混凝土面板堆石坝在白泥水库的合理布置

2016-12-20皮玉红田友文

小水电 2016年6期

关键词：堆石坝坝址溢洪道

皮玉红，田友文

(铜仁市水利电力勘测设计院，贵州铜仁 554300)

混凝土面板堆石坝在白泥水库的合理布置

皮玉红，田友文

(铜仁市水利电力勘测设计院，贵州铜仁 554300)

结合地形地貌以及勘探地质条件，对白泥水库枢纽区的优化布置及其选择进行了介绍。在综合比选之后，最终确定了合理的方案。图2幅。

水库；堆石坝；坝设计

1 工程概况

白泥水库位于贵州省松桃县迓驾镇坝德村，集雨面积为7.5 km2，总库容218万 m3，属于新建小(1)型水库，挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，最大坝高52 m，坝顶高程489 m，坝体填筑量51万 m3。本工程是以农业灌溉、集镇及周边农村人畜饮水为主，兼有防洪排涝等功能的综合水利工程。

2 工程地质

经过现场勘测，枢纽区河床高程444～442 m，河床宽4～10 m，坝址呈左右不对称的“V”形河谷，正常蓄水位486 m处的天然河谷宽高比为2.54∶1，左岸较陡；为逆向坡；右岸较缓，为顺向坡。坝区出露第四系人工堆积、第四系坡积堆积和寒武系中上统；河床发育F4压性逆断层，产状233°∠78°；右岸存在J2、J10两条平行的层面夹泥裂隙，两条夹泥结构面均斜交并横穿右坝肩，为可能的侧滑面,对建拱坝是极为不利的地质条件。

3 枢纽坝址

3.1 坝址选择

本工程坝址选择受地形地质条件控制，结合灌区高程和成库条件，在大沟河作业段长430 m的河段上初步选取上中下3个坝址作比选，上坝址和中坝址间距230 m，中坝址和下坝址间距200 m。作业段河道上下河段比降较陡，只有中间河段较缓，在同等规模库容下坝增高较多，极不经济。如果在选取河段以下建坝，水库与灌区落差减少，自流控制灌面将减少，经济效益极低。

根据勘探地质条件分析，由于下坝址地质条件不满足建坝要求，因此针对该河段的上坝址与中坝址进行比较，最终选出最优坝址，主要从地质、施工条件、淹没占地赔偿和工程投资等方面进行综合比较。

经综合分析,上坝址和中坝址都具备建坝条件，中坝址无论是在工程水文地质、水文地质、施工运输条件、工程占地和工程投资价等方面均比上坝址优越，故中坝址为推荐坝址。

3.2 坝线选择

根据推荐的中坝址具体地形条件，进行坝轴线比选，确定最优坝轴线。中坝址河床呈直线形，相对顺直段长约70 m。中坝址上、下河段左右岸坡地形均呈喇叭状扩散，且右岸上下游都有天然沟槽，左右岸地形极不对称，只有中间部分长约30 m河段地形较对称，适宜大坝枢纽布置；因此在相对顺直段长约70 m范围内拟订了2条坝轴线作比选。

上坝线优点是右岸坝肩地势平缓，有利于布置溢洪道溢流堰，溢洪道开挖不会形成高边坡，边坡支护工程量较少；缺点是由于河道突然向左转，所以溢洪道泄槽段走向必须转弯布置，导致下泄洪水时流态较差。

下坝线优点是充分利用左岸下游河流走向优势，将溢洪道布置在左岸，泄槽和挑流消能段流向和下游河道基本一致，可以避免水流下泄时转弯冲刷侧墙等不利影响；缺点是左岸地势较陡，开挖形成一定的高边坡，增加支护工程量。

3.2.1 上坝线枢纽布置

上坝线面板堆石坝方案枢纽由混凝土面板堆石坝、右岸岸边开敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工导流隧洞组成。

混凝土面板堆石坝布置于主河道，最大坝高51 m，坝顶宽7 m(含0.5 m防浪墙)，坝顶长105 m，坝顶高程489 m，防浪墙顶高程490.2 m，河床趾板建基面高程438 m，上下游坝坡为1∶1.4。混凝土面板厚度为0.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱风化岩体中部，厚度和宽度分别为0.5 m和5 m。面板下游依次为垫层区、过渡区、主堆石区、特大块石堆石区及下游护坡。

溢洪道布置于大坝右岸岸边，溢流段总宽度为14 m。溢洪道由正堰段、泄槽段和消力池组成。堰顶高程486 m，堰型为正向实用堰，堰顶净宽为10 m。

取水建筑物布置在大坝左岸，由塔式龙抬头进水口、隧洞输水管道组成。塔式进水口由栏污栅、进口喇叭段、事故闸门、洞身段、出口闸阀组成，隧洞出口接压力管道(见图1)。

图1 上坝线面板堆石坝枢纽布置(比较方案)

3.2.2 下坝线枢纽布置

下坝线面板堆石坝方案枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸岸边开敞式溢洪道、左岸取水隧洞兼施工导流隧洞组成。

混凝土面板堆石坝布置于主河道，最大坝高52 m，坝顶宽7 m(含0.5 m防浪墙)，坝顶长112 m，坝顶高程489 m，防浪墙顶高程490.2 m，河床趾板建基面高程437 m，上下游坝坡为1∶1.4。混凝土面板厚度为0.4 m的等厚面板，混凝土趾板布置于弱风化岩体中部，厚度和宽度分别为0.5 m和5 m。面板下游依次为垫层区、过渡区、主堆石区、特大块石堆石区及下游护坡。

溢洪道布置于大坝左岸岸边，溢流段总宽度为14 m。溢洪道由侧堰段、调整段、泄槽段、挑坎组成。堰顶高程486 m，堰型为侧向实用堰，侧堰净宽为14 m。

取水建筑物布置在大坝左岸，由塔式龙抬头进水口、隧洞输水管道组成。塔式进水口由栏污栅、进口喇叭段、事故闸门、洞身段、出口闸阀组成，隧洞出口接总干渠(见图2)。

图2 下坝线面板堆石坝枢纽平面布置(推荐方案)

3.2.3 坝轴线综合比选

(1)地形条件。两坝轴线相距18 m,夹角2°，地形相差不大，左岸坡下缓上陡，右岸较缓。相比而言，选取的上坝线其左岸局部为悬崖，混凝土面板堆石坝的岸坡趾板开挖后边坡较高，支护工程量较大，施工难度及危险性较高。同时，对水库建成后上游坝面混凝土面板及趾板的安全运行都会带来潜在的风险。下坝线左岸较缓，趾板布置及开挖均较容易，施工难度较小，施工安全性更好，对今后大坝的正常运行基本没有影响。因此，从地形条件来看，下坝线优于上坝线。

(2)地质条件。两坝轴线只相距18 m，地质条件方面两坝线相当。

(3)施工条件。下坝线由于更接近料场，且左岸稍缓，左岸施工临时交通及建成后的左岸上坝公路修建更容易，施工条件较好；上坝线由于左岸局部为悬崖，施工交通条件较差；左岸上坝公路开挖量较大，施工交通投资较大，且对布置上坝公路有影响。因此，从施工条件来看，下坝线较优。

(4)枢纽布置方面。下坝线地形较缓，枢纽布置相对容易，由于坝轴线位于主河道转弯上游段，溢洪道的布置可充分利用下游转弯处裁弯取直的有利条件，溢洪道泄槽不转弯，水流条件好，大坝枢纽整体布置更为协调合理。上坝线由于坝轴线位置岸坡较陡，上坝公路位于左岸，溢洪道必须在右岸布置。根据地形条件，泄槽段必须转弯布置，且转弯角度37°，水流条件不如下坝线顺畅。因此，从整体枢纽布置上，下坝线优于上坝线。

(5)工程投资方面。由上下坝线枢纽布置及投资概算成果可知，上坝线混凝土面板堆石坝大坝枢纽概算总投资为5 038.31万元，下坝线混凝土面板堆石坝大坝枢纽概算总投资为4 712.45万元；下坝线方案比上坝线方案节省投资约326万元，下坝线方案占优势。

3.2.4 坝线选择结论

综上所述，上、下坝轴线地质条件相差不大，但下坝线在地形条件、施工条件、大坝枢纽整体布置和大坝投资等方面均占优势；因此，推荐下坝线作为水库建坝轴线。