的相同。

1.2.5 防滲帷幕

防滲帷幕布置及防滲標(biāo)準(zhǔn)與面板壩方案一致，因重力壩帷幕線沿壩軸線直線布置，防滲帷幕線要比面板壩方案要短[2]。防滲帷幕有效進(jìn)尺為5840 m，比面板壩方案少282 m。

2 壩型方案比較

面板壩方案與重力壩方案的工程量及投資比較表見(jiàn)表2。

表2 壩型樞紐布置方案比較表

由表2中可知，面板壩方案和重力壩方案水庫(kù)淹沒(méi)投資及灌區(qū)渠系投資均一樣，灌溉效益指標(biāo)也一樣，但面板壩方案水庫(kù)樞紐直接投資比碾壓砼重力壩方案省1971萬(wàn)元，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，上壩址的面板壩方案優(yōu)于重力壩方案。面板壩方案能適應(yīng)壩址地形地質(zhì)條件，施工技術(shù)簡(jiǎn)單、投資省，樞紐布置較緊湊，推薦面板壩方案作為上壩址的代表壩型。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，該工程擬定方案分析結(jié)果顯示，面板壩方案以及重力壩方案建設(shè)投資相同，灌溉效益一致，但是比較分析面板壩方案的經(jīng)濟(jì)效益更高，更適合于該工程地形，施工方案的可行性更高[3]。因此，將面板壩方案作為上壩址的代表壩型。

[1]崔瑞.三灣水利樞紐工程壩型選擇比選分析[J].黑龍江水利科技，2013(12)：67-69.

[2]趙瑋.引漢濟(jì)渭工程三河口水利樞紐壩型選擇研究[J].陜西水利，2015(4)：99-101.

[3]吳擎文.獨(dú)山縣堯弄水庫(kù)灌溉工程設(shè)計(jì)[J].黑龍江水利科技，2014(2)：137-138.

TV64

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1673-9000（2017）03-0058-03

2017-02-05

程建（1985-），男，重慶江津人，工程師，主要從事水工建筑物設(shè)計(jì)工作。