山塘設計與施工探討

李艷春+王志法

摘要根據周邊環鏡和地質條件擬定坑口山塘用重力壩設計。據地形圖勾繪計算集雨面積為0.334k㎡，主流長度1.35km。根據下游村民需水量和地形條件以及庫容曲線確定大壩的正常蓄水位。經過計算最終擇優確定具體尺寸。

關鍵詞水庫；設計；施工

1基本情況

1.1工程概況

擬建山塘壩址就位于寺前西村西北約0.5km處的“V”字形山凹中。本文只對重力壩進行設計與施工探討。

1.2水文資料

壩址以上集雨面積0.344k㎡，主流長度1.35km。

1.3工程任務和規模

新建山塘為一座以供水為主，兼顧灌溉的山塘，擬建山塘總庫容3.94萬m3。工程等別為Ⅶ等，建筑物級別為7級。

2壩設計

2.1工程任務和規模

2.1.1工程等別與建筑物級別

山塘為一座以供水為主，兼顧灌溉的山塘；工程為Ⅶ等，主要建筑物級別7級，次要建筑物級別7級。確定山塘的防洪標準為設計情況10年一遇，校核情況50年一遇。

2.1.2特征水位的選擇和洪水調節

1）死水位確定。根據涵管高程確定，死水位為97.00m，相應死庫容為0.05萬㎡；2）正常蓄水位確定。山塘集雨面積0.334k㎡，經計算，興利容積為3.20萬m3能滿足供水要求，本工程新建總容積3.94萬m3，正常蓄水位為108.90m；3）溢洪。溢洪方式采用開敞式壩頂溢流，溢流壩寬5m。

2.2總體布置

工程總布置。本工程包括大壩、放水涵管等部分。溢流壩段位于樁號0+044.7～0+050.7，型式為開敞式壩頂溢流，溢洪水流底流消能后匯入大壩下游原有渠道。放水涵管采用壩內埋管，位于樁號0+053。放水涵管水流直接注入消力池，通過原有渠道向下游輸送，上壩道路布置在大壩左岸。

2.3工程設計

2.3.1擋水建筑物——重力壩

采用壩項寬3.3m，壩頂高程109.90m，防浪墻頂高程111.10m。上游面坡度為1：0.10，鋼筋混凝土防滲面板頂部厚度0.3m，下游壩坡1：1.0。壩體采用C15細骨料混凝土灌砌塊石（C15細骨料混凝土用量為51%，塊石用量為49%）。溢流壩布置在樁號0+044.7～0+050.7，型式為開敞式壩頂溢流。放水涵管采用Dn300mm鍍鋅鋼管，外包C20砼，采用Dn300閘閥控制。

2.3.2壩頂設計

1）壩頂高程確定。確定壩項高程為109.90m，防浪墻頂高程111.10m；2）防浪墻布置。防浪墻頂高程11 1.10m，采用鋼筋混凝土結構，防浪墻與壩體連成整體，兩端與壩肩基巖相接；3）非溢流壩壩頂布置。選擇壩項寬度為3.3m。

2.3.3大壩斷面設計

非溢流壩斷面基本剖面為三角形，其頂點在最高水位附近。按此初始斷面進行優化，在滿足穩定、應力等條件下，選擇最佳斷面。壩頂高程為109.90m。上游面壩坡1：0.10，下游壩坡1：1.0；壩身采用C15細骨料混凝土灌砌塊石砌筑（C15細骨料混凝土用量為51%，塊石用量為49%），基礎采用厚度為lm的C20混凝土。壩長87.5m，壩高18m。

2.3.4壩體防滲設計

采用C25鋼筋混凝土防滲面板。上游面壩坡1：0.10，鋼筋混凝土防滲面板頂部厚度0.3m，抗滲等級w4，抗凍等級不小于F50。面板表層布置溫度鋼筋網，縱向筋12@200，橫向筋12@200。布置間隔為1m12鋼筋，伸入壩身砌體0.8m，使防滲面板與壩身連接緊密。鋼筋混凝土保護層為25mm，面板每隔15m設伸縮縫，縫寬20mm，縫間埋設紫銅片止水。

2.3.5壩體分縫與排水

1）壩體分縫。總共設置五條伸縮縫。每隔15m設伸縮縫設置一條伸縮縫，縫寬20mm，內嵌20mm厚度的瀝青松木板；分別位于樁號0+010，0+025，0+040，0+055，0+070位置。與鋼筋混凝土防滲面板分縫協調一致；2）壩體內排水管。采用DNl50改性塑料盲管，管距為3.0m。

2.3.6壩體穩定計算

計算基本參數：

壩頂高程：109.90m

最大壩高：26m，壩頂寬度：3.30m

壩底寬度：19.70m

正常蓄水位：108.90m，正常水深：17.00m

設計洪水位：109.62m，設計水深：17.72m

校核洪水位：109.83m，校核水深：17.93m

上游邊坡坡比：l：0.10，起坡點高程：109.90m

下游邊坡坡比：1：1.0，起坡點高程：107.60m

淤沙高程：93.90m

2.3.7壩基礎處理

根據工程地質勘察報告，壩址區無大的斷裂帶通過，場地穩定性良好，作一定的處理后可作為堰壩基礎建設，重力壩壩基礎應建在弱風化基巖上，左壩肩基礎開挖深度宜進入弱風化巖層0.50m～2.00m，右壩肩開挖深度宜進入弱風化巖，0.50m～1.00m，重力壩壩底基礎開挖深度宜為1.00m～3.00m；左壩肩在5.80m～9.50m之間，基礎透水率為10.53～12.96Lu，中等透水；右壩肩在5.00m～6.90m之間，基礎透水率為12.80～12.85Lu，屬中等透水；壩底在5.20m～5.90m，基礎透水率為10.50～13.18Lu，屬中等透水；應進行一定的帷幕灌漿處理。建議進行帷幕灌漿，灌漿深度：左壩肩：8.0m～12.0m，谷底：7.0m～8.0m，右壩肩：8.0m～10.0m，灌漿范圍，引整條壩軸線并往兩壩頭各延伸8.0m。帷幕灌漿處理，沿鋼筋混凝土防滲面板底部布置一排帷幕灌漿孔，形成完整的防滲體系。帷幕灌漿單排布置，帷幕間距為3m，按Ⅲ序孔施工，灌漿采用自下而上法進行。帷幕深度深入到相對不透水層以下5m。

2.4泄水建筑物

1）溢流壩。溢流壩段長5m。溢流壩型式為開敞式壩頂溢流，布置在壩體中部位于樁號0+045.2～0+050.2之間，頂高程108.90m。溢流面采用C25砼鋼筋混凝土澆筑，厚度為0.3m。溢流面表層布置抗裂防沖鋼筋網，縱向筋12@200，橫向筋12@200。布置間隔為1m12鋼筋，伸入壩身砌體0.8m，使溢流面與壩身連接緊密。

2）消力池。本工程采用底流消能，圓弧連接段半徑5m。通過消力池計算，確定消力池長10m，深2.5m，消力池底高程為93.20m。消力池底板為C25鋼筋混凝土，厚度為300mm，兩側擋土墻為C20混凝土，項寬度0.8m，邊坡1：0.4。

3）輸水建筑物。放水涵管位于樁號壩0+53.0，進口底高程97.00m。采用DN300鍍鋅鋼管（壁厚6mm），外包C20混凝土。啟閉裝置采用DN300蝶閥。施工期間擔任施工導流任務。

3壩基礎土石方的開挖和要求

1）土方的開挖邊坡1：1，石方開挖邊坡1：0.5，基礎開挖完成必須經過驗收，合格后才允許混凝土澆筑回填施工。

2）壩基槽開挖以反鏟挖掘機等機械施工為主，配合少量人工開挖。在壩基地板混凝土澆筑時，應預留1000mm厚度的保護層，并采用風鎬開挖鑿除，地基力求粗糙，并盡量形成一定的倒坡，以增強壩體的穩定性；不允許開挖成水流方向的斜面順坡，如果基巖上下高差較大時，可以開挖成臺階形狀。

3）壩基槽按照設計開挖后，必須對基槽進行清理，敲除尖角，清除松動石塊和雜物，并將壩基基礎表面的泥垢和油污清洗干凈，排除積水。

4）壩基礎開挖至設計高程后，應立即組織有關人員進行驗收，驗收合格后方可進行下一道工序施工。基面驗收合格后應抓緊混凝土回填，如果不能及時回填施工的，應該做好基面的保護，復工前應再檢驗，必要時須重新清理。

5）如果實際基巖埋深與設計高程有出入時，應對設計斷面作適當調整。

6）施工中，應對本工程開挖的渣石料進行統一的規劃，可利用時應專用于本工程填筑和平整場地等等，多余時才外運。

4結論

本工程施工難度較高，施工中要注意安全。endprint