吉林省老松江水電站壩型選擇設計

劉佳佳++呂婷婷++張恒

摘 要：吉林省老松江水電站主要地質問題為，基礎存在有厚約30 m的含泥砂礫卵石層，兩岸玄武巖層下也存在厚約30 m的含泥砂礫卵石層；從當地建筑材料情況看，松江河上游區域石料、粘土料較為豐富，但缺乏天然砂石骨料，因此不宜修建砼重力壩。由于壩址附近（距壩址僅200 m）有較豐富、質量滿足填筑要求的粘土料，因此選擇瀝青砼心墻堆石壩和粘土心墻堆石壩兩種壩型進行經濟技術綜合比選。

關鍵詞：老松江水電站 壩型選擇 瀝青砼心墻堆石壩 粘土心墻堆石壩

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0048-01

1 工程概況

老松江水電站工程位于松花江支流松江河上，吉林省撫松縣松江河鎮老松江村境內，距松江河鎮僅5 km。吉林省撫松縣老松江水電站工程是以發電為主，兼顧養殖、旅游等綜合利用的工程。工程主要由堆石壩、溢洪道、砼重力壩、引水發電隧洞、調壓井、電站廠房及開關站組成，總庫容為5204×104 m3，電站裝機20550 kw，多年平均發電量5317.97×104 kwh，工程等別為Ⅲ等。

2 工程地質

壩區河谷呈狹窄的“V”字型，河道底高程約為698.50 m，兩岸不對稱地分布有寬20～30 m河漫灘，平水期高出河水位3～5 m，漫灘以上為寬闊的玄武巖熔巖臺地，地面高程一般750～760 m，比高一般50～70 m。

壩址兩岸均見有玄武巖，其中左岸厚14～46 m，右岸玄武巖厚5.0～45.0 m，玄武巖巖石堅硬，一般較完整，風化輕微，柱狀節理和水平節理均較發育，節理間距多為0.5～1.5 m，張開1～3 mm，表部多為無充填或半充填，深部多充填泥夾巖屑，巖體透水率q=0.2～60.4 lu，屬弱、中等透水，滲漏問題較突出。玄武巖層下為厚30～32 m的含泥的砂礫卵石夾層，滲透系數K=0.5～1.0 m/d，下伏基巖為安山巖（頂板高程676 m）。地下水位702.45～719.54 m，低于設計正常蓄水位24～42 m，滲漏問題突出。

河床部位地基巖土，上部為厚3.0～3.5 m的砂礫卵石，中密～密實，此層不均勻系數為88.05，滲透系數K=70-100 m/d，局部分布有厚2.0～2.5 m的粉細砂和厚3.0 m左右的壤土夾碎塊石，前者結構極松散，筑壩時應全部挖除。下部為厚21～31.0 m的含泥的砂礫卵石，不均勻系數為91，滲透系數k=2.0～5.0 m/d。其下伏基巖為安山巖，巖體透水率為1.1～4.6 lu。壩基滲漏問題亦較突出，應做好防滲處理。

3 壩型比較分析

該工程主要地質問題為，基礎存在有厚約30 m的含泥砂礫卵石層，兩岸玄武巖層下也存在厚約30 m的含泥砂礫卵石層；從當地建筑材料情況看，松江河上游區域石料、粘土料較為豐富，但缺乏天然砂石骨料，因此不宜修建砼重力壩。由于壩址附近（距壩址僅200 m）有較豐富、質量滿足填筑要求的粘土料，因此，選擇瀝青砼心墻堆石壩和粘土心墻堆石壩兩種壩型進行經濟技術綜合比選。

3.1 瀝青砼心墻堆石壩方案布置

瀝青砼心墻堆石壩分為碾壓式瀝青砼心墻堆石壩和澆筑式瀝青砼心墻堆石壩兩種形式，根據本工程地處北方嚴寒地區及壩規模不大的特點，選擇澆筑式瀝青砼心墻堆石壩方案。

澆筑式瀝青混凝土心墻壩的壩頂高程為745.60 m，壩長330 m，壩頂寬5.0 m，壩頂設防浪墻，墻高1.2 m，墻頂高程746.80 m。瀝青混凝土心墻砼底板坐在在含泥砂礫卵石層上，最大壩高49.00 m。

為解決基礎防滲問題，根據地層情況，基礎采用旋噴灌漿方案，旋噴樁有效直徑1.0 m，單排布置，間距1.0 m，旋噴樁深入基底安山巖1.0 m。澆注式瀝青混凝土心墻厚度為0.5 m，底部心墻厚度擴大至2.0 m，并采用砼底板與旋噴樁連結，形成封閉的防滲體系。心墻兩側設置厚度為3.0 m的碎石過渡層，以連接心墻與壩體堆石體。壩體上、下游壩坡坡比分別為1∶1.5和1∶1.4，并在高程723.40 m處分別設2.0 m寬的馬道，壩體上游死水位至壩頂的水位變動區采用干砌塊石護坡，厚度0.5 m。

3.2 粘土心墻堆石壩方案布置

粘土心墻堆石壩的壩頂高程為745.60 m，壩長330 m，壩頂寬5.0 m，壩頂設防浪墻，墻高1.2 m，墻頂高程746.80 m，粘土心墻頂高程為744.10，粘土心墻頂寬3.0 m，心墻兩側邊坡為1∶0.25，上游側設厚2.0 m的反濾及過渡層，下游側設厚4.0 m的反濾及過渡層，以連接心墻與壩體堆石體。心墻基礎坐在在含泥砂礫卵石層上，心墻底部與旋噴樁連接（壩基防滲處理同瀝青砼心墻堆石壩），旋噴樁頂部深入粘土心墻深度不小于2.0 m。

壩體上下游邊坡及護坡形式砼同瀝青砼心墻堆石壩，不再贅述。

4 優缺點對比

從經濟角度看，瀝青砼心墻堆石壩方案6935.8萬元，粘土心墻堆石壩方案6046.8萬元；粘土心墻壩較粘土心墻壩節省投資889.0萬元。

從技術角度看，瀝青混凝土心墻堆石壩與粘土心墻堆石壩的優缺點分述如下：

瀝青混凝土心墻堆石壩的優點：近些年，隨著煉油技術的提高，瀝青質量也有很大的提高，瀝青砼的防滲性能、抗裂性能、耐久性均有較大提高，心墻的澆筑受氣候的影響小，冬、雨季可施工，施工速度較快。

瀝青混凝土心墻堆石壩的缺點：澆筑式瀝青砼心墻施工工藝要求較高，施工控制較為困難，心墻出現隱患時，不易發現，且難確定部位，維修困難。從本工程的地質條件看，壩基存在30多米厚的覆蓋層，對瀝青砼心墻的變形性能要求很高，需慎重對待。

粘土心墻堆石壩的優點：就地取材、投資省、施工簡單，作為成熟的壩型來看，其防滲可靠性優于澆筑式瀝青混凝土心墻，變形適應能力強，維修方便。

粘土心墻堆石壩的缺點：心墻的施工受氣候的影響較多，尤其壩址所在的山區雨季較長，全年施工期較短。料場存在占地問題。

5 結論

綜合上述分析，本次設計認為應優先選用可靠性較高的粘土心墻堆石壩，故老松江水電站推薦粘土心墻堆石壩方案。

參考文獻

[1] 碾壓土石壩設計規范（SL274-2001）[S].

[2] 土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范（DL/T5411-2009）[S].endprint