锦凌水库大坝坝型比较与选择

2014-09-04董凤新

黑龙江水利科技 2014年1期

关键词：坝型底孔重力坝

董凤新

(义县水资源管理办公室，辽宁义县 121100)

锦凌水库大坝坝型比较与选择

董凤新

(义县水资源管理办公室，辽宁义县 121100)

锦凌水库是以防洪、城市供水为主，兼顾改善地下水环境等综合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，坝址位于锦州市上游约9.5km。文章介绍了锦凌水库枢纽工程基本概况，从地形、地质条件、建筑材料、工程量、工期、投资等方面对2种坝型做出了详细的比较，最后确定锦凌水库枢纽工程以土石坝为基本坝型的混合坝为优选坝型方案。

锦凌水库；大坝；对比；分析；选择

1 工程概况

锦凌水库是以防洪、城市供水为主，兼顾改善地下水环境等综合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，坝址位于锦州市上游约9.5km。

水库总库容为8.08×108m3，拦河坝最大坝高48.3m，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》[1]SL252—2000的规定，工程等别为II等，工程规模为大(2)型，永久性主要建筑物挡水坝段、溢流坝段、底孔坝段、引水坝段及连接段等均按2级设计；下游右岸防冲导墙等次要建筑物按3级设计；临时性建筑物按4级设计。

2 坝型比较选择

按工程选定的坝址和坝轴线，根据地形条件，没有修建溢洪道的有利位置，因此，拦河坝不适于修建单纯的土石坝；结合地质和当地天然建筑材料等条件，修建混凝土重力坝和以土石坝为基本坝型混合坝(泄水和引水建筑物为混凝土坝)都是可行的[2]。现将上述坝型的布置方案比较如下：

3 混凝土重力坝方案

3.1 总体布置及坝体结构

重力坝方案的挡水坝段分左右岸布置，泄洪消能设施布置于右岸主河槽部位，采用10个表孔，4个底孔泄洪，消能均采用挑流形式，引水坝段布置于底孔坝段右侧，引水形式采用坝内埋设压力钢管。重力坝坝顶高程63.30m，防浪墙顶高程64.50m，坝顶宽度10.0m，最大坝高48.30m。坝顶全长1167.5m，其中：溢流坝段总长177.5m，底孔坝段总长40.0m，引水坝段总长20.0m，挡水坝段两岸合计总长930.0m，坝体横缝根据建筑物布置需要，溢流坝段单坝段长17.5m，底孔单坝段长20.0m，挡水坝段单坝段长16.0m，引水坝段单坝段长20.0m。

3.2 坝体断面

1)挡水坝段：通过断面优化设计，选出最佳挡水重力坝断面。坝顶高程63.30m，坝顶宽度10.0m，坝体上游面上部垂直，下游坝坡比1∶0.7，起坡点高程为55.07m。最低建基面高程15.00m，最大坝高48.30m，坝体底宽38.84m。

2)溢流坝段堰面采用WES幂曲线，堰顶高程51.30m，反弧半径R为25.0m，挑流鼻坎顶高程36.80m，挑角θ为25°。坝体上游面上部垂直，最低建基面高程16.50m，最大堰高34.80m，坝体底宽50.14m。闸墩顶高程63.30m，上游侧布置检修交通桥，桥面宽度10.5m，下游侧布置工作闸门启闭机室。

3)底孔坝段体型断面，由重力坝基本剖面作适当演变而确定[3]。坝顶宽度为11.4m，坝体上游面为垂直面，进水口悬挑1.0m布置，下游坝坡坡比1∶0.7，起坡点高程为59.30m，坝坡至42.30m高程与底孔闸墩相交。最大坝高43.30m，坝体底宽53.65m。闸墩顶布置工作闸门启闭机室，在启闭机室下游侧布置检修交通桥，桥面宽度6.0m。底孔消能采用挑流消能形式，反弧半径R为24.0m，挑流鼻坎顶高程33.50m，挑角θ为30.0°。

4)引水坝段体形断面设计，由重力坝基本剖面并结合引水管布置要求演变而确定。坝顶宽度为11.4m，坝体上游面为垂直面，进口均缩进3.23m布置，下游坝坡比1∶0.7，起坡点高程为59.30m。河床建基面高程23.00m，坝高40.40m，坝体底宽33.7m。

5)坝基防渗采用灌浆帷幕，孔深深入相对不透水层(ω<5Lu)以下5.0m，灌浆帷幕为1排，孔距2.0m。施工均在坝体基础灌浆廊道内进行。两岸坝头根据工程地质和水文地质条件，帷幕深入两岸岸坡的长度为30.0m。坝基排水在灌浆廊道幕后设排水孔，孔距2.5m，孔深取帷幕深度的0.5倍，以排除帷幕的渗水。同时，坝体还设有横向廊道，与纵向廊道一起形成坝基排水网络，将基岩裂隙渗水汇集到集水井中，用排水泵抽排至坝外，以降低坝基扬压力。

4 土石坝为基本坝型混合坝

4.1 总体布置及坝体结构

土石坝作为基本坝型布置在左、右两岸，泄洪消能设施布置于右侧主河槽部位，采用10个表孔，4个底孔泄洪，采用挑流消能形式。引水坝段布置于主河槽右侧，采用坝内埋设压力钢管。拦河坝坝顶高程64.80m，防浪墙顶高程66.00m(防浪墙挡水)，土坝防渗心墙顶高程63.60m。坝顶全长1148.00m。详见表1。

表1 锦凌水库大坝长度一览表

4.2 坝体断面及构造

1)土石坝的填筑材料为天然砂砾料，通过筑坝材料分析和结构计算，坝顶宽度8.0m，最大坝高36.10m，防浪墙采用钢筋混凝土结构，顶高程66.00m，趾板底高程63.20m，坝体上游边坡坡比为1∶2.5，采用干砌石护坡，护坡厚度0.4m；下游边坡坡比为1∶2.25、1∶2.5，采用碎石护坡，护坡厚度0.3m。

土石坝防渗体为黏土心墙，墙顶宽3.0m，墙底置于砂卵砾石层。对心墙下部砂卵砾石层采用防渗墙防渗，并通过混凝土防渗墙预留灌浆管对下部基岩进行帷幕灌浆。

2)挡水重力坝段是根据溢流坝段泄洪时，为下游左连接段防冲影响而设置，通过断面优化设计，坝顶高程66.00m，坝顶宽度11.4m，坝体上游面上部垂直，下游坝坡比1∶0.7，起坡点高程为53.77m。坝体底宽39.1m，建基面高程16.50m。

3)溢流坝段堰面采用WES幂曲线，堰顶高程51.30m，反弧半径R为25.0m，挑流鼻坎挑角θ为25°，挑流鼻坎顶高程36.80m。坝体上游面上部垂直，建基面最低点高程16.00m，坝体底宽50.14m。闸墩顶高程64.80m，上游侧布置检修交通桥，桥面宽度10.5m；下游侧布置工作闸门启闭机室。

4)底孔坝段体型断面，由重力坝基本剖面作适当演变而确定。坝顶高程66.00m，坝顶宽度为11.4m，坝体上游面为垂直面，进水口悬挑1.0m布置，下游坝坡坡比1∶0.7，起坡点高程为60.00m，坝坡至42.30m高程与底孔闸墩相交。建基面最低点高程21.00m，坝体底宽53.65m。闸墩顶布置工作闸门启闭机室，在启闭机室下游侧布置检修交通桥，桥面宽度6.0m。消能形式采用挑流，挑角θ为30°，反弧半径R为24.0m，挑流鼻坎顶高程33.50m。

5)引水坝段体形断面由重力坝基本剖面并结合引水管布置要求演变而确定。坝顶高程66.00m，坝顶宽度确定为11.4m，坝体上游面为垂直面，进口均缩进2.875m布置，下游坝坡比1∶0.7，起坡点高程为60.00m。建基面高程22.00m，坝体底宽33.7m。

6)连接段设在土石坝段与混凝土坝段结合处，分左、右侧布置，均采用半重力式挡土墙结构。连接段墙顶高程64.80m，墙顶宽度3.0～1.0m，迎水面垂直，背水坡坡比1∶0.30(防冲导墙部分)、1∶0.85(土坝心墙与混凝土坝连接部分)，建基面高程15.00m，墙底最大宽度38.0m。

4.3 防渗与排水

土石坝心墙下部砂卵砾石层采用防渗墙防渗，并通过混凝土防渗墙预留灌浆管对下部基岩进行帷幕灌浆。帷幕灌浆深入相对不透水层(ω<5Lu)以下5.0m，灌浆帷幕为1排，孔距2.0m。两岸坝头，根据工程地质和水文地质条件，帷幕深入两岸岸坡的长度为30.0m。混凝土坝坝基防渗均采用灌浆帷幕，施工在坝体基础灌浆廊道内进行，灌浆深度要求同土坝。混凝土坝坝基排水，采用在帷幕灌浆幕后设排水孔，孔距2.50m，孔深为帷幕深度的0.5倍，以排除经帷幕的渗水。同时，坝体还设有横向廊道，与纵向廊道一起形成坝基排水网络，将基岩裂隙渗水汇集到集水井中，用排水泵抽排至坝外，以降低坝基扬压力[4]。