香樟水庫增容擴建工程大壩擴建方案分析

張 歡 謝新生 謝秀新 黃 華

（四川大學水利水電學院 四川 成都 610065）

1 工程概況

香樟水庫位于瀘州古藺縣大村鎮蘇壩村，屬赤水河流域，距古藺縣城64.7km。水庫樞紐建筑物由大壩、泄洪隧洞、涵臥管取水設施組成。現狀大壩為碾壓式斜心墻石渣壩，壩頂高程1130.54m，壩軸線長102m，壩頂寬度5m，壩址以上集雨面積4.7km2。工程于1981年10月竣工，總庫容93萬m3，是一座以灌溉為主的小（2）型蓄水工程。

古藺縣水資源不豐富，干旱缺水是最主要的自然災害，香樟水庫所在大村鎮屬于嚴重缺水鄉鎮，水庫壩址處多年平均來流量195.1萬m3，現有興利庫容62萬m3，規模較小，尚有大量水資源未充分利用。為了合理地開發利用地表水資源，增加香樟水庫的蓄水能力，減少棄水，對香樟水庫進行擴建。擴建之后水庫總庫容165.94萬m3，年均可供水量增加，可以有效的改善農田灌溉條件，新增灌面3500畝，緩解區域用水緊張局勢，提高水資源利用程度。

圖1 香樟水庫大壩現狀圖

表1 方案一、二水庫特征參數比較表

2 工程擴建方案

2.1 樞紐現狀

現狀大壩下游坡陡峻，條石護坡部分損壞、排水棱體坍塌較嚴重，部分失效。壩體土承載力較低，壓縮性高，防滲料為粉質粘土夾0.5cm～3cm石渣，受建壩時期施工條件限制，壩體填筑料碾壓質量較低，分布不均，滲透系數介于9.36×10-5cm/s～7.32×10-4cm/s間。泄洪設施位于大壩右岸，溢洪隧洞基巖裂隙發育，未進行全斷面襯砌，溢洪洞洞內掉塊現象明顯，隧洞出口無消能設施，壩基、壩肩未進行過帷幕灌漿防滲處理。大壩滲流及穩定分析計算結果表明大壩在設計洪水和校核洪水工況下浸潤線溢出點較高，上游壩坡在各種工況下抗滑穩定安全系數均滿足規范要求，下游壩坡抗滑穩定安全系數均不滿足。鉆孔壓水試驗成果顯示壩基弱風化巖體中存在大于10Lu的中等透水帶。

大壩擴建加高后庫容增加，水位上升，現狀斜心墻石渣壩壩型不能適應滲流以及壩坡穩定，安全難以保證。針對現狀大壩的基本情況和存在的問題以及庫區地形地質條件，擬定兩種擴建方案：

方案一：利用原有部分壩體加高擴建，改建或新建其他樞紐設施。

在原有大壩基礎上加高培厚，考慮下游右岸沖溝影響，從上游面加高，以瀝青混凝土面板防滲，在原上游壩面與瀝青混凝土面板之間以石渣回填，形成瀝青混凝土面板壩壩型。

方案二：拆除原有大壩，在下游河道重新選擇壩址，新建大壩及其他樞紐建筑物。

考慮庫水位上升對壩坡穩定的要求，在現有大壩下游重新選線新建瀝青混凝土心墻石渣壩。原壩址下游河道蜿蜒蛇曲，河道狹窄，為便于樞紐建筑物布置，壩址選定為原壩址下游灌溉渠道過河渡槽下游轉彎處，壩址以上集雨面積5.22km2，兩壩址直線距離約250m，原有大壩可作為施工期圍堰，新建大壩更能適應水位變化，庫容較方案一略大。

2.2 方案比較與選擇

（1）總體布置

方案一樞紐主要建筑物由瀝青混凝土面板壩、無壓泄洪洞及取（放）水塔組成。泄洪洞位于右岸壩肩，洞身在原泄洪洞基礎上進行加固，洞前新建進水口，采用側槽進口，隧洞出口采用階梯消能，放水設施位于左岸壩肩，岸坡與塔采用人行橋連接，采用取水塔分層取水方式，共設3層，底層取水口兼做放空要求。擴建后最大壩高31.27m，壩頂高程1135.50m，壩頂長124.02m，正常蓄水位1132.21m，總庫容165.94m3。

方案二樞紐主要建筑物由瀝青混凝土心墻石渣壩、溢洪道及取（放）水塔組成。溢洪道位于右岸壩肩，采用側槽式溢洪道，大壩建基面高程1090.0m，大壩最大壩高40.5m，壩頂高程1130.50m，壩軸線長112.20m，正常蓄水位 1126.88m，總庫容172.82m3，放水設施布置同方案一。

圖2 擴建后香樟水庫最大剖面圖

表2 方案一、二主要工程投資比較 單位：萬元

香樟水庫庫區上、下游河道兩岸以陡崖和狹窄沖溝為主要特征，為典型的“V”型河谷，河床為粉土夾塊碎石，覆蓋層薄，基巖淺埋或裸露，出露良好，弱風化裂隙不甚發育，弱風化巖體較完整，強度高，抗變形性能較好。兩岸巖質邊坡天然狀態整體穩定性較好。原大壩右壩肩下游約50m處發育有一沖溝，沖溝最大下切深度約50m，溝口寬約22m。兩壩址地形地質條件差異較小，兩方案總體布置上差異不大。

（2）灌溉供水條件

上、下壩址在同一河流，相距較近，天然來水量差別小，原壩址庫內高程1130m以上無耕地，下游高程1130m以下耕地有灌溉要求。方案一正常蓄水位高程較方案二高，正常蓄水位1132.21m以下耕地均可以自流方式灌溉。方案二正常蓄水位以上部分區域需要采用提灌方式。因此，在原壩址加高擴建更有利于改善下游灌區灌溉條件。

（3）筑壩材料及施工條件

地質推薦料場位于水庫原壩址右岸，地面高程1145m～1190m，樞紐右岸壩肩肩頂以上12m～57m。該料場為志留系灰巖，青灰色，弱風化～新鮮巖石飽和抗壓強度大，抗風化能力強，巖石干密度平均為2.82g/cm3，抗壓強度介于39MPa～50MPa之間，無用層和剝離層較薄，可以開采混凝土粗骨料、筑壩石渣料、反慮過渡料和條塊石料，質量和儲量均滿足兩方案要求。

上、下壩址相距較近，且緊鄰鄉道621，進場公路經部分改建和新建均可滿足施工交通要求。工程區地處平行嶺谷區，區內地形狹窄、岸坡較陡，無較廣闊的平坦場地，施工布置較困難。因此，方案一、二將少量臨建設施布置于大壩左岸進場公路旁和右岸料場開采平臺上，工人臨時住房主要于大壩下游左岸村莊租用。石料場距原壩址更近，方案一開采運輸更為便利。

方案一在原壩體基礎上加高，利用了部分原有主壩，節省部分大壩填筑工程量，在原泄洪洞末端新建階梯消能設施，開挖工程量小。方案一需在上游新建圍堰，拆除原壩體下游護坡、排水棱體，新建面板防滲體，施工期正常供水受到一定程度的影響。方案二可利用原壩體作為施工期圍堰，完建后需將原壩體拆除，壩體填筑量大，右岸開挖新建溢洪道，邊坡較陡，開挖支護工程量大，工期較長。

（4）工程投資

兩壩址主要工程投資比較見表2。

綜合比較，兩方案壩址在地形地貌、地質條件互有異同，均具有建壩的工程地質條件，總體布置差異小；灌溉及施工條件方案一優點更突出。下壩址相對上壩址而言，受右岸沖溝影響較大，沖溝內徑流物質豐富，坡降較陡，在暴雨等極端條件下，有爆發泥石流的可能，徑流物質對壩前淤積影響較大，對大壩安全構成威脅。方案一投資較方案二小，更為經濟，故推薦采用方案一進行擴建。

2.3 防滲體選擇

壩體防滲結構的不同即壩型的不同，土石壩壩體常用的壩體防滲結構有均質粘土、土質心墻、斜墻，人工材料心墻壩、人工材料面板壩等。為避免原壩體下游右岸沖溝可能形成的泥石流對大壩的影響，大壩擴建采用壩軸線上移，從原壩體上游面進行加高方式擴建，可以采用心墻或面板進行防滲。

原大壩為粘土斜心墻壩，當地粘性土防滲材料嚴重匱乏，礫石土防滲料加工成本高且當地可供加工成礫石土的材料儲量有限，因此香樟水庫大壩加高擴建防滲體型式不適宜采用土質心墻、斜墻等。采用人工材料心墻防滲，需開挖上游面部分壩體，工程量增加，因此選用面板防滲作為大壩防滲型式。

常用面板防滲材料包括鋼筋混凝土面板及瀝青混凝土面板，二者均具有較好的防滲性能。鋼筋混凝土面板壩對面板施工期混凝土溫度控制以及后期壩體變形要求嚴格，壩體填筑碾壓質量控制要求高；瀝青混凝土面板具有一定柔性，能較好的適應壩體變形，施工技術成熟，速度快，工期短。因此，大壩擴建防滲體采用瀝青混凝土面板。

綜上所述，香樟水庫擴建工程采用原壩址加高方案，擴建后水庫擋水壩為瀝青混凝土面板石渣壩，壩頂高程1135.50m，壩頂寬5.0m，壩頂設1.2mC25鋼筋混凝土防浪墻。擴建后新壩軸線較原壩軸線向上游偏移11.61m，上下游坡比分別為1∶2.5，1∶2。上游坡腳設趾板，趾板寬度4.5m，每隔10m設一沉降縫，縫間設止水，下游1124.77m處設2.0m寬馬道，坡腳設堆石排水棱體，擴建后大壩最大剖面圖如圖2。

3 結語

大壩是水庫的主要建筑物，合理的壩址、壩型不僅便于工程布置與施工、節省工程投資，更利于工程安全可靠。香樟水庫大壩擴建從地形地質條件、工程量及施工條件、安全等因素對備選的壩址及壩型進行綜合分析，選定了大壩擴建加高采用在原壩體基礎上加高培厚，壩軸線上移、瀝青混凝土面板防滲的方案。陜西水利

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