貓洞水庫工程混凝土重力壩可研設計研究

摘 要：貓洞水庫大壩是一座采用常態C15常態混凝土的重力壩，最大壩高40.5m，壩基地質條件較復雜，需在可研設計階段對壩體結構、布置進行深入研究。結合工程地形地質條件，首部樞紐設計由混凝土重力壩+左岸壩身取水+輸水總干渠+西干渠+北干渠+東干渠+小里干渠等多部分組成。經多次優化調整后，樞紐布置、大壩結構體形等均滿足《混凝土重力壩設計規范》（SL319-2005）的有關規定，已獲得審查批準。

關鍵詞：貓洞水庫；混凝土重力壩；可研設計

1 工程概況

貓洞水庫位于貴州省黎平縣高屯鎮境內的貓洞河上，貓洞河為清水江右岸亮江河右岸的次級支流，屬長江流域沅江水系。黎平縣貓洞水庫工程控制流域面積48km2，水庫正常蓄水位461.00m，正常蓄水位以下庫容253萬立方米；校核洪水位463.44m，總庫容318萬立方米；死水位445.00m，死庫容16.7萬立方米，興利庫容228.9萬立方米，年總供水量667.7萬立方米。貓洞水庫工程任務是以灌溉為主兼顧人畜飲水。根據國家《防洪標準》（GB 50201-94）及《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）的規定，確定本樞紐工程為Ⅳ等工程，工程規模為小（1）型[1]。

2 壩址地形地質條件

壩址位于小里村上游約0.8～2.4km河段，該壩址壩段長約1.6km，該河段蜿蜒曲折，呈蛇曲狀，總體流向自SW向NE；壩址段河谷為基本對稱“V”字型谷，河床高程434m～438m，設計正常高水位461.0m時，谷口寬約81m，寬高比約3.1；左、右岸山脊高程大于490.0m，為剝（侵）蝕河谷地貌。壩址區主要出露前震旦系（Pt）、震旦系（Za）和第四系（Q）地層，由老至新分述如下：（1）前震旦系板溪群隆里組第二段（Ptbnl2）：淺灰、灰綠色絹云母板巖，石英絹云母板巖、粉砂質板巖、綠泥石斑點板巖夾少量變余砂巖。厚度為560～930m。分布于左岸低矮埡口上游岸坡。（2）震旦系長安組第一段（Zac1）：磚紅色至淺灰色變余砂巖，灰綠色無層次含礫砂質板巖。厚度為205～655m。分布于壩址區。（3）覆蓋層：主要包括殘坡積層、沖洪積層等幾種成因類型，分別描述為：殘坡積層（Qel+dl）：主要成分為粉質粘土夾碎石或塊石，分布于壩址區兩岸坡，厚度0～10m。沖洪積層（Qpl+al）：主要成分為漂石和砂卵（礫）石層，局部為淤積質粉土，分布于壩址區河床，厚度0～7m。

3 混凝土重力壩樞紐布置

3.1 大壩布置

大壩為C15常態混凝土重力壩，壩軸線成直線布置，壩軸線方位角為N3.90°W，壩頂長134.0m。右岸非溢流壩段由樁號壩0+000.00m～壩0+063.00m，左岸非溢流壩段由樁號壩0+093.00m～壩0+134.00m，兩岸非溢流壩段壩頂總長104.0m，壩頂寬4.0m，壩頂高程465.0m。非溢流壩段上游面壩頂至高程438m處鉛直，高程438m以下至建基面坡比1：0.2；下游面在459m高程以上鉛直，以下坡比1：0.75。壩體中部樁號壩0+063.00m～0+093.00m為溢流壩段，采用開敞式溢流表孔，堰頂高程461.0m，溢流堰面按WES型剖面設計，下游面采用臺階式及底流聯合消能，臺階高1.0m，寬0.75m，下游消力池長9.5m，池底高程434.00m。取水口井筒中心樁號為壩0+096.95，進口設置固定式攔污柵和1.5×1.5m（寬×高）檢修閘門孔及相應的啟閉設備，進口底板高程為442.0m。取水管為壩內埋管，管長26m，管徑0.9m，采用Q235焊接鋼管，管壁厚10mm，管周邊采用0.8m厚的C20的外包混凝土。

3.2 壩體構造

3.2.1 壩頂結構

壩頂高程為465.0m，長134.0m，寬4.0m，溢洪道處斷開，為保證行人安全，壩頂上下游均設欄桿，左岸壩頂與上壩公路相連接。

3.2.2 壩體材料分區

根據壩體應力計算和穩定計算成果，結合當地石料豐富，及工期要求，壩體采用材料主要為C15常態混凝土；壩頂為厚0.2m的常態混凝土路面；建基面設有厚1m的C15混凝土。

3.2.3 灌漿及排水廊道

灌漿及排水廊道靠近大壩底部布置，其斷面形式為城門洞型，凈空尺寸為3.0×3.5m，河床段底部高程為431.00m，低于下游校核洪水位439.69m，故廊道內設集水井，布置機泵設備將壩體內積水排至下游，兩岸分別延伸至449.50m高程。

3.2.4 分縫止水

考慮到大壩為中壩，底寬不是太大，不設置縱縫，只設置橫縫。在大壩左右岸及溢流壩段與非溢流壩段交界處設置5條橫縫，將大壩分為6個壩段，縫內設銅片止水一道。

3.2.5 壩基處理設計

（1）建基面的選擇及壩基開挖要求。根據本工程的地質條件和大壩高度，大壩建基面河床壩段置于弱風化中部，岸坡壩段置于弱風化中上部。對壩基存在的地質缺陷，如斷層破碎帶、夾泥裂隙等采用挖出回填混凝土的措施處理。

（2）固結灌漿。大壩基礎開挖至弱風化基巖中上部，為了提高基礎的整體性，減少基礎變位、降低沿基礎的滲漏，擬對大壩基礎進行固結灌漿處理[2]。固結灌漿設計：固結灌漿孔距擬定為3m，梅花型布置，固結灌漿按Ⅱ序施工，先Ⅰ序后Ⅱ序分序加密。固結灌漿壓力根據灌漿試驗確定。初步擬定固結灌漿深入基礎5m。經計算，固結灌漿總進尺為3000m。

（3）壩基防滲帷幕和排水。壩肩壩基防滲處理根據《混凝土重力壩設計規范》（SL319-2005）中的規定，結合本工程地質條件，確定防滲標準q≤3Lu；兩岸帷幕端點接水庫正常蓄水位與地下水位交點，帷幕端點深度以進入地下水位以下10～15m為原則。防滲線路：左右岸由壩頭沿等高線向上游延伸進入T1f相對隔水，大壩段沿壩軸線布置，帷幕線全長約225m。根據壩區工程地質條件，帷幕灌漿布置為單排孔，孔距3.0m，防滲帷幕灌漿總進尺2527m。為降低壩基揚壓力，在基礎灌漿排水廊道內下游側布置一排排水孔，孔距3.0m，孔深為帷幕灌漿孔深的1/2，孔斜向下游傾10度。

3.2.6 埡口處理設計

埡口高程465m，水庫正常蓄水位461m時，埡口縱向厚度約68m，屬寬厚型埡口。通過高密度電阻率法（詳見黎平縣貓洞水庫工程物探報告及附圖）查明埡口覆蓋層3～4m、強風化厚度7～9m，即正常蓄水位高程461m左右為覆蓋層與基巖的分界線，覆蓋層現狀較好，為可塑～硬塑狀粉質粘土，滲透系數4×10-5～4×10-6，屬弱透水，水庫蓄水后沿覆蓋層大范圍滲漏的可能性小；故此處只進行帷幕灌漿處理，帷幕灌漿布置為單排孔，孔距2.0m，防滲帷幕灌漿總進尺2010m。

4 結束語

貓洞水庫工程混凝土重力壩優化設計中，根據壩址地形地質條件，結合大壩建基面和壩體結構布置及現場施工等因素，首部樞紐設計由下壩址常態C15混凝土重力壩+左岸壩身取水+輸水總干渠+西干渠+北干渠+東干渠+小里干渠多個部分組成。水庫工程建成后能解決灌區5448人的飲水問題，滿足灌區12500畝水田，7000畝旱地667.7萬立方米/年的灌溉要求，作為公益性項目，實施后將極大的改善項目區農民的基本生活條件及農業基礎設施，加快受益區農民脫貧致富的步伐，為全面建設小康社會，解決當地“三農”問題作出貢獻。

參考文獻

[1]貴州新中水工程有限公司.黎平縣貓洞水庫工程可行性研究報告[R].2012.

[2]耿振云，白素薄，張秀崧，等.戈蘭灘水電站碾壓混凝土重力壩設計[J].云南水力發電，2008（B09）：22-25.

作者簡介：黃悠悠（1989-），男，江西撫州人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。