爛田溝水庫壩線壩型比選及大壩結構設計

中圖分類號：TV642.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）19-0116-04

Abstract：Theselectionofdam lineanddam typeisakeycontentinthedesignofareservoircomplexandplaysa decisiveroleinbuildingsafetyandtheeconomicbenefitsofprojectinvestment.Combinedwiththeengineringtopographyand geologicalconditions，inviewofthelandslidemassandterainlimitationsinthedamlineareaaftercomparativeanalysisof damlines，itisrecommendedtoadoptthelowerdamline.Thedamfoundationrockatthereservoirdamsiteissoftrock.The preferredlowerdamlinefacerockflldamisaflexibledam withgooddeformationadaptability，anddamfilingcanmakeful useoflocal stones，makingiteconomicallsuperior.Thedemonstrationresultscanprovidetechnicalsupportforthesothstart and construction of theproject，and can alsoprovidereference for theplanning andconstructionof similar projects.

Keywords：dam line comparison; flexible dam; faced rockfill dam; Lantiangou Reservoir; dam structure

水庫工程是人民生產生活可靠用水的重要水資源存蓄和防洪調度的基礎水利設施，其在農業灌溉、人飲安全、抗旱應急和精準扶貧等方面均具有非常重要的作用[1-2]。隨著鄉鎮社會經濟的快速發展，貴州省思南縣大壩場鎮現有水利設施已無法滿足當地居民生產生活用水需求。爛田溝水庫工程是《西南五省（自治區、直轄市）重點水源工程近期建設規劃》的重要小（1）型水利工程，壩址位于大壩場鎮境內的大溪溝河，正常蓄水位 610m ，設計洪水位 612.19m ，校核洪水位613.13m ，總庫容452萬 m³ 。庫容系數0.4，具有多年調節性能。水庫修建可解決大壩場鎮、興隆鄉等5個鄉鎮的19個行政村的灌溉及人畜飲水需要。針對水庫壩址區存在壩基巖體節理裂隙、滑坡體、項基（肩）滲漏等不利條件，結合壩址區地形地質條件、當地建筑材料、施工技術等條件，對大壩壩線、壩型適應性、樞紐布置經濟性等核心內容進行對比論證，優選技術可行、施工方便、經濟優越的壩線和壩型方案，確保水庫首部樞紐建筑物整體技術可行、經濟合理。

1 壩線選擇

壩址為走向河谷，河谷地形寬高比為3.4＼～3.5，為“U\"型河谷。壩址河床高程 576.5～581.6m 、河床寬 6～ 9m 河漫灘寬 5～20m 河床比降 8.2‰ ，河床呈折線形，相對順直段長 294m 河流方向 258^° ，發育一級階地。壩址處河段蜿蜒曲折，或大小沖溝分布較多，或兩岸開闊，無依附山體。壩址處壩軸線布置主要受上下游2個滑坡體（桐梓坪1號、2號滑坡體）和下游開闊地形的影響，壩軸線可選擇范圍小。為了減少工程修建對滑坡體的擾動，避免出現因滑坡體失穩等問題，設計優選相距 10.5m 的上、下項線進行比選，如圖1所示。

因上、下項線相距僅 10.5m ，地形地質條件、淹沒條件、施工條件、樞紐布置基本一致，兩壩線基本能相當。上壩線較下壩線上移 10.5m ，雖可以減少大壩對桐梓坪 2^# 滑坡體的擾動，但受桐梓坪 1^# 滑坡體和地形的限制，上壩線滑坡體的處理工程量（開挖量僅）僅減少 2600m³ ，而溢洪道工程量（尤其是開挖量）上壩線明顯比下壩線多，工程投資上下壩線比上壩線少580.16萬，因此設計優選下壩線，

2 壩型比選

2.1 壩型適應性分析

壩址基礎為極薄層、薄層狀頁巖、粉砂質頁巖、砂質泥巖和泥質粉砂巖，巖層較為破碎，根據鉆孔取樣室內試驗成果，巖石的飽和單軸抗壓強度均值為12.5MPa ，屬軟巖且根據壩區節理裂隙統計，壩基具備深層滑動的邊界條件；壩肩巖體結構面發育，強風化層巖體體積結構面數（不含層面）7＼～9條 /m ，弱風化層巖體體積結構面數（不含層面）5＼～7條 /m ，因此壩址不宜修建剛性壩，壩址的地形地質條件適宜修建當地材料壩。工程所在地及周邊沒有瀝青料，因此當地材料壩不考慮瀝青混凝土心墻壩；當地有豐富的石料和土料存儲，石料場距壩址 7.1km ，可供開采量111萬 m³ 土料場距壩址 7.9km ，可供開采量為21.8萬 m³ ；料場至工程區有鄉村公路通過壩址，材料運輸的交通較為便利，宜采用混凝土面板堆石壩和黏土斜墻（心墻）堆石壩。混凝土面板堆石壩、黏土斜墻堆石壩和黏土心墻堆石壩在我國技術均已相當成熟，黏土心墻堆石壩筑壩時心墻與壩體回填相互干擾較大，施工進度較慢，與工程實際匹配性不佳。綜合考慮壩址地形地質條件、當地材料、施工條件等因素，設計優選混凝土面板堆石壩和黏土斜墻堆石壩2種壩型進行比較。

2.2 壩型綜合比選

2.2.1 地形地質條件

兩壩型工程地形地質條件比較，見表1。

由表1可知，混凝土面板堆石壩和黏土斜墻堆石壩都是柔性壩，對地質條件具有很強的適應性5，從工程地質條件上來說，2種壩型并沒有明顯的可比性，但是在壩基處理方面，黏土斜墻堆石壩的灌漿處理量比混凝土面板堆石壩多，因此，混凝土面板堆石壩略占優勢。

2.2.2 樞紐布置比較

黏土斜墻堆石壩和混凝土面板堆石壩2種壩型均屬于同類壩型，在樞紐布置上基本一致，均在大壩左岸設側槽溢洪道，取水建導流建筑物位于左岸，采用塔式取水，采用交通橋連接。因此，在樞紐布置上2種方案基本相當。

2.2.3工程淹沒及占地

工程淹沒：因水庫起調水位相同，泄流量相同，2方案的庫區淹沒面積相同。

工程占地：黏土斜墻堆石壩方案壩坡較混凝土面板堆石壩壩坡緩，混凝土面板堆石壩方案首部樞紐占地60.5畝（1畝約等于 667m² ，下同），黏土斜墻堆石壩方案首部樞紐占地69.3畝。因此在工程占地混凝土面板堆石壩優于黏土斜墻堆石壩。

2.2.4 施工技術與條件

2種大壩方案絕大部分為堆石回填，施工技術成熟，施工速度快。但混凝土面板堆石壩的壩體回填量比黏土斜墻壩少，材料運輸量少，鋼筋混凝土面板比黏土斜墻施工速度快，因此在施工方面混凝土面板堆石壩方案更優。

2.2.5 工程投資

黏土斜墻堆石壩建筑工程投資12403.86萬元比混凝土面板堆石方案多363.24萬元，總投資比面板堆石壩多399.84萬元。

混凝土面板堆石壩具有工程地質地形條件適應性強、樞紐布置條件好等優點，且開挖工程量少、投資經濟，推薦為爛田溝水庫大壩壩型。

3 大壩結構設計

3.1 壩頂高程

爛田溝水庫正常蓄水位為 610.00m ，設計洪水位為 612.19m ，校核洪水位為 613.13m 。按規范要求計算3種水位條件下的壩頂高程，見表2。

由校核洪水位控制壩頂高程，取 613.25m ，高于校核洪水位滿足要求，采用 1.2m 高的防浪墻，確定墻頂高程為 614.45m 。

3.2 大壩結構布置

堆石壩布置于主河道上，壩頂高程 613.25m ，河床趾板建基面高程 564.5m ，最大壩高 48.75m ，壩頂凈寬度 6.5m ，壩頂從上游到下游坡度為 1% ，面板堆石壩壩頂長 205m （不含溢洪道）。防浪墻頂部高程614.45m ，頂寬 0.5m ，墻高 2.75m 。大壩典型斷面，如圖2所示。

大壩堆石料為質地堅硬的灰巖，上游壩坡1：1.4，坡角 35^°32^′16^′′ ；下游綜合壩坡1：1.4，坡角 35^°32^′16^′′ ，并在602.35、591.35和 582.50m 高程設 2m 寬馬道。上游面采用 40cm 等厚的C25鋼筋混凝土面板，下游面為六棱體預制塊護坡，厚度為 8cm 。壩體共分為特殊墊層區、墊層區、過渡區和主堆石。混凝土面板采用等厚為 0.4m ，面板下部為墊層區，水平寬度 4.0m ，過渡層區水平寬度 3.0m 。主堆石區上游壩坡1：1.4，下游壩坡1：0.5，填筑料采用灰巖料。壩體材料分區及填筑標準見表3。

3.3壩基防滲處理

混凝土面板堆石壩設計最大壩高 48.75m ，結合趾板水文地質和工程地質條件，斷層F17破碎帶段大壩防滲采用懸掛式帷幕灌漿，灌漿底界深度采用0.75倍壩高，其余位置采用封閉式灌漿，防滲標準為透水率 q?5Lu 。

壩體防滲設計帷幕灌漿線沿趾板中軸線，左右岸帷幕線為近壩軸線方向，兩岸防滲邊界以水庫正常蓄水位接地下水位，防滲底界以進入相對隔水層（透水率 q?5Lu）2～3 段，河床段防滲底界高程為 529m ，左右岸防滲底界高程為 529～590m ;灌漿采用單排孔，孔距：左右岸為 3m ，河床為 2m 。帷幕灌漿共設152個灌漿孔，總進尺 4425.2m 。

固結灌漿線沿趾板中軸線兩側 1.50m 布置，采用雙排孔，排距、孔距為 3m ，按“梅花形\"布置，兩岸坡固結灌漿深度按 5m 計，河床段及斷層F17破碎帶固結灌漿深度為 25m 。固結灌漿共設1042個灌漿孔，總進尺 1248.1m 。

帷幕、固結灌漿孔分一、二、三序次，灌漿施工按先固結、后帷幕的順序進行，固結灌漿施工順序按“先上游、后下游”。

4結論

1）上、下項線相距 10.5m ，但受滑坡體和地形限制，下壩線較上壩線溢洪道開挖工程量明顯少，工程總投資節省580.16萬元，優選下壩線為水庫壩線

2）壩基巖體為軟弱破碎巖層，巖體結構面發育，不宜修建剛性壩。柔性壩比選中，混凝土面板堆石壩較黏土斜墻堆石壩，具有良好地形地質適應性和投資經濟效益，采用混凝土面板堆石壩壩型方案。

3）后期工程施工中，還應根據現場地質鉆探成果合理進行局部構建物設計方案調整，并加強大壩堆石和混凝土面板施工質量監控，確保工程高效優質施工建設。

參考文獻：

[1]袁俊厚，劉曉斌，王斌.龍溪水庫壩址區工程地質條件分析與壩型比選[J].水電與新能源，2024，38（10）：19-21.

[2]廖大勇，許剛，胡光鵬，等.金峰水庫大壩軟巖填筑料設計研究[J].水利技術監督，2022（9）：137-139，194.

[3]劉星星.某水庫工程壩型和泄流消能方案比選分析[J].水利技術監督，2022（10）：257-259，283.

[4]白瑞.龍洞水庫大壩壩型比選及壩體滲流穩定分析[J].水利科學與寒區工程，2023，6（10）：47-50.

[5]曾雄.大卜沖水庫壩址壩型方案比選[J].廣西水利水電，2022（3）：41-44.

[6]姜鵬飛，王文旭.戈林水庫大壩壩線壩型比選及壩體結構設計[J]云南水力發電，2023，39（6）：67-70.