洋前坝水库坝型方案比选

刘青松

（江西省赣州市水利电力勘测设计研究院，江西 赣州 341000）

1 概况

1.1 工程概况

洋前坝水库地处赣州市定南县岿美山镇，距定南县城约35 km，坝址位于定南水一级支流老城河上游，坝址控制集雨面积25.8 km2。水库正常蓄水位407.0m，总库容2170万m3，大坝最大坝高52m，是一座以城镇供水为主，兼有灌溉效益的中型水库工程。

1.2 工程地质

1.2.1 坝址工程地质

坝址区河流河道较为弯曲，呈“几”字型，河谷狭窄，呈窄“V”型。水库正常蓄水位407.0m时对应河谷宽约125m，宽高比约2.6。

坝址区属丘陵剥蚀地貌，上部残坡积层覆盖，坡脚可见基岩裸露，两岸地形总体较不对称，右岸山体雄厚，左岸山体较单薄，两岸山坡总体较陡。河床覆盖层为砂砾卵石，厚度1.2～1.8m，左右岸为含砂粘土覆盖层，厚0～3.8m。坝址河床段坝基岩性为花岗岩，岩体表层为强风化，厚度1.2～1.7m，下部为弱风化，整体强度较高，性状较好。坝址左右岸岩体为花岗岩，上部岩体为全～强风化，全风化厚0～4.8 m，强风化厚3.2～11 m，下部为弱风化，整体强度较高，性状较好。工程区无活动性断裂通过，坝址区未发育断层。

1.2.2 建筑材料

（1）土料

据勘探，粘土料场土质为残坡积含砂低液限粘土，可作为大坝防渗土料和坝体填筑料，有用层储量约25万m3，距坝址处1.5 km。

（2）天然砂砾石料

工程区所处老城河段天然砂砾料较缺乏，储量有限，附近无砂砾石和块石商品料场，故工程需采用人工开采石料进行加工。

（3）人工骨料及块石料

库区左岸马地坝山体岩性为侏罗系上统菖蒲群流纹斑岩，岩质较坚硬致密，为中硬岩，物理力学性能较好。钻孔揭露：料场上部残坡积层厚0～2m，下部全强风化厚20～15m，弱风化岩体厚15～24m，微风化岩体开采厚30m，有用层储量180万m3。该料场有公路通至坝址，运距2 km，可根据工程需要同时进行块石、碎石骨料及人工砂开采。

2 坝型比选

2.1 比选坝型

根据坝址地形及当地土料条件，结合工程坝高，坝址不适宜土坝布置；根据坝址左岸山体较单薄、坝基岩性及风化深度等地质情况，坝址亦不适宜拱坝布置。综合工程坝址地形地质条件、当地天然建材情况，选取埋石砼重力坝和砼面板堆石坝两种坝型进行比选。

2.2 埋石砼重力坝方案

2.2.1 枢纽建筑物布置

埋石砼重力坝方案工程枢纽主要由埋石砼重力坝和引水系统组成。

大坝坝顶长132m，其中左岸非溢流坝长65m、溢流坝长22m、右岸非溢流坝长45m。坝顶宽5m，坝顶高程411.5m，坝底高程359.5m，最大坝高52m。坝体基本断面为三角形[1]，上游面382.0m高程以上垂直，382.0m高程以下为1∶0.25的边坡；左、右岸非溢流坝大坝下游面406.0 m高程以上垂直，406.0 m高程以下为1∶0.75的边坡，溢流坝下游边坡为1∶0.8。溢流坝布置在河床中间部位，长22 m，为无闸开敞式，采用WES实用堰型，堰顶高程407.0m，溢流净宽2（孔）×10m=20m。

大坝砼总量为9.8万m3，其中埋石砼约7.0万m3，枢纽建筑物建筑工程投资6927万元。

2.2.2 施工导流和度汛

大坝工程施工采用河床一次拦截、分期导流的方式，一期利用现有河床导流实施左岸非溢流坝和导流底孔，二期进行河道截流，利用大坝导流底孔导流，实施溢流坝和右岸非溢流坝。根据大坝布置，初期导流时段选定为10月～次年2月，导流量选用该时段5年一遇洪峰流量15.2m3/s，导流围挡建筑物采用土石围堰。

根据砼重力坝的特点，施工汛期临时度汛标准采用全年10年一遇洪水标准，相应的洪峰流量为220 m3/s，度汛方式采用坝体预留宽15m缺口过流度汛。

2.3 砼面板堆石坝方案

2.3.1 枢纽建筑物布置

砼面板堆石坝枢纽建筑物主要有砼面板堆石坝、溢洪道和引水隧洞。

大坝坝顶长130 m，最大坝高48.6m，坝顶宽8 m，坝顶上游侧设置防浪墙，坝顶高程410.4m，防浪墙顶高程411.6m，坝基最低开挖底高程361.8m。大坝上游坝面为一级坡，坝坡为1∶1.3；下游坡于370.0m高程以上坝坡为1∶1.3，以下为1∶1.5。大坝自上游向下游分别为钢筋砼面板、垫层区、过渡层区、主堆石区、副堆石区和排水棱体[2]，下游坝面采用干砌石护坡。钢筋砼防渗面板厚0.40 m，趾板基本置于强风化中、下层或弱风化上层基岩上，趾板宽6.0m，厚0.6m。

大坝填筑总量为21.3万m3，其中砼浇筑约0.5万m3，枢纽建筑物建筑工程投资6769万元。

2.3.2 施工导流和度汛

大坝工程施工采用河床一次拦截、隧洞导流的方式，导流隧洞布置在大坝左岸，全长210m。根据大坝布置，初期导流时段选定为10月～次年2月，导流量选用该时段10年一遇洪峰流量19.3m3/s，导流围挡建筑物采用土石围堰。

根据砼面板堆石坝的特点，施工汛期临时度汛标准采用全年20年一遇洪水标准，相应洪峰流量为275m3/s，度汛方式采用填筑围堰挡水、导流隧洞过水度汛。

2.4 坝型比较

2.4.1 地形地质条件

坝址河谷狭窄，呈不对称窄“V”型，地形上修建重力坝和堆石坝都是适宜的。

从工程地质情况来看，坝址区河床段坝基岩体岩性为花岗岩、花岗斑岩，岩体表层为强风化，下部为弱风化，整体强度较高，性状较好。左、右岸表层覆盖层为第四系残坡积层，岩体岩性为花岗岩，上部呈全强风化状，下部为弱风化，整体强度较高，性状较好。砼面板堆石坝除趾板需坐落于强风化层中下部或弱风化岩层上部外，其他位置坝基对基础要求不高，砼重力坝需坐落于弱风化岩层上。因此，根据坝址地质地形条件情况，两种坝型均适宜。

2.4.2 枢纽建筑物布置

重力坝和堆石坝方案布置都比较简单，但重力坝布置相对紧凑，其挡水、泄水以及引水建筑物均布置于大坝坝体，其中溢流坝置于河床坝段，水流进流条件及下泄归槽条件均较好。而堆石坝枢纽建筑物布置相对分散，溢洪道和引水隧洞布置于大坝左岸，另外施工导流隧洞亦布置于大坝左岸，且溢洪道与河道有一定夹角，进流条件较差，出口局部冲刷右岸山脚。因此，从工程布置来看，砼重力坝布置紧凑，运行管理方便，砼重力坝方案更优。

2.4.3 施工导流与度汛

砼重力坝方案大坝工程施工采用河床一次拦截、分期导流的方式，其度汛方式采用坝体预留缺口度汛，导流方式简单、工程规模较小。而堆石坝大坝工程施工采用河床一次拦截、隧洞导流的方式，其度汛方式采用填筑围堰挡水、导流隧洞度汛，围堰工程和导流隧洞工程规模较大。因此，从施工导流和度汛条件来看，砼重力坝施工导流、度汛更简单，砼重力坝方案更优。

2.4.4 工程永久占地

两种坝型正常蓄水位相同，其库区淹没征地移民相同，但砼重力坝方案建筑物布置紧凑，大坝断面相对较小，相应建筑物永久占地更少，而砼面板堆石坝方案建筑物较多较分散、大坝断面相对更大，相应建筑物永久占地更多。因此，从工程永久占地条件来看，砼重力坝方案更优。

2.4.5 工程投资

埋石砼重力坝枢纽建筑物建筑工程投资6927万元，砼面板堆石坝枢纽建筑物建筑工程投资6769万元，但埋石砼重力施工导流、度汛费用仅99万元，而砼面板堆石坝施工导流、度汛费用达737万元。并且埋石砼重力坝永久占地更小，征地费用更低。因此，从工程投资来看，埋石砼重力坝投资更省，埋石砼重力坝方案更优。

3 结论

通过以上各方面条件比较可见，坝址区地形地质条件对于两种坝型均较适宜，但根据当地料场情况来看，天然砂砾料缺乏，埋石砼重力坝砼浇筑量大，骨料全部需人工轧制，相应辅助设施规模较大。建设砼面板堆石坝，可以利用当地丰富的石料，就地取材，但砼面板堆石坝石料填筑量大，枢纽建筑物相对较多较分散，且施工导流和度汛规模较大，故其工程总投资亦相对更高。因此，经各方面综合比较，本工程最终选用埋石砼重力坝方案。

[1]周建平.重力坝设计二十年[M].中国水利水电出版社.2008.

[2]曹克明.混凝土面板堆石坝[M]..中国水利水电出版社.2008.