錦凌水庫大壩壩型比較與選擇

董鳳新

(義縣水資源管理辦公室，遼寧 義縣 121100)

錦凌水庫大壩壩型比較與選擇

董鳳新

(義縣水資源管理辦公室，遼寧 義縣 121100)

錦凌水庫是以防洪、城市供水為主，兼顧改善地下水環境等綜合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，壩址位于錦州市上游約9.5km。文章介紹了錦凌水庫樞紐工程基本概況，從地形、地質條件、建筑材料、工程量、工期、投資等方面對2種壩型做出了詳細的比較，最后確定錦凌水庫樞紐工程以土石壩為基本壩型的混合壩為優選壩型方案。

錦凌水庫；大壩；對比；分析；選擇

1 工程概況

錦凌水庫是以防洪、城市供水為主，兼顧改善地下水環境等綜合利用的大型水利工程，也是小凌河干流上唯一的控制性工程，壩址位于錦州市上游約9.5km。

水庫總庫容為8.08×108m3，攔河壩最大壩高48.3m，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[1]SL252—2000的規定，工程等別為II等，工程規模為大(2)型，永久性主要建筑物擋水壩段、溢流壩段、底孔壩段、引水壩段及連接段等均按2級設計；下游右岸防沖導墻等次要建筑物按3級設計；臨時性建筑物按4級設計。

2 壩型比較選擇

按工程選定的壩址和壩軸線，根據地形條件，沒有修建溢洪道的有利位置，因此，攔河壩不適于修建單純的土石壩；結合地質和當地天然建筑材料等條件，修建混凝土重力壩和以土石壩為基本壩型混合壩(泄水和引水建筑物為混凝土壩)都是可行的[2]。現將上述壩型的布置方案比較如下：

3 混凝土重力壩方案

3.1 總體布置及壩體結構

重力壩方案的擋水壩段分左右岸布置，泄洪消能設施布置于右岸主河槽部位，采用10個表孔，4個底孔泄洪，消能均采用挑流形式，引水壩段布置于底孔壩段右側，引水形式采用壩內埋設壓力鋼管。重力壩壩頂高程63.30m，防浪墻頂高程64.50m，壩頂寬度10.0m，最大壩高48.30m。壩頂全長1167.5m，其中：溢流壩段總長177.5m，底孔壩段總長40.0m，引水壩段總長20.0m，擋水壩段兩岸合計總長930.0m，壩體橫縫根據建筑物布置需要，溢流壩段單壩段長17.5m，底孔單壩段長20.0m，擋水壩段單壩段長16.0m，引水壩段單壩段長20.0m。

3.2 壩體斷面

1)擋水壩段：通過斷面優化設計，選出最佳擋水重力壩斷面。壩頂高程63.30m，壩頂寬度10.0m，壩體上游面上部垂直，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為55.07m。最低建基面高程15.00m，最大壩高48.30m，壩體底寬38.84m。

2)溢流壩段堰面采用WES冪曲線，堰頂高程51.30m，反弧半徑R為25.0m，挑流鼻坎頂高程36.80m，挑角θ為25°。壩體上游面上部垂直，最低建基面高程16.50m，最大堰高34.80m，壩體底寬50.14m。閘墩頂高程63.30m，上游側布置檢修交通橋，橋面寬度10.5m，下游側布置工作閘門啟閉機室。

3)底孔壩段體型斷面，由重力壩基本剖面作適當演變而確定[3]。壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進水口懸挑1.0m布置，下游壩坡坡比1∶0.7，起坡點高程為59.30m，壩坡至42.30m高程與底孔閘墩相交。最大壩高43.30m，壩體底寬53.65m。閘墩頂布置工作閘門啟閉機室，在啟閉機室下游側布置檢修交通橋，橋面寬度6.0m。底孔消能采用挑流消能形式，反弧半徑R為24.0m，挑流鼻坎頂高程33.50m，挑角θ為30.0°。

4)引水壩段體形斷面設計，由重力壩基本剖面并結合引水管布置要求演變而確定。壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進口均縮進3.23m布置，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為59.30m。河床建基面高程23.00m，壩高40.40m，壩體底寬33.7m。

5)壩基防滲采用灌漿帷幕，孔深深入相對不透水層(ω<5Lu)以下5.0m，灌漿帷幕為1排，孔距2.0m。施工均在壩體基礎灌漿廊道內進行。兩岸壩頭根據工程地質和水文地質條件，帷幕深入兩岸岸坡的長度為30.0m。壩基排水在灌漿廊道幕后設排水孔，孔距2.5m，孔深取帷幕深度的0.5倍，以排除帷幕的滲水。同時，壩體還設有橫向廊道，與縱向廊道一起形成壩基排水網絡，將基巖裂隙滲水匯集到集水井中，用排水泵抽排至壩外，以降低壩基揚壓力。

4 土石壩為基本壩型混合壩

4.1 總體布置及壩體結構

土石壩作為基本壩型布置在左、右兩岸，泄洪消能設施布置于右側主河槽部位，采用10個表孔，4個底孔泄洪，采用挑流消能形式。引水壩段布置于主河槽右側，采用壩內埋設壓力鋼管。攔河壩壩頂高程64.80m，防浪墻頂高程66.00m(防浪墻擋水)，土壩防滲心墻頂高程63.60m。壩頂全長1148.00m。詳見表1。

表1 錦凌水庫大壩長度一覽表

4.2 壩體斷面及構造

1)土石壩的填筑材料為天然砂礫料，通過筑壩材料分析和結構計算，壩頂寬度8.0m，最大壩高36.10m，防浪墻采用鋼筋混凝土結構，頂高程66.00m，趾板底高程63.20m，壩體上游邊坡坡比為1∶2.5，采用干砌石護坡，護坡厚度0.4m；下游邊坡坡比為1∶2.25、1∶2.5，采用碎石護坡，護坡厚度0.3m。

土石壩防滲體為黏土心墻，墻頂寬3.0m，墻底置于砂卵礫石層。對心墻下部砂卵礫石層采用防滲墻防滲，并通過混凝土防滲墻預留灌漿管對下部基巖進行帷幕灌漿。

2)擋水重力壩段是根據溢流壩段泄洪時，為下游左連接段防沖影響而設置，通過斷面優化設計，壩頂高程66.00m，壩頂寬度11.4m，壩體上游面上部垂直，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為53.77m。壩體底寬39.1m，建基面高程16.50m。

3)溢流壩段堰面采用WES冪曲線，堰頂高程51.30m，反弧半徑R為25.0m，挑流鼻坎挑角θ為25°，挑流鼻坎頂高程36.80m。壩體上游面上部垂直，建基面最低點高程16.00m，壩體底寬50.14m。閘墩頂高程64.80m，上游側布置檢修交通橋，橋面寬度10.5m；下游側布置工作閘門啟閉機室。

4)底孔壩段體型斷面，由重力壩基本剖面作適當演變而確定。壩頂高程66.00m，壩頂寬度為11.4m，壩體上游面為垂直面，進水口懸挑1.0m布置，下游壩坡坡比1∶0.7，起坡點高程為60.00m，壩坡至42.30m高程與底孔閘墩相交。建基面最低點高程21.00m，壩體底寬53.65m。閘墩頂布置工作閘門啟閉機室，在啟閉機室下游側布置檢修交通橋，橋面寬度6.0m。消能形式采用挑流，挑角θ為30°，反弧半徑R為24.0m，挑流鼻坎頂高程33.50m。

5)引水壩段體形斷面由重力壩基本剖面并結合引水管布置要求演變而確定。壩頂高程66.00m，壩頂寬度確定為11.4m，壩體上游面為垂直面，進口均縮進2.875m布置，下游壩坡比1∶0.7，起坡點高程為60.00m。建基面高程22.00m，壩體底寬33.7m。

6)連接段設在土石壩段與混凝土壩段結合處，分左、右側布置，均采用半重力式擋土墻結構。連接段墻頂高程64.80m，墻頂寬度3.0～1.0m，迎水面垂直，背水坡坡比1∶0.30(防沖導墻部分)、1∶0.85(土壩心墻與混凝土壩連接部分)，建基面高程15.00m，墻底最大寬度38.0m。

4.3 防滲與排水

土石壩心墻下部砂卵礫石層采用防滲墻防滲，并通過混凝土防滲墻預留灌漿管對下部基巖進行帷幕灌漿。帷幕灌漿深入相對不透水層(ω<5Lu)以下5.0m，灌漿帷幕為1排，孔距2.0m。兩岸壩頭，根據工程地質和水文地質條件，帷幕深入兩岸岸坡的長度為30.0m。混凝土壩壩基防滲均采用灌漿帷幕，施工在壩體基礎灌漿廊道內進行，灌漿深度要求同土壩。混凝土壩壩基排水，采用在帷幕灌漿幕后設排水孔，孔距2.50m，孔深為帷幕深度的0.5倍，以排除經帷幕的滲水。同時，壩體還設有橫向廊道，與縱向廊道一起形成壩基排水網絡，將基巖裂隙滲水匯集到集水井中，用排水泵抽排至壩外，以降低壩基揚壓力[4]。

5 壩型方案主要工程量及投資對比

5.1 重力壩方案

工程量及投資見表2。

5.2 混合壩方案

工程量及投資見表2。

表2 2種壩型方案主要工程量及投資對比表

通過表2對比分析，混合壩方案比重力壩方案節省投資13405萬元。

6 壩型的優缺點對比

2種壩型的優缺點對比見表3。

表3 2種壩型方案優缺點對比表

7 結 論

1)混凝土重力壩方案：樞紐工程總體布置簡單、協調、緊湊；能較好解決泄洪流量大和下游防沖刷的問題；施工靈活性大，度汛風險性小。但由于河谷較寬，河床覆蓋層較厚，造成開挖填筑量大、工程總投資高。

2)土石壩為基本壩型混合壩方案：筑壩材料部分可以就地取材，可節省大量的三材用量；同時，土石方開挖量小，可以解決棄料場占地大的問題；工程造價比混凝土重力壩方案低，總工期短。但泄洪建筑物布置較之混凝土重力壩方案協調性差。

3)綜上比較分析，以土石壩為基本壩型的混合壩方案優點較為突出，尤為適于壩址天然地質條件，工期較短，主體工程投資與混凝土重力壩方案相比可節省13405萬元，因此，設計推薦采用土石壩為基本壩型混合壩方案。

[1]中華人民共和國水利部.SL252—2000水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]楊海琴.張峰水庫大壩壩型選擇[J].東北水利水電，2008(05)：1-3，71.

[3]何志萍.松塔水庫樞紐工程可研壩型方案比選[J].山西水利，2010(02)：34-35.

[4]武東財.尚志市亞布力水庫大壩坎型比較與選擇[J].黑龍江水利科技，2012，40(01)：178-179.

1007-7596(2014)01-0074-03

2013-10-25

董鳳新(1972-)，女，遼寧阜新人，工程師。

TV64

B