淺析松樹林水庫壩型選擇及溢洪道布置

耿旭 王國慶 李懷斌 劉辛 黨海霞 貴州新中水工程有限公司

任國兵 吳俊 安順市水利水電勘測設計院

1.概況

工程區位于北西向構造地貌區，地形呈長條狀分布，山勢走向明顯反映出NW向長條狀緊密褶皺的特點。工程區位于揚子（Pt）準地臺-黔北臺隆-六盤水斷陷-威寧北西向構造變形區。構造形跡生成順序是近東西向褶皺形成最早，其次是北西向，北東向和北西西向的斷層形成時期最晚，各構造體系生成時期主要定型于燕山期。

褶皺：區內北西向褶皺表現十分明顯和強烈，并控制了測區的構造格架。主要褶皺有：⑴丁頭山背斜②郎岱向斜③三丈水背斜④六枝向斜。褶皺構造呈向南東凸出的弧形，形態呈S形彎轉。擬建水庫位于測區中部郎岱向斜核部地區。

斷裂：斷裂主要發育在測區東部和東南部，而測區中西部斷裂構造不發育。由于斷裂構造遠離庫區，對水庫成庫無大的影響。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），工程區地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期為0.35s，相應地震基本烈度為Ⅵ度，區域構造穩定性好。

2.壩型選擇

壩址出露巖層主要為砂泥巖。壩基和左壩肩巖體力學指標較低，強風化巖體工程地質綜合分類為CⅤ類巖體，弱風化巖體工程地質綜合分類為為C Ⅳ類巖體。右壩肩強風化巖體工程地質綜合分類為BⅤ類巖體，弱風化巖體工程地質綜合分類為為BⅣ1類巖體。總體上壩區弱風化帶巖體為軟質巖夾中硬巖，結構面較發育，互層狀結構，層間結合較差，抗滑、抗變形能力差～一般。壩基巖體總體以C Ⅳ類巖體為主，兼BⅣ1類巖體，地基為柔性地基。根據壩址地形地質條件，結合建筑材料種類及分布情況，壩址對拱壩的適應性差。因此選擇混凝土面板堆石壩和剛性重力壩兩種壩型進行比較。

地基適應性：重力壩中壩基為砂泥巖柔性地基，對建重力壩等剛性壩的適應性較差；面板堆石壩中壩基為柔性地基，混凝土面板堆石壩為柔性壩，對地基適應能力強，與壩基配合較好；面板壩較優。

壩基開挖：重力壩開挖斷面小但深度大。右壩肩開挖深度10 左右，河床開挖深度7～10m左右，左壩肩平均開挖深度7～8m。開挖量約4.4萬m3；面板壩開挖斷面大但開挖深度小。右壩肩平均開挖深度5左右m，河床開挖深度3～5m左右，左壩肩平均開挖深度3～4m，開挖量約3.5萬m3；面板壩較優。

承載力及變形要求：重力壩對承載力和抗變形要求高，基礎需置于弱風化巖體上，開挖量較大，壩基壩肩需作固結灌漿加固，固結工程量2620m。面板壩對承載力和抗變形要求較低，基礎置于強風化層中上部即可，不需對基礎作固結處理。面板壩較優。

邊坡開挖：重力壩左右壩肩需開挖至弱風化層，壩體嵌入坡面較深，相應邊坡開挖量較大；面板壩左右壩肩開挖至強風化層即可，壩體嵌入坡面較淺，削坡開挖量較小；面板壩較優。

泄洪設施：重力壩壩頂溢流挑流消能，建筑物布置緊湊，溢洪道為壩體組成部份。工程量較小，占地少，與下游河道連接平順，對消力池基礎防沖消能要求較高；面板壩壩頂溢流，溢洪道座落在堆石體上，溢洪道長，工程量大。壩體沉降變形對溢洪道影響大，對溢洪道的結構要求高。需設護堤導流設施，消力池防沖消能要求低于重力壩；重力壩較優。

施工導流施工圍堰：重力壩右岸導流洞，上下游設圍堰；面板壩右岸導流洞兼泄水隧洞，上下游設圍堰；二者相同。

大壩防滲：重力壩防滲主要為壩基、左壩肩、右壩肩和左右岸防滲，壩基沿壩軸線布置。帷幕線長440m，防滲面積1.41萬m2，灌漿進尺7630m，投資較小；面板壩由面板、趾板和左右岸坡防滲構成。左右岸防滲線同重力壩，趾板防滲線沿趾板線布置。帷幕線長460m，防滲面積1.52 萬m2，灌漿進尺8200m；重力壩較優。

泄水建筑：重力壩在右壩段設泄水設施，需封堵導流洞；面板壩利用導流洞作泄水隧洞；面板壩較優。

壩體：重力壩砼壩體單價高，砼填筑量3.08萬m3，總造價較高。對施工工藝要求高，施工復雜，施工速度較慢；面板壩堆石體工程量大但單價低，堆石量8.72萬m3，總造價較低。施工工藝相對簡單，施工速度快；面板壩較優。

施工占地：重力壩施工占地少；面板壩除壩體占地大外，臨時施工占地也大；重力壩較優。

建筑質量：重力壩粗細骨料要篩分，質量要求高；面板壩對堆石質量要求較低，石料為毛石即可；面板壩較優。

建材數量：重力壩砼壩建材用量較小；堆石壩用量大；重力壩較優。

地質條件，地基適應性，壩基開挖，承載力及變形要求，邊坡開挖，泄洪設施，施工導流、施工圍堰，大壩防滲，泄水建筑，壩體方量，施工占地，建筑質量，建材數量等因素綜合分析得出混凝土面板堆石壩比混凝土重力壩較為優選。

3.溢洪道工程地質條件及布置

進口段和溢流段布置在堆石壩體上，為壩體結構穩定問題。消力池位于河谷中央。壩址河谷較寬，地勢平緩，無深槽、跌坎、沖蝕溝及深厚覆蓋層，適宜布置消力池。

消力池河谷覆蓋層厚3～4m，下覆基巖為（J 2 l n 1-5）棕紅色泥巖、鈣質泥巖，產狀215°∠70°，巖層陡傾，無斷層發育，巖層完整，基礎穩定。強風化層厚6m左右，導墻基礎和消力池底板可置于強風化層中上部，承載力0.4～0.5MPa，可滿足要求。巖體親水性較強，開挖后長時間暴露易風化開裂，抗沖性能較差，需做防護處理。建議強風化基巖抗沖系數為0.5～0.6，弱風化基巖為0.8～1.0。開挖邊坡建議值為：巖質邊坡坡比1：0.35，覆蓋層坡比1：1.0。

兩種方案從地質角度都可行。岸邊式溢洪道較長，開挖工程量較大，存在邊坡穩定和支護問題，對壩體施工影響較大。壩頂溢流方式主要是消力池工程地質問題，工程量小，建筑物布置簡單，對壩體施工影響小。