陽城縣上河水庫工程大壩設計

(山西省水利水電勘測設計研究院 山西太原 030024)

(山西省水利水電勘測設計研究院 山西太原 030024)

上河水庫位于陽城縣董封水庫上游獲澤河的一條支流上，采用堆石混凝土重力壩，最大壩高54.8.0m，總庫容157.6萬m3，規(guī)模為小（1）型。簡要論述了壩址選擇、壩型確定、建筑材料、壩體分區(qū)及地基處理等設計內(nèi)容。

大壩設計堆石混凝土重力壩 上河水庫。

1 工程概況

上河水庫工程位于陽城縣董封水庫上游獲澤河的一條支流上，距離董封水庫約5.0公里的上河村西250m的河床中。新建上河水庫工程主要為陽城縣工、農(nóng)業(yè)供水，為演禮鄉(xiāng)工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)和居民生活用水，并為董封灌區(qū)提供灌溉補充水源。上河水庫工程攔河大壩采用堆石混凝土重力壩，最大壩高54.8.0m，壩長118.0m,總庫容157.6萬m3，為小（1）型水利樞紐工程。主要建筑物級別為4級。

2 大壩設計

2.1 壩體斷面設計

2.1.1 擋水壩段

樁號0+000～0+011.8、樁號0+088.6～0+118分別為左、右岸擋水壩段，壩段總長41.2m，壩頂高程899.8m，考慮交通要求，壩頂寬度取為6.0m，上游壩面在870.0m高程以上為豎直壩面，以下為1: 0.2坡度。下游側(cè)891.8m高程在以上為豎直壩面，以下為1:0.75坡度。壩頂上游一側(cè)設有高1.2m的鋼筋混凝土防浪墻，下游側(cè)設有防護欄桿，上、下游面設1.5m厚C25鋼筋混凝土面板做為防滲層、保護層，面板表面布置有溫度筋，面板與堆石混凝土壩體之間用錨固鋼筋連接。

2.1.2 泄洪底孔壩段

泄洪底孔壩段在壩體左側(cè)，樁號0+011.8～0+026.8，1個壩段，壩段總長15m，設泄洪底孔1孔。泄洪底孔進口設平板事故檢修閘門，孔口尺寸為4.5m×4.5m（寬×高）；出口設弧形工作閘門，孔口尺寸為4.5m×4m（寬×高），工作閘門啟閉機平臺高程為884.0m。泄洪底孔設計泄量284.8m3/s，校核泄量330.9m3/s。

2.1.3 溢流壩段

溢流表孔布置在河床中部，樁號0+026.8～0+088.6，壩段總長61.8m，堰頂高程897.0m，共設5孔，單孔凈寬11m，總凈寬55m。溢流表孔堰型為開敞式實用堰型，堰面曲線在原點上游側(cè)采用圓弧曲線與斜面結(jié)合，圓弧的半徑為0.495m，原點下游側(cè)為冪曲線y=0. 496x1.78，曲線末尾與1:0.75的斜直溢流面相切連接，然后下接挑流消能反弧段，反弧段的圓心角78.13°，反弧段最低點高程為870m，反弧半徑為13.0m，挑射角設計為25°，挑坎頂高程為871.2m。

2.2 壩體混凝土分區(qū)

大壩為堆石混凝土重力壩。壩體混凝土需滿足強度、抗?jié)B、抗凍、抗沖刷和抗裂等要求。

2.2.1 壩體混凝土

壩體內(nèi)設置堆石混凝土，強度要求不低于R90150，大壩上游面設置鋼筋混凝土防滲面板，面板最小厚度按水頭的（1/15～1/25）確定為1.5m，采用C25混凝土，下游壩面為C25鋼筋混凝土保護層，厚1.5m，壩基設1m厚的C25混凝土墊層。泄洪底孔墩采用C25鋼筋混凝土，溢流壩橋墩、導墻為C25鋼筋混凝土。

2.2.2 大壩混凝土特性指標要求

壩體堆石混凝土強度采用90天齡期強度。根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的擋水面防滲層抗?jié)B標號與水頭有關(guān)，大壩上游面最大水頭為54.8m，壩體上游面及壩基混凝土墊層采用W6，大壩下游保護層及壩體內(nèi)部采用W2。壩址最冷月平均氣溫為-6.0℃，屬寒冷氣候，對大壩上下游水位變動區(qū)及以上表層混凝土采用F150，壩體內(nèi)部和墊層混凝土采用F50，導墻、橋墩、閘墩混凝土采用F150。為減輕高含沙量高速水流對大壩的沖刷，溢流表孔溢流面表層采用C40，厚度50cm，泄洪底孔底板表層采用C40抗磨蝕混凝土，厚度50cm。壩體內(nèi)部混凝土體積大，采用水泥用量少的堆石混凝土，采用較低的力學指標。

2.3 壩體細部構(gòu)造

2.3.1 壩頂結(jié)構(gòu)

壩頂高程為899.80m，壩頂寬6m，壩頂上游側(cè)有1.2m高混凝土防浪墻，墻厚0.5m，與壩體連成整體澆筑，壩頂路面為現(xiàn)澆混凝土，路面坡度1%，傾向下游側(cè)，排除頂面積水。

2.3.2 壩體排水

為排出壩體滲水，在擋水壩段和溢流壩段上游防滲面板下游設豎向排水孔幕1排，壩體排水管采用鉆孔形式，排水孔孔距2.0m，孔徑15cm，距離上游3.0m。排水管與基礎廊道相互連通，將壩體滲水排入廊道，匯進集水井，通過排水泵抽水排到下游。

2.3.3 壩體分縫止水

大壩壩頂長 118m，分為 7個壩段，樁號 0+000～0+011.8，0+088.6～0+118分別為左右岸擋水壩段（共3個壩段），樁號0+011.8～0+026.8為泄洪底孔壩段（共 1個壩段），樁號0+026.8～0+088.6為溢流壩段（共3個壩段），混凝土防滲面板分縫與壩體分縫協(xié)調(diào)一致布置，橫縫內(nèi)設兩道止水，分別為銅片止水和橡膠止水，止水伸入至基巖0.5m；防滲面板與基巖之間也需設置止水銅片。

3 基礎處理

上河水庫壩基覆蓋層最厚達20.0m，左壩基覆蓋層厚5～20m，基巖面較陡；右壩基覆蓋層厚10～17m，基巖面相對較緩。其下主要為奧陶系下統(tǒng)亮甲山組O1l-4巖組，上部為深灰色白云質(zhì)灰?guī)r。中部為灰黃色、淺灰色泥質(zhì)白云巖。下部為：深灰色白云質(zhì)灰?guī)r，細晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，較硬，致密，巖芯較完整，多為柱狀、長柱狀。層厚25.8～26.1m。強風化帶厚0.5～2m，弱風化帶厚5～10m。

根據(jù)地質(zhì)條件，河床段建基面以1%的坡度向上游傾斜。為增強壩基的粘結(jié)力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，堆石混凝土壩體與基巖之間采用混凝土墊層連接，混凝土強度等級C25。為提高壩基巖體的整體性，防止壩體失穩(wěn)，減小壩基滲漏量，降低壩基揚壓力，需對壩基進行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。帷幕灌漿布置在壩基上游側(cè)，單排帷幕孔間距2m，帷幕最大深度約35.0m。壩基全部進行固結(jié)灌漿，深度6m，孔排距3m，梅花形布置。在壩基基礎廊道下游側(cè)設置1排排水孔幕，以減小壩基揚壓力，排水孔間距2.0m，深入基巖約15m。

為了防止在壩體與基巖面形成滲水通道，加強壩體與基巖的結(jié)合度，在壩體溫度及變形基本穩(wěn)定、裂縫張開后，對大壩左、右岸坡壩基面全部進行接觸灌漿。

4 結(jié)語

陽城縣上河水庫工程大壩設計均符合規(guī)范要求，該設計可為類似大壩工程設計提供借鑒。

陽城縣上河水庫工程大壩設計

■馮立平

TU998.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-474-1

馮立平（1979～），女，畢業(yè)于太原理工大學水利工程建筑專業(yè)，工程師，研究方向為水利工程設計。