景觀工程重力壩設計

唐全民（四川省水利水電勘測設計研究院，四川 德陽 618000）

景觀工程重力壩設計

唐全民
（四川省水利水電勘測設計研究院，四川 德陽 618000）

本文探討了景觀工程重力壩的設計及應注意的問題。

重力壩；景觀工程；設計

1　概述

琴蛙湖水庫是合江縣近年來重點打造的景區——玉蘭山景區“千畝高山濕地公園”的重要組成部分，是一座以打造水景觀、開發旅游、改善生態環境為主，兼顧景區生活用水和消防用水等綜合利用的水利工程。水庫距縣城約70.0km，壩址以上控制集水面積1.33km2，多年平均徑流量91.8×104m3。水庫正常蓄水位996.00m，總庫容96.0×104m3

2　工程地質地形條件

工程壩址區山高谷深，無公路相通。河谷斷面呈“V”型特征，正常蓄水位時谷寬100.0m；兩岸地形坡度35～45°，基巖基本裸露，植被發育。在壩軸線下游100.0m處河床形成高約70.0m的跌水陡坎——煙雨巖瀑布。壩址區覆蓋層主要為坡殘積堆積層，厚度較小；基巖為白堊系上統夾關組，紫紅色厚塊狀砂巖，分布于河床及兩岸坡。巖體物理力學指標建議值詳見表1。

表1　壩址區巖體物理力學指標建議值

3　設計要求

3.1總體要求

玉蘭山景區是合江縣“旅游興縣”戰略重點打造的旅游景區。琴蛙湖作為玉蘭山風景名勝區建設的核心內容，以水為題，規劃著力打造“千畝濕地生態公園”。為此，需將水庫大壩與公園景觀融為一體，一改普通水利工程單調呆板的形象，并適應濕地公園打造的特殊要求。

3.2水深要求

琴蛙湖水庫壩高34.0m，壩前最大水深31.0m，而濕地公園為拓寬水面，打造親水淺灘、湖邊浴場等旅游休閑設施，要求庫內水深為3.0m～4.0m，最深不得超過10.0m。

3.3綠化要求

為與濕地公園整體景觀相協調，要求大壩壩面全部綠化，避免出現混凝土灰暗呆板色彩。

3.4壩頂觀景要求

濕地公園建成后，大壩上游為千畝浩淼水面，下游為壯觀煙雨巖瀑布，為此要求壩頂視野開闊通透，人車分流。

3.5壩肩景觀設施需求

工程建成后，琴蛙湖大壩將作為核心觀景點，車流、人流集中，要求大壩附近配套相應的旅游觀景設施，如游客服務中心、停車場、休息座椅等公共設施。

4　設計思路

玉蘭溝河道轉彎下游100.0m即為高差達70.0m的煙雨巖陡坎，往上則水域面積將大大減少，因此選擇在玉蘭溝彎道聽濤廊處建壩。工程區基巖基本裸露，砂巖儲量豐富，而20.0km范圍內無天然砂礫石料，外購運距50.0km，經綜合比較，選擇了C15細石混凝土砌條石重力壩型。

為解決庫內景觀水深要求，擬將大壩開挖棄渣回填于庫內，回填深度21.0m，由此大壩除承受水壓力、波浪壓力、揚壓力等常規荷載外，還將承受較大的土壓力，對大壩穩定影響較大。因此，將大壩基礎建基面開挖成略傾向上游的斜面，并結合大壩固結灌漿孔設置砂漿錨筋樁抗滑。

重力壩下游壩面常為光滑斜面，出露灰暗的混凝土本色，影響美觀；且坡度較陡，難以采用草皮護坡等措施。為與景區協調統一，本工程大壩下游面全部設置成臺階狀，其上人工栽種花卉植物，不僅掩去混凝土本色，而且遠看姹紫嫣紅，郁郁蔥蔥，可為景區增色添彩。

為解決壩頂觀景需求，壩頂不能出現啟閉機閘房等有礙觀瞻的建筑物，因此本工程摒棄了常規卷揚式啟閉機，改為采用頂推液壓式啟閉機，將泄洪放空閘門啟閉設施埋設于壩體之內。壩頂選用造型美觀的通透式工藝欄桿，并懸挑人行觀光平臺，人車分流。

為提供大壩附近旅游公共設施場地，擬將大壩左右壩肩壩頂高程以上山體進行開挖，形成左右壩肩平臺，既提供了寬敞的公共設施布置場地，又拓展了觀景視野。

5　設計方案

5.1大壩設計

琴蛙湖水庫大壩為C15細石混凝土砌條石重力壩，壩頂高程997.00m，壩頂寬8.0m，，壩頂軸線長121.0m，建基面高程963.71m～965.22m，軸線建基面高程964.00m，最大壩高33.00m，最大壩底寬度30.9m。大壩上游邊坡為1︰0.2，高程987.00m處起坡。大壩下游為臺階式，自高程988.67m向下，每級臺階寬0.38m，高0.50m。大壩左右壩肩均與景區環湖公路相連，形成完整的環湖旅游觀光通道。

大壩壩頂總寬12.0m，其中8.0m為旅游觀光電瓶車通道，上下游均懸挑2.0m為游客觀光人行通道。壩頂上下游及觀景平臺邊緣均精選造型美觀的通透型工藝欄桿。大壩下游設計為臺階式，臺階上可布置各種花卉植物，遠看萬紫千紅，郁郁蔥蔥。

大壩上游面采用鋼筋混凝土面板作為防滲層，防滲面板厚0.3～0.5m，采用抗滲等級W6的C20混凝土。壩體為C15細石混凝土砌條石。大壩底部設1.5m厚的三級配常態C15混凝土作為基礎墊層。河床壩段壩底建基面為呈4°傾向上游的斜面，壩底上游設置2.5m寬，1.50m深的齒墻，齒墻底高程962.00m；壩底下游齒墻寬3.4m，深2.0m，齒墻底高程963.42m。

結合溢流孔閘門控制需要，將液壓啟閉機油泵房及現地控制屏設置在溢流孔口上部壩體內，壩內空間長5.0m，寬4.0m，高2.5m，設梯步從上游工作閘門平臺進入。

壩后河道轉彎，留有較好的場地利用空間，在主壩壩后約45m處修建一道攔水景觀低壩。景觀低壩采用低實用堰型式，軸線長22.0m，壩頂寬2.0m，壩底寬度9.92m，壩頂高程971.00m，低壩建基面高程963.40m，最大壩高6.6m。低壩上游側坡度1：0.2，下游側坡度1∶1。溢流壩段設置在中段，堰頂高程970.00m，壩段長10.0m，溢流凈寬9.0m，設一個閘墩，架橋板作為人行觀光通道。景觀低壩底部上下游均設置寬1.0m，深1.0m的齒墻。

景觀低壩壩殼采用C25鋼筋混凝土，厚0.3m，中間壩體采用C15埋石砼澆筑，壩基采用0.8m厚的C15混凝土作為墊層。大壩平面及剖面詳見圖1～2。

圖1　大壩平面布置圖

圖2　大壩縱剖面圖

5.2基礎處理設計

基礎防滲采用帷幕灌漿處理。沿壩軸線布置防滲帷幕并在右壩肩設置一段防滲刺墻，刺墻長10.0m，寬2.0m，高10.0m，軸線與防滲軸線一致，采用C20混凝土澆筑，左右岸防滲帷幕沿防滲軸線延伸至與正常蓄水位銜接，其中左岸自左壩肩沿防滲軸線向外延伸70.0m，在過左岸沖溝時修建重力式擋土墻，擋土墻頂高程997.00m，長22.0m，最大墻高6.0m，迎水面邊坡1︰0，背水側邊坡1︰0.5并以土石回填，墻底帷幕灌漿。右岸防滲帷幕自右壩肩向外延伸120.0m。防滲帷幕灌漿為2排，排距1.0m，孔距2.0m，呈梅花形布置。攔河大壩帷幕灌漿軸線長305.0m。帷幕灌漿設計防滲標準按深入透水率q≤5Lu的巖層以下3.0m控制。

重力壩對壩基要求較高，為此在大壩基礎下設固結灌漿孔，固結灌漿孔孔徑采用0.13m，孔排距3.0m，深8.0m。河床壩段灌漿孔內置鋼筋骨架并灌注水泥砂漿形成砂漿錨筋樁。砂漿錨筋樁是在固結灌漿孔內置鋼筋及鋼管形成骨架并灌注M30水泥砂漿形成。鋼筋骨架為3根Φ28的Ⅱ級鋼筋，等角度平均分布在Φ25鋼管外側，采用斷續焊連接。在鋼管底面以上每隔1.0m在鋼管的三面布設直徑1.0cm的出漿孔，鋼筋骨架上端彎折成30°，錨固于大壩壩體內，錨固長度3.0m。固結灌漿孔內灌注M30水泥砂漿并以機械封孔。

5.3泄水建筑物設計

本工程控制集水面積僅1.33km2，上游來水量很小。溢流壩段主要功能為平日放水滿足煙雨巖瀑布景觀需水要求，洪水期開閘泄洪。采用孔口出流方式泄洪，在大壩中段設置一孔閘門。泄流孔底板高程990.00m，孔口尺寸（寬×高）為2.0m×2.0m，堰面曲線為拋物線。在閘門旁設一直徑20cm的旁通管作為下游生態用水放水管，旁通管以閘閥控制。本工程最大下泄流量僅15.0m3/s，最大單寬泄流量僅7.5 m3/s。類比已成其他工程，本工程采用階梯式溢流壩段消能，下游再設置長10.0m，深1.0m的消力池。溢流壩段自高程989.42m開始，利用階梯消能，階梯前12級均為不等高階梯，其臺階高度為0.08m～0.97m，以下每級階梯均為高1.0m，寬0.75m。溢流壩段寬度2.0m，兩側設0.6m寬導墻，導墻高于溢流面2.0m。

溢流壩段控制閘門為平板鋼閘門，為滿足壩頂景觀需求，閘門采用液壓式啟閉機，避免在壩頂設置啟閉機和閘房。同時為控制閘門配套自動化控制系統，接入管理房實行計算機遠程自動化控制。

6　結語

隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，生態、旅游、綠色、健康等概念越來越深入人心，傳統的水利行業也將與景觀、生態等行業產生更多的交集。開拓思路，改進觀念，博采眾長，融合設計將是水利設計新的要求。琴蛙湖水庫規模雖小，但純為打造旅游景區而修建，在建筑物功能和外觀設計上均提出了新的要求，對水工建筑物在專業領域的應用設計，具有一定啟發意義。

［1］SL319—2005.混凝土重力壩設計規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［2］SL25-2006.砌石壩設計規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2007.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.073

唐全民（1981-），男，工程師，從事水利水電工程設計工作。