某水庫擴建工程大壩壩型的研究

【摘要】某水庫擴建工程擴建方案為加高原大壩，新建副壩，主壩壩型為土工膜斜墻堆石壩，副壩通過混凝土重力壩、面板堆石壩、土工膜斜墻堆石壩三種當地材料壩進行比較研究后，選擇出經濟合理的壩型。

【關鍵詞】大壩；地材料壩；土工膜斜墻堆石壩；混凝土重力壩；面板堆石壩

1、工程概況

某水庫擴建工程由大壩、溢洪道、導流兼放水隧洞三部分組成。擴建方案為加高原大壩，新建副壩，加高原溢洪道，新建導流兼放水隧洞。水庫總庫容由原來的68×104m3擴建為130×104m3，庫容增加62×104m3，下游控制灌溉面積由原來的3650畝增加至7150畝，灌溉面積增加3500畝。

2、大壩壩型研究

2.1 主壩壩型研究

現狀大壩壩型為土工膜斜墻堆石壩，水庫擴建后大壩仍采用原壩線布置形式，為了充分利用原壩體已有堆石體和漿砌石體方量，盡量減少堆石填筑方量和保證壩體結構的穩定，擴建后主壩仍采用土工膜斜墻堆石壩。

2.2 副壩壩型

副壩壩型研究根據地形條件、地質條件、筑壩材料、施工條件、氣候條件及壩基處理等各種因素，初步擬定3種壩型進行定性比較，選定技術上可靠、經濟上合理的壩型。設計壩型采用混凝土重力壩、面板堆石壩、土工膜斜墻堆石壩進行比較。

（1）混凝土重力壩設計

混凝土重力壩壩頂高程1591.50m，壩頂寬度5m，壩頂長度100m，根據壩體穩定分析，初擬壩體斷面為：頂寬2m迎水面上部3m鉛直，下部邊坡1：0.2，背水面邊坡1：0.35。為滿足交通要求壩后采用開挖料培厚，回填頂寬3m，回填邊坡1：1.6。壩基坐落在弱風化層中部。

（2）面板堆石壩設計

壩頂寬5.0m，壩頂全長100m，上游壩坡為1：1.5，下游壩坡為1：1.6，防浪墻頂高程1591.50m，高出壩頂1.0m，防浪墻的結構形式為“L”型，高2.36m，厚0.3m，采用C25F200鋼筋混凝土現澆。壩頂路面為20cm厚的泥結石路面，路面自上游向下游傾斜，坡度2%，壩頂下游側設路沿石，高出壩頂0.2m，材料為C25混凝土。上游壩坡設置混凝土面板，面板厚度30cm，從面板向下游依次鋪設10cm厚碾壓砂漿、水平寬度3.0m的墊層料。下游壩坡采用6cm厚的預制六棱塊護坡。

（3）土工膜斜墻堆石壩設計

壩頂寬5.0m，壩頂全長100m，上游壩坡為1：2，下游壩坡為1：2，防浪墻頂高程1591.50m，高出壩頂1.0m，防浪墻的結構形式為“L”型，高2.36m，厚0.3m，采用C25F200鋼筋混凝土現澆。大壩壩頂下游側設路沿石，斷面尺寸為30cm×60cm，路沿石高出壩頂20cm。路沿石采用C25F200混凝土現澆。大壩壩頂為20cm厚泥結石路面，為排出雨水，壩頂向下游單向傾斜，坡度為2%。大壩上游壩坡為1：2，采用0.2m厚C25F200混凝土板護坡，護坡下鋪設1.3m厚的砂礫石墊層，砂礫石墊層下鋪設“兩布一膜”防滲，其規格為250g/0.5mm/250g，土工膜與下游堆石體之間設1m厚的砂礫石過渡層。大壩下游壩坡為1：2，下游壩坡采用6cm厚預制六棱塊護坡。

（4）壩型研究比較

壩型比較采用混凝土重力壩、面板堆石壩、土工膜斜墻堆石壩進行比較。根據3種壩型的基礎處理、施工、運行維修、投資等方面進行比較，見表2-1：

綜上，三種壩型均有建壩條件，混凝土重力壩是由混凝土修筑的大體積擋水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。主要依靠壩體自重來維持穩定的壩。混凝土重力壩有以下優缺點：

優點：（1）相對安全可靠。重力壩剖面尺寸大，壩內應力較低，筑壩材料強度高，耐久性，因而抵抗洪水漫頂、滲漏、地震和戰爭破壞能力都比較強；（2）施工方便。大體積混凝土可以采用機械化施工，在放樣、立模和混凝土澆注方面都比較簡單，并且補強、修復、維護或擴建也比較方便；（3）結構作用明確。重力壩沿壩軸線用橫縫分成若干壩段，各壩段獨立工作，結構作用明確，穩定和應力計算都比較簡單。

（2）壩體剖面尺寸大，混凝土用量多。造成工程投資偏大，從料場和混凝土的用量看，本工程壩型不適宜選擇混凝土重力壩；（3）壩體體積大，施工期混凝土的水化熱和硬化收縮，產生不利的溫度應力和收縮應力，因此，在混凝土澆注時需要有較嚴格的溫度控制措施。

3、壩型研究結論

綜合上述，設計從基礎處理、施工條件和工程投資方面綜合考慮，推薦采用當地材料壩。

當地材料壩面板堆石壩和土工膜斜墻堆石壩從施工角度看二者差異不大，但從工程投資看土工膜斜墻堆石壩明顯優于面板堆石壩，因此設計選用土工膜斜墻堆石壩。

作者簡介：王延文（1983.07--），工程師，現主要從事水利水電工程規劃設計工作。