四道溝水庫分離式面板砂礫石壩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

【摘要】新疆哈密市四道溝水庫位于哈密市德外里克鄉(xiāng)，水庫距哈密市約80km。是一座以工業(yè)供水、牧業(yè)灌溉兼顧防洪及生態(tài)用水等綜合功能小型骨干水利樞紐工程，水庫每年為下游工業(yè)供水730萬m3（保證率為95%），牧業(yè)灌溉供水376.5萬m3（保證率為85%）。四道溝水庫總庫容為570.47萬m 3。

水庫樞紐工程由攔河壩、導(dǎo)流、放水隧洞、溢洪道等建筑物組成，壩體采用分離式面板砂礫石壩，最大壩高71.6m。水庫于2011年11月完工驗(yàn)收，2010年11月下閘蓄水至今，經(jīng)過五年多的運(yùn)行檢驗(yàn)，證明壩體防滲效果良好。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)；灌溉；分離式面板

1、氣象及地質(zhì)條件

1.1 氣象。四道溝為典型的大陸性干旱氣候，降雨稀少，氣候干燥，蒸發(fā)能力強(qiáng)，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候垂直地帶性明顯。實(shí)測最高氣溫36.6℃（2000年7月12日）。年日照時(shí)數(shù)達(dá)5000小時(shí)以上，最多風(fēng)向是東風(fēng)，多年平均最大風(fēng)速14m/s，最大凍土深度1.5m。根據(jù)參證站五道溝實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)多年平均蒸發(fā)量為2879.5mm（φ20cm觀測值），多年平均降水量為165mm。

1.2 地質(zhì)條件。四道溝位于天山東段的巴里坤塔格南坡中、低山地帶。山頂及山坡基巖裸露，河床為全新統(tǒng)沖、洪沉積層。區(qū)內(nèi)地層主要由泥盆系地層，石炭系地層，侏羅系下—中統(tǒng)煤窯溝群地層和第四系地層組成，工程區(qū)位于哈爾里克復(fù)背斜南翼。根據(jù)國家《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306—2001（1：400萬）確定，庫壩區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，對應(yīng)地震烈度Ⅷ。

壩址位于四道溝溝口以上1.8km處，河谷類型為“U”型谷。受構(gòu)造作用影響，壩址區(qū)裂隙較為發(fā)育，左壩肩發(fā)育2條裂隙，右壩肩發(fā)育3條裂隙，受節(jié)理、裂隙作用影響，基巖被切割成不規(guī)則塊體。壩基河床地層分兩層，上層卵、礫石夾漂石，最大厚度25.60m，下伏基巖和左、右壩肩基巖均為凝灰質(zhì)粉砂巖。根據(jù)上層漂、卵石物理力學(xué)試驗(yàn)成果，土體均一性較差，屬中密狀態(tài)土，建議以漂、卵石地層為大壩地基。

在施工過程中，根據(jù)趾板大開挖情況，河床趾板樁號0+146—0+168段和0+194—0+217段，覆蓋層開挖最大深度8.5m基巖出露。0+168—0+194段根據(jù)在樁號0+181.1處的鉆探資料，最大覆蓋層深度22.5m見基巖（該段8.5m厚的覆蓋層已開挖），判斷此處為古河槽。古河槽埋藏深度22.5m，上口寬約26m，下口寬約5m。

2、分離式面板壩的設(shè)計(jì)

2.1 壩體輪廓設(shè)計(jì)。大壩為混凝土面板砂礫石壩，壩頂寬6m，最大壩高71.6m，壩長250.5m。上游壩坡1：1.5，下游壩坡1：1.4，結(jié)合布置縱坡為10%的之字形上壩道路，設(shè)計(jì)路面寬4.5m，最大壩高斷面下游平均壩坡1：2.0。

2.2 混凝土面板設(shè)計(jì)。本工程采用分離式面板，采用C25級高性能混凝土，抗凍標(biāo)號F200，抗?jié)B標(biāo)號W10。混凝土面板長6m，寬4m，長邊平行于壩軸線布置。混凝土面板厚0.3-0.4m（高程2003.48以上厚0.3米，以下為厚0.4米），平行于壩軸線方向面板縫（水平縫）設(shè)置φ16拉筋，各深入面板0.8m，間距1m。

分離式面板板間縫分縫止水設(shè)計(jì)：表面凹槽（尺寸6×8cm）采用彈性聚胺脂嵌縫填料，中間采用瀝青砂板，底部采用寬60cm（厚6mm，300g/m2）無紡布。

2.3 趾板設(shè)計(jì)。趾板布置在防滲面板的周邊，與面板形成壩基以上的防滲體。趾板寬度根據(jù)地基基巖情況和允許水力坡降，按不同高程選擇5m、6m，趾板厚度為0.5m、0.6m，采用C25級高性能混凝土，抗凍標(biāo)號F200，抗?jié)B標(biāo)號W10。河床段采用水平趾板，壩址兩岸由于坡度較陡，為了減小開挖量，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定，減少基礎(chǔ)巖石卸荷裂隙的產(chǎn)生，岸坡段趾板采用L形趾板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)趾板在滿足帷幕灌漿的要求后，采用1：0.3-1：0.5貼坡防滲體系板組合結(jié)構(gòu)聯(lián)合形成趾板的水平防滲，再結(jié)合垂直帷幕灌漿共同形成壩體的基礎(chǔ)防滲體系。

2.4 基礎(chǔ)防滲處理。除古河槽處趾板段外，其他趾板基礎(chǔ)采用大開挖方式，基巖表層強(qiáng)風(fēng)化全部挖除，保證趾板坐落在弱風(fēng)化基巖上。河床趾板0+168—0+194段為古河槽，最大砂礫石覆蓋層深度22.5m見基巖，上口寬約26m，下口寬約5m。此段采用挖除砂礫石覆蓋層，澆筑鋼筋砼防滲墻的方式與趾板連接。鋼筋砼防滲墻高度為25m，墻厚1.5m。砼防滲墻兩側(cè)砂礫石料回填要求同步碾壓進(jìn)行，碾壓指標(biāo)同壩體，即相對密度≥0.85。防滲墻與趾板連接在水平趾板中間設(shè)置接縫，將趾板分成兩塊，以增加柔性和通過三條接縫來吸收防滲墻與趾板、趾板與面板之間的相對位移，接縫均按周邊縫處理，設(shè)置三道止水，對基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。固結(jié)灌漿為兩排，孔排距均為3m，灌漿深度10m；帷幕灌漿為一排，孔距為2m，深入巖體透水率為5Lu區(qū)內(nèi)。壩體面板和趾板與灌漿帷幕共同形成一完整的防滲體系。

2.5 壩體分區(qū)設(shè)計(jì)。壩體填筑料分區(qū)從上游到下游主要分為蓋重區(qū)、鋪蓋區(qū)、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、基坑開挖料填筑區(qū)、利用料區(qū)等7個(gè)分區(qū)。

3、有關(guān)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 建造在深厚覆蓋層以及古河槽上的混凝土面板砂礫石壩，采用分離式面板防滲設(shè)計(jì)是安全可靠的。當(dāng)然前提條件要排除壩基覆蓋層有無影響壩基穩(wěn)定的軟弱夾層、易于液化的砂層或透鏡體的現(xiàn)象。其次覆蓋層天然狀態(tài)要密實(shí)，強(qiáng)度要高，允許承載力要大。以保證壩基穩(wěn)定性和壩體不會(huì)產(chǎn)生較大沉降。

3.2 采用分離式高性能混凝土面板，使面板能更好的適應(yīng)壩體沉降變形，減少了面板裂縫的出現(xiàn)。簡化板間縫止水結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用分離式無筋防滲面板，顯著減低了工程投資。

3.3 壩址兩岸坡度陡峭，岸坡段趾板采用了L形趾板結(jié)構(gòu)，減少了岸坡石方開挖量，降低了工程造價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1]碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL274-2001）.

[2]混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范（SL228-98）.