后坑垅水库重力坝左岸接头设计及侧向稳定分析

朱 伟

(厦门仁铭工程顾问有限公司，福建 厦门 361001)

1 工程概况

后坑垅水库位于福建省寿宁县清源镇，距寿宁县城6.5km。大坝为C15细石混凝土砌石重力坝，坝顶高程957.50m，最大坝高38.5m，坝顶长度163m，水库总库容68.95万m3。工程等别为Ⅴ等，工程规模为小(2)型水库，是一座以灌溉为主的水源工程。

2 地形地质条件

2.1 地形地貌

坝址处河谷呈不规则“U”字型，两岸为低山，河谷底高程928.31-929.97m，两岸947.0-948.0m高程之上地表多为第四系残坡积层及土状强风化岩覆盖，在此高程之下两岸坡脚见基岩出露。左岸较陡，坡度38°-47°，植被茂密，至965m高程后坡度变缓，呈一平台；右岸较缓，坡度23°-35°，地表以低矮灌木为主。

2.2 地层岩性

大坝左岸地层岩性主要为上侏罗统火山岩，岩性为凝灰岩(J3nb)凝灰结构，块状构造，上部破碎-较破碎，下部较完整，岩石饱和极限抗压强度40.81-60.12MPa，属中硬岩类；表层第四系地层为残坡积层(Qeld)和冲洪积层(Qalp)。根据钻探揭露，左岸岩体强风化带下限埋深3.5-20.7m，其下为弱风化岩体。

图1 左岸坝肩地质图

3 左岸接头方案选择及基础处理

从地形地质条件看出左岸坝肩山体呈一平台，长约90m，且强风化带下限埋深较深且平缓，大部分埋深18-20m，渗透系数为7.58×10-4-2.35×10-3cm/s,属中等透水。水库大坝若要以强风化带下限作为坝肩接头坝段持力层的话，大坝土石方开挖量及坝体砌筑量都要大量增加；若以强风化岩层作为坝肩接头坝段持力层的话，将大量减少左岸坝肩的开挖量及砌筑量，减少工程投资，但左岸大范围的强风化岩层存在绕坝渗漏问题。

结合国内已建工程经验，为了减少大坝投资，减少大坝开挖造成的水土流失，决定采用以强风化层作为坝肩接头坝段持力层[1-2]。岸坡接头坝段长11m，高12m，底部设宽3.8m的平台，平台开挖至弱风化岩层，平台以上开挖坡比1:0.6，接头坝段与右侧相邻坝段设分缝一道。为增加岸坡接头坝段基础整体性，提高坝基承载力，对其进行固结灌浆处理，孔距3m，排距3m，固结灌浆分二序加密进行施灌。为解决左岸绕坝渗漏问题，对坝基帷幕灌浆向左岸山体延伸至正常蓄水位与地下水位线相交点，总延伸长度59m，孔距2m，伸入相对隔水层(q=5Lu)以下5m。

图2 左岸岸坡坝段下游立视图

4 接头坝段侧向稳定分析

4.1 计算方法

大坝接头坝段侧向稳定分析采用刚体极限平衡法进行分析，计算简图见图3。

图3 侧向稳定分析计算简图

计算公式如下：

(1)

式中：P为下台阶及其上方坝体提供的阻滑力。

(2)

式中：W1为倾斜滑面上方的坝体质量；A1为倾斜滑面的面积；W2为下台阶水平面上方的坝体质量；A2为下台阶水平面的面积；U为扬压力；θ为滑面倾角，其余符号意义见《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)。

4.2 计算工况及成果

计算考虑工况有：上游正常蓄水位工况、设计洪水位工况、校核洪水位工况、施工期工况。各工况计算成果见表1。

表1 接头坝段侧向抗滑稳定安全度成果

由表1可知，在各工况下，左岸接头坝段侧向抗滑稳定性均能满足要求。

5 结 语

在后坑垅水库设计中，左岸坝肩存在较深厚的强风化岩层，且延伸较长，结合国内已建工程经验，重力坝坝肩接头坝段利用强风化岩层作为坝肩持力层，同时将帷幕灌浆向左岸进行延伸，即解决了坝肩绕坝渗漏问题，又减少了坝基开挖及坝体砌筑量，从而达到节省工程投资的目的，可供类似工程参考。