啰拉溪水库工程坝型方案比选

柯腾腾 余文锋

摘 要：结合啰拉溪水库工程推荐坝址工程地质条件及天然建筑材料情况，选取重力坝及混凝土面板堆石坝两种坝型进行分析，最终选定枢纽布置、工程投资及施工条件等方面较优的重力坝为推荐坝型。

关键词：啰拉溪水库;坝型;重力坝;混凝土面板堆石坝;比选

1.概况

1.1工程概况

啰拉溪水库位于毕节市赫章县北部的哲庄乡香坪村境内，所在河流沟头河属于长江流域乌江水系三级支流。总库容54.5万m3，为小（2）型水库[1]。工程主要任务是向哲庄乡集镇及辖区内的3个行政村提供生产生活用水。水库建成后解决11634人的饮水用水问题，年设计供水量为64.4万m3。

1.2工程地质

1.2.1坝址区工程地质

坝址区河段河流较顺直，河流流向S70°W，岩层总体倾左岸略偏下游，河谷呈基本对称的“V”型纵向河谷。坝址区出露基岩岩性为三叠系下统飞仙关组（T1f）薄至中厚层泥质粉砂岩、粉砂岩夹钙质泥岩，通过室内常规及直剪试验，属中硬岩。

《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）。测区基本地震动峰值加速度为0.05g，基本地震动反应谱特征周期为0.40s，相应的地震基本烈度Ⅵ度[2]。区内无活动性断裂构造发育，所处构造环境为稳定的大陆型地壳，属弱震区，区域构造稳定性好。

1.2.2建筑材料

1.2.2.1天然石料

坝址下游洼多河左岸龙洞附件分布一砂石厂（龙洞砂石厂），该砂石厂距坝址区约4km，出露基岩岩性为三叠系下统永宁镇组（T1yn）灰岩夹白云质灰岩，该砂石厂质量、储量及供应量均能满足工程需求，且有现成公路直至坝址区，交通条件较好，砂石料采用于外购方案。

1.2.2.2土料

啰拉溪水库工程需要粘土料58m3。本阶段粘土料利用坝区开挖土料。坝区开挖土料约7674m3，成分主要为粘土、粉土，据相似工程类比，其天然状态下渗透系数可达3～5×10-4，质量、储量满足设计要求。

2.坝型比选

2.1比选坝型

从地形、地质角度分析该坝址建刚性坝（中低坝）、柔性坝均适宜。坝址区岩层总体倾左岸略偏下游，为纵向河谷结构，以顺向和逆向边坡为主，少量斜向坡，不利拱坝的坝基（肩）抗滑稳定。不适宜修建拱坝，考虑工程附近无较大储量的粘土料场，因此不考虑土坝;因此刚性坝选择重力坝，柔性坝选择混凝土面板堆石坝，最终选定重力坝与混凝土面板堆石坝进行比较。

2.2重力坝方案

重力坝枢纽布置主要由高填充自密实混凝土砌石重力坝+坝顶溢洪道+坝身取水兼放空系统组成。

坝轴线方位为S19.58°E。坝顶高程1615.500m，建基面最低高程1573.169m，最大坝高42.331m，坝顶宽度5.0m，坝顶长102.40m，分为左、右岸非溢流坝段和河床溢流坝段。左岸非溢流坝段长41.62m，右岸非溢流坝段长52.78m，河床溢流坝段长8.00m。大坝非溢流坝段，上游坝坡在高程1593.00m以上铅直，以下坝坡1：0.2，下游坝坡1：0.8，折坡点高程1609.25m。

溢流表孔布置于坝身河床段（坝横0+041.62～0+049.62），采用坝顶开敞式泄流，采用单孔泄流，溢流堰净宽6.00m，堰顶高程1612.00m。溢流堰面曲线堰顶上游端采用椭圆曲线，下游采用WES曲线。

取水口位于大坝左岸，轴线桩号为坝横0+038.52，采用塔式进水口，进口底板高程1594.50m。

2.3混凝土面板堆石坝方案

混凝土面板堆石坝坝轴线呈直线布置，坝轴线方位角为S27.34°E，最大坝高37.00m，坝顶高程1618.00m，上游设置放防浪墙，防浪墙顶高程1619.20m，坝顶宽度6.0m，坝顶长99.98m，河床段趾板建基面坐落于强风化岩体下部、弱风化上部基岩，岸坡段趾板建基面坐落于强风化岩体中下部基岩，趾板建基面高程1581.00m。大坝上游坝坡为1：1.4，下游坝坡为1：1.4，在下游坝坡高程1598.00m设一条马道。坝体分区从上游到下游依次为上游盖重区（1A）、上游铺盖区（1B）、混凝土面板（F）、垫层区（2A）、过渡区（3A）、主堆石区（3B）、下游堆石区（3C）、下游块石护坡（P）等几个区。

溢洪道布置在大坝左岸，嵌入大坝左坝肩，为岸边正槽开敞式溢洪道，整个溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段和消能段组成。

取水兼放空建筑物由右岸导流洞后期改造而成，由引渠段、进水口段、渐变段、竖井段、导流洞段、跨河段、取水管段、出口闸室段组成。

2.4坝型比较

根据重力坝、混凝土面板堆石坝的布置，两种坝型适应性比较好，从地形地质条件、枢纽布置、施工导流及度汛条件、工程占地及枢纽区投资等方面进行坝型分析比较。

2.4.1地形地质条件

从工程地质情况来看，混凝土面板堆石坝除趾板需置于强风化中部至弱风化上部岩体，其他位置坝基对基础要求不高，重力坝需河床坝基开挖至弱风化中下部岩体，两坝肩开挖至强风化中下部岩体;混凝土面板堆石坝对地基适应性强于重力坝。混凝土面板堆石坝较优。

重力坝：导流钢管导流;坝顶溢流。面板坝：左岸施工导流洞;左岸岸坡溢洪道，溢洪道开挖将形成47m高的开挖边坡，存在高边坡稳定问题。重力坝较优。

在该坝址建坝修库需进行帷幕灌浆防渗处理。重力坝：防渗线总长171.70m，防渗总面积4441.29m2。面板坝：防渗线总长233.23m，防渗总面积5152.82m2。重力坝较优。

综上：从地形地质条件来看，重力坝方案更优。

2.4.2枢纽布置

重力坝和堆石坝方案布置都比较简单，重力坝方案可充分利用主河道布置泄水建筑物，樞纽布置紧凑、顺畅，后期管理方便[4]。而混凝土面板堆石坝方案，不能利用主河道布置泄洪，泄洪建筑物布置在左岸，采用岸边式溢洪道布置，溢洪道结合趾板开挖形成高边坡，开挖支护处理工程量大。并且大坝、溢洪道、放空隧洞均布置分散，后期管理不便。因此，从工程布置来看，重力坝布置紧凑，运行管理方便，重力坝方案更优。

2.4.3施工导流及度汛条件

重力坝方案大坝工程施工采用河床一次拦截、钢管导流的方式，其度汛方式采用坝体预留缺口度汛，导流方式简单、工程规模较小。混凝土面板堆石坝方案导流方式采用左岸导流兼放空隧洞方案，导流隧洞断面考虑施工度汛要求。从施工导流及度汛条件来看，重力坝方案更优。

2.4.4工程占地

两种坝型正常蓄水位相同，其库区淹没征地移民相同，重力坝枢纽区的工程占地为24.89亩，混凝土面板坝枢纽区的工程占地为43.62亩。从工程占地条件来看，重力坝方案更优。

2.4.5枢纽工程投资

混凝土面板堆石坝工程投资5258.60万元、重力坝6186.91万元，重力坝与混凝土面板坝方案相比，重力坝方案投资较少。

3.结论

综上，通过比较枢纽区工程地形地质条件、枢纽布置、施工导流及度汛条件、工程占地及枢纽区投资等多个方面，啰拉溪水库坝型最终选定采用重力坝方案。

参考文献：

[1] SL252- 2017，水利水电工程等级划分及洪水标准[S]。

[2]GB186306- 2015，中国地震动参数区划图[S]。

[3]曹克明.混凝土面板堆石坝[M]..中国水利水电出版社.2008.

[4]洋前坝水库坝型方案比选[J]，陕西水利，2017，127-128。

作者简介：

柯腾腾（1994-），男，贵州绥阳人，助工，研究方向为水利水电工程设计及安全监测设计。