旁多水利枢纽工程拦河坝设计

姜树立，刘清利

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

旁多水利枢纽工程地处拉萨河流域中游，坝址控制流域面积16370 km2，水库总库容12.3×108m3。

枢纽工程由拦河坝、泄洪洞、泄洪兼导流洞、发电引水系统、电站厂房和灌溉输水洞等组成，拦河坝为碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝，最大坝高72.30 m，坝顶长度1052 m。

1 坝型选择

坝址处属高山地形，两岸山体宽厚高峻，河谷呈不对称“U”型，河床、漫滩及左岸岸坡覆盖层由含壤土碎块石、含漂石砾卵石、砂砾石和冰水积漂卵石组成，厚约25～150 m。右岸漫滩、阶地发育不完整，山坡大部分基岩裸露，岩石由闪长玢岩和熔结凝灰岩组成；左岸漫滩发育，宽约550 m，三级阶地明显，高程4240.00 m以下为含壤土碎块石覆盖，高程4240.00 m以上基岩裸露，岩石由闪长玢岩和花岗岩组成。由地质条件看基本坝型只能采用土石坝，坝型选择实质上是防渗型式和筑坝材料的选择。

初步设计时，在可研设计的基础上，曾拟定了碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、碾压式沥青混凝土心墙堆石坝和粘土心墙砂砾石坝3种坝型进行比较比较，最终选定碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝为选定坝型，主要理由：

1）粘土心墙所用的粘土的开采造成自然环境的破坏，而沥青混凝土心墙坝所用沥青虽需外地购买，运距远，但使用量少，且坝址附近有满足要求的碱性骨料料场，沥青混凝土心墙坝型更具有优势。

2）碾压式沥青混凝土心墙砂砾坝方法抗震稳定性较好。

3）沥青混凝土心墙坝填筑受降雨、低气温等气候因素的影响小，粘土心墙砂砾石坝方案的粘土心墙施工受降雨、低气温等气候因素的影响大。

4）碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝方案投资最低。

2 坝体结构设计

大坝最大坝高72.30 m，坝顶无特殊交通要求，为增加抗震性能，坝顶宽度选用12 m，坝顶长1052.00 m。通过坝坡稳定计算，坝体上下游面均采用二级坡，上游坡在高程4076.00 m和4061.27 m处各设一2 m宽马道，4061.27 m马道以上坝坡为1∶2.8，以下坝坡为1∶2.5。上游坝脚处设有弃渣压重，压重顶高程 4050.00 m，坡度为 1∶3.5；下游坡在高程4076.00 m，4052.00 m处分别设有2 m宽的马道，坡度均为1∶2.1。

坝顶高程4100.00 m，坝顶上游侧设“L”型钢筋混凝土防浪墙，高2.3 m。坝顶下游侧设置0.25 m高的混凝土路缘石。坝顶采用0.25 m厚混凝土路面。

沥青混凝土心墙中心线位于坝轴线上游3.0 m处，心墙顶高程4098.70 m，采用阶梯式变厚度设计，高程4078.00 m以上墙厚0.7 m，高程4053.00～4078.00 m墙厚0.85 m，高程4078.00 m以下墙厚1.00 m。沥青混凝土心墙通过混凝土基座与基础混凝土防渗墙连接，底部3 m高扩大段的沥青混凝土心墙厚度由1.00 m扩大到2.2 m坐落在底座上。混凝土基座顶面做成圆弧形凹槽，在槽面上铺筑一层砂质沥青玛蹄脂，并设置一道铜片止水。钢筋混凝土基座每15～20 m设一道结构缝，缝内设两道铜片止水。右岸岸坡心墙混凝土基座建于基岩上，沥青心墙亦采用逐渐扩大方式与混凝土基座连接。

心墙两侧设置4 m宽的砂砾石过渡料。沥青混凝土心墙下游侧设置灌浆廊道。上游坝脚部分与施工围堰相结合。

大坝上、下游坝面采用干砌石护坡，上游坝面高程4061.27 m以上厚0.4 m，以下0.3 m，下设0.3 m厚碎石垫层。下游坝面护坡厚度0.3 m，下设0.3 m厚碎石垫层。为增强坝顶部坝坡抗震性能，上游坝坡4086.00 m高程以上采用浆砌石护坡，厚度0.4 m，下游坝坡4076.00 m高程以上采用浆砌石护坡，护坡厚度0.3 m，上游浆砌石护坡表面不做勾缝处理。

3 大坝抗震措施

初步设计阶段抗震措施就坝顶附近采用堆石填筑、铺设土工格栅和铺设钢筋网三个方案进行比较，最终推荐堆石填筑方案。

1）土工格栅具有施工方便、工期较短、抗拉强度高、造价较低等诸多优点。其抗震效果好，铺设受气候环境的影响小，尤其适合在恶劣气候环境地区工程中使用。由于西藏地区无土工格栅生产厂家，所需土工格栅需外运，且运距较远。

2）钢筋网抗拉强度高，钢筋间距大，阻滑力分布没有土工格栅均匀，存在锈蚀问题，需对表面进行处理，端部需设置混凝土框格锚固，框格施工对坝体填筑工期有一定程度影响。

3）坝坡堆石方案，旁多石料场石料储量和质量均满足要求。坝体堆石填筑可与砂砾石填筑同步进行，不存在施工干扰问题，填筑质量易保证。堆石棱角明显，块石之间咬合力大，抗震性能好。在坝坡表面堆石围压小，粗颗粒材料指标的非线性特性无法充分利用，地震力作用下表面块石易滑落，但不会影响深层坝坡稳定，也可通过采用浆砌石护坡增强坝坡表面堆石的抗震性能。

4）投资方面，钢筋网方案投资最高，堆石填筑方案比土工格栅方案投资接近。

4 坝基防渗处理

坝基防渗处理包括覆盖层防渗处理和两岸基岩防渗处理。两岸基岩处，进行帷幕灌浆处理，坝基防渗主要是针对深厚覆盖层的垂直防渗处理，初步设计阶段比较3种防渗处理方案：灌浆帷幕全封闭方案、混凝土防渗墙全封闭方案、120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案。通过渗流分析各方案的可行性，从地形地质条件、工程布置、防渗可靠性、施工技术条件、渗漏量及电能损失、工程量和投资、运行检修条件等方面进行了比较，选择120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案。

混凝土防渗墙全封闭方案具有墙体耐久性好，防渗效果可靠，施工质量容易控制，不需设置灌浆廊道和覆盖层灌浆施工设备等优点。120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案具有120 m深以上墙体耐久性好，防渗效果可靠，施工质量容易控制，投资省等优点；混凝土防渗墙截断了大部分透水土层，只有中部长330 m深度超过120 m的部分采用灌浆帷幕，帷幕质量对整体防渗可靠性影响小；为便于运行维护，需设置灌浆廊道，增加了施工干扰和工期。虽然现场试验防渗墙深度已接近150 m，但考虑到150 m深混凝土防渗墙施工具有一定难度，国内外均无类似工程经验。120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案在3个方案中，工程投资最少。