灰依水庫工程首部樞紐總體布置設(shè)計

摘 要：灰依水庫是一座厚400mm的混凝土面板堆石壩，最大壩高46.1m。在設(shè)計中，通過對壩址、壩型和樞紐布置方案的優(yōu)化調(diào)整，設(shè)計出滿足規(guī)范要求的樞紐總體布置和大壩結(jié)構(gòu)，為工程投資決策提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灰依水庫；首部樞紐；混凝土面板堆石壩

1 工程概況

灰依水庫位于貴州省水城縣青林鄉(xiāng)南東側(cè)，所在河流以角小河屬長江流域?yàn)踅?、烏江干流上游三岔河一級支流。工程主要任?wù)以為青林鄉(xiāng)、保華鄉(xiāng)和沿線農(nóng)村29609人（2030年）的人畜飲水提供供水水源為主，同時兼顧水庫下游850畝土地灌溉用水，年供水量為191.8萬m3。壩址以上集雨面積33.5km2，水庫正常蓄水位1500.0m，死水位1492.0m，總庫容為159萬m3，興利庫容54.3萬m3，工程為Ⅳ等小（1）型水庫[1]。

2 首部樞紐壩址選擇

選擇以角小河3-4河段為上壩址河段，1-2河段為下壩址河段進(jìn)行對比分析。經(jīng)水文、地形地質(zhì)、施工布置、投資等條件的對比分析得：上壩址壩軸線長167m，最大壩高49.8m，下壩址壩軸線長173m，最大壩高46.1m，雖然下壩址壩軸線比上壩址長，但是壩高比上壩址低，壩體總工程量較上壩址??；溢洪道長，上壩址170.50m，下壩址167.87m，上壩址工程量比下壩址大；上壩址取水放空管長395m，比下壩址長65m；新建上壩公路，上壩址1400m，下壩址920m，上壩址多建480m，下壩址優(yōu)于上壩址。上、下壩址相距730m，地形地質(zhì)條件相差不大，但下壩址距離通村公路較近，有較好的交通條件，且施工用水、用電條件好；在施工導(dǎo)流方面，上壩址導(dǎo)流洞長度為367m，下壩址導(dǎo)流洞長度為240m，上壩址導(dǎo)流洞比下壩址長127m，下壩址施工條件優(yōu)于上壩址。上壩址方案建筑工程投資比下壩址多327.61萬元，其靜態(tài)總投資較下壩址增加了423.21萬元，下壩址經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于上壩址。以上各項(xiàng)樞紐布置情況比較，下壩址均優(yōu)于上壩址。

3 首部樞紐總體布置設(shè)計

推薦壩線為下壩址壩軸線，即：混凝土面板堆石壩+右岸壩身溢洪道+取水放空系統(tǒng)。

3.1 首部樞紐的總體布置

壩軸線為北偏東向，軸線方位角NE69.528°，壩軸線長173.0m， 壩頂高程1504.30m，防浪墻高程1505.50m。壩頂寬5.0m，最大壩高46.1m。壩肩左岸新建上壩公路。溢洪道布置于右岸壩身，開敞式溢流。取水口布置于導(dǎo)流洞進(jìn)口位置。

3.2 混凝土面板堆石壩的布置設(shè)計

混凝土面板堆石壩的設(shè)計最大壩高46.1m，壩頂高程1504.30m，壩頂寬度為5.0m，壩頂設(shè)置鋼筋混凝土L型防浪墻，防浪墻壩頂以上高1.2m，上、下游壩坡均為1：1.4。

壩體結(jié)構(gòu)為：上游防滲面板+墊層區(qū)+過度區(qū)+主堆石區(qū)+下游堆石區(qū)+特大塊石護(hù)腳+干砌預(yù)制塊護(hù)坡。（1）面板：上游防滲面板采用等厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚400mm，混凝土面板在左岸設(shè)置5條A型張性縫，河床段設(shè)置6條B型壓性縫，右岸設(shè)置8條A型張性縫，A型張性縫間距為6.0m，B型壓性縫間距為12.0m，面板上游壩腳與趾板采用周邊縫連接。（2）墊層區(qū)：墊層區(qū)頂部水平寬度3.0m，坡度與壩坡一致，填筑材料采用最大粒徑為100-50mm，要求具有連續(xù)級配，壓實(shí)后具有內(nèi)部滲透穩(wěn)定、低壓縮性、高抗剪性。（3）過渡區(qū)：過渡區(qū)頂部水平寬度3.0m，坡度與壩坡一致，填筑材料采用最大粒徑為300mm，要求具有連續(xù)級配，壓實(shí)后具有低壓縮性、高抗剪性，并能自由排水性能。（4）主堆石區(qū)：主堆石區(qū)是壩體的受力區(qū)傳力主要載體，采用硬巖堆石料，堆石區(qū)采用外購石料進(jìn)行填筑。要求能夠自由排水，施工及運(yùn)行期均不產(chǎn)生孔隙水壓力。本工程主堆石料最大粒徑為500～800mm，小于5mm顆粒的含量為5%～20%，設(shè)計干密度2.13t/m3，孔隙率20%。（5）次堆石區(qū)：下游次堆石區(qū)處于壩體的次要部位，其變形對壩體和面板變形影響不大，次堆石區(qū)采用硬巖堆石料進(jìn)行填筑，擬定最大粒徑800mm，設(shè)計干密度2.1t/m3，孔隙率25%，滲透系數(shù)>10-1cm/s。

3.3 趾板的布置設(shè)計

趾板采用平趾板方案，趾板厚0.5m，其寬度按巖石地基容許水力梯度確定，趾板置于強(qiáng)風(fēng)化巖體中下部，為了優(yōu)化開挖，趾板寬度統(tǒng)一取為6.0m，不足部分由后部增加防滲板解決。河床部分趾板每隔12m設(shè)一條伸縮縫，兩岸坡趾板每隔6m設(shè)一條伸縮縫，并用Φ22錨筋插入巖石與基巖相連接。

3.4 接縫止水的布置設(shè)計

設(shè)計周邊縫采用三道止水，上游面接縫留“V”型槽，槽內(nèi)放置PVC棒，外用GB復(fù)合波浪型橡膠止水帶密封，止水帶外用GB復(fù)合板罩保護(hù)，罩內(nèi)填充GB柔性止水材料；下游面設(shè)“F”型止水銅片，墊層料填筑以后，在銅片下部挖槽回填瀝青砂漿墊層，上敷PVC片粘結(jié)，止水銅片凹槽內(nèi)設(shè)PVC棒，縫面涂刷瀝青乳膠。垂直縫采用一道底部止水銅片，縫的一側(cè)縫面涂瀝青乳液防粘劑，止水銅片下設(shè)置PVC墊片并粘合在水泥砂漿墊座上，止水銅片凹槽內(nèi)設(shè)PVC棒；張性垂直縫采用兩道止水，上游面接縫留“V”型槽，槽內(nèi)放置PVC棒，外用GB復(fù)合板罩保護(hù)，罩內(nèi)填充GB柔性止水材料，底部止水結(jié)構(gòu)同壓性縫。趾板伸縮縫縫間止水形式與張性垂直縫相同，與周邊縫一起構(gòu)成封閉系統(tǒng)

3.5 溢洪道的布置設(shè)計

溢洪道布置于右岸壩身，由控制段、泄槽段、出口消能段組成。為壩身溢洪道，開敞式溢流，其中心線距壩0+00.0樁號21.22m。控制段長15.04m，由溢流頭、導(dǎo)墻、橋墩組成，兩孔溢流，單孔凈寬為8m。溢流堰堰面采用圓弧形，圓弧半徑10.17m，圓心角77.61°，堰頂高程1500.00m。溢流頭及導(dǎo)墻采用C25鋼筋砼澆筑而成，橋墩為C20鋼筋砼澆筑。控制段后接21.22m長壩身泄槽段，泄槽段底坡為1：1.4，溢流凈寬17.0m，兩側(cè)邊墻高度為2.1m至2.9m；在溢0+13.6處泄槽底板設(shè)置摻氣槽及阻滑板，同時采用錨筋對泄槽底板進(jìn)行錨固。壩身泄槽段底板厚度1.0m，兩側(cè)邊墻為L型鋼筋混凝土擋墻型式，均采用C20鋼筋砼澆筑。

壩身泄槽段后接岸坡泄槽段，底坡分別為1：8.0和1：1.8，緩坡到陡坡采用拋物線進(jìn)行連接，陡坡到緩坡直接采用圓弧連接；泄槽段底板厚1.0m，兩側(cè)邊墻高度均為2.1m，均采用C20鋼筋砼澆筑。

3.6 取水放空系統(tǒng)的布置設(shè)計

取水口布置于導(dǎo)流洞進(jìn)口處，采用導(dǎo)流洞進(jìn)口C20砼疊梁改造而成，使用Φ500吸閘閥取水，閘閥坐落于C20鋼筋混凝土墩上；取水放空管為Φ500鋼管。取水口進(jìn)口高程為1490.50m，低于死水位1492.00m。取水放空管出口設(shè)置閘閥室，室內(nèi)設(shè)？準(zhǔn)300閘閥1套，為灌溉用水閘閥，設(shè)？準(zhǔn)500閘閥1套，為放空閘閥，？準(zhǔn)125閘閥1套，為下放生態(tài)水閘閥。

3.7 防滲的布置設(shè)計

采用兩岸接地下水水位與正常蓄水位交點(diǎn)作為防滲端頭，大壩處防滲線路沿上游趾板布置，兩岸防滲線路沿山脊向布置。大壩左岸及右岸均采用露天灌漿方式進(jìn)行帷幕灌漿，帷幕線共計69.0m。大壩段帷幕灌漿沿上游壩腳混凝土趾板進(jìn)行灌漿，其長度為213m。經(jīng)計算統(tǒng)計，本工程防滲帷幕線總長282.0m，有效進(jìn)尺為2640m，無效進(jìn)尺為585m。為增強(qiáng)上游壩腳趾板基巖的整體性及抗?jié)B性能，設(shè)計沿趾板基巖做固結(jié)灌漿，灌漿孔采用梅花形，間隔3m布置，固結(jié)灌漿總進(jìn)尺為781m。

4 結(jié)束語

灰依水庫工程具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，后期還需對壩址區(qū)地質(zhì)條件和壩肩邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行深入計算分析，以便為工程施工建設(shè)提供重要的設(shè)計指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]貴州中水建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司.水城縣灰依水庫水源工程初步設(shè)計報告[Z].2014.

作者簡介：楊祥（1986-），男，貴州盤縣人，本科，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作。