吉林省柳洞水庫壩型比選方案設(shè)計(jì)

井德泉

摘 要：吉林省和龍市柳洞水庫為一中型水庫，是以城市供水為主的水利工程，水庫主要任務(wù)是為和龍邊境經(jīng)濟(jì)合作區(qū)南坪鎮(zhèn)供水，水庫的建成有利于南坪鎮(zhèn)（邊合區(qū)）的發(fā)展，是和龍市乃至延邊州民生大計(jì)的工程。壩型比選是水利工程設(shè)計(jì)的重要決策項(xiàng)目，采用壩型是否恰當(dāng)，對(duì)工程的安全、經(jīng)濟(jì)及施工、運(yùn)行等均有很大的影響。

關(guān)鍵詞：柳洞水庫 壩型比選 方案

中圖分類號(hào)：TV64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0045-02

1 基本資料

和龍市柳洞水庫供水工程是以城市供水為主的水利工程。工程主要由擋水壩、溢流壩、取水壩、供水管線和凈水廠組成。水庫總庫容為1006×104m3，設(shè)計(jì)供水量1.6萬t/日，工程等別為Ⅲ等，建筑物的級(jí)別為3級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。柳洞水庫設(shè)計(jì)洪水位為528.06m，相應(yīng)庫容944萬m3；校核洪水位為529.01m，相應(yīng)庫容為1006萬m3。正常蓄水位為526.0m，興利庫容為644萬m3，死水位511.0m，死庫容為176萬m3。

2 擋水建筑物壩型比選

2.1 地形地質(zhì)條件

水庫區(qū)全部坐落在花崗閃長巖或斜長花崗巖的中低山上的淺切河谷中，河谷狹長。水庫不存在滲漏問題、浸沒問題、淤積問題及滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，可不考慮水庫誘發(fā)地震問題。

2.2 建筑材料情況

粘土料（A）：建壩地段粘土料豐富，初查儲(chǔ)量31.20萬m3，滿足設(shè)計(jì)需用量。其質(zhì)量除滲透系數(shù)偏高外，其余均符合防滲體土壩技術(shù)指標(biāo)要求，運(yùn)距近，開采方便。防滲體土料各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)如下：控制干容重ρd=1.53g/cm3、含水量W=23.0%，土的抗剪強(qiáng)度φ=13°、C=9kPa，滲透系數(shù)K=1.00×10-5cm/s、壓縮系數(shù)α100-200=0.474MPa-1、允許滲透比降i=4。

細(xì)骨料（B）：可選用宏偉砂場，現(xiàn)為商品料場，質(zhì)量評(píng)價(jià)除平均粒徑不合格外，其他指標(biāo)均符合混凝土用細(xì)骨料質(zhì)量要求，儲(chǔ)量滿足要求，適宜機(jī)械開采，有簡易道路通往柳新公路至壩址，距離9.5km，距離凈水廠7.0km，交通運(yùn)輸條件便利，現(xiàn)正在開采使用。

粗骨料（B）：選用宏偉石場，質(zhì)量評(píng)價(jià)除混合堆積密度、軟弱顆粒含量不合格外，其他指標(biāo)均符合混凝土用粗骨料質(zhì)量要求，可進(jìn)一步篩選。現(xiàn)為商品料場，儲(chǔ)量滿足要求，適宜機(jī)械作業(yè)，交通十分便利。

壩殼料（C）：可用壩基開挖后的棄料及南坪大橋至柳新二隊(duì)之間柳洞河的河漫灘上的卵石料，儲(chǔ)量滿足筑壩用料要求。壩殼料質(zhì)量合格，開采條件好，交通極為便利，有柳新公路通往壩址，距離壩址3～9km。壩殼料建議設(shè)計(jì)指標(biāo)：控制干密度2.00g/cm3；內(nèi)摩擦角φ=32°；滲透系數(shù)K=1.0×10-1cm/s。

塊石料（S）：現(xiàn)為商品料場（牛心安山巖采石場），巖性為安山巖，儲(chǔ)量滿足筑壩用料要求，質(zhì)量不合格，開采條件好，交通極為便利，有柳新公路通往壩址。距離壩址24km。

2.3 初選壩型分析

從地形地質(zhì)條件看，壩址處河谷較寬，初估壩頂高程530.10m，壩軸線長度約330m，壩基覆蓋層較厚。如果修建土壩需對(duì)基礎(chǔ)表面覆蓋層進(jìn)行清理，壩體可座在壤土層上，基礎(chǔ)開挖量小，但壩體斷面較大，工程占地大，壩體填筑的粘土料場占用耕地，粘土壩施工受降雨、低氣溫等氣候因素影響大，施工質(zhì)量不易控制。如果修建重力壩，基礎(chǔ)應(yīng)座在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上，基礎(chǔ)開挖量較大，但壩體斷面較小，占地少，整個(gè)樞紐建筑物的布置比較緊湊，施工工序簡單，且當(dāng)?shù)貕K石料豐富。如果修建面板堆石壩，面板基礎(chǔ)應(yīng)座在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上，基礎(chǔ)開挖量略大，壩體斷面略小，占地比土石壩小，比重力壩大，整個(gè)樞紐建筑物的布置比較緊湊，施工工序復(fù)雜，且當(dāng)?shù)貕K石料運(yùn)距較遠(yuǎn)。

2.4 壩型工程比選

2.4.1 粘土心墻壩方案布置

土壩方案由右岸土壩、溢流壩、左岸混凝土擋水壩段組成。壩全長350m。

右岸土壩位于樁號(hào)壩0+155m～壩0+350m，長度為195m。壩頂高程為530.10m，壩頂寬度6.0m，最大壩高34.10m，上游坡為1∶2.75，下游坡為1∶2.5。

溢流壩位于樁號(hào)壩0+90～壩0+155，長度為65m。堰型采用WES型實(shí)用堰，初擬堰頂高程526m，過水前緣凈寬55m，共5孔。消力池長度42.0m，寬59.0m，池深3.7m。

左岸混凝土擋水壩位于樁號(hào)壩0+000～壩0+90，長度為90m。壩頂高程為530.10m，壩頂寬度6.0m，最大壩高52.0m，上游坡直立，下游坡為1∶0.7。

2.4.2 混凝土重力壩方案布置

混凝土重力壩方案由擋水壩及溢流壩組成。壩全長350m。

右岸混凝土擋水壩位于樁號(hào)壩0+155m～壩0+350m，長度為195m。壩頂高程為530.10m，壩頂寬度6.0m，最大壩高52.0m，上游坡直立，下游坡為1∶0.7。

溢流壩位于樁號(hào)壩0+90～壩0+155，長度為65m。堰型采用WES型實(shí)用堰，初擬堰頂高程526m，過水前緣凈寬55m，共5孔。消力池長度42.0m，寬59.0m，池深3.7m。

左岸混凝土擋水壩位于樁號(hào)壩0+000～壩0+90，長度為90m。壩頂高程為530.10m，壩頂寬度6.0m，最大壩高52.0m，上游坡直立，下游坡為1∶0.7。

2.4.3 面板堆石壩方案布置

面板堆石壩方案由面板堆石壩及泄洪洞組成。壩全長350m。面板堆石壩位于樁號(hào)壩0+000m～壩0+350m，長度為350m。壩頂高程為530.10m，壩頂寬度6.0m，最大壩高35.0m，上游坡為1∶1.7，下游坡為1∶1.7。上游鋼筋混凝土面板厚300mm，砂礫石墊層厚500mm，碎石過渡層厚500mm。鋼筋混凝土趾板下設(shè)固結(jié)灌漿和帷幕灌漿，固結(jié)灌漿間距2.0m，梅花形布置，帷幕灌漿為單排布置，孔距2.0m。

泄洪洞位于左壩肩，為城門洞型輸水隧洞，隧洞底寬為5.0m，高5.0m，頂圓弧半徑為2.5m，鋼筋混凝土襯砌為0.5m，進(jìn)口高程511.0m，出口高程496.0m，全長36m。

2.4.4 投資比較

柳洞水庫工程壩型投資比較：粘土心墻壩方案，投資合計(jì)11025萬元，混凝土重力壩方案投資合計(jì)9864萬元，面板堆石壩方案投資合計(jì)996萬元。混凝土重力壩方案投資要小于粘土心墻壩和面板堆石壩方案，因此本次設(shè)計(jì)壩型選定為混凝土重力擋水壩方案。

2.5 選定壩型結(jié)構(gòu)布置

混凝土重力擋水壩位于樁號(hào)壩0+000m～壩0+060m和樁號(hào)壩0+155m～壩0+350m，長度共260m，壩頂高程為530.10m，最大壩高為52.0m，壩頂寬度為6.0m，上游為直立面，下游壩坡為1∶0.70。壩基坐落在強(qiáng)風(fēng)化花崗巖上限以下0.50m。壩體沿壩軸線方向每隔15m分一橫縫，縫內(nèi)用瀝青油毛氈填充，并設(shè)銅止水。

3 結(jié)語

壩型比選是確定壩型的論證工作，一般通過壩型技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終由投資總額來確定。壩型比選是水利工程設(shè)計(jì)的重要決策項(xiàng)目，采用壩型是否恰當(dāng)，對(duì)工程的安全、經(jīng)濟(jì)及施工、運(yùn)行等均有很大的影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2000.

[2] 李煒.水力計(jì)算手冊[M].2版.中國水利水電出版社，2018.

[3] 混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2013.