鸡西市青龙山水库拦河坝坝型方案比较

王亚东

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080))

鸡西市青龙山水库拦河坝坝型方案比较

王亚东

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080))

鸡西市青龙山水库规模为大(Ⅱ)型水利枢纽工程，拦河坝是枢纽部分的主体工程，占有较大的投资比重。合理地利用当地可开采的天然建筑材料及溢洪道开挖弃料，对坝体进行分区设计，通过6个坝型的方案比较，选出最经济的坝型方案，确定拦河坝的坝型为黏土心墙石渣砂砾坝。

拦河坝;筑坝材料;工程设计;坝型比较;黏土心墙石渣砂砾坝

1 工程概况

青龙山水库位于黑龙江省鸡西市穆棱河干流中上游，水库控制面积为6 650 km2，是穆棱河干流上重要的大型控制性工程。鸡西市是我国重要的煤炭工业城市和国家商品粮基地，水库建成后可将市区防洪标准由目前的50 a一遇提高到100 a一遇，改变穆棱河流域水量分配不均和枯水期水资源供需矛盾突出的局面。水库的建设对于开发三江平原，发展商品粮基地有着重要的作用，而且可以解决鸡西市区工矿企业和城市发展生活用水，对改善当地经济、社会、生态环境具有重要意义。

青龙山水库总库容为9.64亿m3，工程规模为大(2)型水库，水库工程等别为Ⅱ等。水库的拦河坝、溢洪道及输水洞等主要建筑物为2级，电站厂房、灌溉洞等次要建筑物为3级建筑物。左岸河岸式溢洪道布置方案确定拦河坝的坝型为黏土心墙石渣砂砾石坝。

2 天然建筑材料

我国目前筑坝材料主要以当地可以开采的天然建筑材料为主，这样可以节约水泥、钢材、木材及筑坝材料的远途运输费用，降低了工程的造价，提高了工程效益。根据青龙山水库的工程地质勘察资料，当地筑坝材料主要有砂砾石料、石料和黏土料。

砂砾石料场位于库区坝址附近0.5～3 km，经勘测共有2处，分别为坝线上、下游第一、第二砂砾石料场。料场砂砾石料储量总计有2 472万m3，质量符合土石坝筑坝要求。

筑坝石料有两种:由选定的石料场开采外运符合筑坝的石料和开挖溢洪道的石渣料。选定的石料场共有3处，第一石料场岩性为闪长玢岩，储量7 464万m3，开采条件好，在坝址下游，运距约11～13 km。第二石料场岩性为玄武岩，储量664万m3，石料质量好，开采运输条件差，距坝址约7～8 km。第三石料场位于滴道东侧，距坝址运输距离6～7km，岩性以闪长玢岩为主，夹有部分绿泥石化玄武岩，储量358万m3，石料指标基本满足筑坝质量要求，本料场开采条件较好，运输条件一般。溢洪道开挖石渣料，岩性为砂岩和泥岩互层，泥岩、粉砂岩质量很差，风化崩解速度非常快，经现场风化崩解试验后要求舍弃泥岩、粉砂岩，只采用砂岩作为筑坝石料。沿溢洪道轴线实际勘查泥岩及粉砂岩约55%，砂岩为45%。溢洪道石渣料开挖总量为186万m3，其中砂岩开挖量约84万m3，设计利用率为70% ～80%。

黏土料场有两处，第一黏土料场在坝址下游2～3 km处，地面高程208.0～242.0 m，储量72万m3，除丰水期含水量略高外，其余各项指标均满足要求。第二黏土料场在坝线上游4～6 km处，地面高程216.0～237.0 m，储量80万 m3，黏土质量好，只是含水量稍高，表层含水量22.1% ～23.3%，底层黏土含水量适合筑坝。

3 拦河坝坝型的方案设计

根据勘察的当地筑坝材料分布及储量情况，考虑左岸河岸式溢洪道的开挖石渣弃料合理利用，共进行了6种坝型的方案设计，各坝型设计如下:

3.1 黏土心墙石渣砂砾石坝

黏土心墙石渣砂砾石坝设计见图1。用当地黏土料作防渗心墙，心墙坡比1∶0.2，砂砾石料及溢洪道开挖石渣料作为坝壳填筑料，坝前坡比分别为1∶2.5、1∶3.0，坝后坡比分别为1∶2.25、1∶2.75。溢洪道石渣料开挖后直接上坝，填筑于土坝上游底部，填筑高程为208.50 m，坝顶设1.20 m高防浪墙，坝顶宽度8.0 m，心墙与坝壳料之间设反滤过渡层，坝后设堆石排水体。上游坝坡采用干砌石护坡，下游坝坡采用碎石护坡。

坝基有7 m深砂砾石层，下部为基岩，基岩呈砂岩和泥岩互层状分布，以砂岩为主，从基岩表层起强风化带深15～20 m，岩体纵波速度小值平均值2 900～3 200 m/s，基岩透水率4.4～362.0 Lu，平均值为47 Lu。坝基防渗采用黏土截水槽，截水槽基础设在基岩顶面以下2 m，下部通过混凝土盖板与基岩相接，截水槽底宽8 m。在混凝土盖板下部进行固结灌浆处理，并设防渗帷幕。设计固结灌浆深5 m，孔距、排距均为2 m。帷幕灌浆深度取坝高的2/3，设计深度25 m，并控制灌后基岩的透水率＜5 Lu。

3.2 黏土心墙堆石石渣砂砾石坝

在上述坝型基础上只是利用筑坝材料的物理力学指标不同修改坝体上半部结构，即利用由选定的石料场开采外运符合筑坝的石料填筑上游坝体，经过坝体的稳定计算将上游坝体马道以上坝段坝坡改为1∶1.75，以减少坝体的填筑方量。

3.3 黏土心墙砂砾石坝

本坝型除坝壳填筑料全部为砂砾石料外，其余与坝型(1)相比坝体布置及坝基防渗均相同。

3.4 黏土斜墙砂砾石坝

用黏土料作防渗斜墙，斜墙位于坝体上游侧，上部设块石护坡及反滤过渡层;坝壳填筑料为砂砾石料，坝前坡比分别为 1∶2.25、1∶3.5，坝后坡比分别为 1∶2.5、1∶2.75，坝后设堆石排水体。坝基防渗同坝型(1)。

3.5 混凝土面板堆石坝

此坝主要考虑当地筑坝石料足够多，避免用含水量较大的黏土料筑坝。坝体石料填筑用选定的石料场开采符合筑坝的石料、开挖溢洪道的石渣料及砂砾石料，开挖溢洪道的石渣料填筑于大坝中部。混凝土面板厚40 cm，坝前坡比为1∶1.4，坝后坡比分别为 1∶2.25、1∶2.75。上游坝脚设黏土铺盖，下部设混凝土盖板，盖板宽7.0 m，底板埋于基岩面以下2 m，在混凝土盖板下部进行固结灌浆处理，并设防渗帷幕。

3.6 沥青混凝土心墙砂砾石坝

在坝型(1)的基础上进行设计，由于黏土料含水量大些，施工期受到降水影响较大，而以沥青混凝土心墙代替黏土心墙的坝型，可增加每年的有效施工期。

4 拦河坝坝型比较结论

上述6种坝型在同等的设计状况下进行单位长度坝段的工程量、造价相比较，详见表1。6种坝型每延米造价依次为15.59万元、15.70万元、16.80万元、17.48万元、18.24万元、19.27万元，工程造价最高的沥青混凝土心墙砂砾石坝。经比较后本次设计拦河坝选型为黏土心墙石渣砂砾石坝，该方案合理利用了溢洪道的开挖弃料，减少了弃料的向外堆放占地，且工程投资最低、方案较优。

表1 拦河坝6种坝型比较表 m3

图1 黏土心墙石渣砂砾石坝

［1］ 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省鸡西市青龙山水库可行性研究报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2006.

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2011－06－17

王亚东(1967－)，女，黑龙江哈尔滨人，高级工程师。