梅子箐水庫擴(kuò)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(shè)計(jì)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(qū)梅子箐水庫擴(kuò)建工程由水庫樞紐工程、充水工程、梅子箐灌區(qū)工程和福田灌區(qū)工程組成，水庫樞紐工程包括梅子箐水庫擴(kuò)建工程、三洞橋水庫工程和高澗溝水庫擴(kuò)建工程。

三洞橋水庫位于四川省攀枝花市仁和區(qū)福田鎮(zhèn)與云南省麗江市華坪縣興泉鎮(zhèn)交界處，地處攀枝花市仁和區(qū)福田鎮(zhèn)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(shè)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(qū)福田鎮(zhèn)大興河上，即在大興河上修建三洞橋水庫，根據(jù)水文調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)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(shè)計(jì)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(jìn)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(xiàn)場勘察，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地形、地質(zhì)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(zhì)條件基本相同，河道雖然變緩，但是河道狹窄，回水將進(jìn)入云南省境內(nèi)，兩岸農(nóng)田淹沒較多，補(bǔ)償投資增大且補(bǔ)償協(xié)調(diào)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(nóng)田和農(nóng)戶集中居住區(qū)，無壩軸線選擇條件。所以整個(gè)上壩址范圍內(nèi)壩軸線無比較價(jià)值，本次設(shè)計(jì)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(jù)地形、地質(zhì)條件和當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系那闆r，初步擬定了以碾壓心墻土石壩為代表的當(dāng)?shù)夭牧蠅魏鸵曰炷林亓螢榇淼膭傂詨芜M(jìn)行重點(diǎn)研究[1]，根據(jù)各壩型特點(diǎn)布置攔河大壩和樞紐其他建筑物后進(jìn)行同精度比較，擇優(yōu)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(jí)壩坡，分別為1∶2.25、1∶2.50，在高程1211.50m處設(shè)2.00m寬的馬道；下游壩坡由上至下分為3級(jí)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(shè)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(dá)組粉質(zhì)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(tǒng)由壩體防滲系統(tǒng)及基礎(chǔ)防滲系統(tǒng)組成。壩體防滲系統(tǒng)采用大壩心墻(昔格達(dá)土料)防滲?；A(chǔ)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(jù)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(jìn)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(biāo)Lu≤8。壩頂上游設(shè)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(hào)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(hào)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(hào)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(yáng)式啟閉機(jī)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(cè)邊墻高9.50m。為了保護(hù)下游河道兩岸不受沖刷，在消力池出口河底護(hù)坦。大壩采用帷幕灌漿進(jìn)行壩基防滲，大壩上游設(shè)灌漿平臺(tái)，灌漿平臺(tái)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(zhǔn)?；炷林亓螖嗝嬖斠妶D2。

圖1 碾壓心墻土石壩大壩標(biāo)準(zhǔn)制面

圖2 混凝土重力壩大壩標(biāo)準(zhǔn)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(qū)總體屬中山區(qū)構(gòu)造侵蝕地貌，斜坡、溝谷地形。取水口位于大興河下游，在庫區(qū)段總體呈南北展布，兩側(cè)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(qū)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(qū)延伸，局部地段在公路內(nèi)側(cè)形成高約5m～10m的開挖邊坡，其余段為原始地形地貌，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民進(jìn)行的生產(chǎn)、生活活動(dòng)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(fā)育不良。

3.2.2 樞紐布置條件

根據(jù)樞紐工程布置，兩種壩型補(bǔ)水取水隧洞布置位置基本相同，區(qū)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(cè)形成高邊坡，高邊坡上緊鄰S310省道，水庫建成后的運(yùn)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(yōu)。

3.2.3 施工條件

①碾壓式土石壩

根據(jù)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(guān)鍵線路為：沖砂洞工程→壩基開挖與基礎(chǔ)處理→帷幕灌漿→壩體填筑。該線路中大壩基礎(chǔ)處理與大壩填筑成為控制工期的主要因素。采用該壩的優(yōu)點(diǎn)是可以充分利用當(dāng)?shù)亟ㄖ牧?，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(jī)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(gè)月。

②混凝土重力壩

根據(jù)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(guān)鍵線路為：壩基開挖與基礎(chǔ)處理→帷幕灌漿→壩體混凝土澆筑。該線路中大壩基礎(chǔ)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(shù)成熟，施工期洪水影響小。施工總工期為7個(gè)月。

兩種壩型交通條件基本相近，雖施工期的關(guān)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(dāng)?shù)夭牧蠅尉哂谐浞掷卯?dāng)?shù)亟ㄖ牧系膬?yōu)點(diǎn)，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(yōu)。

3.2.4 投資比較

根據(jù)工程布置主要建筑材料用量計(jì)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(biāo)更優(yōu)。

4 結(jié)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(yōu)，并且工程直接費(fèi)用投資少697.73萬元，所以本工程推薦混凝土重力壩方案。