吉林省老松江水电站坝型选择设计

刘佳佳++吕婷婷++张恒

摘 要：吉林省老松江水电站主要地质问题为，基础存在有厚约30 m的含泥砂砾卵石层，两岸玄武岩层下也存在厚约30 m的含泥砂砾卵石层；从当地建筑材料情况看，松江河上游区域石料、粘土料较为丰富，但缺乏天然砂石骨料，因此不宜修建砼重力坝。由于坝址附近（距坝址仅200 m）有较丰富、质量满足填筑要求的粘土料，因此选择沥青砼心墙堆石坝和粘土心墙堆石坝两种坝型进行经济技术综合比选。

关键词：老松江水电站 坝型选择 沥青砼心墙堆石坝 粘土心墙堆石坝

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）05（b）-0048-01

1 工程概况

老松江水电站工程位于松花江支流松江河上，吉林省抚松县松江河镇老松江村境内，距松江河镇仅5 km。吉林省抚松县老松江水电站工程是以发电为主，兼顾养殖、旅游等综合利用的工程。工程主要由堆石坝、溢洪道、砼重力坝、引水发电隧洞、调压井、电站厂房及开关站组成，总库容为5204×104 m3，电站装机20550 kw，多年平均发电量5317.97×104 kwh，工程等别为Ⅲ等。

2 工程地质

坝区河谷呈狭窄的“V”字型，河道底高程约为698.50 m，两岸不对称地分布有宽20～30 m河漫滩，平水期高出河水位3～5 m，漫滩以上为宽阔的玄武岩熔岩台地，地面高程一般750～760 m，比高一般50～70 m。

坝址两岸均见有玄武岩，其中左岸厚14～46 m，右岸玄武岩厚5.0～45.0 m，玄武岩岩石坚硬，一般较完整，风化轻微，柱状节理和水平节理均较发育，节理间距多为0.5～1.5 m，张开1～3 mm，表部多为无充填或半充填，深部多充填泥夹岩屑，岩体透水率q=0.2～60.4 lu，属弱、中等透水，渗漏问题较突出。玄武岩层下为厚30～32 m的含泥的砂砾卵石夹层，渗透系数K=0.5～1.0 m/d，下伏基岩为安山岩（顶板高程676 m）。地下水位702.45～719.54 m，低于设计正常蓄水位24～42 m，渗漏问题突出。

河床部位地基岩土，上部为厚3.0～3.5 m的砂砾卵石，中密～密实，此层不均匀系数为88.05，渗透系数K=70-100 m/d，局部分布有厚2.0～2.5 m的粉细砂和厚3.0 m左右的壤土夹碎块石，前者结构极松散，筑坝时应全部挖除。下部为厚21～31.0 m的含泥的砂砾卵石，不均匀系数为91，渗透系数k=2.0～5.0 m/d。其下伏基岩为安山岩，岩体透水率为1.1～4.6 lu。坝基渗漏问题亦较突出，应做好防渗处理。

3 坝型比较分析

该工程主要地质问题为，基础存在有厚约30 m的含泥砂砾卵石层，两岸玄武岩层下也存在厚约30 m的含泥砂砾卵石层；从当地建筑材料情况看，松江河上游区域石料、粘土料较为丰富，但缺乏天然砂石骨料，因此不宜修建砼重力坝。由于坝址附近（距坝址仅200 m）有较丰富、质量满足填筑要求的粘土料，因此，选择沥青砼心墙堆石坝和粘土心墙堆石坝两种坝型进行经济技术综合比选。

3.1 沥青砼心墙堆石坝方案布置

沥青砼心墙堆石坝分为碾压式沥青砼心墙堆石坝和浇筑式沥青砼心墙堆石坝两种形式，根据本工程地处北方严寒地区及坝规模不大的特点，选择浇筑式沥青砼心墙堆石坝方案。

浇筑式沥青混凝土心墙坝的坝顶高程为745.60 m，坝长330 m，坝顶宽5.0 m，坝顶设防浪墙，墙高1.2 m，墙顶高程746.80 m。沥青混凝土心墙砼底板坐在在含泥砂砾卵石层上，最大坝高49.00 m。

为解决基础防渗问题，根据地层情况，基础采用旋喷灌浆方案，旋喷桩有效直径1.0 m，单排布置，间距1.0 m，旋喷桩深入基底安山岩1.0 m。浇注式沥青混凝土心墙厚度为0.5 m，底部心墙厚度扩大至2.0 m，并采用砼底板与旋喷桩连结，形成封闭的防渗体系。心墙两侧设置厚度为3.0 m的碎石过渡层，以连接心墙与坝体堆石体。坝体上、下游坝坡坡比分别为1∶1.5和1∶1.4，并在高程723.40 m处分别设2.0 m宽的马道，坝体上游死水位至坝顶的水位变动区采用干砌块石护坡，厚度0.5 m。

3.2 粘土心墙堆石坝方案布置

粘土心墙堆石坝的坝顶高程为745.60 m，坝长330 m，坝顶宽5.0 m，坝顶设防浪墙，墙高1.2 m，墙顶高程746.80 m，粘土心墙顶高程为744.10，粘土心墙顶宽3.0 m，心墙两侧边坡为1∶0.25，上游侧设厚2.0 m的反滤及过渡层，下游侧设厚4.0 m的反滤及过渡层，以连接心墙与坝体堆石体。心墙基础坐在在含泥砂砾卵石层上，心墙底部与旋喷桩连接（坝基防渗处理同沥青砼心墙堆石坝），旋喷桩顶部深入粘土心墙深度不小于2.0 m。

坝体上下游边坡及护坡形式砼同沥青砼心墙堆石坝，不再赘述。

4 优缺点对比

从经济角度看，沥青砼心墙堆石坝方案6935.8万元，粘土心墙堆石坝方案6046.8万元；粘土心墙坝较粘土心墙坝节省投资889.0万元。

从技术角度看，沥青混凝土心墙堆石坝与粘土心墙堆石坝的优缺点分述如下：

沥青混凝土心墙堆石坝的优点：近些年，随着炼油技术的提高，沥青质量也有很大的提高，沥青砼的防渗性能、抗裂性能、耐久性均有较大提高，心墙的浇筑受气候的影响小，冬、雨季可施工，施工速度较快。

沥青混凝土心墙堆石坝的缺点：浇筑式沥青砼心墙施工工艺要求较高，施工控制较为困难，心墙出现隐患时，不易发现，且难确定部位，维修困难。从本工程的地质条件看，坝基存在30多米厚的覆盖层，对沥青砼心墙的变形性能要求很高，需慎重对待。

粘土心墙堆石坝的优点：就地取材、投资省、施工简单，作为成熟的坝型来看，其防渗可靠性优于浇筑式沥青混凝土心墙，变形适应能力强，维修方便。

粘土心墙堆石坝的缺点：心墙的施工受气候的影响较多，尤其坝址所在的山区雨季较长，全年施工期较短。料场存在占地问题。

5 结论

综合上述分析，本次设计认为应优先选用可靠性较高的粘土心墙堆石坝，故老松江水电站推荐粘土心墙堆石坝方案。

参考文献

[1] 碾压土石坝设计规范（SL274-2001）[S].

[2] 土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范（DL/T5411-2009）[S].endprint