蒲榮松，萬(wàn)學(xué)淵

(重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶市 400020)

1 工程概況

中咀坡水庫(kù)位于重慶市，正常蓄水位546.00 m，相應(yīng)庫(kù)容1 491萬(wàn)m3，校核洪水位547.84 m，總庫(kù)容1 578萬(wàn)m3，為Ⅲ等中型水庫(kù)工程。水庫(kù)樞紐由鋼筋混凝土面板堆石壩、左岸洞式溢洪道、取水口及導(dǎo)流兼放空洞等建筑物組成。

壩區(qū)出露中、古生界二疊系、三疊系地層及第四系地層零星分布。趾板線(xiàn)位置河床寬19.6 m，基巖為Ⅲc類(lèi)炭質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r巖體，為較軟巖類(lèi)。左岸坡為順向坡，坡度為45.5°，下部為大隆組(P2d)地層，主要由炭質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖夾薄層灰?guī)r構(gòu)成，層理發(fā)育，局部有松動(dòng)蠕變巖體分布；上部為吳家坪組(P2w)厚層塊狀灰?guī)r，屬Ⅲ1A類(lèi)巖體，為堅(jiān)硬巖類(lèi)。岸坡地表覆蓋層分布少，主要為裸露基巖，巖體強(qiáng)風(fēng)化薄。右岸為逆向坡，坡度為45°，強(qiáng)風(fēng)化層以下巖體切坡穩(wěn)定性好，岸坡地表覆蓋層分布少，主要為裸露基巖，巖體強(qiáng)風(fēng)化薄。

2 大壩設(shè)計(jì)

2.1 面板壩布置

中咀坡水庫(kù)壩址河段位于后溪河榔頭溪以下至公路橋間相對(duì)順直河道，避開(kāi)了榔頭溪上游右岸發(fā)育五尺巖溝和小河溝兩條深切沖溝。同時(shí)，公路橋下游為轉(zhuǎn)彎段，兩岸地形對(duì)稱(chēng)性較差，核部段巖溶較發(fā)育。壩軸線(xiàn)位于后溪河與其支流三莊溪匯合口以下約4.0 km的中咀坡處，該壩線(xiàn)河流順直，兩岸岸坡為均勻斜坡，岸坡穩(wěn)定性較好。大壩最大壩高111 m，壩頂高程549.0 m，壩頂寬8 m，上下游壩坡均為1∶1.4，壩體總填筑方量170萬(wàn)m3。

2.2 壩頂結(jié)構(gòu)

壩頂寬8 m，上游側(cè)設(shè)高為3.6 m的鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻底部高程高于水庫(kù)正常運(yùn)用水位，并與面板頂部有1個(gè)接縫且設(shè)止水。

2.3 壩體分區(qū)與壩料設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)比較確定大壩主要填筑分區(qū)如下：

(1)上游粉質(zhì)粘土鋪蓋區(qū)。鋪蓋頂部高程為478.00 m，頂寬3.0 m，上游邊坡1∶1.5。

(2)蓋重區(qū)。覆蓋在上游粘土鋪蓋上，維持上游鋪蓋區(qū)的穩(wěn)定，并起保護(hù)作用。選用大壩開(kāi)挖的棄碴料填筑，頂部高程為480.00 m，頂寬3.0 m，上游邊坡1∶2.8。

(3)特殊墊層區(qū)。此處有出現(xiàn)漏水的可能性，為加強(qiáng)對(duì)周邊縫的滲漏控制，在趾板周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)，該區(qū)材料為料場(chǎng)人工破碎篩分后配制的灰?guī)r料。最大粒徑為40 mm，小于5 mm的顆粒含量為35%～60%，小于0.75 mm的顆粒含量控制在5%～10%。薄層碾壓密實(shí)(碾壓層厚0.2 m，適量加水)，以盡量減少周邊縫的位移，同時(shí)起到反濾作用。

(4)墊層區(qū)。通常認(rèn)為是面板壩防滲的第二道防線(xiàn)，本工程墊層區(qū)水平寬度3.0 m，以1∶1.4的坡等寬布置。材料為料場(chǎng)人工破碎篩分后配制的灰?guī)r料，最大粒徑為80 mm，小于5 mm的顆粒含量為30%～45%，小于0.75 mm的顆粒含量控制在4%～6%。設(shè)計(jì)干密度2.2 g/cm3，孔隙率18.5%，滲透系數(shù)1×10-4cm/s，碾壓層厚0.4 m，適量加水。墊層上游坡面為擠壓混凝土邊墻，以滿(mǎn)足面板施工及臨時(shí)度汛的要求。擠壓式邊墻斷面為梯形，以鉸接的方式使邊墻可適應(yīng)墊層區(qū)的變形，其底部不會(huì)形成空腔，可有效避免空腔對(duì)面板的不利影響。墻高度為墊層料的設(shè)計(jì)鋪填厚度，邊墻上游側(cè)坡度與混凝土面板堆石壩的上游壩坡相同，為1∶1.4。本工程頂部寬度確定為10cm，邊墻下游側(cè)坡度采用8∶1。

(5)過(guò)渡層區(qū)。過(guò)渡區(qū)水平寬度4.0 m，等寬布置，材料為料場(chǎng)人工破碎灰?guī)r料。最大粒徑為30 mm，小于5.0 mm含量20%～30%，設(shè)計(jì)干密度2.15 g/cm3，相應(yīng)孔隙率20.0%，滲透系數(shù)1×10-3cm/s，填筑層厚度0.4 m，適量加水?？紤]到本工程兩岸較陡，為減小變形梯度，兩岸接觸帶采用1.5 m厚過(guò)渡料碾壓填筑。

(6)主堆石區(qū)。主、次堆石區(qū)的分界線(xiàn)從543.96 m高程開(kāi)始以向下游1∶0.5的坡至454.0 m高程。主堆石區(qū)是面板堆石壩的主要受力區(qū)，要求用良好的級(jí)配，堅(jiān)硬的石料填筑，壓實(shí)后能自由排水。本工程主堆石料選用新鮮灰?guī)r料，最大粒徑600 mm，粒徑小于5 mm的顆粒含量不超過(guò)20%，粒徑小于0.075 mm的顆粒含量不超過(guò)5%，設(shè)計(jì)干密度2.1 g/cm3，相應(yīng)孔隙率21.0%，滲透系數(shù)1×10-2cm/s，填筑層厚度0.8 m，適量加水。

(7)次堆石區(qū)。次堆石區(qū)由于其變形對(duì)壩體和面板變形影響不大，材料選用微風(fēng)化灰?guī)r料，部分采用泄洪洞開(kāi)挖料填筑。最大粒徑80 mm,粒徑小于0.075 mm的顆粒含量不超過(guò)5%，設(shè)計(jì)干密度2.05 g/cm3，孔隙率22%，填筑層厚度1.0 m，適量加水。另外，在下游壩坡最外層砌筑粒徑大于60 cm的干砌石幫砌整齊作為護(hù)面。

(8)濾水壩趾區(qū)。在大壩下游591 m以下設(shè)置堆石棱體,材料選用微風(fēng)化灰?guī)r料。最小粒徑1.0 m,設(shè)計(jì)干密度2.0 g/cm3,孔隙率23%，填筑層厚度1.2 m。

2.4 面板、趾板與接縫止水設(shè)計(jì)

(1)鋼筋混凝土面板底部最大厚度為0.62 m。面板采用單層雙向配筋，各向平均含筋率為0.4%，河床段4塊面板頂部(523.00 m高程以上)的面板配筋率采用0.5%。面板混凝土標(biāo)號(hào)C25W12F100，二級(jí)配，水灰比小于0.50。

(2)本工程壩址位于高山峽谷地帶，趾板寬度減小可降低開(kāi)挖邊坡及工程量，但趾板縮窄，也應(yīng)采取措施滿(mǎn)足滲徑要求。因此，本工程趾板采用等寬窄趾板，趾板等寬5 m，厚度0.5 m～0.6 m，趾板下游設(shè)“X”防滲板，采用掛網(wǎng)噴20 cm厚C20混凝土，既起到延長(zhǎng)滲徑的作用，又起到灌漿側(cè)向蓋板的作用。趾板混凝土C25W12F100，頂部設(shè)配筋率0.35%單層雙向鋼筋。沿趾板線(xiàn)全長(zhǎng)布置錨筋和固結(jié)灌漿。

(3)止水系統(tǒng)在混凝土面板堆石壩中是比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為了適應(yīng)壩體的沉降變形，在面板與趾板之間設(shè)置周邊縫，面板與面板之間設(shè)置垂直縫，趾板之間設(shè)置伸縮縫，防浪墻與面板設(shè)水平縫。根據(jù)縫的不同作用和要求，采用了以下幾種不同的止水構(gòu)造型式：

①周邊縫

周邊縫設(shè)三道止水，即底部銅片止水，中部為橡膠止水，周邊縫表面設(shè)柔性填料止水，其上用橡膠膜密封保護(hù)，兩側(cè)用扁鋼固定并保護(hù)。周邊縫采用瀝青浸漬木板嵌縫，厚度為12 mm。

②面板垂直縫

垂直縫分為壓性縫和張性縫兩種。

張性垂直縫：共11條，縫間距為12 m，該縫設(shè)二道止水，即底部止水銅片，頂部設(shè)柔性填料止水。

壓性垂直縫：左、右岸各5條，縫間距為6 m，設(shè)二道止水，即底部止水銅片，頂部設(shè)柔性填料止水；河床部位面板壓性垂直縫間增設(shè)12 mm厚瀝青浸漬杉木板。

③趾板伸縮縫

趾板伸縮縫與面板分縫錯(cuò)開(kāi)，而且垂直于“x”線(xiàn)，設(shè)二道止水，頂部設(shè)柔性填料止水，中部設(shè)一道橡膠止水，并與周邊縫止水構(gòu)成封閉系統(tǒng)。

④壩頂縫

防浪墻伸縮縫間距為15 m，與面板垂直縫錯(cuò)開(kāi)，設(shè)一道橡膠止水。

防浪墻與面板縫間設(shè)二道止水，即底部止水銅片，頂部設(shè)柔性填料止水。結(jié)構(gòu)與面板壓性垂直縫相同。

2.5 岸坡開(kāi)挖與壩基處理

壩基開(kāi)挖主要根據(jù)地質(zhì)條件及面板堆石壩的受力情況，分別確定不同的建基高程，以便達(dá)到既滿(mǎn)足穩(wěn)定和沉降的要求，又減少工程量的目的。

根據(jù)面板的受力特點(diǎn)，壩軸線(xiàn)以上區(qū)域基礎(chǔ)的變形，將直接影響面板的變形和安全。因此趾板及壩軸線(xiàn)上游范圍內(nèi)的壩基基礎(chǔ)建在弱風(fēng)化巖上部，即基巖面下1.5～3.0 m。堆石體其他部位基礎(chǔ)只需清除覆蓋層和松散巖體，趾板基礎(chǔ)與堆石體基礎(chǔ)用不陡于1∶2的底坡相連接。

堆石體地基壩軸線(xiàn)上游岸坡開(kāi)挖成不陡于1∶0.5的坡度，當(dāng)局部岸坡很陡時(shí)，開(kāi)挖成不陡于1∶0.25的穩(wěn)定邊坡，回填M7.5漿砌塊石補(bǔ)坡；壩軸線(xiàn)下游壩體岸坡地基須清除覆蓋層至巖基，確保平順，并清除表面松動(dòng)石塊和突出巖石，避免陡坎、反坎和不穩(wěn)定邊坡。

位于趾板、墊層、過(guò)渡層范圍內(nèi)的鉆孔，采用掃孔、洗孔、灌漿及封孔處理；位于趾板、墊層、過(guò)渡層范圍內(nèi)的探槽、探坑采用C15混凝土回填，其上采用級(jí)配反濾料覆蓋；位于趾板、墊層、過(guò)渡層范圍內(nèi)的探硐采用C15埋石混凝土封堵，并作回填灌漿處理；位于堆石體范圍內(nèi)的探硐采用C15埋石混凝土回填。

2.6 壩基及兩岸防滲

趾板基礎(chǔ)垂直防滲采用帷幕灌漿，在進(jìn)行帷幕灌漿之前先進(jìn)行固結(jié)灌漿，帷幕灌漿為單排，孔距2 m，與中間固結(jié)灌漿孔相結(jié)合。左岸巖體為中等可溶巖類(lèi)，但不存在深巖溶現(xiàn)象，巖體完整性好，但存在沿層理面產(chǎn)生裂隙性滲漏問(wèn)題，根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，孔深深入基巖相對(duì)隔水層(q≤3 Lu)以下30 m；其余部分為非可溶性巖溶，孔深深入基巖相對(duì)隔水層(q≤3 Lu)以下5 m，在谷底段帷幕深度為27～47 m，兩岸坡為5.53～72 m。

根據(jù)地質(zhì)所提供資料，帷幕兩岸向山里延伸接相對(duì)隔水層。左、右岸將壩基防滲帷幕沿壩軸線(xiàn)方向延伸至正常蓄水位與相對(duì)隔水層線(xiàn)相交，左岸延伸161 m，右岸延伸72 m。

2.7 壩體反壓排水設(shè)計(jì)

為防止施工期壩體反向滲流破壞墊層或面板，工程采用在大壩上游壩體內(nèi)設(shè)置反向排水鋼管自由排水至上游集水坑的措施。壩體反向排水管布置在河床趾板及其后部的墊層、過(guò)渡層及主堆石區(qū)域，共布置2根，間距20 m，每根長(zhǎng)約25.0 m，材料為鍍鋅鋼管DN203，其下游端部2 m段為外包二層不銹鋼濾網(wǎng)的花管，內(nèi)層采用1 mm的濾網(wǎng)，外層采用5 mm的濾網(wǎng)。排水花管周?chē)盥咽稀７聪蚺潘苎雌诒Ｗo(hù)：排水管在度汛期不封堵，安裝逆止閥以防止洪水灌入管內(nèi)，但汛前在逆止閥進(jìn)口安裝1層1 mm的不銹鋼濾網(wǎng)保護(hù)。蓄水前，對(duì)反向排水鋼管進(jìn)行封堵。

2.8 安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

大壩安全監(jiān)測(cè)主要包括表面變形監(jiān)測(cè)、大壩內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)、壩體壩基滲流監(jiān)測(cè)、繞壩滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)(混凝土面板應(yīng)力，包括面板混凝土應(yīng)力、應(yīng)變、無(wú)應(yīng)力應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力)、環(huán)境量監(jiān)測(cè)(庫(kù)水位、氣溫、降雨量)。

3 結(jié) 語(yǔ)

中咀坡水庫(kù)面板堆石壩位于高山峽谷地區(qū)，且溶蝕發(fā)育，兩岸岸坡較陡，壩體與岸坡接觸帶采用細(xì)粒料填筑，確保岸坡接觸帶填筑質(zhì)量，趾板采用5+X型式，減少開(kāi)挖，對(duì)趾板地基加強(qiáng)灌漿處理，達(dá)到了工程建設(shè)要求。水庫(kù)自2015年蓄水以來(lái)，未見(jiàn)異?，F(xiàn)象，為今后類(lèi)似工程設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。