梅子箐水庫擴建工程三洞橋水庫主壩壩型比選

肖富桔，杜守來

(攀枝花市水利水電勘測設計咨詢有限公司，四川攀枝花，617000)

1 工程概況

四川省攀枝花市西區梅子箐水庫擴建工程由水庫樞紐工程、充水工程、梅子箐灌區工程和福田灌區工程組成，水庫樞紐工程包括梅子箐水庫擴建工程、三洞橋水庫工程和高澗溝水庫擴建工程。

三洞橋水庫位于四川省攀枝花市仁和區福田鎮與云南省麗江市華坪縣興泉鎮交界處，地處攀枝花市仁和區福田鎮大興河上，因兩省交界處有一橋梁(三洞橋)而得名三洞橋水庫，工程建設目的是為解決梅子箐水庫引水水源而修建，三洞橋水庫建成后總庫容為59.4萬m3。

2 壩址、壩軸線選擇

梅子箐水庫充水工程的取水口布置在仁和區福田鎮大興河上，即在大興河上修建三洞橋水庫，根據水文調節計算結果，三洞橋水庫需要興利庫容45.62萬m3，由于三洞橋以上地勢平坦，并且屬云南省華坪縣管轄，設計在滿足向梅子箐充水要求的前提下，以回水不超過省界限為原則進行壩軸線選擇，即在河道高程1185.0m至三洞橋段選擇壩軸線。

大興河河道高程1185.0m至三洞橋段僅長1700m，通過現場勘察，根據當地的實際地形、地質條件，擬在三洞橋下游1420m(直線距離990m)處修建三洞橋水庫。由于壩軸線上移，地質條件基本相同，河道雖然變緩，但是河道狹窄，回水將進入云南省境內，兩岸農田淹沒較多，補償投資增大且補償協調困難。擬建壩軸線下游河道逐漸變陡，河道加寬，并且軸線下游220m右岸為大面積農田和農戶集中居住區，無壩軸線選擇條件。所以整個上壩址范圍內壩軸線無比較價值，本次設計推薦在河道下游距省交界線1420m(直線距離990m)處修建三洞橋水庫。

3 壩型比選

根據地形、地質條件和當地建筑材料的情況，初步擬定了以碾壓心墻土石壩為代表的當地材料壩和以混凝土重力壩為代表的剛性壩進行重點研究[1]，根據各壩型特點布置攔河大壩和樞紐其他建筑物后進行同精度比較，擇優選定壩型。

3.1 方案布置

3.1.1 碾壓心墻土石壩

碾壓心墻土石壩壩頂高程1221.50m，壩頂長81.00m，壩頂寬5.00m，最大壩高30.50m。上游壩坡由上至下分為2級壩坡，分別為1∶2.25、1∶2.50，在高程1211.50m處設2.00m寬的馬道；下游壩坡由上至下分為3級壩坡，分別為1∶2.00、1∶2.25、1∶2.50、1∶1.50，在高程1211.50m、1201.50m處設2.00m寬的馬道，棱體頂寬2.00m。大壩心墻頂部高程為1218.32m，頂寬3.00m，上、下游邊坡均為1∶0.25，上、下游均采用砂卵石做過渡料，厚1.50m。大壩心墻采用昔格達組粉質砂巖填筑，要求Rd≥1.7×103kg/m3，K≤1×10-5cm/s；壩殼料采用石渣料填筑，要求Rd≥1.875×103kg/m3，K≤1×10-4cm/s。工程防滲系統由壩體防滲系統及基礎防滲系統組成。壩體防滲系統采用大壩心墻(昔格達土料)防滲。基礎采用帷幕灌漿，灌漿軸線為大壩壩軸線，心墻底部做混凝土灌漿蓋板。根據地勘資料，帷幕灌漿采用單排二序，灌漿孔沿壩軸線布置，灌漿自下而上循序進行，最終孔距2.00m，帷幕灌漿深入相對不透水層5.00m，相對不透水層指標Lu≤8。壩頂上游設防浪墻，防浪墻頂高程為1213.90m，高于壩頂1.20m，大壩下游澆筑C20鋼筋混凝土欄桿。碾壓心墻土石壩斷面詳見圖1。

3.1.2 混凝土重力壩方案

混凝土重力壩[2]大壩由溢流段和非溢流段組成，大壩總長83.00m，壩頂寬4.0m，最大壩高32.50m，壩頂高程為1221.50m。大壩樁號K0+000.00～K0+025.30和K0+042.80～K0+083.00段為非溢流壩段，上游壩坡為1∶0.00，下游壩坡在高程1217.70m以上為1∶0.00，在高程1217.00m以下為1∶0.70；大壩樁號K0+025.30～K0+042.80段為溢流壩段，上游壩坡為1∶0.00，下游壩坡為1∶0.70。大壩樁號K0+025.30～K0+042.80段為溢流壩段，上游壩坡為1∶0.00，下游壩坡為1∶0.70。溢流堰采用閘門控制的寬頂堰，溢流堰凈寬16.00m，堰頂高程為1214.00m，閘門分為兩孔，為平面鋼閘門，單孔閘門尺寸為8.00m×4.50m(寬×高)，采用卷揚式啟閉機啟閉。消能方式采用底流消能，溢流段下游接消力池。消力池寬16.00m，長42.00m，深4.50m，兩側邊墻高9.50m。為了保護下游河道兩岸不受沖刷，在消力池出口河底護坦。大壩采用帷幕灌漿進行壩基防滲，大壩上游設灌漿平臺，灌漿平臺寬2.50m，厚2.00m，與壩體連接處利用紫銅片止水帶止水，瀝青麻絲填充。帷幕灌漿布置為單排雙序孔，最終孔距2.00m，自下而上灌漿，灌漿底線以Lu≤10下再灌一段為準。混凝土重力壩斷面詳見圖2。

圖1 碾壓心墻土石壩大壩標準制面

圖2 混凝土重力壩大壩標準剖面

3.2 方案選擇

3.2.1 建壩條件

擬建的三洞橋水庫庫區總體屬中山區構造侵蝕地貌，斜坡、溝谷地形。取水口位于大興河下游，在庫區段總體呈南北展布，兩側山體斜坡坡度一般在15°～23°，但近河谷處坡度突然變得較陡，擬定壩址區這種情況更為顯著。大興河的右岸為華坪到攀枝花的S310省道沿庫區延伸，局部地段在公路內側形成高約5m～10m的開挖邊坡，其余段為原始地形地貌，當地農民進行的生產、生活活動主要是種植蔬菜、玉米、水稻及芒果等，斜坡多生長雜草及少量灌木，植被發育不良。

3.2.2 樞紐布置條件

根據樞紐工程布置，兩種壩型補水取水隧洞布置位置基本相同，區別在于碾壓心墻土石壩需修建岸邊溢洪道作為專門的泄水建筑物，且因溢洪道的開挖，在右側形成高邊坡，高邊坡上緊鄰S310省道，水庫建成后的運行將對S310省道形成隱患；混凝土重力壩可從壩頂泄流，更易于解決永久性泄洪問題，不必另行布置泄水建筑物，并且可以避免修建泄水建筑物帶來的高邊坡治理及隱患問題。就樞紐布置條件而言，混凝土重力壩方案略優。

3.2.3 施工條件

①碾壓式土石壩

根據工程布置，碾壓式心墻土石壩土石方填筑10.28萬m3，影響本方案施工工期的關鍵線路為：沖砂洞工程→壩基開挖與基礎處理→帷幕灌漿→壩體填筑。該線路中大壩基礎處理與大壩填筑成為控制工期的主要因素。采用該壩的優點是可以充分利用當地建筑材料，施工工藝簡單；不足之處是由于壩址為狹窄河谷，施工場地小，不利于大型機械施工，壩體與溢洪道開挖之間施工干擾較大。施工總工期為7個月。

②混凝土重力壩

根據工程布置，混凝土重力混凝土澆筑2.02萬m3，影響本方案施工工期的關鍵線路為：壩基開挖與基礎處理→帷幕灌漿→壩體混凝土澆筑。該線路中大壩基礎處理與壩體混凝土澆筑成為控制工期的主要因素。該壩型各部分之間施工干擾小，技術成熟，施工期洪水影響小。施工總工期為7個月。

兩種壩型交通條件基本相近，雖施工期的關鍵線路略有差異，但施工總工期一致，施工工藝都很成熟。雖然碾壓式土石壩為代表的當地材料壩具有充分利用當地建筑材料的優點，但因場地狹小，施工干擾大，所以就施工條件而言，混凝土重力壩方案占優。

3.2.4 投資比較

根據工程布置主要建筑材料用量計算比較，碾壓式土石壩和混凝土重力壩兩種壩型的樞紐工程總投資分別為1690.13萬元和992.40萬元，以混凝土重力壩方案投資最省，指標更優。

4 結語

從以上四方面的綜合比較，混凝土重力壩在施工條件、樞紐布置條件方面均占優，并且工程直接費用投資少697.73萬元，所以本工程推薦混凝土重力壩方案。