浅析松树林水库坝型选择及溢洪道布置

耿旭 王国庆 李怀斌 刘辛 党海霞 贵州新中水工程有限公司

任国兵 吴俊 安顺市水利水电勘测设计院

1.概况

工程区位于北西向构造地貌区，地形呈长条状分布，山势走向明显反映出NW向长条状紧密褶皱的特点。工程区位于扬子（Pt）准地台-黔北台隆-六盘水断陷-威宁北西向构造变形区。构造形迹生成顺序是近东西向褶皱形成最早，其次是北西向，北东向和北西西向的断层形成时期最晚，各构造体系生成时期主要定型于燕山期。

褶皱：区内北西向褶皱表现十分明显和强烈，并控制了测区的构造格架。主要褶皱有：⑴丁头山背斜②郎岱向斜③三丈水背斜④六枝向斜。褶皱构造呈向南东凸出的弧形，形态呈S形弯转。拟建水库位于测区中部郎岱向斜核部地区。

断裂：断裂主要发育在测区东部和东南部，而测区中西部断裂构造不发育。由于断裂构造远离库区，对水库成库无大的影响。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度，区域构造稳定性好。

2.坝型选择

坝址出露岩层主要为砂泥岩。坝基和左坝肩岩体力学指标较低，强风化岩体工程地质综合分类为CⅤ类岩体，弱风化岩体工程地质综合分类为为C Ⅳ类岩体。右坝肩强风化岩体工程地质综合分类为BⅤ类岩体，弱风化岩体工程地质综合分类为为BⅣ1类岩体。总体上坝区弱风化带岩体为软质岩夹中硬岩，结构面较发育，互层状结构，层间结合较差，抗滑、抗变形能力差～一般。坝基岩体总体以C Ⅳ类岩体为主，兼BⅣ1类岩体，地基为柔性地基。根据坝址地形地质条件，结合建筑材料种类及分布情况，坝址对拱坝的适应性差。因此选择混凝土面板堆石坝和刚性重力坝两种坝型进行比较。

地基适应性：重力坝中坝基为砂泥岩柔性地基，对建重力坝等刚性坝的适应性较差；面板堆石坝中坝基为柔性地基，混凝土面板堆石坝为柔性坝，对地基适应能力强，与坝基配合较好；面板坝较优。

坝基开挖：重力坝开挖断面小但深度大。右坝肩开挖深度10 左右，河床开挖深度7～10m左右，左坝肩平均开挖深度7～8m。开挖量约4.4万m3；面板坝开挖断面大但开挖深度小。右坝肩平均开挖深度5左右m，河床开挖深度3～5m左右，左坝肩平均开挖深度3～4m，开挖量约3.5万m3；面板坝较优。

承载力及变形要求：重力坝对承载力和抗变形要求高，基础需置于弱风化岩体上，开挖量较大，坝基坝肩需作固结灌浆加固，固结工程量2620m。面板坝对承载力和抗变形要求较低，基础置于强风化层中上部即可，不需对基础作固结处理。面板坝较优。

边坡开挖：重力坝左右坝肩需开挖至弱风化层，坝体嵌入坡面较深，相应边坡开挖量较大；面板坝左右坝肩开挖至强风化层即可，坝体嵌入坡面较浅，削坡开挖量较小；面板坝较优。

泄洪设施：重力坝坝顶溢流挑流消能，建筑物布置紧凑，溢洪道为坝体组成部份。工程量较小，占地少，与下游河道连接平顺，对消力池基础防冲消能要求较高；面板坝坝顶溢流，溢洪道座落在堆石体上，溢洪道长，工程量大。坝体沉降变形对溢洪道影响大，对溢洪道的结构要求高。需设护堤导流设施，消力池防冲消能要求低于重力坝；重力坝较优。

施工导流施工围堰：重力坝右岸导流洞，上下游设围堰；面板坝右岸导流洞兼泄水隧洞，上下游设围堰；二者相同。

大坝防渗：重力坝防渗主要为坝基、左坝肩、右坝肩和左右岸防渗，坝基沿坝轴线布置。帷幕线长440m，防渗面积1.41万m2，灌浆进尺7630m，投资较小；面板坝由面板、趾板和左右岸坡防渗构成。左右岸防渗线同重力坝，趾板防渗线沿趾板线布置。帷幕线长460m，防渗面积1.52 万m2，灌浆进尺8200m；重力坝较优。

泄水建筑：重力坝在右坝段设泄水设施，需封堵导流洞；面板坝利用导流洞作泄水隧洞；面板坝较优。

坝体：重力坝砼坝体单价高，砼填筑量3.08万m3，总造价较高。对施工工艺要求高，施工复杂，施工速度较慢；面板坝堆石体工程量大但单价低，堆石量8.72万m3，总造价较低。施工工艺相对简单，施工速度快；面板坝较优。

施工占地：重力坝施工占地少；面板坝除坝体占地大外，临时施工占地也大；重力坝较优。

建筑质量：重力坝粗细骨料要筛分，质量要求高；面板坝对堆石质量要求较低，石料为毛石即可；面板坝较优。

建材数量：重力坝砼坝建材用量较小；堆石坝用量大；重力坝较优。

地质条件，地基适应性，坝基开挖，承载力及变形要求，边坡开挖，泄洪设施，施工导流、施工围堰，大坝防渗，泄水建筑，坝体方量，施工占地，建筑质量，建材数量等因素综合分析得出混凝土面板堆石坝比混凝土重力坝较为优选。

3.溢洪道工程地质条件及布置

进口段和溢流段布置在堆石坝体上，为坝体结构稳定问题。消力池位于河谷中央。坝址河谷较宽，地势平缓，无深槽、跌坎、冲蚀沟及深厚覆盖层，适宜布置消力池。

消力池河谷覆盖层厚3～4m，下覆基岩为（J 2 l n 1-5）棕红色泥岩、钙质泥岩，产状215°∠70°，岩层陡倾，无断层发育，岩层完整，基础稳定。强风化层厚6m左右，导墙基础和消力池底板可置于强风化层中上部，承载力0.4～0.5MPa，可满足要求。岩体亲水性较强，开挖后长时间暴露易风化开裂，抗冲性能较差，需做防护处理。建议强风化基岩抗冲系数为0.5～0.6，弱风化基岩为0.8～1.0。开挖边坡建议值为：岩质边坡坡比1：0.35，覆盖层坡比1：1.0。

两种方案从地质角度都可行。岸边式溢洪道较长，开挖工程量较大，存在边坡稳定和支护问题，对坝体施工影响较大。坝顶溢流方式主要是消力池工程地质问题，工程量小，建筑物布置简单，对坝体施工影响小。