景观工程重力坝设计

唐全民（四川省水利水电勘测设计研究院，四川 德阳 618000）

景观工程重力坝设计

唐全民
（四川省水利水电勘测设计研究院，四川 德阳 618000）

本文探讨了景观工程重力坝的设计及应注意的问题。

重力坝；景观工程；设计

1　概述

琴蛙湖水库是合江县近年来重点打造的景区——玉兰山景区“千亩高山湿地公园”的重要组成部分，是一座以打造水景观、开发旅游、改善生态环境为主，兼顾景区生活用水和消防用水等综合利用的水利工程。水库距县城约70.0km，坝址以上控制集水面积1.33km2，多年平均径流量91.8×104m3。水库正常蓄水位996.00m，总库容96.0×104m3

2　工程地质地形条件

工程坝址区山高谷深，无公路相通。河谷断面呈“V”型特征，正常蓄水位时谷宽100.0m；两岸地形坡度35～45°，基岩基本裸露，植被发育。在坝轴线下游100.0m处河床形成高约70.0m的跌水陡坎——烟雨岩瀑布。坝址区覆盖层主要为坡残积堆积层，厚度较小；基岩为白垩系上统夹关组，紫红色厚块状砂岩，分布于河床及两岸坡。岩体物理力学指标建议值详见表1。

表1　坝址区岩体物理力学指标建议值

3　设计要求

3.1总体要求

玉兰山景区是合江县“旅游兴县”战略重点打造的旅游景区。琴蛙湖作为玉兰山风景名胜区建设的核心内容，以水为题，规划着力打造“千亩湿地生态公园”。为此，需将水库大坝与公园景观融为一体，一改普通水利工程单调呆板的形象，并适应湿地公园打造的特殊要求。

3.2水深要求

琴蛙湖水库坝高34.0m，坝前最大水深31.0m，而湿地公园为拓宽水面，打造亲水浅滩、湖边浴场等旅游休闲设施，要求库内水深为3.0m～4.0m，最深不得超过10.0m。

3.3绿化要求

为与湿地公园整体景观相协调，要求大坝坝面全部绿化，避免出现混凝土灰暗呆板色彩。

3.4坝顶观景要求

湿地公园建成后，大坝上游为千亩浩淼水面，下游为壮观烟雨岩瀑布，为此要求坝顶视野开阔通透，人车分流。

3.5坝肩景观设施需求

工程建成后，琴蛙湖大坝将作为核心观景点，车流、人流集中，要求大坝附近配套相应的旅游观景设施，如游客服务中心、停车场、休息座椅等公共设施。

4　设计思路

玉兰沟河道转弯下游100.0m即为高差达70.0m的烟雨岩陡坎，往上则水域面积将大大减少，因此选择在玉兰沟弯道听涛廊处建坝。工程区基岩基本裸露，砂岩储量丰富，而20.0km范围内无天然砂砾石料，外购运距50.0km，经综合比较，选择了C15细石混凝土砌条石重力坝型。

为解决库内景观水深要求，拟将大坝开挖弃渣回填于库内，回填深度21.0m，由此大坝除承受水压力、波浪压力、扬压力等常规荷载外，还将承受较大的土压力，对大坝稳定影响较大。因此，将大坝基础建基面开挖成略倾向上游的斜面，并结合大坝固结灌浆孔设置砂浆锚筋桩抗滑。

重力坝下游坝面常为光滑斜面，出露灰暗的混凝土本色，影响美观；且坡度较陡，难以采用草皮护坡等措施。为与景区协调统一，本工程大坝下游面全部设置成台阶状，其上人工栽种花卉植物，不仅掩去混凝土本色，而且远看姹紫嫣红，郁郁葱葱，可为景区增色添彩。

为解决坝顶观景需求，坝顶不能出现启闭机闸房等有碍观瞻的建筑物，因此本工程摒弃了常规卷扬式启闭机，改为采用顶推液压式启闭机，将泄洪放空闸门启闭设施埋设于坝体之内。坝顶选用造型美观的通透式工艺栏杆，并悬挑人行观光平台，人车分流。

为提供大坝附近旅游公共设施场地，拟将大坝左右坝肩坝顶高程以上山体进行开挖，形成左右坝肩平台，既提供了宽敞的公共设施布置场地，又拓展了观景视野。

5　设计方案

5.1大坝设计

琴蛙湖水库大坝为C15细石混凝土砌条石重力坝，坝顶高程997.00m，坝顶宽8.0m，，坝顶轴线长121.0m，建基面高程963.71m～965.22m，轴线建基面高程964.00m，最大坝高33.00m，最大坝底宽度30.9m。大坝上游边坡为1︰0.2，高程987.00m处起坡。大坝下游为台阶式，自高程988.67m向下，每级台阶宽0.38m，高0.50m。大坝左右坝肩均与景区环湖公路相连，形成完整的环湖旅游观光通道。

大坝坝顶总宽12.0m，其中8.0m为旅游观光电瓶车通道，上下游均悬挑2.0m为游客观光人行通道。坝顶上下游及观景平台边缘均精选造型美观的通透型工艺栏杆。大坝下游设计为台阶式，台阶上可布置各种花卉植物，远看万紫千红，郁郁葱葱。

大坝上游面采用钢筋混凝土面板作为防渗层，防渗面板厚0.3～0.5m，采用抗渗等级W6的C20混凝土。坝体为C15细石混凝土砌条石。大坝底部设1.5m厚的三级配常态C15混凝土作为基础垫层。河床坝段坝底建基面为呈4°倾向上游的斜面，坝底上游设置2.5m宽，1.50m深的齿墙，齿墙底高程962.00m；坝底下游齿墙宽3.4m，深2.0m，齿墙底高程963.42m。

结合溢流孔闸门控制需要，将液压启闭机油泵房及现地控制屏设置在溢流孔口上部坝体内，坝内空间长5.0m，宽4.0m，高2.5m，设梯步从上游工作闸门平台进入。

坝后河道转弯，留有较好的场地利用空间，在主坝坝后约45m处修建一道拦水景观低坝。景观低坝采用低实用堰型式，轴线长22.0m，坝顶宽2.0m，坝底宽度9.92m，坝顶高程971.00m，低坝建基面高程963.40m，最大坝高6.6m。低坝上游侧坡度1：0.2，下游侧坡度1∶1。溢流坝段设置在中段，堰顶高程970.00m，坝段长10.0m，溢流净宽9.0m，设一个闸墩，架桥板作为人行观光通道。景观低坝底部上下游均设置宽1.0m，深1.0m的齿墙。

景观低坝坝壳采用C25钢筋混凝土，厚0.3m，中间坝体采用C15埋石砼浇筑，坝基采用0.8m厚的C15混凝土作为垫层。大坝平面及剖面详见图1～2。

图1　大坝平面布置图

图2　大坝纵剖面图

5.2基础处理设计

基础防渗采用帷幕灌浆处理。沿坝轴线布置防渗帷幕并在右坝肩设置一段防渗刺墙，刺墙长10.0m，宽2.0m，高10.0m，轴线与防渗轴线一致，采用C20混凝土浇筑，左右岸防渗帷幕沿防渗轴线延伸至与正常蓄水位衔接，其中左岸自左坝肩沿防渗轴线向外延伸70.0m，在过左岸冲沟时修建重力式挡土墙，挡土墙顶高程997.00m，长22.0m，最大墙高6.0m，迎水面边坡1︰0，背水侧边坡1︰0.5并以土石回填，墙底帷幕灌浆。右岸防渗帷幕自右坝肩向外延伸120.0m。防渗帷幕灌浆为2排，排距1.0m，孔距2.0m，呈梅花形布置。拦河大坝帷幕灌浆轴线长305.0m。帷幕灌浆设计防渗标准按深入透水率q≤5Lu的岩层以下3.0m控制。

重力坝对坝基要求较高，为此在大坝基础下设固结灌浆孔，固结灌浆孔孔径采用0.13m，孔排距3.0m，深8.0m。河床坝段灌浆孔内置钢筋骨架并灌注水泥砂浆形成砂浆锚筋桩。砂浆锚筋桩是在固结灌浆孔内置钢筋及钢管形成骨架并灌注M30水泥砂浆形成。钢筋骨架为3根Φ28的Ⅱ级钢筋，等角度平均分布在Φ25钢管外侧，采用断续焊连接。在钢管底面以上每隔1.0m在钢管的三面布设直径1.0cm的出浆孔，钢筋骨架上端弯折成30°，锚固于大坝坝体内，锚固长度3.0m。固结灌浆孔内灌注M30水泥砂浆并以机械封孔。

5.3泄水建筑物设计

本工程控制集水面积仅1.33km2，上游来水量很小。溢流坝段主要功能为平日放水满足烟雨岩瀑布景观需水要求，洪水期开闸泄洪。采用孔口出流方式泄洪，在大坝中段设置一孔闸门。泄流孔底板高程990.00m，孔口尺寸（宽×高）为2.0m×2.0m，堰面曲线为抛物线。在闸门旁设一直径20cm的旁通管作为下游生态用水放水管，旁通管以闸阀控制。本工程最大下泄流量仅15.0m3/s，最大单宽泄流量仅7.5 m3/s。类比已成其他工程，本工程采用阶梯式溢流坝段消能，下游再设置长10.0m，深1.0m的消力池。溢流坝段自高程989.42m开始，利用阶梯消能，阶梯前12级均为不等高阶梯，其台阶高度为0.08m～0.97m，以下每级阶梯均为高1.0m，宽0.75m。溢流坝段宽度2.0m，两侧设0.6m宽导墙，导墙高于溢流面2.0m。

溢流坝段控制闸门为平板钢闸门，为满足坝顶景观需求，闸门采用液压式启闭机，避免在坝顶设置启闭机和闸房。同时为控制闸门配套自动化控制系统，接入管理房实行计算机远程自动化控制。

6　结语

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，生态、旅游、绿色、健康等概念越来越深入人心，传统的水利行业也将与景观、生态等行业产生更多的交集。开拓思路，改进观念，博采众长，融合设计将是水利设计新的要求。琴蛙湖水库规模虽小，但纯为打造旅游景区而修建，在建筑物功能和外观设计上均提出了新的要求，对水工建筑物在专业领域的应用设计，具有一定启发意义。

［1］SL319—2005.混凝土重力坝设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2005.

［2］SL25-2006.砌石坝设计规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2007.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.073

唐全民（1981-），男，工程师，从事水利水电工程设计工作。