浙江省里傅水库混凝土面板堆石坝设计

陈 皓 ，朱晓玲 ，姜 君

（1.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利水电技术咨询中心，浙江 杭州 310020）

1 工程概况

里傅水库位于浦江县白马镇里傅村，总库容155.82×104m3，挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，坝顶高程为127.00 m，最大坝高38.0 m。

工程区出露中生代中侏罗统同山组（J2 t），为一套陆相含煤地层，岩性为砂岩、粉砂岩、砾岩互层，间夹含砾砂岩、粉砂质泥岩、炭质页岩及煤线。煤线地层由于岩性极软，层面结合差，是坝址主要分布的软弱夹层，其它各岩层层面结合良好，坝址区未见有明显的缓倾角软弱夹层分布。

2 大坝设计

2.1 坝体材料分区设计

坝体堆石分区填筑、分层碾压，自上游至下游依次分4个主要填筑区：垫层区（2A区）、过渡层区（3A区）、主堆石区（3B区）和下游堆石区（3C区），另在面板周边缝下游侧附近设特殊填筑区（2B区），在施工坝顶高程124.90 m以上设坝顶静碾区，下游坝坡设干砌石护坡。各区坝料之间应满足水力梯度过渡要求，即坝料的渗透系数由上游向下游呈递增趋势，同时下游区坝料对其相邻的上游区坝料能起到反滤保护作用，防止发生管涌和冲蚀破坏。堆石料的变形模量自上游向下游递减，保证大坝蓄水后坝体变形尽可能小，避免面板和接缝止水系统产生破坏。

库区内块石料场新鲜砂岩、砾岩、粉砂岩，块状，坚硬致密，抗压强度高；新鲜炭质页岩，块状，强度中等。设计3B区主堆石区内分为排水区和干燥区两部分，98.0 m高程以下和3A区下游侧，厚度不小于2.5 m范围为排水区，要求坝料开采时应首先选择砂岩相对集中处进行开采，并将其置于排水区内，起到排水作用，软岩及软硬岩混合料，置于其余的3B干燥区和下游次堆石3C区内。

2.2 坝坡设计

根据工程地形、地质、料场等实际情况，设计面板堆石坝上下游坝坡坡比均采用1∶1.4。防渗面板采用C25W8F100钢筋混凝土结构，面板厚度0.3 m，上下等厚，中部设置单层双向钢筋网，采用滑模施工。面板不设水平施工缝，垂直缝间距均为12 m，面板和趾板之间设周边缝，面板顶部与防浪墙间设水平伸缩缝。

由于料场软硬岩互层不易分离，软岩含量也无法控制，若弃之不用，则弃渣量巨大，处置极为困难。设计对软岩进行大型三轴剪切试验，根据试验成果，对施工期上游坡及运行期下游坡进行稳定分析。计算采用河海大学HH-SLOPE软件，假设坝体次堆石料全部采用弱风化泥岩，计算参数按堆石料大三轴剪切试验成果选定，数据见表1，计算结果见表2。

表1 稳定分析计算参数表

表2 稳定分析计算结果表

根据计算结果：坝坡稳定安全系数满足规范要求，设计采用软岩上坝以减少弃渣量，降低工程费用。沉降观测显示水库蓄水后各测点沉降量不大，大坝沉降符合面板堆石坝的沉降规律，说明软岩上坝设计是成功的。

设计中遇到一个问题，就是混凝土面板堆石坝的稳定计算方法及安全系数规范不明确，设计依据不足，建议尽快修订SL 228-98《混凝土面板堆石坝设计规范》，总结相应的稳定计算及安全系数等的相关规定，为设计提供依据。

2.3 地基处理

大坝防渗系统由混凝土面板、趾板、上游“L”形防浪墙、基础灌浆帷幕及接缝间的止水组成。趾板位于面板周边与地基交界处，为面板的连接体，同时兼作大坝固结灌浆和帷幕灌浆的盖板。趾板基础及趾板后20 m范围内的坝体堆石基础均坐落于弱风化上部，其余部分坝体堆石基础要求挖除表层松散层，至密实砂砾石层后进行整平碾压处理。趾板地基进行固结灌浆和帷幕灌浆处理。

大坝基岩为炭质页岩、泥岩、砂岩互层，间夹粉砂质泥岩、粉砂岩、含砾砂岩和煤线，局部以透镜体分布。设计趾板沿线覆盖层和强风化岩均清除，趾板坐落在弱风化岩基上，其中K0+119.0～K0+146.0段趾板基础为炭质页岩夹煤线，岩体破碎，完整性差。采用开挖后回填混凝土的办法进行处理，开挖深度达7.5～12.7 m。其余坝段趾板按设计深度开挖，开挖深度为5.0～7.5 m。

2.4 坝体沉降监测

设计在坝体最大断面处布设水管式沉降仪6套，以观测坝体沉降量。坝体最大沉降发生在101.2 m高程SG3测点，实测值为14.9 cm；SG2与SG4测点比较对称，堆石层厚度基本相同，沉降量也比较接近，分别为8.8 cm和9.5 cm；位于大坝最上游侧的SG1测点沉降量相对较小，为8.2 cm。一般而言，在同一高程上坝轴线位置堆石层最厚，其附近测点垂直向应力最大，故轴线附近测点的相应沉降量也最大，其余各测点沉降量沿坝轴线向两侧递减，101.2 m高程各测点沉降量分布符合一般规律。大坝在2008年4月份至10月份以前沉降变形较大，SG6测点沉降量为9.1 cm；在2008年10月份至2009年2月底沉降量变缓，SG6为0.9 cm，这与堆石坝的沉降规律相符合。在坝体填筑期及填筑至顶后3～4个月时间沉降量较大，后期沉降量逐渐减小，并慢慢趋于稳定。实测最大沉降量14.9 cm，与最大坝高之比为0.39%，小于0.5%，沉降量不大，表明该坝坝基及坝体压缩量较小。

3 结语

里傅水库设计采用软岩上坝，以减少弃渣量，取得了较好的工程效果，最终产生的弃渣量仅为预计的1/5，达到了设计目的。沉降观测显示水库蓄水后各测点沉降量不大，说明软岩上坝设计是成功的。限于目前对混凝土面板堆石坝的认识，对上坝料要求比较高，如果调整一下设计思路，本着当地有什么料做什么坝的原则，考虑除腐殖土外全部开挖料都上坝，把强风化料按碎石土考虑，根据其力学指标及渗透性能进行坝体分区和坝坡设计，根据稳定计算将下游坝坡放缓到1∶2左右，这样虽然增加了一些坝体方量，但将使石料开采量和弃渣量大为减少[3]，工程费用将会有所降低，对环境的影响也可降低到最小程度。

［1］陈皓，朱晓玲，骆勇军.里傅水库混凝土面板堆石坝上坝料探讨［J］.人民长江，2009（3）：42-43，51.

［2］陈皓，朱晓玲，姜君.混凝土面板堆石坝面板稳定与抬升破坏的关系［J］.人民长江，2007（8）.