猫洞水库工程混凝土重力坝可研设计研究

摘 要：猫洞水库大坝是一座采用常态C15常态混凝土的重力坝，最大坝高40.5m，坝基地质条件较复杂，需在可研设计阶段对坝体结构、布置进行深入研究。结合工程地形地质条件，首部枢纽设计由混凝土重力坝+左岸坝身取水+输水总干渠+西干渠+北干渠+东干渠+小里干渠等多部分组成。经多次优化调整后，枢纽布置、大坝结构体形等均满足《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）的有关规定，已获得审查批准。

关键词：猫洞水库；混凝土重力坝；可研设计

1 工程概况

猫洞水库位于贵州省黎平县高屯镇境内的猫洞河上，猫洞河为清水江右岸亮江河右岸的次级支流，属长江流域沅江水系。黎平县猫洞水库工程控制流域面积48km2，水库正常蓄水位461.00m，正常蓄水位以下库容253万立方米；校核洪水位463.44m，总库容318万立方米；死水位445.00m，死库容16.7万立方米，兴利库容228.9万立方米，年总供水量667.7万立方米。猫洞水库工程任务是以灌溉为主兼顾人畜饮水。根据国家《防洪标准》（GB 50201-94）及《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）的规定，确定本枢纽工程为Ⅳ等工程，工程规模为小（1）型[1]。

2 坝址地形地质条件

坝址位于小里村上游约0.8～2.4km河段，该坝址坝段长约1.6km，该河段蜿蜒曲折，呈蛇曲状，总体流向自SW向NE；坝址段河谷为基本对称“V”字型谷，河床高程434m～438m，设计正常高水位461.0m时，谷口宽约81m，宽高比约3.1；左、右岸山脊高程大于490.0m，为剥（侵）蚀河谷地貌。坝址区主要出露前震旦系（Pt）、震旦系（Za）和第四系（Q）地层，由老至新分述如下：（1）前震旦系板溪群隆里组第二段（Ptbnl2）：浅灰、灰绿色绢云母板岩，石英绢云母板岩、粉砂质板岩、绿泥石斑点板岩夹少量变余砂岩。厚度为560～930m。分布于左岸低矮垭口上游岸坡。（2）震旦系长安组第一段（Zac1）：砖红色至浅灰色变余砂岩，灰绿色无层次含砾砂质板岩。厚度为205～655m。分布于坝址区。（3）覆盖层：主要包括残坡积层、冲洪积层等几种成因类型，分别描述为：残坡积层（Qel+dl）：主要成分为粉质粘土夹碎石或块石，分布于坝址区两岸坡，厚度0～10m。冲洪积层（Qpl+al）：主要成分为漂石和砂卵（砾）石层，局部为淤积质粉土，分布于坝址区河床，厚度0～7m。

3 混凝土重力坝枢纽布置

3.1 大坝布置

大坝为C15常态混凝土重力坝，坝轴线成直线布置，坝轴线方位角为N3.90°W，坝顶长134.0m。右岸非溢流坝段由桩号坝0+000.00m～坝0+063.00m，左岸非溢流坝段由桩号坝0+093.00m～坝0+134.00m，两岸非溢流坝段坝顶总长104.0m，坝顶宽4.0m，坝顶高程465.0m。非溢流坝段上游面坝顶至高程438m处铅直，高程438m以下至建基面坡比1：0.2；下游面在459m高程以上铅直，以下坡比1：0.75。坝体中部桩号坝0+063.00m～0+093.00m为溢流坝段，采用开敞式溢流表孔，堰顶高程461.0m，溢流堰面按WES型剖面设计，下游面采用台阶式及底流联合消能，台阶高1.0m，宽0.75m，下游消力池长9.5m，池底高程434.00m。取水口井筒中心桩号为坝0+096.95，进口设置固定式拦污栅和1.5×1.5m（宽×高）检修闸门孔及相应的启闭设备，进口底板高程为442.0m。取水管为坝内埋管，管长26m，管径0.9m，采用Q235焊接钢管，管壁厚10mm，管周边采用0.8m厚的C20的外包混凝土。

3.2 坝体构造

3.2.1 坝顶结构

坝顶高程为465.0m，长134.0m，宽4.0m，溢洪道處断开，为保证行人安全，坝顶上下游均设栏杆，左岸坝顶与上坝公路相连接。

3.2.2 坝体材料分区

根据坝体应力计算和稳定计算成果，结合当地石料丰富，及工期要求，坝体采用材料主要为C15常态混凝土；坝顶为厚0.2m的常态混凝土路面；建基面设有厚1m的C15混凝土。

3.2.3 灌浆及排水廊道

灌浆及排水廊道靠近大坝底部布置，其断面形式为城门洞型，净空尺寸为3.0×3.5m，河床段底部高程为431.00m，低于下游校核洪水位439.69m，故廊道内设集水井，布置机泵设备将坝体内积水排至下游，两岸分别延伸至449.50m高程。

3.2.4 分缝止水

考虑到大坝为中坝，底宽不是太大，不设置纵缝，只设置横缝。在大坝左右岸及溢流坝段与非溢流坝段交界处设置5条横缝，将大坝分为6个坝段，缝内设铜片止水一道。

3.2.5 坝基处理设计

（1）建基面的选择及坝基开挖要求。根据本工程的地质条件和大坝高度，大坝建基面河床坝段置于弱风化中部，岸坡坝段置于弱风化中上部。对坝基存在的地质缺陷，如断层破碎带、夹泥裂隙等采用挖出回填混凝土的措施处理。

（2）固结灌浆。大坝基础开挖至弱风化基岩中上部，为了提高基础的整体性，减少基础变位、降低沿基础的渗漏，拟对大坝基础进行固结灌浆处理[2]。固结灌浆设计：固结灌浆孔距拟定为3m，梅花型布置，固结灌浆按Ⅱ序施工，先Ⅰ序后Ⅱ序分序加密。固结灌浆压力根据灌浆试验确定。初步拟定固结灌浆深入基础5m。经计算，固结灌浆总进尺为3000m。

（3）坝基防渗帷幕和排水。坝肩坝基防渗处理根据《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）中的规定，结合本工程地质条件，确定防渗标准q≤3Lu；两岸帷幕端点接水库正常蓄水位与地下水位交点，帷幕端点深度以进入地下水位以下10～15m为原则。防渗线路：左右岸由坝头沿等高线向上游延伸进入T1f相对隔水，大坝段沿坝轴线布置，帷幕线全长约225m。根据坝区工程地质条件，帷幕灌浆布置为单排孔，孔距3.0m，防渗帷幕灌浆总进尺2527m。为降低坝基扬压力，在基础灌浆排水廊道内下游侧布置一排排水孔，孔距3.0m，孔深为帷幕灌浆孔深的1/2，孔斜向下游倾10度。

3.2.6 垭口处理设计

垭口高程465m，水库正常蓄水位461m时，垭口纵向厚度约68m，属宽厚型垭口。通过高密度电阻率法（详见黎平县猫洞水库工程物探报告及附图）查明垭口覆盖层3～4m、强风化厚度7～9m，即正常蓄水位高程461m左右为覆盖层与基岩的分界线，覆盖层现状较好，为可塑～硬塑状粉质粘土，渗透系数4×10-5～4×10-6，属弱透水，水库蓄水后沿覆盖层大范围渗漏的可能性小；故此处只进行帷幕灌浆处理，帷幕灌浆布置为单排孔，孔距2.0m，防渗帷幕灌浆总进尺2010m。

4 结束语

猫洞水库工程混凝土重力坝优化设计中，根据坝址地形地质条件，结合大坝建基面和坝体结构布置及现场施工等因素，首部枢纽设计由下坝址常态C15混凝土重力坝+左岸坝身取水+输水总干渠+西干渠+北干渠+东干渠+小里干渠多个部分组成。水库工程建成后能解决灌区5448人的饮水问题，满足灌区12500亩水田，7000亩旱地667.7万立方米/年的灌溉要求，作为公益性项目，实施后将极大的改善项目区农民的基本生活条件及农业基础设施，加快受益区农民脱贫致富的步伐，为全面建设小康社会，解决当地“三农”问题作出贡献。

参考文献

[1]贵州新中水工程有限公司.黎平县猫洞水库工程可行性研究报告[R].2012.

[2]耿振云，白素薄，张秀崧，等.戈兰滩水电站碾压混凝土重力坝设计[J].云南水力发电，2008（B09）：22-25.

作者简介：黄悠悠（1989-），男，江西抚州人，本科，助理工程师，主要从事水利水电工程设计工作。