雞西市青龍山水庫攔河壩壩型方案比較

王亞東

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080))

雞西市青龍山水庫攔河壩壩型方案比較

王亞東

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080))

雞西市青龍山水庫規(guī)模為大(Ⅱ)型水利樞紐工程，攔河壩是樞紐部分的主體工程，占有較大的投資比重。合理地利用當?shù)乜砷_采的天然建筑材料及溢洪道開挖棄料，對壩體進行分區(qū)設(shè)計，通過6個壩型的方案比較，選出最經(jīng)濟的壩型方案，確定攔河壩的壩型為黏土心墻石渣砂礫壩。

攔河壩;筑壩材料;工程設(shè)計;壩型比較;黏土心墻石渣砂礫壩

1 工程概況

青龍山水庫位于黑龍江省雞西市穆棱河干流中上游，水庫控制面積為6 650 km2，是穆棱河干流上重要的大型控制性工程。雞西市是我國重要的煤炭工業(yè)城市和國家商品糧基地，水庫建成后可將市區(qū)防洪標準由目前的50 a一遇提高到100 a一遇，改變穆棱河流域水量分配不均和枯水期水資源供需矛盾突出的局面。水庫的建設(shè)對于開發(fā)三江平原，發(fā)展商品糧基地有著重要的作用，而且可以解決雞西市區(qū)工礦企業(yè)和城市發(fā)展生活用水，對改善當?shù)亟?jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

青龍山水庫總庫容為9.64億m3，工程規(guī)模為大(2)型水庫，水庫工程等別為Ⅱ等。水庫的攔河壩、溢洪道及輸水洞等主要建筑物為2級，電站廠房、灌溉洞等次要建筑物為3級建筑物。左岸河岸式溢洪道布置方案確定攔河壩的壩型為黏土心墻石渣砂礫石壩。

2 天然建筑材料

我國目前筑壩材料主要以當?shù)乜梢蚤_采的天然建筑材料為主，這樣可以節(jié)約水泥、鋼材、木材及筑壩材料的遠途運輸費用，降低了工程的造價，提高了工程效益。根據(jù)青龍山水庫的工程地質(zhì)勘察資料，當?shù)刂尾牧现饕猩暗[石料、石料和黏土料。

砂礫石料場位于庫區(qū)壩址附近0.5～3 km，經(jīng)勘測共有2處，分別為壩線上、下游第一、第二砂礫石料場。料場砂礫石料儲量總計有2 472萬m3，質(zhì)量符合土石壩筑壩要求。

筑壩石料有兩種:由選定的石料場開采外運符合筑壩的石料和開挖溢洪道的石渣料。選定的石料場共有3處，第一石料場巖性為閃長玢巖，儲量7 464萬m3，開采條件好，在壩址下游，運距約11～13 km。第二石料場巖性為玄武巖，儲量664萬m3，石料質(zhì)量好，開采運輸條件差，距壩址約7～8 km。第三石料場位于滴道東側(cè)，距壩址運輸距離6～7km，巖性以閃長玢巖為主，夾有部分綠泥石化玄武巖，儲量358萬m3，石料指標基本滿足筑壩質(zhì)量要求，本料場開采條件較好，運輸條件一般。溢洪道開挖石渣料，巖性為砂巖和泥巖互層，泥巖、粉砂巖質(zhì)量很差，風化崩解速度非?？?，經(jīng)現(xiàn)場風化崩解試驗后要求舍棄泥巖、粉砂巖，只采用砂巖作為筑壩石料。沿溢洪道軸線實際勘查泥巖及粉砂巖約55%，砂巖為45%。溢洪道石渣料開挖總量為186萬m3，其中砂巖開挖量約84萬m3，設(shè)計利用率為70% ～80%。

黏土料場有兩處，第一黏土料場在壩址下游2～3 km處，地面高程208.0～242.0 m，儲量72萬m3，除豐水期含水量略高外，其余各項指標均滿足要求。第二黏土料場在壩線上游4～6 km處，地面高程216.0～237.0 m，儲量80萬 m3，黏土質(zhì)量好，只是含水量稍高，表層含水量22.1% ～23.3%，底層黏土含水量適合筑壩。

3 攔河壩壩型的方案設(shè)計

根據(jù)勘察的當?shù)刂尾牧戏植技皟α壳闆r，考慮左岸河岸式溢洪道的開挖石渣棄料合理利用，共進行了6種壩型的方案設(shè)計，各壩型設(shè)計如下:

3.1 黏土心墻石渣砂礫石壩

黏土心墻石渣砂礫石壩設(shè)計見圖1。用當?shù)仞ね亮献鞣罎B心墻，心墻坡比1∶0.2，砂礫石料及溢洪道開挖石渣料作為壩殼填筑料，壩前坡比分別為1∶2.5、1∶3.0，壩后坡比分別為1∶2.25、1∶2.75。溢洪道石渣料開挖后直接上壩，填筑于土壩上游底部，填筑高程為208.50 m，壩頂設(shè)1.20 m高防浪墻，壩頂寬度8.0 m，心墻與壩殼料之間設(shè)反濾過渡層，壩后設(shè)堆石排水體。上游壩坡采用干砌石護坡，下游壩坡采用碎石護坡。

壩基有7 m深砂礫石層，下部為基巖，基巖呈砂巖和泥巖互層狀分布，以砂巖為主，從基巖表層起強風化帶深15～20 m，巖體縱波速度小值平均值2 900～3 200 m/s，基巖透水率4.4～362.0 Lu，平均值為47 Lu。壩基防滲采用黏土截水槽，截水槽基礎(chǔ)設(shè)在基巖頂面以下2 m，下部通過混凝土蓋板與基巖相接，截水槽底寬8 m。在混凝土蓋板下部進行固結(jié)灌漿處理，并設(shè)防滲帷幕。設(shè)計固結(jié)灌漿深5 m，孔距、排距均為2 m。帷幕灌漿深度取壩高的2/3，設(shè)計深度25 m，并控制灌后基巖的透水率＜5 Lu。

3.2 黏土心墻堆石石渣砂礫石壩

在上述壩型基礎(chǔ)上只是利用筑壩材料的物理力學(xué)指標不同修改壩體上半部結(jié)構(gòu)，即利用由選定的石料場開采外運符合筑壩的石料填筑上游壩體，經(jīng)過壩體的穩(wěn)定計算將上游壩體馬道以上壩段壩坡改為1∶1.75，以減少壩體的填筑方量。

3.3 黏土心墻砂礫石壩

本壩型除壩殼填筑料全部為砂礫石料外，其余與壩型(1)相比壩體布置及壩基防滲均相同。

3.4 黏土斜墻砂礫石壩

用黏土料作防滲斜墻，斜墻位于壩體上游側(cè)，上部設(shè)塊石護坡及反濾過渡層;壩殼填筑料為砂礫石料，壩前坡比分別為 1∶2.25、1∶3.5，壩后坡比分別為 1∶2.5、1∶2.75，壩后設(shè)堆石排水體。壩基防滲同壩型(1)。

3.5 混凝土面板堆石壩

此壩主要考慮當?shù)刂问献銐蚨?，避免用含水量較大的黏土料筑壩。壩體石料填筑用選定的石料場開采符合筑壩的石料、開挖溢洪道的石渣料及砂礫石料，開挖溢洪道的石渣料填筑于大壩中部?；炷撩姘搴?0 cm，壩前坡比為1∶1.4，壩后坡比分別為 1∶2.25、1∶2.75。上游壩腳設(shè)黏土鋪蓋，下部設(shè)混凝土蓋板，蓋板寬7.0 m，底板埋于基巖面以下2 m，在混凝土蓋板下部進行固結(jié)灌漿處理，并設(shè)防滲帷幕。

3.6 瀝青混凝土心墻砂礫石壩

在壩型(1)的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，由于黏土料含水量大些，施工期受到降水影響較大，而以瀝青混凝土心墻代替黏土心墻的壩型，可增加每年的有效施工期。

4 攔河壩壩型比較結(jié)論

上述6種壩型在同等的設(shè)計狀況下進行單位長度壩段的工程量、造價相比較，詳見表1。6種壩型每延米造價依次為15.59萬元、15.70萬元、16.80萬元、17.48萬元、18.24萬元、19.27萬元，工程造價最高的瀝青混凝土心墻砂礫石壩。經(jīng)比較后本次設(shè)計攔河壩選型為黏土心墻石渣砂礫石壩，該方案合理利用了溢洪道的開挖棄料，減少了棄料的向外堆放占地，且工程投資最低、方案較優(yōu)。

表1 攔河壩6種壩型比較表 m3

圖1 黏土心墻石渣砂礫石壩

［1］ 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院.黑龍江省雞西市青龍山水庫可行性研究報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，2006.

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2011－06－17

王亞東(1967－)，女，黑龍江哈爾濱人，高級工程師。