后坑垅水庫重力壩左岸接頭設計及側向穩定分析

朱 偉

(廈門仁銘工程顧問有限公司，福建 廈門 361001)

1 工程概況

后坑垅水庫位于福建省壽寧縣清源鎮，距壽寧縣城6.5km。大壩為C15細石混凝土砌石重力壩，壩頂高程957.50m，最大壩高38.5m，壩頂長度163m，水庫總庫容68.95萬m3。工程等別為Ⅴ等，工程規模為小(2)型水庫，是一座以灌溉為主的水源工程。

2 地形地質條件

2.1 地形地貌

壩址處河谷呈不規則“U”字型，兩岸為低山，河谷底高程928.31-929.97m，兩岸947.0-948.0m高程之上地表多為第四系殘坡積層及土狀強風化巖覆蓋，在此高程之下兩岸坡腳見基巖出露。左岸較陡，坡度38°-47°，植被茂密，至965m高程后坡度變緩，呈一平臺；右岸較緩，坡度23°-35°，地表以低矮灌木為主。

2.2 地層巖性

大壩左岸地層巖性主要為上侏羅統火山巖，巖性為凝灰巖(J3nb)凝灰結構，塊狀構造，上部破碎-較破碎，下部較完整，巖石飽和極限抗壓強度40.81-60.12MPa，屬中硬巖類；表層第四系地層為殘坡積層(Qeld)和沖洪積層(Qalp)。根據鉆探揭露，左岸巖體強風化帶下限埋深3.5-20.7m，其下為弱風化巖體。

圖1 左岸壩肩地質圖

3 左岸接頭方案選擇及基礎處理

從地形地質條件看出左岸壩肩山體呈一平臺，長約90m，且強風化帶下限埋深較深且平緩，大部分埋深18-20m，滲透系數為7.58×10-4-2.35×10-3cm/s,屬中等透水。水庫大壩若要以強風化帶下限作為壩肩接頭壩段持力層的話，大壩土石方開挖量及壩體砌筑量都要大量增加；若以強風化巖層作為壩肩接頭壩段持力層的話，將大量減少左岸壩肩的開挖量及砌筑量，減少工程投資，但左岸大范圍的強風化巖層存在繞壩滲漏問題。

結合國內已建工程經驗，為了減少大壩投資，減少大壩開挖造成的水土流失，決定采用以強風化層作為壩肩接頭壩段持力層[1-2]。岸坡接頭壩段長11m，高12m，底部設寬3.8m的平臺，平臺開挖至弱風化巖層，平臺以上開挖坡比1:0.6，接頭壩段與右側相鄰壩段設分縫一道。為增加岸坡接頭壩段基礎整體性，提高壩基承載力，對其進行固結灌漿處理，孔距3m，排距3m，固結灌漿分二序加密進行施灌。為解決左岸繞壩滲漏問題，對壩基帷幕灌漿向左岸山體延伸至正常蓄水位與地下水位線相交點，總延伸長度59m，孔距2m，伸入相對隔水層(q=5Lu)以下5m。

圖2 左岸岸坡壩段下游立視圖

4 接頭壩段側向穩定分析

4.1 計算方法

大壩接頭壩段側向穩定分析采用剛體極限平衡法進行分析，計算簡圖見圖3。

圖3 側向穩定分析計算簡圖

計算公式如下：

(1)

式中：P為下臺階及其上方壩體提供的阻滑力。

(2)

式中：W1為傾斜滑面上方的壩體質量；A1為傾斜滑面的面積；W2為下臺階水平面上方的壩體質量；A2為下臺階水平面的面積；U為揚壓力；θ為滑面傾角，其余符號意義見《混凝土重力壩設計規范》(DL5108-1999)。

4.2 計算工況及成果

計算考慮工況有：上游正常蓄水位工況、設計洪水位工況、校核洪水位工況、施工期工況。各工況計算成果見表1。

表1 接頭壩段側向抗滑穩定安全度成果

由表1可知，在各工況下，左岸接頭壩段側向抗滑穩定性均能滿足要求。

5 結 語

在后坑垅水庫設計中，左岸壩肩存在較深厚的強風化巖層，且延伸較長，結合國內已建工程經驗，重力壩壩肩接頭壩段利用強風化巖層作為壩肩持力層，同時將帷幕灌漿向左岸進行延伸，即解決了壩肩繞壩滲漏問題，又減少了壩基開挖及壩體砌筑量，從而達到節省工程投資的目的，可供類似工程參考。