隴縣南峽溝水庫工程壩址及壩型比選研究

馬智平，張龍超

（1.隴縣段家峽水庫灌溉管理處，陜西 隴縣 721200；2.中國水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局第一工程公司，陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

隴縣南峽溝水庫樞紐位于隴縣咸宜河支流南峽溝，屬千河二級支流，壩址位于曹家灣鎮(zhèn)房柯郎村，距河口4.4 km，距縣城約20 km，是一座以向咸宜河灌區(qū)灌溉供水及灌區(qū)煙農(nóng)生產(chǎn)生活供水為主的小（1）型水庫[1]，水庫總庫容為310萬m3,其中興利庫容251萬m3，死庫容28萬m3。南峽溝水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪洞、泄洪洞和取水建筑物管道組成。水庫的修建將改善該區(qū)的灌溉條件，對該區(qū)的煙草的發(fā)展將起到促進(jìn)和推動作用。

2 工程地質(zhì)

枝狀分布。由低至高可分為河床漫灘一、二級階地、洪積扇河谷斜坡及黃土梁帶等地貌單元。工程區(qū)主要地層為中下元古界隴山巖群（PtL）五個巖性段，主要以白云大理巖、斜長角閃巖、斜長片麻巖為主夾石英巖透鏡體；中生界白堊系（K）和尚鋪組紫紅色砂礫巖夾泥巖、橋組紫灰色復(fù)合成分礫巖夾砂巖透鏡體；其次為（Q）第四系松散堆積物等組成。

區(qū)域主要斷裂帶有：①隴縣-岐山-馬召斷裂（F12）；②千陽一彪角斷裂(F11)；③固關(guān)—虢鎮(zhèn)斷裂（F10）；④桃園-龜川寺斷裂（F9）。工程區(qū)地震動峰值加速度為0.20 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震基本烈度為Ⅷ度[2]。

3 水庫壩址比選

工程區(qū)位于低山丘陵區(qū)，地形總趨勢為西高東低。千河自北西向東南貫穿全區(qū)，河谷切割深度200 m～300 m，形成低洼的帶狀河谷地形。千河的支流及沖溝甚為發(fā)育，在平面上呈樹

3.1 壩址工程地質(zhì)條件

根據(jù)上、下壩址工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及施工條件進(jìn)行對比，比較結(jié)果見表1。

表1 壩址工程地質(zhì)條件比較表

上、下壩址相距0.2 km，綜合比較上、下兩個壩址的工程地質(zhì)條件，總體差異不大，詳細(xì)分析有如下優(yōu)缺點：

（1）上壩址塌岸方量較下壩址小。

（2）上壩址河谷及壩底長度較下壩址小，地形地質(zhì)條件較好。

（3）下壩址右壩肩附近有一掩臥褶皺構(gòu)造，巖體破碎，存在裂隙密集帶，上壩址無大的構(gòu)造發(fā)育，巖體相對完整。

（4）上壩址防滲深度及水平寬度較下壩址略小。

綜上認(rèn)為：上壩址具有修建重力壩、面板壩、均質(zhì)土壩工程地質(zhì)條件，從地形條件及構(gòu)造影響分析，上壩址略優(yōu)于下壩址，塌岸方量較少，防滲深度及水平寬度較小，從壩基條件和工程處理難易程度及工程量上講，上壩址優(yōu)于下壩址。

3.2 壩線比選

根據(jù)兩種壩型樞紐布置從地形地質(zhì)條件、工程布置、工程量、施工條件、工期、投資及運行等方面比較如下：

（1）工程地質(zhì)條件：根據(jù)兩壩線處地形地質(zhì)條件基本相同，均滿足均質(zhì)土壩布置的條件，壩基砂卵石層均為12 m～16 m厚，壩肩強(qiáng)風(fēng)化厚度也基本相同。上壩址僅在壩軸線位置壩線避開了坡積碎石土，下壩線軸線左岸位于坡積碎石土上部。

（2）樞紐布置：兩壩線壩頂長度基本相同，上壩線為160 m，下壩線為161 m，上下壩線泄洪洞及溢洪洞均布置在右岸，根據(jù)上下壩線布置情況，下壩線的溢洪洞和泄洪洞布置軸線長度均有所減小，但溢洪洞軸線需向山體方向移動。

（5）工程投資：根據(jù)上下壩線布置情況，下壩線投資相比較上壩線稍大。

南峽溝水庫不同壩線比較詳見表2。

表2 南峽溝水庫不同壩線比較表

根據(jù)對兩條壩線的工程地質(zhì)條件及工程布置、施工條件、運行管理、投資等多方面進(jìn)行綜合分析，上壩線相對而言工程投資較小，邊坡開挖較低，施工相對方便。上、下壩軸線位置見圖1。

圖1 上、下壩軸線位置圖

4 水庫壩型方案比選

根據(jù)工程區(qū)域地形及地質(zhì)條件等條件，選擇當(dāng)?shù)夭牧蠅我话爿^為優(yōu)選。因此分析工程區(qū)可建當(dāng)?shù)夭牧蠅斡芯|(zhì)土壩、粘土心墻壩和堆石面板壩，外購材料壩有重力壩。四種壩型主要建筑材料分別為：土料、砂石料、石料、粉煤灰及水泥。

根據(jù)類似工程經(jīng)驗，當(dāng)?shù)夭牧现我赃\距較近為宜，而根據(jù)上述筑壩材料分析，其中均質(zhì)土壩土料豐富、運距較近約3.5 km～4.0 km，均質(zhì)土壩可作為比選壩型。而堆石面板壩筑壩材料自開采難度大，基本無法實現(xiàn)，外購材料運距較遠(yuǎn)約為40 km，運輸費用及材料費均較高，筑壩不經(jīng)濟(jì)，堆石壩不宜選擇。粘土心墻壩所需的砂石填筑料較多，從河道開挖開采量有限，不能滿足，如選用開挖料，需要通過篩分，而且質(zhì)量難以保證，粘土心墻壩也不宜選擇。重力壩筑壩粉煤灰運距約100 km，水泥運距約47 km，基本滿足筑壩要求，重力壩可作為比選壩型。

根據(jù)兩種壩型樞紐布置的技術(shù)指標(biāo)和地質(zhì)條件，將樞紐布置施工、工程管理等總和比較如下：

（1）工程地質(zhì)條件：根據(jù)壩址工程地質(zhì)條件評價，壩址具備修建均質(zhì)土壩和重力壩的條件，但由于壩基最大砂卵石層厚度達(dá)16 m厚，壩肩強(qiáng)風(fēng)化厚度達(dá)25 m。因此，重力壩壩基若放在強(qiáng)風(fēng)化上需進(jìn)行全面的固結(jié)灌漿或者需要開挖到弱風(fēng)化才能滿足要求。而均質(zhì)壩對壩基要求較少，僅需對壩基樹根雜物清理，對截水槽位置開挖至巖石位置然后進(jìn)行帷幕灌漿即可滿足要求。

（2）樞紐布置：重力壩方案布置緊湊，泄洪及引水建筑物集于壩體內(nèi)為一體，管理方便。均質(zhì)土壩樞紐布置分散，在右岸多建一條溢洪洞和泄洪洞，特別是引水、倒流及泄洪集中布置與右岸，施工干擾較大，管理相對不便。

（3）當(dāng)?shù)亟ㄖl件：重力壩料源為天然砂礫石料、人工料骨料、粉煤灰等，當(dāng)?shù)靥烊簧暗[石料長位于千河，距壩址約10 km，人工骨料位于八渡鎮(zhèn)，距壩址40 km；粉煤灰位于寶雞市鳳翔縣長青工業(yè)園區(qū)，距離壩址100 km。用料均滿足工程需要，且有道路通往壩址。均質(zhì)土壩料源位于南峽溝出口位置，運距為3.5 km～4.0 km，儲量滿足工程要求，料場土料開車面積較大，開采范圍內(nèi)均為耕地，對耕地恢復(fù)較為方便。因此，在建筑材料上看，均質(zhì)土壩方案料源取得較為方便。

（4）工程施工：重力壩利用了碾壓混凝土筑壩，施工要求技術(shù)高。均質(zhì)土壩對施工技術(shù)要求相對較小，但工程較大。根據(jù)分析，混凝土重力壩較均質(zhì)土壩施工工期稍短。

（5）工程投資：根據(jù)兩種壩型布置方案的樞紐建筑工程投資，均質(zhì)土壩建筑工程費總投資約為0.92億元左右，重力壩建筑工程費總投資約為1.52億元左右。

兩種壩型布置方案主要技術(shù)指標(biāo)、施工工期及主要工程投資等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較見表3。

表3 南峽溝水庫壩型樞紐技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

5 結(jié)語

結(jié)合項目區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件以及施工條件進(jìn)行分析比較，選定上壩址為水庫樞紐地址。進(jìn)一步對上、下壩線比選，確定上壩線為工程選定壩線。同時對壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)夭牧稀⒁约霸O(shè)計、筑壩填料、施工條件和方法、工期、投資等多方面進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為均質(zhì)土壩相對而言土料儲量和質(zhì)量可控、施工難度小、施工工期較短可提前受益。因此，選定壩型為均質(zhì)土壩。為項目實施提供了切實可行的技術(shù)保證和支撐。