盤縣岔河水庫工程混凝土重力壩優化設計研究

摘 要：岔河水庫建設可以為盤縣提供人工湖和兩河工業區應急工業供水，為居民提供景觀水面和水上游樂場所。結合工程地形地質條件，首部樞紐設計由C15混凝土重力壩+壩頂溢洪道+取水口組成，壩軸線呈NW64.48°直線布置，壩頂高程1656.00m，非溢流壩段最大壩高21.60m，溢流壩最大壩高20.50m，壩頂長63.00m。經多次設計方案的優化調整后，岔河水庫混凝土重力壩的樞紐布置、大壩結構、壩基處理、泄洪建筑物、進水口等設計方案，均滿足相關標準及設計規范要求，已獲得審查批準。

關鍵詞：岔河水庫；混凝土重力壩；壩基；泄洪

1 工程概況

岔河水庫位于六盤水市盤縣城區紅果鎮火車站附近，距紅果火車站約4.0km，所在河流為珠江流域北盤江一級支流拖長江的上游竹箐河河段。壩址集水面積201.5km2，主河道長20.9km，主河道坡降14.4‰。水庫正常蓄水位1653.00m，設計洪水位1653.63m（p=5%），校核洪水位1655.37m（P=0.2%），總庫容64.7萬m3，形成水面面積為11.65萬m2，設計年應急供水量1179萬m3。工程主要建筑物有C15混凝土重力壩、壩頂溢洪道、取水口。大壩溢流壩段最大壩高20.50m，非溢流壩段最大壩高為21.60m，壩軸線長63.00m，溢洪道寬30m。工程規模為Ⅴ等小（2）型，建設工期11個月[1]。

2 壩址地形地質條件

下壩址左岸地形從上至下總體有緩-陡-緩的特點，1652m高程以上至山頂自然坡度為22°，1652～1625m地形陡峭，自然坡度為48°，1625m以下至河床為27°，左岸在修建鐵路時期曾修建有交通便道，現已廢棄，車輛不能通行，河床高程為1641.28，河床寬14～16m，右岸1675m以下地形坡度較陡，總體為60°，為鋪設城區的排污管道，在1643m左右開鑿成一平臺，寬度1.5～3.0m，現排污管道已建成使用，1675m高程以上地形稍微緩，自然坡度為39°左右。左岸1625m以下有部分崩塌塊石，厚度1.5～2.5m，結構松散，根據ZK1鉆孔揭露情況結合現狀分析，河床覆蓋層厚7.5～8.5m，成分為砂卵礫石夾部分漂石，結構松散，磨圓度好，右岸排污管道以下有部分塊石、碎石等，厚度1～2.0m，為修建排污管道平臺的棄渣，結構松散。左岸1664m以上和右岸1672.5m以上均為三疊系中統關嶺組第三段第二壓段，巖性為泥質白云巖、白云巖等，兩岸近河床段及河床地層為三疊系中統關嶺組第三段第一壓段，巖性為灰巖、角礫狀灰巖夾燧石結核灰巖，亦資孔向斜位于壩址區左岸300m以外，壩址區總體呈單斜產出，巖層產狀總體為325°∠8°，局部有輕微變化，兩岸表層卸荷強風化帶水平厚2.8～4.5m，弱風化帶厚度8.5～10.5m，河床弱風化厚度7.5～8.5。左岸1658.6m高程距地表78m為鐵路隧洞。

3 壩址比選及壩型設計

通過水文、地質、樞紐布置、施工、移民條件等各項分析比較后認為：上、下壩址均滿足建壩成庫條件，兩個壩址處于同一個地質單元，其地形地質條件基本相似，樞紐布置方案也較為相似，在工程同時滿足鐵路防洪要求的前提下，對兩址進行比較，上壩址能形成的景觀湖面為7.85萬m2，年供水量為1105萬m3，下壩址能形成的景觀湖面為11.65萬m2，年供水量為1179萬m3，下壩址效益優于上壩址，選擇下壩址為推薦壩址。

下壩址通過拱壩與重力壩進行比較，雖然拱壩方案在投資上較優勢，但是考慮拱壩方案未設置翻板壩，水庫只設置沖沙底孔，只能保證取水口能取水，水庫正常運行6年庫區淤積到壩頂，根據工程的主要任務，水庫在滿足成昆鐵路防洪要求的前提下盡可能提供較大水面，綜合考慮本工程推薦壩型為C15混凝土重力壩。

4 混凝土重力壩樞紐主要建筑物設計

4.1 混凝土重力壩設計

4.1.1 大壩布置

大壩為C15常態混凝土重力壩，非溢流壩段最大壩高21.60m，溢流壩最大壩高20.50m，壩頂長63.00m，壩軸線呈NW64.48°直線布置，右岸非溢流壩段由樁號壩0+000.00m至壩0+014.50m，左岸非溢流壩段由樁號壩0+034.50m至壩0+063.00m，兩岸非溢流壩段壩頂總長33.00m，壩頂寬4.0m，壩頂高程1656.00m；非溢流壩段上游壩面豎直，下游壩坡m=0.75，起坡點高程1651.00m。壩身采用C15常態混凝土，抗滲標號為W6。大壩基礎設置1.0m厚的C10常態混凝土墊層。壩體樁號0+014.50m至0+044.50m為溢流壩段，為閘門溢流，設置工5扇閘門，閘門尺寸為3m×6m（高×寬），堰頂高程1650.00m。閘門頂高程為1653.00m，溢流堰按WES型剖面設計，其直線段的坡比為1：0.75。采用戽流式消能。

4.1.2 壩基處理設計

建基面選擇及壩基開挖要求：根據本工程的地質條件和大壩高度，大壩建基面置于弱風化中下部。對壩基存在的地質缺陷，如破碎帶、夾泥裂隙等采用挖出回填混凝土的措施處理。

固結灌漿：大壩基礎開挖至弱風化基巖中下部，為了提高基礎的整體性，減少基礎變位、降低沿基礎的滲漏，擬對大壩基礎存在地質缺陷的地方進行固結灌漿處理；同時為加強帷幕灌漿的效果，在帷幕灌漿孔上下游范圍內增設固結灌漿[2]。固結灌漿孔距擬定為3m，梅花型布置。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690m。

壩基防滲帷幕：工程非溢流壩段最大壩高21.60m，溢流壩最大壩高20.50m，根據《砌石壩設計規范》（SL25-2006）中的規定，結合本工程地質條件，防滲下限深入巖體透水率不大于5Lu；兩岸防滲自建基面進入山體42-48m作為防滲端點，底界伸入地下水位5～10.0m。

4.2 泄洪建筑物設計

溢洪道采用閘門控制溢流，結合河床寬度，溢洪道寬度不宜超過30m。本工程設置5扇閘門，閘門尺寸為3m×6m（高×寬），堰型為寬頂堰，溢流堰頂高為1650.00m，閘門頂高程為1653.00m。泄流能力計算結果表明：校核洪水位時，下泄流量Q=726.33m3/s>Q校=723m3/s，設計洪水位時，下泄流量Q=398.18m3/s>Q設=396.0m3/s，滿足泄洪要求。

4.3 取水口設計

取水管布置在大壩壩身，中心線樁號為壩0+047.00m，進口中心線高程為1650.35m，進口設置攔污柵，取水管采用DN500鋼管，下游設置閘閥室并設置檢修閘閥和工作閘閥控制取水。生態放水管布置于φ500取水管末端，采用φ100鋼管引水至下游，在管道首段設置φ100閘閥，下放流量為0.44m3/s。經計算，當水庫運行至死水位1651.50m時，作用水頭H0=1.15m，φ500鋼管引水流量為4.56m3/s>0.48m3/s（最大一日引水流量+下放生態水量），故滿足取水要求。

5 結束語

岔河水庫工程任務為盤縣城區提供人工湖，并作為兩河工業園區應急供水水源，為居民提供景觀水面和水上游樂場所。岔河水庫建成后能滿足城區人工湖，提高城區居民的生活水平及滿足兩河工業區應急供水，并為社會經濟可持續發展提供水資源保證。

參考文獻

[1]貴州中水建設管理股份有限公司.盤縣岔河水庫工程項目建議書[R].2013.

[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：陸華（1987-8），女，貴州貴陽人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。