景觀工程重力壩設(shè)計(jì)

唐全民（四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 德陽(yáng) 618000）

景觀工程重力壩設(shè)計(jì)

唐全民
（四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 德陽(yáng) 618000）

本文探討了景觀工程重力壩的設(shè)計(jì)及應(yīng)注意的問(wèn)題。

重力壩；景觀工程；設(shè)計(jì)

1　概述

琴蛙湖水庫(kù)是合江縣近年來(lái)重點(diǎn)打造的景區(qū)——玉蘭山景區(qū)“千畝高山濕地公園”的重要組成部分，是一座以打造水景觀、開(kāi)發(fā)旅游、改善生態(tài)環(huán)境為主，兼顧景區(qū)生活用水和消防用水等綜合利用的水利工程。水庫(kù)距縣城約70.0km，壩址以上控制集水面積1.33km2，多年平均徑流量91.8×104m3。水庫(kù)正常蓄水位996.00m，總庫(kù)容96.0×104m3

2　工程地質(zhì)地形條件

工程壩址區(qū)山高谷深，無(wú)公路相通。河谷斷面呈“V”型特征，正常蓄水位時(shí)谷寬100.0m；兩岸地形坡度35～45°，基巖基本裸露，植被發(fā)育。在壩軸線下游100.0m處河床形成高約70.0m的跌水陡坎——煙雨巖瀑布。壩址區(qū)覆蓋層主要為坡殘積堆積層，厚度較小；基巖為白堊系上統(tǒng)夾關(guān)組，紫紅色厚塊狀砂巖，分布于河床及兩岸坡。巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值詳見(jiàn)表1。

表1　壩址區(qū)巖體物理力學(xué)指標(biāo)建議值

3　設(shè)計(jì)要求

3.1總體要求

玉蘭山景區(qū)是合江縣“旅游興縣”戰(zhàn)略重點(diǎn)打造的旅游景區(qū)。琴蛙湖作為玉蘭山風(fēng)景名勝區(qū)建設(shè)的核心內(nèi)容，以水為題，規(guī)劃著力打造“千畝濕地生態(tài)公園”。為此，需將水庫(kù)大壩與公園景觀融為一體，一改普通水利工程單調(diào)呆板的形象，并適應(yīng)濕地公園打造的特殊要求。

3.2水深要求

琴蛙湖水庫(kù)壩高34.0m，壩前最大水深31.0m，而濕地公園為拓寬水面，打造親水淺灘、湖邊浴場(chǎng)等旅游休閑設(shè)施，要求庫(kù)內(nèi)水深為3.0m～4.0m，最深不得超過(guò)10.0m。

3.3綠化要求

為與濕地公園整體景觀相協(xié)調(diào)，要求大壩壩面全部綠化，避免出現(xiàn)混凝土灰暗呆板色彩。

3.4壩頂觀景要求

濕地公園建成后，大壩上游為千畝浩淼水面，下游為壯觀煙雨巖瀑布，為此要求壩頂視野開(kāi)闊通透，人車分流。

3.5壩肩景觀設(shè)施需求

工程建成后，琴蛙湖大壩將作為核心觀景點(diǎn)，車流、人流集中，要求大壩附近配套相應(yīng)的旅游觀景設(shè)施，如游客服務(wù)中心、停車場(chǎng)、休息座椅等公共設(shè)施。

4　設(shè)計(jì)思路

玉蘭溝河道轉(zhuǎn)彎下游100.0m即為高差達(dá)70.0m的煙雨巖陡坎，往上則水域面積將大大減少，因此選擇在玉蘭溝彎道聽(tīng)濤廊處建壩。工程區(qū)基巖基本裸露，砂巖儲(chǔ)量豐富，而20.0km范圍內(nèi)無(wú)天然砂礫石料，外購(gòu)運(yùn)距50.0km，經(jīng)綜合比較，選擇了C15細(xì)石混凝土砌條石重力壩型。

為解決庫(kù)內(nèi)景觀水深要求，擬將大壩開(kāi)挖棄渣回填于庫(kù)內(nèi)，回填深度21.0m，由此大壩除承受水壓力、波浪壓力、揚(yáng)壓力等常規(guī)荷載外，還將承受較大的土壓力，對(duì)大壩穩(wěn)定影響較大。因此，將大壩基礎(chǔ)建基面開(kāi)挖成略傾向上游的斜面，并結(jié)合大壩固結(jié)灌漿孔設(shè)置砂漿錨筋樁抗滑。

重力壩下游壩面常為光滑斜面，出露灰暗的混凝土本色，影響美觀；且坡度較陡，難以采用草皮護(hù)坡等措施。為與景區(qū)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，本工程大壩下游面全部設(shè)置成臺(tái)階狀，其上人工栽種花卉植物，不僅掩去混凝土本色，而且遠(yuǎn)看姹紫嫣紅，郁郁蔥蔥，可為景區(qū)增色添彩。

為解決壩頂觀景需求，壩頂不能出現(xiàn)啟閉機(jī)閘房等有礙觀瞻的建筑物，因此本工程摒棄了常規(guī)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，改為采用頂推液壓式啟閉機(jī)，將泄洪放空閘門啟閉設(shè)施埋設(shè)于壩體之內(nèi)。壩頂選用造型美觀的通透式工藝欄桿，并懸挑人行觀光平臺(tái)，人車分流。

為提供大壩附近旅游公共設(shè)施場(chǎng)地，擬將大壩左右壩肩壩頂高程以上山體進(jìn)行開(kāi)挖，形成左右壩肩平臺(tái)，既提供了寬敞的公共設(shè)施布置場(chǎng)地，又拓展了觀景視野。

5　設(shè)計(jì)方案

5.1大壩設(shè)計(jì)

琴蛙湖水庫(kù)大壩為C15細(xì)石混凝土砌條石重力壩，壩頂高程997.00m，壩頂寬8.0m，，壩頂軸線長(zhǎng)121.0m，建基面高程963.71m～965.22m，軸線建基面高程964.00m，最大壩高33.00m，最大壩底寬度30.9m。大壩上游邊坡為1︰0.2，高程987.00m處起坡。大壩下游為臺(tái)階式，自高程988.67m向下，每級(jí)臺(tái)階寬0.38m，高0.50m。大壩左右壩肩均與景區(qū)環(huán)湖公路相連，形成完整的環(huán)湖旅游觀光通道。

大壩壩頂總寬12.0m，其中8.0m為旅游觀光電瓶車通道，上下游均懸挑2.0m為游客觀光人行通道。壩頂上下游及觀景平臺(tái)邊緣均精選造型美觀的通透型工藝欄桿。大壩下游設(shè)計(jì)為臺(tái)階式，臺(tái)階上可布置各種花卉植物，遠(yuǎn)看萬(wàn)紫千紅，郁郁蔥蔥。

大壩上游面采用鋼筋混凝土面板作為防滲層，防滲面板厚0.3～0.5m，采用抗?jié)B等級(jí)W6的C20混凝土。壩體為C15細(xì)石混凝土砌條石。大壩底部設(shè)1.5m厚的三級(jí)配常態(tài)C15混凝土作為基礎(chǔ)墊層。河床壩段壩底建基面為呈4°傾向上游的斜面，壩底上游設(shè)置2.5m寬，1.50m深的齒墻，齒墻底高程962.00m；壩底下游齒墻寬3.4m，深2.0m，齒墻底高程963.42m。

結(jié)合溢流孔閘門控制需要，將液壓?jiǎn)㈤]機(jī)油泵房及現(xiàn)地控制屏設(shè)置在溢流孔口上部壩體內(nèi)，壩內(nèi)空間長(zhǎng)5.0m，寬4.0m，高2.5m，設(shè)梯步從上游工作閘門平臺(tái)進(jìn)入。

壩后河道轉(zhuǎn)彎，留有較好的場(chǎng)地利用空間，在主壩壩后約45m處修建一道攔水景觀低壩。景觀低壩采用低實(shí)用堰型式，軸線長(zhǎng)22.0m，壩頂寬2.0m，壩底寬度9.92m，壩頂高程971.00m，低壩建基面高程963.40m，最大壩高6.6m。低壩上游側(cè)坡度1：0.2，下游側(cè)坡度1∶1。溢流壩段設(shè)置在中段，堰頂高程970.00m，壩段長(zhǎng)10.0m，溢流凈寬9.0m，設(shè)一個(gè)閘墩，架橋板作為人行觀光通道。景觀低壩底部上下游均設(shè)置寬1.0m，深1.0m的齒墻。

景觀低壩壩殼采用C25鋼筋混凝土，厚0.3m，中間壩體采用C15埋石砼澆筑，壩基采用0.8m厚的C15混凝土作為墊層。大壩平面及剖面詳見(jiàn)圖1～2。

圖1　大壩平面布置圖

圖2　大壩縱剖面圖

5.2基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)防滲采用帷幕灌漿處理。沿壩軸線布置防滲帷幕并在右壩肩設(shè)置一段防滲刺墻，刺墻長(zhǎng)10.0m，寬2.0m，高10.0m，軸線與防滲軸線一致，采用C20混凝土澆筑，左右岸防滲帷幕沿防滲軸線延伸至與正常蓄水位銜接，其中左岸自左壩肩沿防滲軸線向外延伸70.0m，在過(guò)左岸沖溝時(shí)修建重力式擋土墻，擋土墻頂高程997.00m，長(zhǎng)22.0m，最大墻高6.0m，迎水面邊坡1︰0，背水側(cè)邊坡1︰0.5并以土石回填，墻底帷幕灌漿。右岸防滲帷幕自右壩肩向外延伸120.0m。防滲帷幕灌漿為2排，排距1.0m，孔距2.0m，呈梅花形布置。攔河大壩帷幕灌漿軸線長(zhǎng)305.0m。帷幕灌漿設(shè)計(jì)防滲標(biāo)準(zhǔn)按深入透水率q≤5Lu的巖層以下3.0m控制。

重力壩對(duì)壩基要求較高，為此在大壩基礎(chǔ)下設(shè)固結(jié)灌漿孔，固結(jié)灌漿孔孔徑采用0.13m，孔排距3.0m，深8.0m。河床壩段灌漿孔內(nèi)置鋼筋骨架并灌注水泥砂漿形成砂漿錨筋樁。砂漿錨筋樁是在固結(jié)灌漿孔內(nèi)置鋼筋及鋼管形成骨架并灌注M30水泥砂漿形成。鋼筋骨架為3根Φ28的Ⅱ級(jí)鋼筋，等角度平均分布在Φ25鋼管外側(cè)，采用斷續(xù)焊連接。在鋼管底面以上每隔1.0m在鋼管的三面布設(shè)直徑1.0cm的出漿孔，鋼筋骨架上端彎折成30°，錨固于大壩壩體內(nèi)，錨固長(zhǎng)度3.0m。固結(jié)灌漿孔內(nèi)灌注M30水泥砂漿并以機(jī)械封孔。

5.3泄水建筑物設(shè)計(jì)

本工程控制集水面積僅1.33km2，上游來(lái)水量很小。溢流壩段主要功能為平日放水滿足煙雨巖瀑布景觀需水要求，洪水期開(kāi)閘泄洪。采用孔口出流方式泄洪，在大壩中段設(shè)置一孔閘門。泄流孔底板高程990.00m，孔口尺寸（寬×高）為2.0m×2.0m，堰面曲線為拋物線。在閘門旁設(shè)一直徑20cm的旁通管作為下游生態(tài)用水放水管，旁通管以閘閥控制。本工程最大下泄流量?jī)H15.0m3/s，最大單寬泄流量?jī)H7.5 m3/s。類比已成其他工程，本工程采用階梯式溢流壩段消能，下游再設(shè)置長(zhǎng)10.0m，深1.0m的消力池。溢流壩段自高程989.42m開(kāi)始，利用階梯消能，階梯前12級(jí)均為不等高階梯，其臺(tái)階高度為0.08m～0.97m，以下每級(jí)階梯均為高1.0m，寬0.75m。溢流壩段寬度2.0m，兩側(cè)設(shè)0.6m寬導(dǎo)墻，導(dǎo)墻高于溢流面2.0m。

溢流壩段控制閘門為平板鋼閘門，為滿足壩頂景觀需求，閘門采用液壓式啟閉機(jī)，避免在壩頂設(shè)置啟閉機(jī)和閘房。同時(shí)為控制閘門配套自動(dòng)化控制系統(tǒng)，接入管理房實(shí)行計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

6　結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，生態(tài)、旅游、綠色、健康等概念越來(lái)越深入人心，傳統(tǒng)的水利行業(yè)也將與景觀、生態(tài)等行業(yè)產(chǎn)生更多的交集。開(kāi)拓思路，改進(jìn)觀念，博采眾長(zhǎng)，融合設(shè)計(jì)將是水利設(shè)計(jì)新的要求。琴蛙湖水庫(kù)規(guī)模雖小，但純?yōu)榇蛟炻糜尉皡^(qū)而修建，在建筑物功能和外觀設(shè)計(jì)上均提出了新的要求，對(duì)水工建筑物在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有一定啟發(fā)意義。

［1］SL319—2005.混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2005.

［2］SL25-2006.砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2007.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.073

唐全民（1981-），男，工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。