錦凌水庫土壩壩體防滲結(jié)構(gòu)型式比選

董楓楓

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，沈陽 110006)

1 錦凌水庫工程概況

錦凌水庫工程位于錦州市境內(nèi)的小凌河干流上，是列入小凌河流域規(guī)劃、錦州城市總體規(guī)劃及城市防洪規(guī)劃的重要骨干工程。壩址位于錦州市近郊區(qū)的后山河營子村，距錦州市9.5km，壩址以上控制流域面積3029km2，占總流域面積的58.8%，壩址以上多年平均年徑流量3.56億m3，水庫總庫容8.14億m3，水庫工程規(guī)模為大 (2)型。水庫任務是以承擔錦州市的防洪和供水為主，并兼顧改善地下水環(huán)境。

根據(jù)水庫綜合利用開發(fā)要求，錦凌水庫主要建筑物由攔河壩、泄水建筑物和引水建筑物組成，錦凌水庫壩址處河谷寬約800m，左岸山坡略陡，右岸則較緩，樞紐為以土石壩為基本壩型的混合壩，由左岸土壩壩段、左岸連接段、擋水重力壩段、溢流壩段、底孔壩段、引水壩段、右岸連接段及右岸土壩壩段組成(見圖1)。

圖1 錦凌水庫效果圖

錦凌水庫正常蓄水位60.00m，相應庫容5.94億m3，死水位41.00m，死庫容0.41億m3，防洪限制水位59.60m，設(shè)計洪水位 (0.2%)61.52m，防洪高水位(1%)61.09m，校核洪水位 (0.02%)63.66m，總庫容8.14億m3;興利庫容5.58億m3;城市與工業(yè)多年平均日供水24.5萬t(從河道取水4.2萬t)，環(huán)境多年平均供水流量為1.13m3/s。

2 錦凌水庫土壩概況

錦凌水庫土壩分左、右岸兩部分，左岸土壩長499.0m，右岸土壩長351.5m，總長850.5m。壩體利用防浪墻擋水，防浪墻頂高程66.00m，壩頂高程64.80m。壩頂寬為8.00m。

左岸壩體上游壩坡為1∶2.5，下游壩坡分為兩級，壩面坡比由上至下為1∶2.25、1∶2.50。貼坡排水體邊坡為1∶3.25。最大壩高36.10m。

右岸壩體上游壩坡為1∶2.50，下游壩坡分為兩級，壩面坡比由上至下為1∶2.25、1∶2.50。

壩體上游壩面為干砌石護坡，厚0.4m，下設(shè)0.3m厚碎石和0.3m厚粗砂反濾層。下游壩面采用碎石護坡，厚0.3m。為便于運行管理，在壩體下游設(shè)一級馬道，左岸馬道高程52.00m，右岸馬道高程56.00m，馬道頂寬均為2.0m。壩腳高程39.00m以下部位設(shè)置貼坡排水體。

土壩壩基防滲采用混凝土防滲墻，墻下設(shè)帷幕灌漿。

3 壩體防滲結(jié)構(gòu)比選

根據(jù)防滲體在壩體的表部或者中央部位等的不同，有斜墻、心墻等壩型。

斜墻壩與心墻壩在結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、抗震性、施工等方面各有優(yōu)缺點。

斜墻壩具有下列優(yōu)點:

a.斜墻壩最大優(yōu)點是可提前填筑下游壩體。這樣就加快了施工進度，均衡了勞力安排，節(jié)省了造價。

b.如果通過壩體對基巖灌漿，在斜墻壩能節(jié)約鉆孔長度，施工干擾也較小。

c.當壩基覆蓋層較厚時，開挖截水槽后，如采用土斜墻，就可不必全部回填，既節(jié)省回填量，又可利用截水槽挖出來的砂卵石筑壩。

心墻壩具有下列優(yōu)點:

a.壩的剖面較小，土料抗剪強度低時差別更大。

將智能化技術(shù)充分應用于電氣工程及其自動化當中，可以在很大程度上提高處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息的效率，有著較強的信息整合能力，可以為電氣工程及其自動化的后續(xù)工作提供更加精確的信息數(shù)據(jù)。與此同時，電氣工程及其自動化系統(tǒng)還有著明顯的復雜性特點，且對于不同的處理對象，其變現(xiàn)出的特點也存在著一定的區(qū)別，即便是智能化技術(shù)也會在控制上存在不足之處。因此，就需要相關(guān)人員和智能化技術(shù)充分的結(jié)合在一起，相關(guān)工作人員要在全面掌握電氣設(shè)備與電氣工程相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，充分利用智能化技術(shù)不斷改進電氣工程及其自動化，提升企業(yè)整體的工作效率，以此使企業(yè)能夠獲取更高的效益。

b.在同一水力坡降時，心墻剖面小于斜墻，故土料施工進度較快，費用較省。如土料用量相同時，心墻的水力坡降較小，抗?jié)B性能高。

c.不論心墻的建基高程有何變化，心墻軸線總是不變的，斜墻的中心線則隨建基高程而變化，但建基高程常須在開挖中最終確定，故給設(shè)計和施工帶來困難。

綜上所述，斜墻壩和心墻壩都適用于錦凌水庫土壩壩體防滲結(jié)構(gòu)，結(jié)合該工程的具體情況，最終確定以施工方便、費用較省的心墻壩作為壩體防滲結(jié)構(gòu)型式。

4 壩體防滲材料比選

常用的土壩壩體防滲材料是土料、瀝青混凝土和鋼筋混凝土，由于鋼筋混凝土心墻不利于檢修，且壩下游部分所需剖面較大，結(jié)合該工程的具體情況，僅對黏土、瀝青混凝土防滲材料進行比較分析。

a.瀝青混凝土心墻。利用瀝青混凝土作為防滲心墻的工程比較多，它不易產(chǎn)生裂縫，較適應壩體的變形，因此日益得到廣泛的應用;但該工程壩基覆蓋層較厚，壩體采用瀝青混凝土防滲心墻受力復雜，并且心墻施工需與壩體填筑同時進行，施工干擾大，施工進度較慢，漏水的檢查比較困難，也不容易維修。

b.黏土心墻。黏土心墻壩適應變形能力強，施工期孔隙壓力消散快，穩(wěn)定性高;結(jié)合壩體填筑料抗剪強度的提高，壩坡可放陡，減少壩體填筑量;便于與岸邊和非土質(zhì)建筑物連接。但黏土心墻對土料的物理力學指標要求較高，施工中需嚴格控制。

對上述兩種防滲材料，選取典型斷面按單寬壩體進行投資比較，結(jié)果見下表。

土壩防滲材料工程量及投資比較表

根據(jù)料場調(diào)查情況，該工程區(qū)有足夠的質(zhì)量合格的黏土料場，并且黏土心墻方案投資較少，因此壩體采用黏土心墻防滲。

5 黏土心墻斷面尺寸的確定

心墻斷面應自上而下逐漸加厚，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL 274—2001)的規(guī)定，心墻頂部水平寬度不宜小于3.0m，底部厚度不宜小于水頭的1/4。該工程最大水頭為30.0m，底部相應最小厚度為7.5m。

設(shè)計中考慮黏土心墻邊坡穩(wěn)定要求、心墻與壩殼填筑料的沉降牽制作用及機械施工填筑的有效厚度影響，心墻上下游坡比均采用1∶0.2，則實際心墻底部厚度達到7.0～16.7m，最大滲透比降為1.98，滿足設(shè)計要求。

6 壩體防滲結(jié)構(gòu)型式

經(jīng)壩體防滲結(jié)構(gòu)比選、壩體防滲材料比選，確定錦凌水庫土壩壩體結(jié)構(gòu)為黏土心墻砂礫壩，利用防浪墻擋水，防浪墻頂高程66.00m，壩頂高程64.80m。心墻頂高程63.60m。左右岸壩頂寬度均為8.00m。防滲體采用黏土心墻結(jié)構(gòu)，心墻頂部寬度為3.0m，心墻底部最大寬度為16.7m，心墻上下游坡比均為1∶0.2。心墻上部與鋼筋混凝土防浪墻緊密連接，心墻外側(cè)設(shè)反濾層，上游厚1.2m、下游厚1.5m。心墻底部開挖至砂卵石層面下0.5m。土壩典型剖面見圖2。

圖2 土壩典型剖面

7 結(jié)語

本文對錦凌水庫土壩壩體防滲結(jié)構(gòu)型式選取作了詳細介紹，包括壩體防滲結(jié)構(gòu)型式的確定、壩體防滲材料的確定、心墻斷面尺寸的確定等，對其他類似工程設(shè)計可以起到一定的參考和借鑒作用。