雞西市青龍山水庫(kù)攔河壩壩型方案比較

王亞?wèn)|

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080))

雞西市青龍山水庫(kù)攔河壩壩型方案比較

王亞?wèn)|

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080))

雞西市青龍山水庫(kù)規(guī)模為大(Ⅱ)型水利樞紐工程，攔河壩是樞紐部分的主體工程，占有較大的投資比重。合理地利用當(dāng)?shù)乜砷_(kāi)采的天然建筑材料及溢洪道開(kāi)挖棄料，對(duì)壩體進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)，通過(guò)6個(gè)壩型的方案比較，選出最經(jīng)濟(jì)的壩型方案，確定攔河壩的壩型為黏土心墻石渣砂礫壩。

攔河壩;筑壩材料;工程設(shè)計(jì);壩型比較;黏土心墻石渣砂礫壩

1 工程概況

青龍山水庫(kù)位于黑龍江省雞西市穆棱河干流中上游，水庫(kù)控制面積為6 650 km2，是穆棱河干流上重要的大型控制性工程。雞西市是我國(guó)重要的煤炭工業(yè)城市和國(guó)家商品糧基地，水庫(kù)建成后可將市區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前的50 a一遇提高到100 a一遇，改變穆棱河流域水量分配不均和枯水期水資源供需矛盾突出的局面。水庫(kù)的建設(shè)對(duì)于開(kāi)發(fā)三江平原，發(fā)展商品糧基地有著重要的作用，而且可以解決雞西市區(qū)工礦企業(yè)和城市發(fā)展生活用水，對(duì)改善當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

青龍山水庫(kù)總庫(kù)容為9.64億m3，工程規(guī)模為大(2)型水庫(kù)，水庫(kù)工程等別為Ⅱ等。水庫(kù)的攔河壩、溢洪道及輸水洞等主要建筑物為2級(jí)，電站廠(chǎng)房、灌溉洞等次要建筑物為3級(jí)建筑物。左岸河岸式溢洪道布置方案確定攔河壩的壩型為黏土心墻石渣砂礫石壩。

2 天然建筑材料

我國(guó)目前筑壩材料主要以當(dāng)?shù)乜梢蚤_(kāi)采的天然建筑材料為主，這樣可以節(jié)約水泥、鋼材、木材及筑壩材料的遠(yuǎn)途運(yùn)輸費(fèi)用，降低了工程的造價(jià)，提高了工程效益。根據(jù)青龍山水庫(kù)的工程地質(zhì)勘察資料，當(dāng)?shù)刂尾牧现饕猩暗[石料、石料和黏土料。

砂礫石料場(chǎng)位于庫(kù)區(qū)壩址附近0.5～3 km，經(jīng)勘測(cè)共有2處，分別為壩線(xiàn)上、下游第一、第二砂礫石料場(chǎng)。料場(chǎng)砂礫石料儲(chǔ)量總計(jì)有2 472萬(wàn)m3，質(zhì)量符合土石壩筑壩要求。

筑壩石料有兩種:由選定的石料場(chǎng)開(kāi)采外運(yùn)符合筑壩的石料和開(kāi)挖溢洪道的石渣料。選定的石料場(chǎng)共有3處，第一石料場(chǎng)巖性為閃長(zhǎng)玢巖，儲(chǔ)量7 464萬(wàn)m3，開(kāi)采條件好，在壩址下游，運(yùn)距約11～13 km。第二石料場(chǎng)巖性為玄武巖，儲(chǔ)量664萬(wàn)m3，石料質(zhì)量好，開(kāi)采運(yùn)輸條件差，距壩址約7～8 km。第三石料場(chǎng)位于滴道東側(cè)，距壩址運(yùn)輸距離6～7km，巖性以閃長(zhǎng)玢巖為主，夾有部分綠泥石化玄武巖，儲(chǔ)量358萬(wàn)m3，石料指標(biāo)基本滿(mǎn)足筑壩質(zhì)量要求，本料場(chǎng)開(kāi)采條件較好，運(yùn)輸條件一般。溢洪道開(kāi)挖石渣料，巖性為砂巖和泥巖互層，泥巖、粉砂巖質(zhì)量很差，風(fēng)化崩解速度非常快，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)化崩解試驗(yàn)后要求舍棄泥巖、粉砂巖，只采用砂巖作為筑壩石料。沿溢洪道軸線(xiàn)實(shí)際勘查泥巖及粉砂巖約55%，砂巖為45%。溢洪道石渣料開(kāi)挖總量為186萬(wàn)m3，其中砂巖開(kāi)挖量約84萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)利用率為70% ～80%。

黏土料場(chǎng)有兩處，第一黏土料場(chǎng)在壩址下游2～3 km處，地面高程208.0～242.0 m，儲(chǔ)量72萬(wàn)m3，除豐水期含水量略高外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足要求。第二黏土料場(chǎng)在壩線(xiàn)上游4～6 km處，地面高程216.0～237.0 m，儲(chǔ)量80萬(wàn) m3，黏土質(zhì)量好，只是含水量稍高，表層含水量22.1% ～23.3%，底層黏土含水量適合筑壩。

3 攔河壩壩型的方案設(shè)計(jì)

根據(jù)勘察的當(dāng)?shù)刂尾牧戏植技皟?chǔ)量情況，考慮左岸河岸式溢洪道的開(kāi)挖石渣棄料合理利用，共進(jìn)行了6種壩型的方案設(shè)計(jì)，各壩型設(shè)計(jì)如下:

3.1 黏土心墻石渣砂礫石壩

黏土心墻石渣砂礫石壩設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。用當(dāng)?shù)仞ね亮献鞣罎B心墻，心墻坡比1∶0.2，砂礫石料及溢洪道開(kāi)挖石渣料作為壩殼填筑料，壩前坡比分別為1∶2.5、1∶3.0，壩后坡比分別為1∶2.25、1∶2.75。溢洪道石渣料開(kāi)挖后直接上壩，填筑于土壩上游底部，填筑高程為208.50 m，壩頂設(shè)1.20 m高防浪墻，壩頂寬度8.0 m，心墻與壩殼料之間設(shè)反濾過(guò)渡層，壩后設(shè)堆石排水體。上游壩坡采用干砌石護(hù)坡，下游壩坡采用碎石護(hù)坡。

壩基有7 m深砂礫石層，下部為基巖，基巖呈砂巖和泥巖互層狀分布，以砂巖為主，從基巖表層起強(qiáng)風(fēng)化帶深15～20 m，巖體縱波速度小值平均值2 900～3 200 m/s，基巖透水率4.4～362.0 Lu，平均值為47 Lu。壩基防滲采用黏土截水槽，截水槽基礎(chǔ)設(shè)在基巖頂面以下2 m，下部通過(guò)混凝土蓋板與基巖相接，截水槽底寬8 m。在混凝土蓋板下部進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，并設(shè)防滲帷幕。設(shè)計(jì)固結(jié)灌漿深5 m，孔距、排距均為2 m。帷幕灌漿深度取壩高的2/3，設(shè)計(jì)深度25 m，并控制灌后基巖的透水率＜5 Lu。

3.2 黏土心墻堆石石渣砂礫石壩

在上述壩型基礎(chǔ)上只是利用筑壩材料的物理力學(xué)指標(biāo)不同修改壩體上半部結(jié)構(gòu)，即利用由選定的石料場(chǎng)開(kāi)采外運(yùn)符合筑壩的石料填筑上游壩體，經(jīng)過(guò)壩體的穩(wěn)定計(jì)算將上游壩體馬道以上壩段壩坡改為1∶1.75，以減少壩體的填筑方量。

3.3 黏土心墻砂礫石壩

本壩型除壩殼填筑料全部為砂礫石料外，其余與壩型(1)相比壩體布置及壩基防滲均相同。

3.4 黏土斜墻砂礫石壩

用黏土料作防滲斜墻，斜墻位于壩體上游側(cè)，上部設(shè)塊石護(hù)坡及反濾過(guò)渡層;壩殼填筑料為砂礫石料，壩前坡比分別為 1∶2.25、1∶3.5，壩后坡比分別為 1∶2.5、1∶2.75，壩后設(shè)堆石排水體。壩基防滲同壩型(1)。

3.5 混凝土面板堆石壩

此壩主要考慮當(dāng)?shù)刂问献銐蚨啵苊庥煤枯^大的黏土料筑壩。壩體石料填筑用選定的石料場(chǎng)開(kāi)采符合筑壩的石料、開(kāi)挖溢洪道的石渣料及砂礫石料，開(kāi)挖溢洪道的石渣料填筑于大壩中部。混凝土面板厚40 cm，壩前坡比為1∶1.4，壩后坡比分別為 1∶2.25、1∶2.75。上游壩腳設(shè)黏土鋪蓋，下部設(shè)混凝土蓋板，蓋板寬7.0 m，底板埋于基巖面以下2 m，在混凝土蓋板下部進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，并設(shè)防滲帷幕。

3.6 瀝青混凝土心墻砂礫石壩

在壩型(1)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于黏土料含水量大些，施工期受到降水影響較大，而以瀝青混凝土心墻代替黏土心墻的壩型，可增加每年的有效施工期。

4 攔河壩壩型比較結(jié)論

上述6種壩型在同等的設(shè)計(jì)狀況下進(jìn)行單位長(zhǎng)度壩段的工程量、造價(jià)相比較，詳見(jiàn)表1。6種壩型每延米造價(jià)依次為15.59萬(wàn)元、15.70萬(wàn)元、16.80萬(wàn)元、17.48萬(wàn)元、18.24萬(wàn)元、19.27萬(wàn)元，工程造價(jià)最高的瀝青混凝土心墻砂礫石壩。經(jīng)比較后本次設(shè)計(jì)攔河壩選型為黏土心墻石渣砂礫石壩，該方案合理利用了溢洪道的開(kāi)挖棄料，減少了棄料的向外堆放占地，且工程投資最低、方案較優(yōu)。

表1 攔河壩6種壩型比較表 m3

圖1 黏土心墻石渣砂礫石壩

［1］ 黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省雞西市青龍山水庫(kù)可行性研究報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2006.

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2011－06－17

王亞?wèn)|(1967－)，女，黑龍江哈爾濱人，高級(jí)工程師。