巴拉河水庫工程混凝土閘壩可研設計研究

摘 要：巴拉河水庫建設對保障凱里市基本生活用水和促進當地社會經濟發(fā)展至關重要。結合工程地形地質條件，首部樞紐設計由閘壩+壩身溢流表孔方案，壩軸線呈N74°E直線布置，壩頂高程703m，最大壩高12m，壩頂長92.8m，壩頂凈寬6.5m。經多次設計方案的優(yōu)化調整后，樞紐布置、大壩結構體形等均滿足相關標準及設計規(guī)范要求，已獲得審查批準。

關鍵詞：巴拉河水庫；混凝土閘壩；可研設計

1 工程概況

巴拉河水庫位于黔東南州凱里市三棵樹鎮(zhèn)掛丁村養(yǎng)薅寨，所在河流巴拉河屬于清水江右岸一級支流。壩址以上集雨面積為526.7km2，主河道長64.5km，平均比降6.8‰。水庫正常蓄水位700.00m，設計洪水位700.538m（P=5%），校核洪水位702.218m（P=2%），總庫容105萬m3。主要建筑物有混凝土閘壩、溢洪道、下放生態(tài)水管等。大壩最大壩高12.00m，壩軸線長101.2m，溢洪道凈寬63m。樞紐工程為Ⅳ等工程，工程規(guī)模為小（1）型[1]。

2 壩址地形地質條件

壩址位于養(yǎng)薅村東面巴拉河河段，距上壩址480～500m，河流流向N15～205°W，河谷呈不對稱“V”型。左岸704m高程以下地形坡度40～45°，704m高程以上為養(yǎng)薅村階地壩子，地勢平緩，右岸地形45～55°，較左岸稍陡。河底高程692.0m，河床寬60～65m，河床水深0.3～0.5m，河床縱比降4.5～5‰，設計正常蓄水位700m高程時，河谷寬75.4m，河谷寬高比為6.28，屬寬敞河谷。河床及兩岸地層巖性為前震旦系上板溪群番招組第二段（Ptbnbf2）灰綠、灰、深灰色薄層至中厚層狀絹云母板巖、硅質絹云母板巖；第四系河流沖洪積層（Qal+pl），物質成份為砂卵礫石層，主要分布于河床及兩岸沙灘臺地，厚度4～6m；殘坡積層（Qel+dl），主要成份為粘土夾碎石，間斷性的分布于右岸緩坡地帶及左岸養(yǎng)薅壩子內，厚度0.5～2.5m。壩址區(qū)為Ptbnbf2變質巖地層，地下水類型為基巖裂隙水、孔隙水，壩址區(qū)河床兩岸基巖均有風化裂隙水浸出現象，分散補給巴拉河。

3 混凝土閘壩樞紐主要建筑物設計

3.1 混凝土閘壩設計

3.1.1 閘壩體型設計原則

工程建成后，大壩壩頂作為連接兩岸的主要交通通道，壩頂寬度應滿足施工期混凝土填筑的施工要求和施工設備布置及灌漿材料和設備運輸的需要，同時溢流壩段還要滿足閘門布置、閘門安裝、大壩運行觀測等要求，經綜合考慮取壩頂寬度為6.5m。

3.1.2 壩體結構

擋水建筑物為混凝土閘壩，壩軸線沿N74.000°E直線布置，分為溢流壩段和非溢流壩段。非溢流壩段樁號0+000.000m～樁號0+013.300m、樁號0+091.100m～樁號0+102.200m，壩頂高程703.00m，最大壩高12m，左岸壩段壩頂寬6.5m，底部寬6.5m，右岸壩段壩頂寬4m，下游壩坡坡比為1：0.7；溢流壩段樁號0+013.300m～樁號0+091.100m，堰頂高程694.00m，最大壩高11m。大壩壩頂上、下游側均設混凝土欄桿，左右岸均有上壩公路連接，壩體不設灌漿廊道。壩體每15～21m設一道橫縫，將壩體分成5個壩段，橫縫為鉛直縫，面上設置梯形鉛直鍵槽。橫縫上游面以及下游面校核下游水位以下各設一道止水銅片。

3.1.3 基礎處理

（1）壩基開挖

壩址區(qū)出露地層為前震旦系板溪群番招組（Ptbnbf2）第二段，巖性為灰綠、灰、深灰色薄層至中厚層狀板巖，夾少量變余砂巖，河床段大壩建基面置于強風化下部至弱風化上部，接近壩頂高程壩段建基面置于強風化中、下部。開挖邊坡閘壩上、下游基巖按1：0.5坡度開挖，壩肩覆蓋層按1：1邊坡開挖，河床沙礫石按1：1.25邊坡開挖。壩基（肩）開挖后，由于右岸岸坡較陡，在大壩右壩肩形成11m高的開挖邊坡，為保證施工期及運行期邊坡穩(wěn)定，對該邊坡采取的主要措施是“Φ25隨機錨桿+C20噴混凝土+Φ8鋼筋網（雙層）”支護，錨桿間距3.0m，深入巖層長度3m～8.0m，呈梅花型布置。

（2）固結灌漿

大壩基礎開挖過程中，爆破震動可能使巖體松動，從而降低其承載力。并存在部分裂隙向壩基巖體內延伸發(fā)展的可能性[2]。因此，為保證壩基巖體的完整性，提高基礎承載能力，需對大壩基礎作固結灌漿處理。固結灌漿孔布置于整個壩基面，沿壩底寬度方向呈梅花形布置，間排距3.0m，平均孔深5.0m，灌漿控制壓力0.5MPa～0.7MPa。

（3）防滲帷幕

壩址區(qū)出露地層為前震旦系板溪群番招組（Ptbnbf2）第二段，巖性為灰綠、灰、深灰色薄層至中厚層狀板巖，夾少量變余砂巖。壩基及兩壩肩地層為番招組（Ptbnbf2）變質巖相對隔水層，壩址區(qū)無大型構造破壞，但岸坡及河床剪裂隙發(fā)育，存在沿裂隙繞壩基（肩）滲漏的可能，可通過防滲進行處理。帷幕灌漿均按單排布置，孔間距3.0m，灌漿壓力按孔口段1.5倍水頭，孔底段2倍水頭控制。由于壩體不設灌漿廊道，灌漿考慮在有一定的蓋重后澆筑至堰頂高程進行施工，壩體段帷幕灌漿的布置沿大壩上游側1.5m處布置。由于兩岸坡灌漿段較短，不再設置灌漿平洞，而是沿原地面進行露天灌漿。帷幕灌漿防滲線總長159m，總進尺1360m，有效進尺820m，無效進尺540m。

3.2 泄洪建筑物設計

3.2.1 設閘與不設閘方案比選

水庫正常水位按以需定供原則確定為700m，考慮設閘時校核洪水位為702.218m，不設閘校核洪水位707.276m。從淹沒方面考慮，壩址左岸處農田最低高程為704.5m，最高高程為706.30m，壩址上游1000m處農田最低高程為699.4m，若采用不設閘方案，要淹沒壩址處全部農田及上游1000m處部分農田；壩址上游1500m處有橋梁連接兩岸交通，橋面高程為705m，若采用不設閘方案，橋梁將被淹沒。經上述分析，設計采用淹沒較小的設閘方案。

3.2.2 泄洪表孔的布置

根據地形條件，溢流壩段設置在大壩的中部，樁號為壩0+013.300～壩0+091.100。溢流前緣凈寬63m，堰頂高程694.00m，分為7孔，孔口尺寸為9m×6m，上游到下游側依次布置檢修閘門、工作閘門。溢流堰為折線型實用堰，由上游面曲線、中間水平段、下游面曲線、下游斜坡段和下游反弧底流消能段組成，總長14.385m，采用底流消能。其中上游堰面曲線采用半徑為0.5m的圓弧；中間段考慮布置閘門，設置成水平段；下游面曲線為半徑1m的圓弧；下游斜坡段坡比為1：1；下游采用底流消能，反弧半徑為5.0m。考慮閘門二期混凝土的要求，中墩厚度取為1.8m，邊墩厚度取為2.0m。由于水庫下泄流量較大，并且表孔兼顧沖沙作用，表孔溢流面采用C30鋼筋混凝土。閘墩、導墻采用C20混凝土（二級配）。

3.3 放水設施

由于大壩擋水高度較小，沒有專門設置沖沙設施，而是采用溢洪道兼顧沖沙，故建議取水口設置在壩前。考慮環(huán)保要求，水庫需下放生態(tài)水，生態(tài)水管布置在大壩右岸，進口中心高程為694.2m，采用直徑400mm的鋼管，設計生態(tài)水流量0.49m3/s。

4 結束語

巴拉河水庫工程每年可以向凱里市供水1825萬m3，能緩解居民生活用水供需矛盾。工程實施后，對加快凱里市社會經濟的發(fā)展和城市建設，對提升城市綜合實力和城市發(fā)展水平，帶動貴州東南部區(qū)域經濟發(fā)展具有重要作用。

參考文獻

[1]貴州中水建設管理股份有限公司.凱里市巴拉河水庫工程可行性研究報告[R].2013.

[2]熊朝倫.淺談初溪水電站攔河閘壩閘底板混凝土施工裂縫的控制[J].四川建材，2008（1）：22-23.

作者簡介：周光臣（1987-），男，山東聊城人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程設計工作。