豐厚水庫擴容工程方案比選

伍思成

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 概述

田林縣位于桂西北旱片，屬于干旱災害頻發地區，2009—2010年大旱對地區經濟社會發展特別是農業生產造成嚴重影響，給人民生活飲水帶來很大困難。潞城瑤族鄉地處百隆高速路必經之處，具有良好的交通區位優勢，隨著集鎮及工業園的發展將導致用水量的快速增長，缺水問題將更加嚴重。樂里河支流平吉河上的豐厚水庫是距潞城鄉及潞城旺吉工業園區最近的供水水源，現狀調節能力較弱，歷年汛期均出現大量棄水，尚有較大的開發利用潛力。為了解決田林縣潞城瑤族鄉用水安全、實現經濟社會可持續發展，對豐厚水庫加高擴容非常必要。

現狀豐厚水庫是一座以灌溉為主，兼顧防洪等綜合利用水利工程，位于百色市田林縣潞城鄉豐厚屯附近，距田林縣城約25 km。豐厚水庫擴容工程由大壩、溢洪道、放水系統和供水管道等主要建筑物組成。通過豐厚水庫擴容及修建輸水管道，可以有效解決田林縣潞城鄉集鎮、村屯供水問題。

豐厚水庫建于樂里河支流平吉河上，水庫擴容后正常蓄水位抬高5 m，由現狀的423.0 m 抬高至428.0 m，總庫容由884萬m3擴容至1110萬m3，有效庫容由613萬m3擴容至838萬m3。

2 工程地質條件

豐厚水庫所處區域位于云貴高原向廣西低山丘陵區過渡的斜坡地帶，區域內為中低山峽谷地形地貌，地勢總體上為北高南低，山峰高程一般在685～1023 m 之間，河谷高程在385～390 m 之間，水庫處于樂里河上游，庫區北西面為右江水系與紅水河水系的分水嶺—米花嶺。峰谷高差較大，工程區內全部為碎屑巖相區，河谷坡間無明顯的階地，巖坡一般較陡，在30°～40°之間，局部為陡坎，山上沖溝較發育，切割較深，測區內植被發育，以原始灌木為主，部分為開墾荒地。

測區內出露的地層有第四系、三疊系、二疊系。

工程區所屬的大地構造分層屬桂區坳陷印支褶皺帶，區域構造形跡以北西向為主（右江系）。工程區位于較大的北西向區域性構造斷裂帶：舊州—田林北西段，斷裂長度大于100 km。本區構造為緊密線狀褶皺和壓扭性斷裂。褶皺基本上為復式向斜，總體走向N45°W～N50°W，軸面傾向以北東為主，傾角70°～80°。壓扭性斷裂裂面走向大體上與褶皺軸走向一致，其中以那固—六丹—能良、六屯—新寨—弄讀—渭谷和舊州—板桃—潞城—樂里3條斷裂帶最大。

工程區內未有過地震歷史記錄，但在兩側區域構造斷裂帶內有歷史記載的地震有11次，其中沿右江斷裂帶4.7級以上地震有7次。根據研究資料，右江斷裂帶自第四紀晚期以來均沒有再發生新的活動，不屬活動斷裂，也不具備發生強烈地震的地震地質背景。本工程區處于兩條大斷裂帶南東面，屬構造活動相對穩定地區，主要的震源區距離較遠，對本工程影響微弱。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015），本區地震動峰值加速度為0.1 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度，區域構造穩定性差。

3 方案選擇

3.1 方案布置原則

（1）大壩高度應滿足蓄水庫容要求。

（2）各建筑物的布置盡量和臨時建筑物相結合，并有利于施工。

（3）溢洪道的布置要便于渲泄洪水、方便運行管理及確保工程安全。

（4）確保工程建設后枯水期能滿足下游灌溉及河道內生態環境用水。

3.2 方案選擇

土石壩擴容加高一般可采用壩前培厚加高、壩頂戴帽加高及壩后培厚加高3種方案。

3.2.1 方案一：壩前培厚加高方案

壩前培厚加高方案一般采用水庫放空清基后填筑或水庫蓄水情況下填筑施工，由于本工程現狀無專門的放水系統，輸水隧洞最大過流量僅為1.2 m3/s，小于枯水期來水量，因此無法采用水庫放空清基后填筑方案，故采用壩前培厚加高方案需要考慮采用在水庫蓄水情況下填筑。若采用水庫蓄水情況下填筑方案，則必須考慮水庫淤積物情況，進行淤積物變形及穩定分析，還需要研究排水固結措施及考慮控制加高速率方案等，對大壩培厚加高施工要求苛刻，施工質量難以控制。不僅如此，壩前培厚加高方案還需布置長182 m，高8 m 的土石圍堰，施工度汛風險較大。除此之外，壩前培厚加高方案還需拆除大壩上游側現狀混凝土護坡。故擴容不考慮采用壩前培厚加高方案。

3.2.2 方案二：壩頂戴帽加高方案

壩頂戴帽加高方案就是直接在壩頂填筑土料，將壩體加高擴容。壩頂戴帽加高方案的主要制約因素為原壩體的填筑質量、壩坡安全余度及壩基地質條件等。根據地質勘探成果，大壩心墻填土的壓實度為84%～90%，壩殼填土的壓實度為87%～89%，2012 年水庫進行除險加固，并于2016 年完工，主要加固措施為大壩壩坡加固和壩體灌漿等，但是這些處理措施并沒有改變原壩體壓實度，大壩心墻及壩殼填筑土的壓實度仍然不符合《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274-2020）規定的中壩壓實度不應低于96%的要求；心墻填土滲透系數平均值大于1×10-5cm/s，不滿足《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274-2020）規定的心墻滲透系數不大于1×10-5cm/s 的要求。由于水庫擴容需將壩頂高程由428.2 m加高至431.6 m，加高高度3.4 m，若直接在原壩頂進行戴帽加高，大壩滲流穩定及壩坡穩定不滿足規范要求，故擴容不考慮采用壩頂戴帽加高方案。

3.2.3 方案三：壩后培厚加高方案

壩后培厚加高方案是在壩后坡及壩頂填筑土料將壩體培厚加高，也是《碾壓式土石壩設計規范》（SL274-2020）優先推薦的大壩擴容方法。壩后加高培厚方案施工簡單、方便，大壩滲流穩定及壩坡穩定容易滿足規范要求，無需放空水庫進行施工，對施工導流要求較低，施工度汛風險小，故本次大壩擴容方案推薦采用壩后培厚加高方案。其橫斷面圖見圖1。

圖1 大壩壩后培厚加高橫斷面圖

擴建加高后的壩頂高程為431.6 m，壩軸線總長247.0 m，最大壩高41.8 m，壩頂寬度為7.0 m。壩頂路面為20 cm厚混凝土路面，壩頂上游側設0.7 m高石材欄桿，欄桿下設“L”型C25混凝土欄桿基礎，欄桿基礎高出壩頂路面0.5 m，壩頂下游側設C20混凝土排水溝。大壩加高壩體上游坡面設置10 cm厚混凝土護坡與原混凝土護坡相接，坡比為1∶2.5，下設0.3 m厚的混合砂墊層，混合砂墊層和混凝土護坡之間采用牛皮紙分隔，混凝土護坡按3 m×3 m分縫，順坡向分縫間錯布置，縫寬20 mm，縫間填充瀝青木板，護坡內埋設Φ75PVC 排水管，梅花形布置，孔排距均為3 m。下游壩坡采用草皮護坡的形式，護坡范圍從壩頂至排水棱體頂，大壩下游壩坡坡比從上至下分別為1∶2.5 和1∶3，在415.0 m 高程處分別設置5.0 m寬的馬道與下游現狀道路連接。在原排水體下游重建排水棱體，頂高程為399.0 m，頂寬3 m，上游坡坡比為1∶1，下游坡坡比為1∶1.5。大壩抬高后溢洪道與左壩肩改建S321省道之間存在缺口，故設14.0 m 長的接頭壩，接頭壩采用“U”型混凝土擋墻型式，最大墻高6.0 m，基礎落在左壩肩強～弱風化基巖上，兩側邊墻頂寬均為0.6 m，底板厚度為1.6 m，接頭壩頂設25 cm厚混凝土路面。

4 結語

綜上所述，本次加固方案從工程安全性，度汛風險、便于施工等多角度進行比較，擬推薦方案三，即壩后培厚加高方案作為本工程加固方案。