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1、洋前坝水库坝型方案比选 刘青松 江西省赣州市水利电力勘测设计研究院 摘 要： 结合洋前坝水库坝址地形地质及工程区天然建筑材料情况, 对埋石砼重力坝和砼面板堆石坝两种坝型进行分析, 通过工程布置、施工导流、度汛、占地及投资等方面技术经济比选。结果认为, 埋石砼重力坝投资省, 与砼面板堆石坝相比更优。关键词： 洋前坝水库; 埋石砼重力坝; 砼面板堆石坝; 比选; 作者简介：刘青松 (1985-) , 男, 江西新余人, 工程师, 主要从事水利水电工程设计工作。收稿日期：2017-08-25Received： 2017-08-251 概况1.1 工程概况洋前坝水库地处赣州市定南县岿美山镇, 距定南县
2、城约 35 km, 坝址位于定南水一级支流老城河上游, 坝址控制集雨面积 25.8 km。水库正常蓄水位 407.0 m, 总库容 2170 万 m, 大坝最大坝高 52 m, 是一座以城镇供水为主, 兼有灌溉效益的中型水库工程。1.2 工程地质1.2.1 坝址工程地质坝址区河流河道较为弯曲, 呈“几”字型, 河谷狭窄, 呈窄“V”型。水库正常蓄水位 407.0 m 时对应河谷宽约 125 m, 宽高比约 2.6。坝址区属丘陵剥蚀地貌, 上部残坡积层覆盖, 坡脚可见基岩裸露, 两岸地形总体较不对称, 右岸山体雄厚, 左岸山体较单薄, 两岸山坡总体较陡。河床覆盖层为砂砾卵石, 厚度 1.21.8
3、 m, 左右岸为含砂粘土覆盖层, 厚 03.8 m。坝址河床段坝基岩性为花岗岩, 岩体表层为强风化, 厚度 1.21.7 m, 下部为弱风化, 整体强度较高, 性状较好。坝址左右岸岩体为花岗岩, 上部岩体为全强风化, 全风化厚 04.8 m, 强风化厚 3.211 m, 下部为弱风化, 整体强度较高, 性状较好。工程区无活动性断裂通过, 坝址区未发育断层。1.2.2 建筑材料(1) 土料据勘探, 粘土料场土质为残坡积含砂低液限粘土, 可作为大坝防渗土料和坝体填筑料, 有用层储量约 25 万 m, 距坝址处 1.5 km。(2) 天然砂砾石料工程区所处老城河段天然砂砾料较缺乏, 储量有限, 附近
4、无砂砾石和块石商品料场, 故工程需采用人工开采石料进行加工。(3) 人工骨料及块石料库区左岸马地坝山体岩性为侏罗系上统菖蒲群流纹斑岩, 岩质较坚硬致密, 为中硬岩, 物理力学性能较好。钻孔揭露:料场上部残坡积层厚 02 m, 下部全强风化厚 2015 m, 弱风化岩体厚 1524 m, 微风化岩体开采厚 30 m, 有用层储量 180 万 m。该料场有公路通至坝址, 运距 2 km, 可根据工程需要同时进行块石、碎石骨料及人工砂开采。2 坝型比选2.1 比选坝型根据坝址地形及当地土料条件, 结合工程坝高, 坝址不适宜土坝布置;根据坝址左岸山体较单薄、坝基岩性及风化深度等地质情况, 坝址亦不适宜
5、拱坝布置。综合工程坝址地形地质条件、当地天然建材情况, 选取埋石砼重力坝和砼面板堆石坝两种坝型进行比选。2.2 埋石砼重力坝方案2.2.1 枢纽建筑物布置埋石砼重力坝方案工程枢纽主要由埋石砼重力坝和引水系统组成。大坝坝顶长 132 m, 其中左岸非溢流坝长 65 m、溢流坝长 22 m、右岸非溢流坝长 45 m。坝顶宽 5 m, 坝顶高程 411.5 m, 坝底高程 359.5 m, 最大坝高 52 m。坝体基本断面为三角形1, 上游面 382.0 m 高程以上垂直, 382.0 m 高程以下为 10.25 的边坡;左、右岸非溢流坝大坝下游面 406.0 m 高程以上垂直, 406.0 m 高
6、程以下为 10.75 的边坡, 溢流坝下游边坡为 10.8。溢流坝布置在河床中间部位, 长 22 m, 为无闸开敞式, 采用 WES 实用堰型, 堰顶高程407.0 m, 溢流净宽 2 (孔) 10 m=20 m。大坝砼总量为 9.8 万 m, 其中埋石砼约 7.0 万 m, 枢纽建筑物建筑工程投资6927 万元。2.2.2 施工导流和度汛大坝工程施工采用河床一次拦截、分期导流的方式, 一期利用现有河床导流实施左岸非溢流坝和导流底孔, 二期进行河道截流, 利用大坝导流底孔导流, 实施溢流坝和右岸非溢流坝。根据大坝布置, 初期导流时段选定为 10 月次年 2月, 导流量选用该时段 5 年一遇洪峰
7、流量 15.2 m/s, 导流围挡建筑物采用土石围堰。根据砼重力坝的特点, 施工汛期临时度汛标准采用全年 10 年一遇洪水标准, 相应的洪峰流量为 220 m/s, 度汛方式采用坝体预留宽 15 m 缺口过流度汛。2.3 砼面板堆石坝方案2.3.1 枢纽建筑物布置砼面板堆石坝枢纽建筑物主要有砼面板堆石坝、溢洪道和引水隧洞。大坝坝顶长 130 m, 最大坝高 48.6 m, 坝顶宽 8 m, 坝顶上游侧设置防浪墙, 坝顶高程 410.4 m, 防浪墙顶高程 411.6 m, 坝基最低开挖底高程 361.8 m。大坝上游坝面为一级坡, 坝坡为 11.3;下游坡于 370.0 m 高程以上坝坡为11
8、.3, 以下为 11.5。大坝自上游向下游分别为钢筋砼面板、垫层区、过渡层区、主堆石区、副堆石区和排水棱体2, 下游坝面采用干砌石护坡。钢筋砼防渗面板厚 0.40 m, 趾板基本置于强风化中、下层或弱风化上层基岩上, 趾板宽 6.0 m, 厚 0.6 m。大坝填筑总量为 21.3 万 m, 其中砼浇筑约 0.5 万 m, 枢纽建筑物建筑工程投资6769 万元。2.3.2 施工导流和度汛大坝工程施工采用河床一次拦截、隧洞导流的方式, 导流隧洞布置在大坝左岸, 全长 210 m。根据大坝布置, 初期导流时段选定为 10 月次年 2 月, 导流量选用该时段 10 年一遇洪峰流量 19.3 m/s,
9、导流围挡建筑物采用土石围堰。根据砼面板堆石坝的特点, 施工汛期临时度汛标准采用全年 20 年一遇洪水标准, 相应洪峰流量为 275 m/s, 度汛方式采用填筑围堰挡水、导流隧洞过水度汛。2.4 坝型比较2.4.1 地形地质条件坝址河谷狭窄, 呈不对称窄“V”型, 地形上修建重力坝和堆石坝都是适宜的。从工程地质情况来看, 坝址区河床段坝基岩体岩性为花岗岩、花岗斑岩, 岩体表层为强风化, 下部为弱风化, 整体强度较高, 性状较好。左、右岸表层覆盖层为第四系残坡积层, 岩体岩性为花岗岩, 上部呈全强风化状, 下部为弱风化, 整体强度较高, 性状较好。砼面板堆石坝除趾板需坐落于强风化层中下部或弱风化岩
10、层上部外, 其他位置坝基对基础要求不高, 砼重力坝需坐落于弱风化岩层上。因此, 根据坝址地质地形条件情况, 两种坝型均适宜。2.4.2 枢纽建筑物布置重力坝和堆石坝方案布置都比较简单, 但重力坝布置相对紧凑, 其挡水、泄水以及引水建筑物均布置于大坝坝体, 其中溢流坝置于河床坝段, 水流进流条件及下泄归槽条件均较好。而堆石坝枢纽建筑物布置相对分散, 溢洪道和引水隧洞布置于大坝左岸, 另外施工导流隧洞亦布置于大坝左岸, 且溢洪道与河道有一定夹角, 进流条件较差, 出口局部冲刷右岸山脚。因此, 从工程布置来看, 砼重力坝布置紧凑, 运行管理方便, 砼重力坝方案更优。2.4.3 施工导流与度汛砼重力坝
11、方案大坝工程施工采用河床一次拦截、分期导流的方式, 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。而堆石坝大坝工程施工采用河床一次拦截、隧洞导流的方式, 其度汛方式采用填筑围堰挡水、导流隧洞度汛, 围堰工程和导流隧洞工程规模较大。因此, 从施工导流和度汛条件来看, 砼重力坝施工导流、度汛更简单, 砼重力坝方案更优。2.4.4 工程永久占地两种坝型正常蓄水位相同, 其库区淹没征地移民相同, 但砼重力坝方案建筑物布置紧凑, 大坝断面相对较小, 相应建筑物永久占地更少, 而砼面板堆石坝方案建筑物较多较分散、大坝断面相对更大, 相应建筑物永久占地更多。因此, 从工程永久占地条件来看,
12、砼重力坝方案更优。2.4.5 工程投资埋石砼重力坝枢纽建筑物建筑工程投资 6927 万元, 砼面板堆石坝枢纽建筑物建筑工程投资 6769 万元, 但埋石砼重力施工导流、度汛费用仅 99 万元, 而砼面板堆石坝施工导流、度汛费用达 737 万元。并且埋石砼重力坝永久占地更小, 征地费用更低。因此, 从工程投资来看, 埋石砼重力坝投资更省, 埋石砼重力坝方案更优。3 结论通过以上各方面条件比较可见, 坝址区地形地质条件对于两种坝型均较适宜, 但根据当地料场情况来看, 天然砂砾料缺乏, 埋石砼重力坝砼浇筑量大, 骨料全部需人工轧制, 相应辅助设施规模较大。建设砼面板堆石坝, 可以利用当地丰富的石料, 就地取材, 但砼面板堆石坝石料填筑量大, 枢纽建筑物相对较多较分散, 且施工导流和度汛规模较大, 故其工程总投资亦相对更高。因此, 经各方面综合比较, 本工程最终选用埋石砼重力坝方案。参考文献1周建平.重力坝设计二十年M.中国水利水电出版社.2008. 2曹克明.混凝土面板堆石坝M.中国水利水电出版社.2008.
