浅析水库混凝土面板堆石坝建筑结构优化设计

【摘要】本文从水库混凝土面板堆石坝建筑工程概述入手，简要介绍水库混凝土面板堆石坝建筑优化设计方案，通过分析当地实际地质情况，并满足水库的实际需求，经过多次结构优化设计，从而有效提升该水库的施工质量，并在一定程度上降低了施工成本。

【关键词】水库；混凝土面板；堆石坝

文中水坝采用混凝土面板建设而成，其水坝形式为堆石坝，最高坝高为89米，位于河流峡谷位置，存在小范围内坍塌堆积，地质条件较好，混凝土型号为C25W23F100 525#，该水坝建设工期为2.5年。

一、水库混凝土面板堆石坝建筑工程概述

A镇建设水库的主要目的为水力发电、城镇供水及灌溉，这样综合性水利工程具体概况如下：水库上集雨面积为100.79平方公里，水库蓄水位为1369米，水库最低水位为1295米，设计洪水位为1372米，核校洪水位为1370.65米。该水库总库容为1890万立方米，兴利库容为1125万立方米，最低库容为376万立方米，坝高为89米，坝顶高程为1379.56米。水坝坝型采用混凝土面板堆石坝，工程级别3级，中等水库工程规模。

该区域地质条件较好，但存在一定量的坍塌区域，主要在水坝轴线两侧，其中，左岸坍塌量约为3万立方米，右岸坍塌量约为4.5万立方米，坍塌成为黏土和少量块石，堆积情况较好，不存在坍塌架空问题，便于坍塌清理工作的顺利开展。

二、水库混凝土面板堆石坝建设优化设计

（一）面板堆石坝优化设计

施工前设计单位综合考虑当地水坝实际需求和地址情况，并针对水坝交通功能加以具体分析，同时参考国内一般水坝工程项目经验，确定该水坝坝顶宽度为9.5米。另外，在水坝坝顶上游设有防浪墙，防止水库波浪翻越水坝坝顶，防浪墙的高度为3.5米，并在水坝下游设有防护栏杆，水坝坝顶面进行单侧排水坡处理，排水坡坡度为1%。水坝首先方位为NW51.180，坝顶长度约为261.6米，宽度为6.4米，坝顶高程为1379.56米，坝高为89米，上游坝坡坡度为1：1.3，下游坝坡坡度为1：1.2。

混凝土面板方面，其面板厚度为30厘米，严格安全国家发布的《混凝土面板堆石坝设计规范》进行设计，水利梯度不足200，从而选用小厚度面板来进行施工，以便于钢筋与止水处置，并为加强水坝的质量水平，应用自上而下的增厚处理，从而确保整个坝体牢固安全。水坝垂直缝隙距离为12米，采用C25强度的混凝土，以保证水坝抗渗透能力达到W12的实际目标，抗冻等级为F100。水泥选择方面，综合考虑水坝功能与实际需求采用普通硅酸盐水泥，水泥型号为525号，骨料为符合国家相应水坝标准的粉煤灰。另外，根据国家对混凝土面板堆石坝的具体要求，应用单层双向配筋，其横向及纵向配筋率均为0.4%，并在周边风及伸缩缝混凝土面板位置进行加强配筋处理。

趾板垫座方面，为了满足水坝的防渗需求，同时避免地下渗漏问题，将水坝趾板垫座置于基岩之上，其厚度为0.8米，其基岩条件为弱风化基岩上部及强风化基岩下部，其中，弱风化基岩水力梯度为16，强风化基岩水力梯度为7.

水坝坝体方面，其上游作为主要堆石区，下游作为次要堆石区，并将下游处以1221米高程位置处作为干湿分界区域，主要堆石区1221米之上同样作为次要堆石区处理，下部为排水堆石区。另外，上游1244米高程下部面板顶部宽度为2米，坡度为1：1.5，上游铺盖堆石区顶宽为4米，坡度为1：1.9。

（二）溢洪道优化设计

针对水库工程项目所在地的水文、地质条件加以分析，该水路溢洪道选用开敞式溢洪道，并利用岸坡进行建设，溢洪道左侧为坝肩，溢洪道由溢洪引渠、闸室控制、溢洪泄槽及消力池等设施构成，其目的在于将水从水库引流至控制闸方向。溢洪引渠的底板高程为1296米，轴线长度为98.737米，溢洪引渠地底板厚度为20厘米。闸室控制设施位于砂质泥岩处，溢流宽度为15米，中墩与边墩厚度为2米，总宽度为23米，该闸室与坝顶齐平，并在闸室上部设有启闭机房和交通桥，闸室底部与帷幕、坝肩及山体相连，从而确保闸室的安全和稳固。

（三）取水放空优化设计

取水防控进口段总体采用龙抬头方式，而取水防控与施工导流洞口合一，以节约工程建设资金成本。取水防控处底板高程为1249.14米，淤沙高程为1248米，顶部高程为1379.56米，与大坝坝顶高程一致。同时，交通道路位置在1308.7米处，同右侧公路相互连接。水坝取水防控位置呈现喇叭形，在孔口处放置拦污栅，拦污栅采用固定形式，孔口宽度为1.5米，高度为2米，并在拦污栅后放置检修闸门，以便于未来水库拦污栅检修。

（四）建筑基础优化设计

该水坝所处地段河谷较为狭窄，上部以薄层及厚层灰岩为主，下部为泥灰岩及灰岩构成，岩体较为完整，强度较高，能够作为水库及大坝建设基础。在大坝基础开挖中，充分考虑该区域内地质条件，并结合坝基及坝肩的防滑需求，采用平均法进行开挖，基础向嵌深度为20米。为了有效防止接触渗漏，提升基础面灌浆效果，在坝基开完之后，采用钢筋网支护处理，并通过25号锚杆加以固定，其间距为3米，岩层内锚杆深度为4.5米左右，从而保障水坝基础稳定性。

结束语：

综上所述，设计前，通过对当地地质情况、水坝功能及施工条件加以分析，并严格按照《混凝土面板堆石坝设计规范》要求，综合考虑多种因素，形成设计方案，并经过多次优化和调整，从而确保整个混凝土面板堆石坝的整体性与牢固性。

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