楊灣橋水庫溢洪道設計的不利因素及應對措施

陳 睿

(畢節市勘測設計研究院，貴州 畢節 551700)

楊灣橋水庫溢洪道設計的不利因素及應對措施

陳 睿

(畢節市勘測設計研究院，貴州 畢節 551700)

水利工程設計需要結合工程地質情況、功能設置等進行綜合考量，對水工建筑進行合理布設。文章以楊灣橋水庫溢洪道設計為例進行分析，明確設計中存在的不利因素，然后結合現存的不利因素提出應對措施，為相關工程設計提供借鑒。

水庫；溢洪道；設計；地質評價

1 工程概況

楊灣橋水庫位于威寧縣城以西14km的草海鎮和雙龍鄉交界處的卯關村，是國家水利部在“七五”期間的扶貧項目。水庫樞紐工程建筑物主要由大壩、溢洪道、放水設施等組成。大壩為均質土壩，壩頂高程2191.80m，最大壩高13.6m，壩頂長375m，壩頂寬5.0m，壩底寬62.4m，上、下游壩坡坡比分別為1∶2.13、1∶2.1；壩頂設置C15鋼筋混凝土防浪墻，高1.55m；大壩迎水面采用現澆混凝土板護坡；背水面設置縱、橫排水溝，壩坡采用草皮護坡；壩腳為干砌塊石反濾體。溢洪道布置于大壩右岸，總長98.2m，溢流堰為側堰式，溢流堰寬度44.2m，堰頂高程2189.98m，側槽段底寬3-10.4m，底坡坡降i=0.075，泄槽段底寬12-12.2m，底坡坡降i=0.127。放水設施位于右岸端，緊靠溢洪道，為壩下式φ800mm鋼筋混凝土埋管，進口處設置一道1.0×1.0m的平板鋼閘門，末端設置一消力池。

2 工程地質評價及溢洪道設計的不利因素

2.1 大壩工程地質評價

2.1.1 基本地質條件

壩址左岸出露地層為石炭系下統大塘組上司段(C1d2)，巖性為厚層塊狀灰巖，巖層產狀傾向為N72°W，傾角為15°；壩址右岸出露地層為石炭系中統黃龍群(C2hn)，巖性為厚層灰巖及白云質灰巖，巖層產狀傾向為S68°W，傾角為10°。壩址處有兩條斷層構造通過，均為區域性次級小斷層，兩條斷層均呈NNW展布；F2斷層通過水庫及大壩中部偏右岸，F3斷層從左壩肩通過，根據調查及查詢水庫前期資料，兩條斷層影響帶深度均在100m以上，斷層帶巖石破碎，伴生節理發育，但斷裂破碎帶均呈閉合狀態，庫水不會沿斷裂帶產生滲漏。壩區巖溶發育，巖溶形態多種多樣，有溶槽、溶洞、溶溝、溶蝕裂隙等。楊灣橋水庫地下水與庫水的補給關系為：水庫庫區為該區地下水最低排泄基準面，由地下水補給庫區。楊灣橋水庫滲漏主要與淺層基巖的強風化帶有關，其壩基滲漏及右壩肩繞壩滲漏均為淺層基巖的風化裂隙性滲漏。

2.1.2 壩址滲漏

1987年防滲灌漿處理前壩基滲漏集中于壩右岸下游10m處S1泉流出，當庫水位在2183.71m時，滲流量約10.0l/s，壩基滲漏主要是通過淺層基巖的強風化帶產生滲漏。右壩肩繞壩滲漏集中于壩右岸旁邊坡腳60-80m處S2泉群流出，當庫水位在2183.71m時，滲流量約10.0l/s，右壩肩繞壩滲漏也是通過淺層基巖的強風化帶產生滲漏。1987年對壩體作過劈裂灌漿處理，對壩基接觸帶及右壩肩滲漏嚴重部位作過帷幕灌漿，其大壩部位帷幕線及劈裂灌漿孔布置于壩體中部，右岸帷幕經溢洪道沿公路至管理所，在溢流堰修建完成后，對溢流堰部位作過防滲帷幕處理；經過1987年的防滲灌漿處理，右岸至今未發現庫外集中漏水現象，說明右岸繞壩滲漏防滲處理效果較好；1987年灌漿工程由于資金問題未按設計施工完，同時基巖與土體接觸帶帷幕老化，故出現基巖與土體接觸帶滲透系數較大，產生滲漏現象。

3 溢洪道設計應對措施

3.1 設計方案

3.1.1 引流道設計

引流道設計時需保證水流流動順暢，速度平穩。所以，可將引流道的進口設計為喇叭狀，與此同時需要依據水利工程的實際情況對引流道的長度進行合理設置，降低損失。但是引流道運行會受到地形地貌的影響，在設計過程中，需注重彎道設計，保證彎道內的水流平穩，且對壩腳與彎道、下游銜接段與出口段之間的距離進行嚴格控制，避免水流對壩腳反復沖刷，造成壩腳失穩。引流段的截面可以設計為矩形或者是梯形，并且依據現場的水流速度開展防護設計工作[1]。若水流流速為2m/s，則無需進行砌護設計。若壩端和緊接控制建筑物的范圍內可以適當加長砌護的長度，同時，彎道兩側的凹岸需要進行砌護設計，若基巖的強度足夠則無需砌護。

3.1.2 堰流段設計

堰流端的主要作用就是排水，在設計過程中，需要保證進入的水流和堰流段建筑保持垂直管理。作為設計人員，也需要依據現場的地形地勢、地質條件和實際泄流條件進行寬頂堰設計，保證尺寸適宜。為了保證頂堰寬度適宜，符合單寬流量的要求，通常巖基上單寬流量控制在40-70m3/s范圍內，非巖基上單寬流量相對較小，一般在20-40m3/s左右，土基上單寬流量為20m3/s[2]。為了避免形成湍流，在該工程的上流的引流段以及堰扣之間的交接部位需采用漸變線設計方法，將收縮角控制在12°左右。若堰體的寬度較大，則需要在橫向側每間隔10-15m的位置設置沉陷縫以及溫度縫，從而為堰體變形預留一定的空間。

3.1.3 泄流段設計

通常泄流端平面需要保持平整，控制水流，該工程采用直線型設計方案保證泄流段內的水流平穩，應盡量減少弧形線路數量。與此同時，需要在重要位置合理設計扭坡，從而控制水流流態的變化，避免因為水流流態的巨大變化造成水流的迅速變化。泄流端的縱斷面上合計需要結合工程實際、現場地形、地質條件等采用陡坡或者是緩坡的設計方案。對于陡坡設計路段，需要保持陡坡端整體采用統一的比降。需要注意的是，泄流段的流速較大，因此需要在巖基上布設陡坡段。巖基砌護需要依據巖基的實際情況進行合理設置，若巖體強度足夠，則無需進行砌護設計。若巖體強度不足，巖體風華嚴重，質地松軟，則需要進行砌護設計，保證結構的穩固。該工程砌護設計選用的使0.3-0.5m的漿砌石，并采用錨固筋進行加固[3]。對于面積較大的混凝土襯砌作業，需要依據地質情況進行設計，并針對伸縮縫以及沉陷縫等配套設計進行合理設計，保證其可以應對外部環境的溫度變化，然后控制相互距離，控制在8-12m左右，并且砌體兩側的邊坡上合理設置恒豐，并且底部設置縱橫縫，其襯砌的底部需要設置反排水設施。

3.2 運行效果

溢洪道設于大壩右岸，型式為正堰式，總長58.82m，進口堰頂高程2184.00m，駝峰堰長度7.68m，分兩孔溢流，每孔寬8m，泄槽寬15m，最大下泄量242m3/s，溢洪道上設交通橋一座。溢洪道部位尾部20m有約厚1m的第四系覆蓋層，其余部位出露地層為石炭系中統黃龍群(C2hn)，巖層傾向上游偏左岸，巖層產狀為傾向S68°W，傾角10°，巖性為厚層淺灰色白云質灰巖。

溢洪道全段無破壞性構造和嚴重不良物理地質現象，無地下水出露。溢流堰部位基礎為強風化白云質灰巖，厚度在1-2.0m，建議將溢流堰基礎置于弱風化基巖上，以避免庫水沿溢流堰與強風化巖石接觸部位滲漏。溢洪道邊坡為巖質邊坡，巖體構成為弱風化白云質灰巖，穩定條件較好。

4 結 語

綜上所述，該水庫溢洪道出露為石炭系中統黃龍群(C2hn)，巖性為厚層灰巖及白云質灰巖，地層產狀為傾向S20°W，傾角10°-20°。無地下水出露。溢洪道邊坡為巖質邊坡，巖體構成為弱風化白云質灰巖，穩定條件較好。溢流堰基礎置于弱風化基巖上，溢洪道基礎不存在滲漏問題，安全性較高。

[1]彭齊林.中小型水庫溢洪道設計的研究[J].中國水運月刊，2013，13(08)：179-180.

[2]井德泉，劉佳佳.吉林省柳河時家店水庫溢洪道的設計[J].產業與科技論壇，2013，12(21)：83-84.

[3]蘭紹華，龍明星.水庫工程中溢洪道設計的思考總結[J].黑龍江水利科技，2012，40(07)：87-88.

1007-7596(2017)10-0069-02

TV651.1

B

2017-09-16

陳睿(1973-)，男，貴州金沙人，高級工程師，從事水文地質及工程地質方面工作。