貴州省黃平縣土牙坡水庫工程大壩壩型選取分析

【摘要】貴州省黃平縣土牙坡水庫工程根據壩址工程地形地質條件，結合水庫樞紐總體布置，選擇了C10砼砌石重力壩、砼面板堆石壩兩種壩型進行比較，最終選定壩型為混凝土面板堆石壩。

【關鍵詞】水庫；大壩；壩型；重力壩；面板堆石壩

1、工程概況

土牙坡水庫位于黃平縣野洞河鎮，地處東經107o3540”-108o1248”和北緯26o4346”-27o1430”之間。

土牙坡水庫工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高33.7m，工程主要由大壩、溢流道、放空兼導流洞、取水塔及下游輸水管組成。水庫供水對象為黃平縣縣城（新州鎮）1.94萬人城鎮供水，年供水量138萬m3。土牙坡水庫工程規模為小（2）型水庫，供水對象為一般，供水規模為小（1）型。

2、壩址選擇

水庫建在龍灘河溝上，上游河段為龍灘河溝水源源頭，集雨面積較小；中段地形平坦，河谷比降相對較小，但余凱高速公路老王屯大橋橋墩座落于河床內；再往下游，河床狹窄，河谷比降大，而且余凱高速公路在該河道上是兩次交叉，對縣城水廠自流供水有影響，需提水到一定高程才能供水，綜合考慮以上因素，壩址河段選擇被限制在余凱高速公路老王屯大橋橋墩上游河段內。

從壩址河段選擇看，壩址選擇被限制在余凱高速公路橋墩上游，從現場調查來看，在橋墩上游50m處右壩肩有一滑坡體，巖層傾向河床，清除該滑坡體后將形成大面積臨空面，會造成后緣邊坡失穩形成危巖體，對工程建設有一定影響；而且壩址距余凱高速公路老王屯大橋橋墩僅50m，距離較近，當洪水泄洪時會對橋墩造成較大影響。因此壩址需繼續向上游選擇，從整個選擇河段來看，在距離老王屯大橋往上250m處具備筑壩條件，該壩址河床覆蓋層深度不大，壩址兩岸坡邊坡整體穩定，無不良地質現象，適合建壩。如果繼續向上，受1.03km處S1泉（高程為935.3m）和700m處S2泉（高程為880m）的限制，且集雨面積較小，經綜合比較分析，壩址選擇具有唯一性。

3、壩型選擇

根據選定的壩址地形、地質條件，不宜建拱壩，根據水庫建設的條件，考慮采用砌石重力壩和混凝土面板堆石壩進行比較。各種壩型及其相應的樞紐布置分述如下：

3.1 C10混凝土砌石重力壩方案

大壩壩頂長168.00m，擋水壩段壩頂高程為889.50m，壩基置于弱風化基巖上部，建基面最低高程851.00m，最大壩高38.5m，壩頂寬5m，壩底最大寬度32.05m，大壩上游864.00m高程以上鉛直，以下為1：0.2壩坡，非溢流壩下游884.50m高程以上鉛直，以下壩坡為1：0.75。壩橫0+075m～0+093m段為溢流壩段，溢流凈寬15m，2孔設置，單孔凈寬7.5m，中墩厚1m，堰頂不設閘，堰頂高程為886.50m，與正常蓄水位同高。溢流壩段最大壩高35.5m，壩底寬32.05m。堰型采用WES實用堰堰面曲線，堰面下游為1：1的斜坡連接段，出口采用底流消能，設置消力池，消力池出口設置干砌塊石海漫。

取水兼放空建筑物布置在溢流表孔左側壩橫0+099m處，進口設置塔式閘門井，設置1.2×1.2m事故檢修閘門，底板高程865.0m，進口設置攔污柵，尺寸為1.5×1.8m（b×h）。閘門后漸變為φ800的壓力鋼管，壓力鋼管出口經閥室一分為三（φ800放空管，φ400放水管，φ100生態放水管），管口中心線高程為865.5m。末端布置閥室，閥室分別布置取水工作蝶閥、放空蝶閥和放生態水蝶閥。為滿足水庫運行交通要求，沿水庫左岸889.4m高程布置上壩公路0.2km。

3.2 混凝土面板堆石壩方案

混凝土面板堆石壩方案樞紐由混凝土面板堆石壩、左岸岸邊溢洪道、右岸放空兼導流洞、右岸取水口等建筑物組成。

大壩壩型為混凝土面板堆石壩，壩軸線正北向，壩頂長度99.0m，寬6m，壩頂高程889.50m，防浪墻頂高程890.50m，河床趾板底高程855.80m，最大壩高33.70m。大壩上下游壩坡根據工程類比均采用1：1.4，面板上游867.80m高程以下設置石渣蓋重和粘土鋪蓋層。大壩從上游至下游設置鋼筋混凝土防滲面板、墊層區、過渡區、主堆石區。下游坡877.00m高程處設一寬2m馬道。

溢洪道布置在左岸，為河岸式正槽溢洪道，溢洪道由進水渠、控制段、泄槽段及消能工組成。進口引渠段平面長度為28.5m，渠底平均寬度17m，渠底高程885.0m。控制段長6m，堰頂實用堰，溢流凈空15m，兩孔，單孔凈寬7.5m，堰上不設閘，泄槽為矩形斷面。控制段后的泄槽呈矩形斷面，堰頂高程886.5m，末端設計底流消能，消力池長22m。

引水及放空建筑物布置在大壩右岸，利用導流洞后期改建。導流洞為城門洞型，尺寸為2.0m×2.58m（寬×高），壁厚0.3m，總長約209m。閘門后漸變為φ800的壓力鋼管，壓力鋼管出口經閥室一分為三（φ800放空管，φ400放水管，φ100生態放水管），管口中心線高程為865.5m。末端布置閥室，閥室分別布置取水工作蝶閥、放空蝶閥和放生態水蝶閥。在放空管出口處設置一2.0×2.0的消力池。

為滿足水庫運行交通要求，沿水庫左岸889.4m高程布置上壩公路0.2km。

3.3 壩型選擇

3.3.1 工程地質條件

從壩址地形地質條件來看，修建上述2種壩型都是可行的。但由于2種壩型的結構特點不同，它們對基礎的要求和適應性有差異。相對來講混凝土面板堆石壩對基礎變形的適應能力更強，對基礎的要求較低，在壩址巖體風化深度較深的條件下顯得更為有利。

3.3.2 工程投資

混凝土面板堆石壩與混凝土砌石重力壩相比較，工程直接投資節省1294.8萬元。

3.3.3 施工條件

混凝土砌石重力壩方案施工期壩體可以過水，渡汛較為簡單。而混凝土面板堆石壩方案壩身臨時擋水渡汛需要采取保護措施，渡汛條件相對較差。

壩型樞紐方案綜合比較圖見表1：

通過表1兩種壩型的技術經濟綜合比較分析，兩壩型各有優劣，面板堆石壩對地基條件的要求較低，壩基處理工程量小，可充分利用當地豐富的天然筑壩材料，施工場面大，施工工藝簡單，便于機械化作業，且主體工程、邊坡治理工程和臨時工程的工程量較大。重力壩樞紐布置緊湊，溢洪道于大壩中部布置，放空及放水孔布置于大壩中段，因此減少了溢洪道的開挖并縮短放水及放空建筑物長度；大壩基礎處理工程量較面板壩要高。

綜合以上情況，2種壩型各有利弊，但混凝土面板堆石壩方案更具優越性，從而選用其為推薦方案。

結語

綜上所述，壩址第四系覆蓋層較薄，壩肩、壩基出露地層均為志留系中上統翁項群的泥灰巖，屬于軟質巖體，巖體強度相對較低、巖體風化不均，易形成壩肩側裂面，另據左壩肩ZK1鉆孔資料揭露，在34.5m處存在有夾層，存在抗滑穩定及壓縮變形問題。重力壩對壩肩穩定性有一定影響，經綜合各專業比選成果，選擇面板堆石壩方案。

參考文獻：

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