九龙水库拦河坝坝型确定

摘 要：根据地形地质条件，分别采用重力坝和拱坝两种坝型进行结构设计，从地形地质条件、投资、施工等多方面进行技术经济比较，确定采用堆石混凝土坝作为设计坝型。

关键词：水库；坝型；堆石混凝土

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.113

1 工程概况

九龙水库位于云南沾益县城北的南盘江干流上，水库总库容为496.7万m3，属小（1）水库。

坝址区为中低山河谷地貌，左岸山顶高程1945.34m，最大相对高差63m左右，山体较低缓，坡比约1：2.7，山脚出露基岩；右岸山体较为陡峻，山顶高程1937.64m，最大高差55m，坡比约1：2.5。

河床全部为冲积砾石层，轴线钻孔处揭露厚度1.5m，上下游厚度0.5～2.0m，稍密实，上下游高程范围1881.94～1882.47m；左岸地表多被坡残积含碎石粘土和碎石层覆盖，松散～中密，钻孔揭露厚度0.7～4.8m，沿钻孔向河床部位逐渐变薄；右岸覆盖层厚度较左岸厚，钻孔揭露厚度2.3～6.4m，沿钻孔向河床部位逐渐变薄。

2 坝型比选

根据坝址地形、地质条件，筑坝材料分布及储量、质量和运输情况调查，确定当地材料坝适合采用混凝土面板堆石坝，此坝型虽能充分利用当地材料，但需在左岸山体开挖溢洪道，工程开挖量大且对坝体安全不利，故本工程对抗自然风险能力强，有利于工程管理的重力坝和拱坝进行比选。

（1）混凝土重力坝方案。堆石混凝土坝与常态混凝土坝和碾压混凝土相比，具有水泥用量少、施工工艺简单、水化温升低、温控措施可大大简化甚至取消、施工速度快等优点，较为适合坝高不大的中小型水利工程应用，且本地区具有较为丰富的石料资源，因此混凝土重力坝坝型采用堆石混凝土型式。

拦河坝均由左岸非溢流坝段、溢流坝段、底孔坝段、输水坝段和右岸非溢流坝段组成。坝顶高程1921.6m，坝顶宽6m，最大底宽45.325m，最大坝高48.1m，上游坝面铅直，下游坝面坡比1：0.75。坝顶长度230.10m。坝体均分为12个坝段，横缝间距14～22m，坝段均不设纵缝。

堆石混凝土重力坝上游防渗层采用厚1.5m的常态混凝土；坝体基础垫层采用厚1.0m的常态混凝土；廊道周边部位采用厚1.0m的常态混凝土；非溢流坝体下游表面设厚0.3m的自密实混凝土层；溢流坝堰面、墩墙以及泄洪底孔和输水洞周边混凝土均采用常态混凝土；坝体内部采用堆石混凝土。

为改善坝基及坝肩地质条件，提高基础完整性和承载力，河床和两岸坝基均进行固结灌浆，两坝肩进行接触灌浆，坝基进行帷幕灌处理。

（2）混凝土拱坝方案。九龙水库坝址为浅窄的“U”形河谷，两岸山体相对平缓，左、右坝肩没有稳定坚实的岩体作支持。为改善拱坝两岸与地基的连接条件，在坝的两端设置重力墩，以便起到改善拱坝对称性，增强拱座承载力和改善大坝应力和稳定条件的作用。拱坝方案洪水标准、枢纽布置及泄水、输水建筑物规模、尺寸等均同重力坝方案。

拦河坝由左、右两岸的重力坝段和中间的拱坝段组成，坝顶高程1921.6m，坝顶宽5m，最大坝高48.1m，坝顶总长280.66m。其中左岸重力坝段长90m，右岸重力坝段长30m，拱坝段长160.66m。拱坝段采用等中心角、等外半径的等截面圆弧单曲拱坝，上游面铅直，分为5个拱圈4不等段，从上至下每段的高度分别为12m、12m、12m、12.1m。拱冠梁顶厚5m，底部最大厚度15m。坝顶水平拱圈中心角98.82°，半径为93.15m。

为便于施工期间混凝土散热和降低收缩应力，防止混凝土产生裂缝，拦河坝分段浇筑，各段之间设置收缩缝，在坝体混凝土冷却到年平均气温左右、混凝土充分收缩后，再用水泥灌浆封填，以保证坝的整体性。拱坝横缝设置以中间高程处的径向为准，采用铅直平面分缝，底部缝面与建基面的夹角大于60°；缝内设铅直向的梯形键槽，以提高坝体的抗剪强度。坝体横缝间距为20～18.83m。坝体底宽不大，不设纵缝。基岩灌浆处理方案同重力坝。

（3）坝型确定。堆石混凝土重力坝方案投资5530万元。混凝土拱坝方案投资5820万元，重力坝较拱坝方案节省约300万元。

坝址处为不对称的“U”形河谷，两岸山体相对低缓，坝轴线长度约230m，坝高约48m，宽高比L/H接近5，一般来说高宽比大于4.5，从地形条件上看已不宜修建拱坝；从地质条件看，左右坝肩鲕状灰岩、灰岩岩层倾角10°～17°，其中右坝肩倾向下游，且两组节理和溶孔溶隙发育，同时左坝肩发育有多个溶洞，两岸坝肩没有稳定坚实的岩体作支持，不利于混凝土拱坝的布置。

混凝土拱壩坝体结构较为复杂，受地形、地质条件的限制，需要在左、右岸分别设置混凝土重力坝段；坝体混凝土施工需分块跳仓进行，施工工艺复杂，温控措施要求严格，工期相对较长，后期坝体并缝灌浆对水库蓄水影响也较大。混凝土重力坝方案坝体结构和施工工艺简单，同时堆石混凝土水泥用量少、水化温升低、温控措施可简化甚至取消、施工速度快。

综合比较，本工程拦河坝坝型采用堆石混凝土重力坝方案。

3 结语

坝型选择是水库枢纽工程前期重要工作内容，坝型选择受地形地质条件、施工、投资等多方面影响。本工程为节省投资、降低施工难度、加快施工进度，采用堆石混凝土坝作为设计坝型。

参考文献：

[1]SL319-2005，混凝土重力坝设计规范[S].

[2]SL282-2003，混凝土拱坝设计规范[S].

[3]SL678-2014，胶结颗粒料筑坝技术导则[S].

作者简介：王仲良（1980-），男，河北饶阳人，本科，高级工程师，从事水工结构设计工作。