潼南老鴉山水庫瀝青砼心墻石渣壩設計

【摘要】老鴉山水庫根據壩址的地形地質條件、天然建筑材料、經濟等多方面確定的壩型，主要對壩體各基礎、心墻以及壩體等各項參數進行設計和介紹。

【關鍵詞】水庫；瀝青砼心墻石渣壩；設計

1、工程概況

老鴉山水庫位于潼南五桂鎮方坡村老鴉溝，壩址以上集雨面積3.6km2，距五桂鎮政府駐地4.0km，距潼南縣城50.0km。壩址所處地貌為造剝蝕—侵蝕深丘地貌，河谷形態呈“U”型，谷底高程294.40m，寬約65.0m，出露地層為第四系（Q4）覆蓋層和侏羅系上統遂寧組（J3sn）紫紅色、紫褐色砂質泥巖、泥巖與灰紫色泥質粉砂巖，巖層產狀為265°～286°∠2°～4°，單斜構造。水庫不存在庫水向庫盆外滲漏問題，庫岸穩定，工程地質條件較好，具備成庫條件。

2、壩體設計

老鴉山水庫壩基巖性為砂質泥巖、泥巖，屬極軟巖，強度低，易軟化，工程區附近粘土料缺乏，石料相對充足，壩型經過（重力壩、土石壩）綜合比較，選擇了碾壓石渣心墻壩作為推薦壩型。

2.1工程主體布置

老鴉山水庫大壩為碾壓式瀝青砼心墻石渣壩，壩軸線方向為西北-東南方向，壩軸線坐標為左壩肩G1點：X=3298885.718m，Y= 570033.221m（北京54坐標系，下同）；右壩肩G2點：X=3298813.488m，Y= 570135.240m。

該壩正常水位為312.5m，設計洪水位314.32m，校核洪水位315.06m，死水位305.50m，防浪墻墻頂高程317.00m，壩頂高程315.80m，最低建基面高程287.60m，最大壩高28.20m，壩頂寬度5.0m，最大壩底寬度126.06m，壩頂長度125.0m。

壩體上游壩坡坡比1：2.25、1：2.5，下游坡比1：2、1：2.25、1：1.5，上游設一級馬道（302.50m）；下游設二級馬道（307.50m、297.50m），馬道寬2m。

瀝青砼心墻石渣壩共分6個區，I區為上游壩殼，Ⅱ區為下游壩殼，Ⅲ區為上游過渡層，Ⅳ區為下游過渡層，Ⅴ區為下游堆石排水區，Ⅵ為上下游蓋重區。上游采用C20預制砼塊護坡，下游采用C20砼框格內植草皮護坡，心墻上、下游側過渡層水平寬度均為2m。

瀝青砼心墻厚度根據《土石壩瀝青砼面板和心墻設計規范》（SL501-2010）確定為0.5m，在心墻與砼接觸段局部加大，擴大段高2.5m，局部擴大段按坡度1：0.2控制，心墻與砼基座接觸處設置成弧形，以增加瀝青砼心墻與砼基礎的接觸面積，弧形的矢高為0.2m。瀝青砼心墻與基礎連接處設置砼基槽，基槽最大垂直深度2m，基槽兩側邊坡開挖坡度為1：0.5，砼為C20，防滲標號為W8。

2.2壩體基礎處理

2.2.1覆蓋層處理

壩址出露地層為第四系（Q4）覆蓋層，紫紅色粉質粘土，厚0.5～5.8m，如采取壩基覆蓋層作為壩基層，需要對覆蓋層進行實驗論證和工程處理，其工程投資較大，且增加了安全隱患（壩基處理不當，存在壩基滲漏），因次，該水庫采取覆蓋層全部清除方案（規模較小，清除工程量不大，為減小工程隱患）。

2.2.2壩基防滲處理

基礎垂直防滲采用帷幕灌漿，沿心墻砼基座布置，在進行帷幕灌漿之前先進行固結灌漿，固結灌漿為雙排，排距2.0m，孔距為2.0m，深入基巖5～8m。

帷幕灌漿為單排，孔距2m，位于兩排固結灌漿孔中間，孔深要求深入基巖相對隔水層（q≤10Lu）以下5.0m。左、右岸將壩基防滲帷幕延伸至正常蓄水位與地下水位線相交處，形成岸幕。

2.3壩體設計

2.3.1心墻砼基座

瀝青砼心墻底部設置砼基座與基巖連接，為保證砼基座與基巖的整體性，同時也確保心墻與砼基座連接的可靠性，要求砼基座安全嵌入強風化基巖以下2m，待澆筑砼底板后對基巖進行固結灌漿和錨固處理。基座底寬3.0m，高2m，兩側坡比1：0.5，心墻與基座采用弧形連接，半徑為1.5m。

2.3.2瀝青砼心墻參數

規范規定：“心墻的最大厚度一般取壩高的1/70～1/110”。參考國內工程經驗，老鴉山水庫大壩壩高28.20m，心墻最大底部厚度為0.4m，考慮機械施工的需要的尺寸定為0.5m，因此采用0.5m等厚心墻。為提高心墻底部和砼基座接觸面積，在底部2.5m范圍內對心墻厚度按1：0.3的坡度進行擴大，到接觸面心墻厚度擴大為1.5m，然后以0.2m深弧形與C20砼基座連接，在心墻和C20砼基座之間涂抹瀝青瑪蹄脂膠結層并設止水銅片。為了防止心墻沉陷與防浪墻脫離，壩頂以下墻體與瀝青砼防滲心墻連接處心墻尺寸擴大至0.9m，擴大段高1.0m，采用一道止水銅片。

本工程瀝青砼主要技術性能指標為：設計容重≥2.38g/cm3；孔隙率<3%，滲透系數<1×10-8cm/s，內摩擦角≥270；凝聚力≥0.4MPa；水穩定系數不小于0.85，瀝青砼骨料最大粒徑19mm。力學性能滿足應力變形要求。

2.3.3筑壩堆石料要求

結合水庫周邊料場情況，對筑壩堆石料作如下合計要求：

1）上游壩殼料（碾壓石渣）采用從料場開采的砂巖料，下游壩殼料采用砂巖和開挖泥巖（主要用于下游壩面，作為種植土）料。主要設計指標為：級配良好，粒徑小于5mm的顆粒含量為5%～15%，最大粒徑不大于6O0mm或填筑厚度的2/3，0.075mm以下的顆粒含量不小于3%，填筑時不得發生粗料集中架空現象；透水性良好，滲透系數不小于1.6×10-1cm/s； 設計孔隙率20%～25%，設計干密度為2.0g/cm3。

2）過渡層堆石料要求

過渡層材料的最大粒徑與瀝青砼粗骨料的最大粒徑之比不能大于8，以使瀝青砼在受水平荷載后，瀝青砼不會壓入過渡層孔隙之中。根據碾壓試驗（受碾重限制），可對過渡料的級配作進一步調整。

過渡料主要設計指標為：粒徑在80mm以下的連續級配，級配良好，最大粒徑不宜大于80mm；小于5mm的顆粒含量為25%～35%，0.075mm以下的顆粒含量不大于5%；透水性良好，滲透系數不小于3.0×10-2cm/s；設計干密度為2.1g/cm3；孔隙率不大于17.9%。

3）排水體設計

排水設施采用組合式排水（褥墊式排水+棱體排水體）。棱體排水體頂高程297.50m，寬度為2m，內坡1：1，外坡1：1.5；褥墊式排水用硬質灰巖塊石料平鋪在壩基上，在周圍設置厚0.5m碎石反濾層，排水區上游側延伸至心墻下游過渡層，頂部高程293.10m。，排水體材料、反濾層料采取外購，參數滿足規范要求。

3、設計總結

近年來，瀝青砼心墻石渣壩建設較多，壩體施工的難點和重點在于心墻（防滲能力強、良好的塑性和柔性），心墻質量是壩體成功與否的關鍵，隨著已建工程的逐步交付，施工經驗的不斷積累，壩體質量得到進一步提高，作為一種實用性較強的壩型，老鴉山水庫瀝青砼心墻石渣壩的工程設計對其它壩型有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]新疆下坂地瀝青混凝土心墻壩壩體設計研究[期刊論文]-水利規劃與設計 2009（5）

[2]胡春林；黃廖山；李友華；土石壩瀝青混凝土心墻的變形特性研究[期刊論文]-武漢理工大學學報 2001（09）。