雙峰寺水庫大壩壩型比選

康軍紅

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 概述

雙峰寺水庫位于灤河支流武烈河干流上，水庫壩址位于承德市雙峰寺鎮小廟子村附近，距下游承德市區12km，總庫容1.373億m3，是一座以防洪為主，結合城市供水，兼顧發電和生態環境供水等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫壩址以上控制流域面積2303km2，占武烈河全流域的96%。

水庫壩址處多年平均徑流量2.0億m3，多年平均流量6.34m3/s，100年一遇洪峰流量3200m3/s，2000年一遇洪峰流量6602m3/s，5000年一遇洪峰流量7702m3/s。

2 壩址區地形地質條件

雙峰寺水庫壩址為低山河谷地貌，河谷底寬400m，呈寬淺、不對稱的U型；河床寬120～170m，高程365.0～367.0m。左壩肩山勢平緩，覆蓋層厚2.7～9.9m，表層為黃土狀壤土；下伏基巖為黑云斜長片麻巖，全風化巖厚4.1～11m，強風化巖厚0.7～4.9m。右壩肩巖體裸露，山體相對高聳陡立，巖體較為完整，呈弱風化。河床覆蓋層下伏黑云斜長片麻巖，埋深4.1～9.5m，強風化帶厚度1～12.9m，弱風化巖最大埋深17m。壩址強風化巖體完整性較差，節理裂隙發育，強度較低；弱風化巖體節理裂隙輕度～中等發育，大部較完整。

3 壩型方案擬定

由于水庫壩址為不對稱U形河谷，雖然右岸山體陡立，巖性較好，但左岸山體平緩，覆蓋層和全風化及強風化巖石較深，不具備修建拱壩的地形和地質條件；均質土壩難以利用工程開挖棄料，開采壩體所需土料需占用大量耕地，對環境破壞嚴重，因此在工程設計中考慮了粘土心墻壩、混凝土面板堆石壩和碾壓混凝土重力壩3種壩型。

根據天然建筑材料調查，本工程粘性土料場距壩址34km，運距長，料場土料天然含水率平均值13.6%，與填筑最優含水率19.6%相差較大，粘土心墻填筑前需對土料進行加濕處理，但施工中灑水量不易控制，施工工藝復雜，難以保證心墻防滲體的施工質量。在進行壩型初步比選后，選擇了混凝土面板堆石壩和碾壓混凝土重力壩兩種壩型進行了進一步比選。

4 壩型比選

4.1 碾壓混凝土重力壩壩型

攔河壩按100年一遇洪水設計，2000年一遇洪水校核，為全斷面碾壓混凝土重力壩壩型，由左岸非溢流壩段、電站壩段、底孔壩段、河床非溢流壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩段組成。

攔河壩壩頂高程396.1m，壩頂寬7.0～18.5m，壩頂全長533m，最大壩高50.1m；壩體上游壩坡垂直，下游壩坡折坡點高程389.1m，壩坡坡比1∶0.75。溢流壩堰頂高程387.0m，總凈寬81m，分9孔，單孔凈寬9.0m，堰頂設弧形工作閘門，下游采用挑流消能；泄洪底孔進口底高程366.0m，共4孔，單孔孔口尺寸5.0m×5.0m，為有壓短管后接無壓明流洞型式，進口設有平面事故檢修閘門和潛孔式弧形工作閘門，下游采用底流消能。電站壩段內布置發電引水洞和生態放水洞，洞徑分別為1.8m和0.8m，其進水口采用豎井式分層取水結構。

攔河壩壩體內部為C15三級配碾壓混凝土，上、下游壩面防滲層分別厚3m和2m的C20二級配碾壓混凝土，其表面分別設厚30cm和50cm的C20變態混凝土；壩體基礎墊層為厚1.0m的C20常態混凝土。壩體設基礎灌漿排水廊道、交通觀測檢查廊道，以及壩體和壩基排水孔。壩基位于弱風化基巖上部，最低建基高程346.0m。壩基防滲設一排水帷幕灌漿。

4.2 混凝土面板堆石壩壩型

樞紐工程主要由攔河壩、溢洪道、泄洪洞及電站等組成。

4.2.1 攔河壩

攔河壩為混凝土面板堆石壩，按100年一遇洪水設計，5000年一遇洪水校核，壩頂高程402.7m，壩頂寬7m，最大壩高52.7m，壩長564m，壩頂上游側設鋼筋混凝土防浪墻，高1.0m。壩體上、下游壩坡坡比均為1∶1.4，在下游壩坡設寬2.0m的馬道，高程390.7m；壩體上游設厚40cm的鋼筋混凝土防滲板，防滲板底部與基巖接觸處設鋼筋混凝土趾板，趾板厚50cm，面板和趾板混凝土等級均為C25W8F300；防滲面板以下布置水平厚均為3m的墊層區和過渡區，其下游為主堆石區和下游堆石區，主堆石區和下游堆石區采用溢洪道和隧洞開挖的石方?；炷练罎B面板和趾板分縫均采用紫銅止水片和GB填縫。趾板基礎為強風化巖，其余壩體堆石坐落在河床砂卵石層上。趾板基礎進行固結灌漿和帷幕灌漿。

4.2.2 溢洪道

溢洪道布置在攔河壩右側，通過開挖右岸山體形成，總寬87m，全長348m，控制段堰體采用WES實用堰，堰頂高程389.0m，單孔凈寬12.0m，共6孔，頂部設弧形工作閘門。控制段上游為引渠段，下游為泄槽段和消能段，采用挑流消能。

4.2.3 引水隧洞

引水隧洞為有壓洞，布置在左岸，洞徑2.0m，全長559m，其進口設攔污柵和事故閘門。泄洪洞布置在引水隧洞和左壩肩間，全長505m，洞身為城門洞型，斷面尺寸6m×6.5m（寬×高）。泄洪洞兼做導流洞使用，為進口有壓短管后接無壓洞型，進口設事故檢修門和弧形工作門，出口為挑流消能。

4.3 壩型方案比較

壩型比選主要從壩址區地形地質條件、筑壩材料、施工條件、對環境的影響、運行管理與安全、工程投資等方面進行。

4.3.1 地形地質條件

（1）從天然地形來看，壩址處河道兩側無天然埡口，不具備修建溢洪道的自然條件。

（2）面板壩方案需在右岸又高又薄的山體中開挖溢洪道，工程開挖量大且對壩體安全不利。

4.3.2 筑壩材料

碾壓混凝土重力壩需要水泥和粉煤灰等外運材料較多，粗、細骨料可開采河床砂礫料?；炷撩姘宥咽瘔嗡嘤昧枯^少，筑壩材料也可采用河道砂礫料及溢洪道、泄洪洞、發電洞開挖的塊石等當地材料。從筑壩材料看，面板堆石壩稍具優勢。

4.3.3 施工條件

碾壓混凝土重力壩施工技術要求高，混凝土施工受環境氣候影響較大；對地基要求高，基礎處理比較復雜；施工布置集中，施工期可利用泄洪底孔或混凝土壩身過水，施工度汛和導流問題較好解決，施工管理方便。

混凝土壩面板壩方案壩體適應地基變形能力強，但壩體堆石料要求強度高、級配好，填筑密實度高，混凝土面板施工工序及工藝較為復雜，且質量不宜保證；除混凝土趾板外壩體對地基要求低，基礎處理相對簡單；施工布置分散，需布置專門的導流隧洞，隧洞施工困難大，大壩施工期度汛問題比較復雜，施工管理不便。

4.3.4 對環境的影響

4.3.4.1 碾壓混凝土壩

碾壓混凝土重力壩基本不占用耕地，不需要開挖溢洪道，產生的棄渣較少，可有效減少地表植被破壞，對環境產生的不利影響較??；混凝土壩外觀雄偉，有利于承德市旅游資源的進一步開發。

4.3.4.2 面板堆石壩

混凝土面板堆石壩壩體采用溢洪道開挖塊石填筑，料場不額外占用耕地；但該壩型需修建岸邊溢洪道，開挖工程量大，破壞了地表植被，且屬高邊坡開挖，自然條件破壞較為嚴重。

4.3.5 運行管理與安全

碾壓混凝土重力壩泄洪、發電建筑物可與攔河壩一起布置，不再單獨設置溢洪道，布置簡單、緊湊；泄洪底孔沖沙效果好，機電和金屬結構設備可在壩頂操作，管理方便?；炷撩姘宥咽瘔涡枰獑为毑贾靡绾榈馈⑿购閷Я骱桶l電洞，建筑物各控制點分散；同時泄洪洞沖沙效果也較差，運行中混凝土面板需進場進行維護，運行管理較復雜。從運行管理方面看，碾壓混凝土重力壩優于面板壩。

另外，碾壓混凝土重力壩筑壩材料耐久性好，強度高，壩基坐落在弱風化基巖上，更安全可靠，壩體防止滲漏和抵御超標準洪水能力較強，不易失事。而面板堆石壩對超標準洪水的防御能力較差，溢洪道出口距攔河壩下游壩腳較近，回水淘刷壩腳對壩體的安全有一定的影響。

4.3.6 工程投資

兩種壩型的工程量及投資見表1。

表1 不同壩型工程量及投資比較

碾壓混凝土重力壩壩型總投資5.34億元，混凝土面板堆石壩壩型總投資5.84億元，重力壩較面板壩壩型投資節省0.5億元，節省約8.6%。

5 結語

（1）混凝土面板堆石壩方案雖能充分利用當地材料，但由于壩址處河道兩側不具備修建溢洪道的自然條件，需在右岸山體開挖溢洪道，工程開挖量大且對壩體安全不利，施工條件相對復雜，管理不便；重力壩方案具有樞紐布置較緊湊、簡單，對當地環境影響較小，抗風險能力強，更安全可靠，便于工程管理和投資較省等優點。

（2）壩型選擇是水庫樞紐工程前期工作論證的主要工作內容之一，壩型方案優選對縮短工程項目建設周期、節約工程投資、提高經濟效益，能起到非常重要的作用。雙峰寺水庫通過對以混凝土面板堆石壩為代表的土石壩方案和以碾壓混凝土重力壩為代表的重力壩方案進行綜合技術經濟比較后，推薦采用了碾壓混凝土重力壩壩型。

［1］河北省水利水電勘測設計研究院.河北省承德雙峰寺水庫工程可行性研究報告［R］.2010.

［2］河北省水利水電勘測設計研究院.河北省承德雙峰寺水庫工程初步設計報告［R］.2011.

［3］陳志強，侍克斌.水利樞紐工程壩型選擇影響因素的分析［J］.中國農村水利水電，2007（8）.

［4］冀永強.澤城水電站樞紐壩型比較與選擇［J］.科技情報開發與科技，2009（7）.

［5］任力強.戎家莊水庫壩型比選［J］.科技情報開發與科技，2009（22）.

［6］張競競.柏葉口水庫壩型比選［J］.山西水利科技，2007（3）.

［7］馮慶群，鄧抒豪.深圳抽水蓄能電站上水庫主壩壩型選擇［J］.人民珠江，2006（4）.