陇县南峡沟水库工程坝址及坝型比选研究

马智平，张龙超

（1.陇县段家峡水库灌溉管理处，陕西 陇县 721200；2.中国水电建设集团第十五工程局第一工程公司，陕西 咸阳 712000）

1 工程概况

陇县南峡沟水库枢纽位于陇县咸宜河支流南峡沟，属千河二级支流，坝址位于曹家湾镇房柯郎村，距河口4.4 km，距县城约20 km，是一座以向咸宜河灌区灌溉供水及灌区烟农生产生活供水为主的小（1）型水库[1]，水库总库容为310万m3,其中兴利库容251万m3，死库容28万m3。南峡沟水库枢纽工程主要由大坝、溢洪洞、泄洪洞和取水建筑物管道组成。水库的修建将改善该区的灌溉条件，对该区的烟草的发展将起到促进和推动作用。

2 工程地质

枝状分布。由低至高可分为河床漫滩一、二级阶地、洪积扇河谷斜坡及黄土梁带等地貌单元。工程区主要地层为中下元古界陇山岩群（PtL）五个岩性段，主要以白云大理岩、斜长角闪岩、斜长片麻岩为主夹石英岩透镜体；中生界白垩系（K）和尚铺组紫红色砂砾岩夹泥岩、桥组紫灰色复合成分砾岩夹砂岩透镜体；其次为（Q）第四系松散堆积物等组成。

区域主要断裂带有：①陇县-岐山-马召断裂（F12）；②千阳一彪角断裂(F11)；③固关—虢镇断裂（F10）；④桃园-龟川寺断裂（F9）。工程区地震动峰值加速度为0.20 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，地震基本烈度为Ⅷ度[2]。

3 水库坝址比选

工程区位于低山丘陵区，地形总趋势为西高东低。千河自北西向东南贯穿全区，河谷切割深度200 m～300 m，形成低洼的带状河谷地形。千河的支流及冲沟甚为发育，在平面上呈树

3.1 坝址工程地质条件

根据上、下坝址工程地质、水文地质条件以及施工条件进行对比，比较结果见表1。

表1 坝址工程地质条件比较表

上、下坝址相距0.2 km，综合比较上、下两个坝址的工程地质条件，总体差异不大，详细分析有如下优缺点：

（1）上坝址塌岸方量较下坝址小。

（2）上坝址河谷及坝底长度较下坝址小，地形地质条件较好。

（3）下坝址右坝肩附近有一掩卧褶皱构造，岩体破碎，存在裂隙密集带，上坝址无大的构造发育，岩体相对完整。

（4）上坝址防渗深度及水平宽度较下坝址略小。

综上认为：上坝址具有修建重力坝、面板坝、均质土坝工程地质条件，从地形条件及构造影响分析，上坝址略优于下坝址，塌岸方量较少，防渗深度及水平宽度较小，从坝基条件和工程处理难易程度及工程量上讲，上坝址优于下坝址。

3.2 坝线比选

根据两种坝型枢纽布置从地形地质条件、工程布置、工程量、施工条件、工期、投资及运行等方面比较如下：

（1）工程地质条件：根据两坝线处地形地质条件基本相同，均满足均质土坝布置的条件，坝基砂卵石层均为12 m～16 m厚，坝肩强风化厚度也基本相同。上坝址仅在坝轴线位置坝线避开了坡积碎石土，下坝线轴线左岸位于坡积碎石土上部。

（2）枢纽布置：两坝线坝顶长度基本相同，上坝线为160 m，下坝线为161 m，上下坝线泄洪洞及溢洪洞均布置在右岸，根据上下坝线布置情况，下坝线的溢洪洞和泄洪洞布置轴线长度均有所减小，但溢洪洞轴线需向山体方向移动。

（5）工程投资：根据上下坝线布置情况，下坝线投资相比较上坝线稍大。

南峡沟水库不同坝线比较详见表2。

表2 南峡沟水库不同坝线比较表

根据对两条坝线的工程地质条件及工程布置、施工条件、运行管理、投资等多方面进行综合分析，上坝线相对而言工程投资较小，边坡开挖较低，施工相对方便。上、下坝轴线位置见图1。

图1 上、下坝轴线位置图

4 水库坝型方案比选

根据工程区域地形及地质条件等条件，选择当地材料坝一般较为优选。因此分析工程区可建当地材料坝有均质土坝、粘土心墙坝和堆石面板坝，外购材料坝有重力坝。四种坝型主要建筑材料分别为：土料、砂石料、石料、粉煤灰及水泥。

根据类似工程经验，当地材料筑坝以运距较近为宜，而根据上述筑坝材料分析，其中均质土坝土料丰富、运距较近约3.5 km～4.0 km，均质土坝可作为比选坝型。而堆石面板坝筑坝材料自开采难度大，基本无法实现，外购材料运距较远约为40 km，运输费用及材料费均较高，筑坝不经济，堆石坝不宜选择。粘土心墙坝所需的砂石填筑料较多，从河道开挖开采量有限，不能满足，如选用开挖料，需要通过筛分，而且质量难以保证，粘土心墙坝也不宜选择。重力坝筑坝粉煤灰运距约100 km，水泥运距约47 km，基本满足筑坝要求，重力坝可作为比选坝型。

根据两种坝型枢纽布置的技术指标和地质条件，将枢纽布置施工、工程管理等总和比较如下：

（1）工程地质条件：根据坝址工程地质条件评价，坝址具备修建均质土坝和重力坝的条件，但由于坝基最大砂卵石层厚度达16 m厚，坝肩强风化厚度达25 m。因此，重力坝坝基若放在强风化上需进行全面的固结灌浆或者需要开挖到弱风化才能满足要求。而均质坝对坝基要求较少，仅需对坝基树根杂物清理，对截水槽位置开挖至岩石位置然后进行帷幕灌浆即可满足要求。

（2）枢纽布置：重力坝方案布置紧凑，泄洪及引水建筑物集于坝体内为一体，管理方便。均质土坝枢纽布置分散，在右岸多建一条溢洪洞和泄洪洞，特别是引水、倒流及泄洪集中布置与右岸，施工干扰较大，管理相对不便。

（3）当地建筑条件：重力坝料源为天然砂砾石料、人工料骨料、粉煤灰等，当地天然砂砾石料长位于千河，距坝址约10 km，人工骨料位于八渡镇，距坝址40 km；粉煤灰位于宝鸡市凤翔县长青工业园区，距离坝址100 km。用料均满足工程需要，且有道路通往坝址。均质土坝料源位于南峡沟出口位置，运距为3.5 km～4.0 km，储量满足工程要求，料场土料开车面积较大，开采范围内均为耕地，对耕地恢复较为方便。因此，在建筑材料上看，均质土坝方案料源取得较为方便。

（4）工程施工：重力坝利用了碾压混凝土筑坝，施工要求技术高。均质土坝对施工技术要求相对较小，但工程较大。根据分析，混凝土重力坝较均质土坝施工工期稍短。

（5）工程投资：根据两种坝型布置方案的枢纽建筑工程投资，均质土坝建筑工程费总投资约为0.92亿元左右，重力坝建筑工程费总投资约为1.52亿元左右。

两种坝型布置方案主要技术指标、施工工期及主要工程投资等技术经济指标比较见表3。

表3 南峡沟水库坝型枢纽技术经济比较表

5 结语

结合项目区工程地质、水文地质条件以及施工条件进行分析比较，选定上坝址为水库枢纽地址。进一步对上、下坝线比选，确定上坝线为工程选定坝线。同时对坝址区的工程地质条件、当地材料、以及设计、筑坝填料、施工条件和方法、工期、投资等多方面进行综合分析，认为均质土坝相对而言土料储量和质量可控、施工难度小、施工工期较短可提前受益。因此，选定坝型为均质土坝。为项目实施提供了切实可行的技术保证和支撑。