九龍水庫攔河壩壩型確定

摘 要：根據地形地質條件，分別采用重力壩和拱壩兩種壩型進行結構設計，從地形地質條件、投資、施工等多方面進行技術經濟比較，確定采用堆石混凝土壩作為設計壩型。

關鍵詞：水庫；壩型；堆石混凝土

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.113

1 工程概況

九龍水庫位于云南沾益縣城北的南盤江干流上，水庫總庫容為496.7萬m3，屬小（1）水庫。

壩址區為中低山河谷地貌，左岸山頂高程1945.34m，最大相對高差63m左右，山體較低緩，坡比約1：2.7，山腳出露基巖；右岸山體較為陡峻，山頂高程1937.64m，最大高差55m，坡比約1：2.5。

河床全部為沖積礫石層，軸線鉆孔處揭露厚度1.5m，上下游厚度0.5～2.0m，稍密實，上下游高程范圍1881.94～1882.47m；左岸地表多被坡殘積含碎石粘土和碎石層覆蓋，松散～中密，鉆孔揭露厚度0.7～4.8m，沿鉆孔向河床部位逐漸變薄；右岸覆蓋層厚度較左岸厚，鉆孔揭露厚度2.3～6.4m，沿鉆孔向河床部位逐漸變薄。

2 壩型比選

根據壩址地形、地質條件，筑壩材料分布及儲量、質量和運輸情況調查，確定當地材料壩適合采用混凝土面板堆石壩，此壩型雖能充分利用當地材料，但需在左岸山體開挖溢洪道，工程開挖量大且對壩體安全不利，故本工程對抗自然風險能力強，有利于工程管理的重力壩和拱壩進行比選。

（1）混凝土重力壩方案。堆石混凝土壩與常態混凝土壩和碾壓混凝土相比，具有水泥用量少、施工工藝簡單、水化溫升低、溫控措施可大大簡化甚至取消、施工速度快等優點，較為適合壩高不大的中小型水利工程應用，且本地區具有較為豐富的石料資源，因此混凝土重力壩壩型采用堆石混凝土型式。

攔河壩均由左岸非溢流壩段、溢流壩段、底孔壩段、輸水壩段和右岸非溢流壩段組成。壩頂高程1921.6m，壩頂寬6m，最大底寬45.325m，最大壩高48.1m，上游壩面鉛直，下游壩面坡比1：0.75。壩頂長度230.10m。壩體均分為12個壩段，橫縫間距14～22m，壩段均不設縱縫。

堆石混凝土重力壩上游防滲層采用厚1.5m的常態混凝土；壩體基礎墊層采用厚1.0m的常態混凝土；廊道周邊部位采用厚1.0m的常態混凝土；非溢流壩體下游表面設厚0.3m的自密實混凝土層；溢流壩堰面、墩墻以及泄洪底孔和輸水洞周邊混凝土均采用常態混凝土；壩體內部采用堆石混凝土。

為改善壩基及壩肩地質條件，提高基礎完整性和承載力，河床和兩岸壩基均進行固結灌漿，兩壩肩進行接觸灌漿，壩基進行帷幕灌處理。

（2）混凝土拱壩方案。九龍水庫壩址為淺窄的“U”形河谷，兩岸山體相對平緩，左、右壩肩沒有穩定堅實的巖體作支持。為改善拱壩兩岸與地基的連接條件，在壩的兩端設置重力墩，以便起到改善拱壩對稱性，增強拱座承載力和改善大壩應力和穩定條件的作用。拱壩方案洪水標準、樞紐布置及泄水、輸水建筑物規模、尺寸等均同重力壩方案。

攔河壩由左、右兩岸的重力壩段和中間的拱壩段組成，壩頂高程1921.6m，壩頂寬5m，最大壩高48.1m，壩頂總長280.66m。其中左岸重力壩段長90m，右岸重力壩段長30m，拱壩段長160.66m。拱壩段采用等中心角、等外半徑的等截面圓弧單曲拱壩，上游面鉛直，分為5個拱圈4不等段，從上至下每段的高度分別為12m、12m、12m、12.1m。拱冠梁頂厚5m，底部最大厚度15m。壩頂水平拱圈中心角98.82°，半徑為93.15m。

為便于施工期間混凝土散熱和降低收縮應力，防止混凝土產生裂縫，攔河壩分段澆筑，各段之間設置收縮縫，在壩體混凝土冷卻到年平均氣溫左右、混凝土充分收縮后，再用水泥灌漿封填，以保證壩的整體性。拱壩橫縫設置以中間高程處的徑向為準，采用鉛直平面分縫，底部縫面與建基面的夾角大于60°；縫內設鉛直向的梯形鍵槽，以提高壩體的抗剪強度。壩體橫縫間距為20～18.83m。壩體底寬不大，不設縱縫。基巖灌漿處理方案同重力壩。

（3）壩型確定。堆石混凝土重力壩方案投資5530萬元。混凝土拱壩方案投資5820萬元，重力壩較拱壩方案節省約300萬元。

壩址處為不對稱的“U”形河谷，兩岸山體相對低緩，壩軸線長度約230m，壩高約48m，寬高比L/H接近5，一般來說高寬比大于4.5，從地形條件上看已不宜修建拱壩；從地質條件看，左右壩肩鮞狀灰巖、灰巖巖層傾角10°～17°，其中右壩肩傾向下游，且兩組節理和溶孔溶隙發育，同時左壩肩發育有多個溶洞，兩岸壩肩沒有穩定堅實的巖體作支持，不利于混凝土拱壩的布置。

混凝土拱壩壩體結構較為復雜，受地形、地質條件的限制，需要在左、右岸分別設置混凝土重力壩段；壩體混凝土施工需分塊跳倉進行，施工工藝復雜，溫控措施要求嚴格，工期相對較長，后期壩體并縫灌漿對水庫蓄水影響也較大。混凝土重力壩方案壩體結構和施工工藝簡單，同時堆石混凝土水泥用量少、水化溫升低、溫控措施可簡化甚至取消、施工速度快。

綜合比較，本工程攔河壩壩型采用堆石混凝土重力壩方案。

3 結語

壩型選擇是水庫樞紐工程前期重要工作內容，壩型選擇受地形地質條件、施工、投資等多方面影響。本工程為節省投資、降低施工難度、加快施工進度，采用堆石混凝土壩作為設計壩型。

參考文獻：

[1]SL319-2005，混凝土重力壩設計規范[S].

[2]SL282-2003，混凝土拱壩設計規范[S].

[3]SL678-2014，膠結顆粒料筑壩技術導則[S].

作者簡介：王仲良（1980-），男，河北饒陽人，本科，高級工程師，從事水工結構設計工作。