劉星波

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司貴州分公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

1 工程概況

交廣水庫(kù)需要滿足設(shè)計(jì)水平年2030年龍坪鎮(zhèn)五星村及交谷村部分村寨共計(jì)2 016 人、大牲畜604 頭、小牲畜1 208頭的飲水安全，同時(shí)保證下游76.67 hm2水田和333.34 hm2火龍果的灌溉。壩址位于龍坪鎮(zhèn)交廣村交廣河上游河段，工程主要由瀝青混凝土心墻土石壩、岸邊開(kāi)敞式溢洪道、取水兼放空建筑物、提水泵站、輸水管道及高位水池等組成。上壩線方案流域面積3.59 km2，水庫(kù)校核洪水位577.25 m（P=0.5%），總庫(kù)容72.80萬(wàn)m3；正常蓄水位575.00 m，興利庫(kù)容56.50萬(wàn)m3；死水位552.00 m，庫(kù)容4.80萬(wàn)m3。水庫(kù)為Ⅴ等?。?）型。

2 攔河大壩工程壩型適應(yīng)性分析

2.1 壩址區(qū)地質(zhì)條件

選定壩線上壩線，位于6#和7#沖溝之間，河谷呈“V”型。河床高程532.40 m，575.00 m正常蓄水位高程上河谷寬120 m，壩前抬高水頭42.60 m，寬高比2.70。左岸受6#、7#沖溝切割，右岸受4#、8#沖溝切割。基巖為T2b灰綠、黃褐色薄至中厚層粉砂質(zhì)泥巖，局部夾極少量泥灰?guī)r。局部微褶皺發(fā)育，巖層產(chǎn)狀變化稍大，為65°～85°∠31°～45°，總體傾向右岸。

據(jù)地形、地質(zhì)條件等綜合分析，此壩線壩址持力層巖質(zhì)為較軟巖，力學(xué)性能較差，壩基（肩）巖體整體強(qiáng)度低，不宜修建拱壩，具備修建重力壩和當(dāng)?shù)夭牧蠅螚l件。據(jù)可研階段的綜合比較，修建重力壩工程投資偏大，故不考慮修建重力壩方案。

2.2 當(dāng)?shù)夭牧蠅涡?/h3>

可供選擇的當(dāng)?shù)夭牧蠅涡椭饕芯|(zhì)土壩、土質(zhì)心（斜）墻土（風(fēng)化料）壩、非土質(zhì)防滲體壩、面板堆石壩等。通過(guò)調(diào)查，料場(chǎng)較小且厚度變化較大，難以找到充足土料源。當(dāng)?shù)卣惩梁瘦^高，且氣候較濕潤(rùn)，給施工帶來(lái)極大困難，故不考慮均質(zhì)土壩和粘土心墻壩作為比選壩型。

庫(kù)區(qū)內(nèi)料場(chǎng)表層為殘坡積粘土夾少量碎石，剔除碎石擊實(shí)后，粘土塑性指數(shù)多大于20，滲透系數(shù)大于1.0×10-5cm/s，不符合《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》防滲土料要求，但宜修建非土質(zhì)材料防滲體壩。

常用非土質(zhì)材料防滲體有土工膜、瀝青混凝土防滲體等?？紤]壩前最大抬高水頭42.60 m，故不推薦土工膜防滲體。推薦瀝青混凝土心墻防滲體形式。工程區(qū)兩岸山體風(fēng)化層較厚，可用作土石壩殼填筑料，運(yùn)輸成本低，施工組織方便，適宜修建用瀝青混凝土墻作為防滲體的風(fēng)化料壩。同時(shí)為便于壩體防滲墻施工和工程安全，墻外側(cè)用過(guò)渡層料包裹。

對(duì)比工程實(shí)際地形地質(zhì)條件、施工條件、施工水平等各方面因素，該壩址處同樣適宜修建堆石壩，且堆石壩壩型中的混凝土面板堆石壩技術(shù)已相當(dāng)成熟，工程技術(shù)無(wú)制約因素。因此，經(jīng)上述對(duì)壩型適應(yīng)性分析，考慮采用瀝青混凝土心墻土石壩和混凝土面板堆石壩進(jìn)行壩線內(nèi)的壩型比較。

3 水庫(kù)樞紐大壩工程壩型比選研究

3.1 地形地質(zhì)條件

兩岸覆蓋層為殘坡積粘土夾少量碎石，厚度一般為1～3 m，河床覆蓋層成分相對(duì)較復(fù)雜，下部為沖洪積的砂卵（礫）石層，厚度變化較大，一般為2～3 m，局部達(dá)6 m。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)邊陽(yáng)組（T2b）薄至中厚粉砂質(zhì)泥巖，巖層產(chǎn)狀65～85°∠31～45°，傾向右岸。從地形地質(zhì)條件分析，土石壩、面板堆石壩兩種壩型均有成壩條件。

根據(jù)河谷地形地質(zhì)條件，面板堆石壩的特性和對(duì)地基強(qiáng)度要求相對(duì)較高，壩址強(qiáng)風(fēng)化巖體裂隙發(fā)育，呈散體—碎裂結(jié)構(gòu)，抗變形能力較差，滲透性好，需將趾板置于弱風(fēng)化帶中上部巖體。瀝青混凝土心墻壩是散粒狀結(jié)構(gòu)壩體，適應(yīng)壩基變形能力較強(qiáng)，混凝土基座可直接坐落于強(qiáng)風(fēng)化層中上部基巖上，壩殼風(fēng)化料為庫(kù)區(qū)周邊風(fēng)化巖石，清除覆蓋層將風(fēng)化料置于強(qiáng)風(fēng)化基巖上即可，施工簡(jiǎn)單，安全性高。地質(zhì)條件上，瀝青混凝土防滲心墻壩更具優(yōu)勢(shì)。

3.2 樞紐布置及防滲體可靠性比較

瀝青混凝土心墻壩、面板堆石壩均屬當(dāng)?shù)夭牧蠅?，?duì)基礎(chǔ)要求不高，其壩體填筑區(qū)均可清除覆蓋層，置于強(qiáng)風(fēng)化基巖上即可；瀝青混凝土心墻基座置于強(qiáng)風(fēng)化巖體中上部，面板壩趾板則置于弱風(fēng)化巖石中部，從擋水建筑物布置來(lái)看，瀝青混凝土心墻壩、面板壩方案均無(wú)制約因素，二者基本相當(dāng)。

面板堆石壩采用混凝土面板+帷幕灌漿的組合式防滲形式，面板和灌漿帷幕在趾板處相連接，在上游形成連續(xù)的防滲面，使壩運(yùn)行期基本處于干燥無(wú)水狀態(tài)，且水壓在壩體上，對(duì)上游穩(wěn)定有利，因此坡比采用1∶1.40，但面板壩的面板接縫較多，處理不當(dāng)容易造成滲漏。

瀝青混凝土心墻壩采用瀝青混凝土防滲墻+帷幕灌漿的防滲結(jié)構(gòu)，施工簡(jiǎn)單，工藝較為成熟，但由于心墻在壩體中部，使得上游壩殼料基本處于水下，考慮水位降落等情況，壩坡設(shè)置相對(duì)較緩為1∶2.25。

綜上，大壩布置及防滲體系可靠性上，面板壩和瀝青混凝土心墻壩各有優(yōu)缺點(diǎn)。

3.3 筑壩材料比較

修建面板堆石壩需大量強(qiáng)度滿足要求的堆石料及砂石骨料，水庫(kù)附近出露地層均為T2b粉砂質(zhì)泥巖，暴曬后極容易泥裂破壞，不滿足砂石料強(qiáng)度要求。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，羅甸四小南面1 km 左右的貴禾砂石料場(chǎng)附近，該料場(chǎng)為一南北向的山脊地形，兩側(cè)沖溝深切，分布地層為二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興大隆組并層（P2c+d）中厚層至塊狀燧石灰?guī)r，儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)要求，且場(chǎng)地周邊無(wú)重要建筑物分布，開(kāi)采對(duì)周邊環(huán)境影響小。從料場(chǎng)有954縣道（瀝青路）直通里廈村，從里廈村有簡(jiǎn)易公路（碎石路）直通壩址右岸附近，運(yùn)距18 km。

修建瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩，可充分利用壩址附近土石料，通過(guò)庫(kù)內(nèi)設(shè)置風(fēng)化料場(chǎng)，取正常蓄水位與死水位之間部分風(fēng)化料，一方面能夠就近取料上壩，運(yùn)距0.50 km，另一方面也可以彌補(bǔ)壩體侵占庫(kù)容。而砂石料骨料可自貴禾砂石料場(chǎng)購(gòu)買。

綜上，兩種壩型砂石骨料均自貴禾砂石料場(chǎng)附近購(gòu)買或自采，二者相差不大；但壩體填筑料方面瀝青混凝土心墻風(fēng)化料壩可就近取料上壩，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

3.4 施工技術(shù)及條件

①施工導(dǎo)流。根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件以及樞紐布置特點(diǎn)，面板堆石壩上游趾板需下挖至弱風(fēng)化層，形成施工臨時(shí)基坑，需在面板堆石壩上游側(cè)施工臨時(shí)圍堰用于攔擋施工期洪水，同時(shí)，在基坑內(nèi)施工防滲墻時(shí)需要施工排水。臨時(shí)圍堰擋水，基坑上游側(cè)形成約8 m 高邊坡，需采取有效措施。瀝青混凝土心墻壩臨時(shí)圍堰結(jié)合永久壩體施工，圍堰頂高544.50 m，可在非汛期清基后直接填筑壩體和臨時(shí)圍堰，施工導(dǎo)流和施工條件較好，防滲體施工不受上游來(lái)水影響。瀝青混凝土心墻壩占優(yōu)。②施工技術(shù)。瀝青混凝土心墻壩構(gòu)成心墻的骨料、瀝青等原材料受外界氣溫、降雨影響小，能縮短施工工期，且瀝青混凝土心墻施工后不易在施工面形成分離層，質(zhì)量控制相對(duì)有保障?；炷撩姘宥咽瘔螇误w結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，便于機(jī)械化施工，堆石體是控制施工工期的主要因素，氣候?qū)γ姘宥咽瘔问┕び绊戄^小。施工技術(shù)上兩者基本相當(dāng)。③施工條件?；炷撩姘宥咽瘔危笆霞疤钪暇鶑男麻_(kāi)辟料場(chǎng)運(yùn)輸，運(yùn)距18 km，為保證堆石料填筑強(qiáng)度，場(chǎng)區(qū)附近還應(yīng)設(shè)置堆石料儲(chǔ)備料場(chǎng)；瀝青混凝土心墻壩土料取自庫(kù)內(nèi)，風(fēng)化料從庫(kù)內(nèi)、下游料場(chǎng)直接上壩，運(yùn)距均在1 km內(nèi)。瀝青混凝土心墻壩具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

3.5 環(huán)境影響和水土保持

瀝青混凝土心墻壩利用庫(kù)內(nèi)土料及風(fēng)化料筑壩，減少料場(chǎng)開(kāi)挖對(duì)周邊環(huán)境的影響，面板堆石壩需要大規(guī)模開(kāi)辟料場(chǎng)，環(huán)境影響和水土保持方面瀝青混凝土心墻壩占優(yōu)。

3.6 工程量及投資

兩方案主要工程量及投資見(jiàn)表1。

表1 主要工程量比較表

從表1可知，瀝青混凝土心墻壩比面板堆石壩工程投資節(jié)省560萬(wàn)元。前者可就近獲取風(fēng)化料上壩，而后者則需從18 km外運(yùn)輸備料，投資差異較大。

通過(guò)上述綜合比較，瀝青混凝土心墻壩為推薦壩型。

4 結(jié)語(yǔ)

在已選定壩址上，確定瀝青混凝土心墻土石壩和混凝土面板堆石壩為比選壩型，進(jìn)而重點(diǎn)從地形地質(zhì)、樞紐布置及防滲體可靠性、筑壩材料、工程量及投資、施工技術(shù)等方面綜合比較，確定瀝青混凝土心墻壩為最優(yōu)壩型。