梁春秀

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 工程概況

擬建的某水庫(kù)位于桂林市內(nèi)，壩址距桂林市區(qū)約92 km。主要工程任務(wù)是對(duì)水庫(kù)下游3000畝農(nóng)田進(jìn)行灌溉，同時(shí)為附近3個(gè)村屯提供人飲供水，供水人口2000 人（設(shè)計(jì)水平年為2025 年），遠(yuǎn)景待附近的工業(yè)園區(qū)建設(shè)后轉(zhuǎn)為工業(yè)園區(qū)應(yīng)急備用水源[1]。水庫(kù)正常蓄水位為160 m，總庫(kù)容139.40萬(wàn)m3，興利庫(kù)容130萬(wàn)m3。人飲供水流量為0.005 m3/s，農(nóng)田灌溉用水最大引水流量0.28 m3/s；放入原河道的生態(tài)基流枯水期（10 月～次年3 月）為0.007 m3/s，汛期（4月～9月）為0.023 m3/s[2]。

擬建水庫(kù)是以人飲供水和灌溉為主的綜合利用水庫(kù)，主要由擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、供水建筑物、交通工程及附屬建筑物等組成。

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），確定本工程為?。?）型水庫(kù)，Ⅳ等工程。水庫(kù)擋水建筑物為土石壩，泄水建筑物為溢洪道、放空洞（兼導(dǎo)流隧洞）、消力池以及排洪渠，引水建筑物為引水隧洞，供水建筑物為進(jìn)水塔、供水管道等。其中土石壩、溢洪道、放空洞（兼導(dǎo)流隧洞）、引水隧洞、進(jìn)水塔及供水管道為主要建筑物，消力池及排洪渠距大壩較遠(yuǎn)，失事后對(duì)大壩安全無(wú)影響，屬于次要建筑物。土石壩、溢洪道及進(jìn)水塔的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30 a 一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300 a一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位為162.37 m，校核洪水位為162.89 m[2]。

2 壩型比選

可行性研究階段對(duì)土石壩、重力壩及拱壩進(jìn)行比較，推薦土石壩作為本工程的基本壩型。根據(jù)擬建水庫(kù)的工程實(shí)際，在土石壩各類壩型中，不適合選擇修建均質(zhì)土壩。主要原因如下：①壩體斷面較大，而該水庫(kù)工程庫(kù)區(qū)較小，壩體占用較多庫(kù)容，同時(shí)下游側(cè)河道縱坡較大，地形條件不適合布置。②所需土料的量較大，導(dǎo)致土料場(chǎng)挖采面非常大，對(duì)環(huán)境影響較大。同時(shí)壩區(qū)位于桂林市風(fēng)景名勝區(qū)紅線范圍內(nèi)，不允許在壩區(qū)附近取料，而紅線范圍外的土料儲(chǔ)量有限，大部分土料需到鄰縣開(kāi)采，不但運(yùn)距較遠(yuǎn)，還涉及兩個(gè)縣的協(xié)調(diào)問(wèn)題。③相對(duì)于堆石壩，均質(zhì)土壩壩坡要求更緩，溢洪道泄槽段長(zhǎng)度相對(duì)堆石壩方案更長(zhǎng)，由于沒(méi)有天然埡口，在岸邊開(kāi)挖溢洪道會(huì)導(dǎo)致溢洪道工程量增加較多，施工導(dǎo)流隧洞長(zhǎng)度也有所增加。

水庫(kù)壩區(qū)為灰?guī)r地區(qū)，石料豐富，質(zhì)量較好，適合修建堆石壩，根據(jù)初步估算及分析，各建筑物開(kāi)挖石料可基本滿足填筑壩體的質(zhì)量及數(shù)量要求。對(duì)于瀝青混凝土心墻堆石壩，由于瀝青混凝土單價(jià)較高，投資上不具備優(yōu)勢(shì)，本階段選擇黏土心墻堆石壩和混凝土面板堆石壩進(jìn)行綜合比選，以選定經(jīng)濟(jì)、合理的壩型。

2.1 黏土心墻堆石壩方案

攔河壩壩頂長(zhǎng)150.0 m，壩頂高程164.1 m，壩頂寬6.0 m，最大壩高34.8 m。壩體斷面結(jié)構(gòu)由上游堆石區(qū)、黏土心墻、下游堆石Ⅰ區(qū)、下游堆石Ⅱ區(qū)、排水棱體、過(guò)渡層、反濾層、護(hù)坡及壩頂結(jié)構(gòu)等組成。

防滲體采用黏土心墻，心墻頂高程為163.0 m，校核洪水位162.89 m。心墻頂寬4.5 m，底寬17.9 m，上下游側(cè)邊坡均為1∶0.2，采用1.5 m 厚反濾層，反濾層與壩體堆石區(qū)之間設(shè)1.5 m厚過(guò)渡層。心墻底部設(shè)置混凝土基座，基礎(chǔ)防滲采用帷幕灌漿。

防滲體上游側(cè)為上游堆石區(qū)，上游壩坡坡比1∶1.75，采用干砌石護(hù)坡。140.0 m高程以下采用堰壩結(jié)合的方式，上游圍堰作為壩體的一部分，在此高程設(shè)置一平臺(tái)，寬6.0 m，圍堰上游采用黏土斜墻+截水槽防滲，斜墻上游側(cè)設(shè)置干砌石護(hù)坡，厚0.5 m，護(hù)坡與斜墻之間設(shè)0.5 m厚砂礫石反濾層，斜墻與上游堆石區(qū)之間設(shè)0.5 m厚砂礫石反濾層。防滲體下游側(cè)由下游堆石Ⅰ區(qū)和下游堆石Ⅱ區(qū)組成，同時(shí)在壩下游坡腳設(shè)置排水棱體。下游壩坡坡比為1∶1.75，在153.1 m 高程設(shè)寬3.0 m 的馬道。排水棱體頂寬3.0 m，頂高程138.0 m，上游側(cè)邊坡1∶1，下游側(cè)邊坡1∶2。

黏土心墻堆石壩方案壩體典型橫斷面如圖1所示。

圖1 黏土心墻堆石壩方案壩體典型橫斷圖

混凝土骨料、過(guò)渡料、反濾料及干砌石護(hù)坡等，均到附近縣城灰?guī)r采石場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，運(yùn)距約15 km；壩殼填筑料采用溢洪道、放空洞、引水隧洞及交通工程開(kāi)挖的灰?guī)r石料；防滲心墻黏土料取自本縣城土料場(chǎng)，運(yùn)距約4.5 km。

2.2 混凝土面板堆石壩方案

攔河壩壩頂總長(zhǎng)為150.0 m，壩頂寬6.0 m，壩頂高程為164.1 m，趾板建基面最低高程130.2 m，最大壩高為33.9 m，上游壩坡坡比1∶1.4；下游壩面分別在153.0 m 高程和138.0 m 高程（排水棱體頂高程）設(shè)置寬3.0 m的馬道，下壩坡均為1∶1.6。

壩體材料分區(qū)從上游往下游依次分為：上游蓋重區(qū)、上游鋪蓋區(qū)、混凝土面板（厚0.4 m）、墊層區(qū)（水平寬3.0 m）、特殊墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)（水平寬3.0 m）、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)及下游干砌石護(hù)坡（厚0.3 m）等。

混凝土面板與趾板相連接，趾板順?biāo)飨驅(qū)?.0 m，厚1.0 m，河床部位趾板座落在弱風(fēng)化灰?guī)r基礎(chǔ)上，其余部位趾板落于全風(fēng)化灰?guī)r基礎(chǔ)上，趾板下設(shè)帷幕灌漿及固結(jié)灌漿。

混凝土面板堆石壩方案壩體典型橫斷面如圖2所示。

2.3 壩型選擇

兩種壩型方案均布置在同一條壩軸線上，地形地質(zhì)條件相同，工程總布置、運(yùn)行管理方式及施工總工期等方面基本相同，壩型比較主要從壩體防滲可靠性、基礎(chǔ)處理難易程度、壩料料源供應(yīng)條件、施工條件、施工導(dǎo)流、對(duì)環(huán)境影響程度及工程投資等方面進(jìn)行比選。

（1）防滲可靠性。黏土心墻堆石壩方案因防滲心墻位于壩體中部，受壩體變形影響較小，且心墻為整體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有接縫，防滲效果可靠，也便于與岸坡連接；混凝土面板堆石壩方案的防滲面板位于上游壩面，受壩體沉降變形的影響，易造成面板開(kāi)裂漏水。因此，從防滲可靠性而言，黏土心墻堆石壩方案優(yōu)于混凝土面板堆石壩方案。

圖2 混凝土面板堆石壩方案壩體典型橫斷圖

（2）基礎(chǔ)處理難易程度。大壩基礎(chǔ)座落在厚層～巨厚層狀灰?guī)r地層上。混凝土面板堆石壩方案河床部位趾板建基面開(kāi)挖至弱風(fēng)化上部，其余部位趾板建基面開(kāi)挖至全風(fēng)化上部，由于趾板對(duì)基礎(chǔ)的要求相對(duì)較高，故趾板基礎(chǔ)需進(jìn)行帷幕灌漿和固結(jié)灌漿以滿足防滲要求；而黏土心墻堆石壩除防滲體下部布置一道壩基防滲帷幕外，不需進(jìn)行壩基固結(jié)灌漿。因此，在基礎(chǔ)處理方面黏土心墻堆石壩方案占優(yōu)。

（3）壩料料源供應(yīng)條件。經(jīng)土石方平衡計(jì)算，兩個(gè)方案壩殼料（堆石區(qū)）均利用溢洪道、放空洞、引水隧洞及交通工程開(kāi)挖的灰?guī)r石料，混凝土骨料、墊層料、過(guò)渡料及干砌石護(hù)坡等，均到附近縣灰?guī)r采石場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，黏土心墻堆石壩方案需購(gòu)買(mǎi)2.85萬(wàn)m3，混凝土面板堆石壩方案需購(gòu)買(mǎi)3.14萬(wàn)m3。此外黏土心墻堆石壩方案還需從新廠土料場(chǎng)開(kāi)采3.24萬(wàn)m3土料用于心墻填筑，運(yùn)距約5.6 km。從土石料數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于石料的供應(yīng)兩個(gè)方案相差無(wú)幾，但黏土心墻堆石壩方案還需另外開(kāi)采一個(gè)土料場(chǎng)，臨時(shí)占用耕地面積相對(duì)較大。因此，壩料料源供應(yīng)條件方面，以混凝土面板堆石壩方案較優(yōu)。

（4）施工條件。黏土心墻堆石壩方案黏土心墻施工與兩側(cè)壩殼料填筑存在一定的干擾。與黏土心墻堆石壩相比，混凝土面板堆石壩工序間相互干擾小，但混凝土面板施工期易產(chǎn)生溫度裂縫，面板接縫止水、周邊縫止水及面板溫度裂縫控制等施工工藝較為復(fù)雜，施工技術(shù)要求較高，增加了施工難度。因此，施工條件兩個(gè)方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。

（5）施工導(dǎo)流條件。兩個(gè)方案均采用一次攔斷河床、隧洞導(dǎo)流的導(dǎo)流方式，黏土心墻堆石壩方案上游圍堰采用堰壩相結(jié)合的方式，而混凝土面板堆石壩方案需在壩體上游填筑一道上游圍堰，使施工導(dǎo)流工程量及投資較黏土心墻堆石壩大。因此，施工導(dǎo)流條件以黏土心墻堆石壩方案為優(yōu)。

（6）對(duì)環(huán)境影響程度。黏土心墻堆石壩方案需要土料場(chǎng)開(kāi)采土料，對(duì)環(huán)境影響較混凝土面板堆石壩方案大。

（7）工程總投資。經(jīng)計(jì)算，黏土心墻堆石壩方案比混凝土面板堆石壩方案少273.62萬(wàn)元，黏土心墻堆石壩方案占優(yōu)。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)比選，在防滲可靠性、基礎(chǔ)處理難易程度、施工導(dǎo)流、工程總投資等方面，黏土心墻堆石壩方案均優(yōu)于混凝土面板堆石壩方案，而在施工條件方面兩個(gè)方案相當(dāng)，混凝土面板堆石壩方案僅在壩料料源供應(yīng)條件及對(duì)環(huán)境影響程度方面占優(yōu)，因此本工程推薦黏土心墻堆石壩方案。