香樟水库增容扩建工程大坝扩建方案分析

张 欢 谢新生 谢秀新 黄 华

（四川大学水利水电学院 四川 成都 610065）

1 工程概况

香樟水库位于泸州古蔺县大村镇苏坝村，属赤水河流域，距古蔺县城64.7km。水库枢纽建筑物由大坝、泄洪隧洞、涵卧管取水设施组成。现状大坝为碾压式斜心墙石渣坝，坝顶高程1130.54m，坝轴线长102m，坝顶宽度5m，坝址以上集雨面积4.7km2。工程于1981年10月竣工，总库容93万m3，是一座以灌溉为主的小（2）型蓄水工程。

古蔺县水资源不丰富，干旱缺水是最主要的自然灾害，香樟水库所在大村镇属于严重缺水乡镇，水库坝址处多年平均来流量195.1万m3，现有兴利库容62万m3，规模较小，尚有大量水资源未充分利用。为了合理地开发利用地表水资源，增加香樟水库的蓄水能力，减少弃水，对香樟水库进行扩建。扩建之后水库总库容165.94万m3，年均可供水量增加，可以有效的改善农田灌溉条件，新增灌面3500亩，缓解区域用水紧张局势，提高水资源利用程度。

图1 香樟水库大坝现状图

表1 方案一、二水库特征参数比较表

2 工程扩建方案

2.1 枢纽现状

现状大坝下游坡陡峻，条石护坡部分损坏、排水棱体坍塌较严重，部分失效。坝体土承载力较低，压缩性高，防渗料为粉质粘土夹0.5cm～3cm石渣，受建坝时期施工条件限制，坝体填筑料碾压质量较低，分布不均，渗透系数介于9.36×10-5cm/s～7.32×10-4cm/s间。泄洪设施位于大坝右岸，溢洪隧洞基岩裂隙发育，未进行全断面衬砌，溢洪洞洞内掉块现象明显，隧洞出口无消能设施，坝基、坝肩未进行过帷幕灌浆防渗处理。大坝渗流及稳定分析计算结果表明大坝在设计洪水和校核洪水工况下浸润线溢出点较高，上游坝坡在各种工况下抗滑稳定安全系数均满足规范要求，下游坝坡抗滑稳定安全系数均不满足。钻孔压水试验成果显示坝基弱风化岩体中存在大于10Lu的中等透水带。

大坝扩建加高后库容增加，水位上升，现状斜心墙石渣坝坝型不能适应渗流以及坝坡稳定，安全难以保证。针对现状大坝的基本情况和存在的问题以及库区地形地质条件，拟定两种扩建方案：

方案一：利用原有部分坝体加高扩建，改建或新建其他枢纽设施。

在原有大坝基础上加高培厚，考虑下游右岸冲沟影响，从上游面加高，以沥青混凝土面板防渗，在原上游坝面与沥青混凝土面板之间以石渣回填，形成沥青混凝土面板坝坝型。

方案二：拆除原有大坝，在下游河道重新选择坝址，新建大坝及其他枢纽建筑物。

考虑库水位上升对坝坡稳定的要求，在现有大坝下游重新选线新建沥青混凝土心墙石渣坝。原坝址下游河道蜿蜒蛇曲，河道狭窄，为便于枢纽建筑物布置，坝址选定为原坝址下游灌溉渠道过河渡槽下游转弯处，坝址以上集雨面积5.22km2，两坝址直线距离约250m，原有大坝可作为施工期围堰，新建大坝更能适应水位变化，库容较方案一略大。

2.2 方案比较与选择

（1）总体布置

方案一枢纽主要建筑物由沥青混凝土面板坝、无压泄洪洞及取（放）水塔组成。泄洪洞位于右岸坝肩，洞身在原泄洪洞基础上进行加固，洞前新建进水口，采用侧槽进口，隧洞出口采用阶梯消能，放水设施位于左岸坝肩，岸坡与塔采用人行桥连接，采用取水塔分层取水方式，共设3层，底层取水口兼做放空要求。扩建后最大坝高31.27m，坝顶高程1135.50m，坝顶长124.02m，正常蓄水位1132.21m，总库容165.94m3。

方案二枢纽主要建筑物由沥青混凝土心墙石渣坝、溢洪道及取（放）水塔组成。溢洪道位于右岸坝肩，采用侧槽式溢洪道，大坝建基面高程1090.0m，大坝最大坝高40.5m，坝顶高程1130.50m，坝轴线长112.20m，正常蓄水位 1126.88m，总库容172.82m3，放水设施布置同方案一。

图2 扩建后香樟水库最大剖面图

表2 方案一、二主要工程投资比较 单位：万元

香樟水库库区上、下游河道两岸以陡崖和狭窄冲沟为主要特征，为典型的“V”型河谷，河床为粉土夹块碎石，覆盖层薄，基岩浅埋或裸露，出露良好，弱风化裂隙不甚发育，弱风化岩体较完整，强度高，抗变形性能较好。两岸岩质边坡天然状态整体稳定性较好。原大坝右坝肩下游约50m处发育有一冲沟，冲沟最大下切深度约50m，沟口宽约22m。两坝址地形地质条件差异较小，两方案总体布置上差异不大。

（2）灌溉供水条件

上、下坝址在同一河流，相距较近，天然来水量差别小，原坝址库内高程1130m以上无耕地，下游高程1130m以下耕地有灌溉要求。方案一正常蓄水位高程较方案二高，正常蓄水位1132.21m以下耕地均可以自流方式灌溉。方案二正常蓄水位以上部分区域需要采用提灌方式。因此，在原坝址加高扩建更有利于改善下游灌区灌溉条件。

（3）筑坝材料及施工条件

地质推荐料场位于水库原坝址右岸，地面高程1145m～1190m，枢纽右岸坝肩肩顶以上12m～57m。该料场为志留系灰岩，青灰色，弱风化～新鲜岩石饱和抗压强度大，抗风化能力强，岩石干密度平均为2.82g/cm3，抗压强度介于39MPa～50MPa之间，无用层和剥离层较薄，可以开采混凝土粗骨料、筑坝石渣料、反虑过渡料和条块石料，质量和储量均满足两方案要求。

上、下坝址相距较近，且紧邻乡道621，进场公路经部分改建和新建均可满足施工交通要求。工程区地处平行岭谷区，区内地形狭窄、岸坡较陡，无较广阔的平坦场地，施工布置较困难。因此，方案一、二将少量临建设施布置于大坝左岸进场公路旁和右岸料场开采平台上，工人临时住房主要于大坝下游左岸村庄租用。石料场距原坝址更近，方案一开采运输更为便利。

方案一在原坝体基础上加高，利用了部分原有主坝，节省部分大坝填筑工程量，在原泄洪洞末端新建阶梯消能设施，开挖工程量小。方案一需在上游新建围堰，拆除原坝体下游护坡、排水棱体，新建面板防渗体，施工期正常供水受到一定程度的影响。方案二可利用原坝体作为施工期围堰，完建后需将原坝体拆除，坝体填筑量大，右岸开挖新建溢洪道，边坡较陡，开挖支护工程量大，工期较长。

（4）工程投资

两坝址主要工程投资比较见表2。

综合比较，两方案坝址在地形地貌、地质条件互有异同，均具有建坝的工程地质条件，总体布置差异小；灌溉及施工条件方案一优点更突出。下坝址相对上坝址而言，受右岸冲沟影响较大，冲沟内径流物质丰富，坡降较陡，在暴雨等极端条件下，有爆发泥石流的可能，径流物质对坝前淤积影响较大，对大坝安全构成威胁。方案一投资较方案二小，更为经济，故推荐采用方案一进行扩建。

2.3 防渗体选择

坝体防渗结构的不同即坝型的不同，土石坝坝体常用的坝体防渗结构有均质粘土、土质心墙、斜墙，人工材料心墙坝、人工材料面板坝等。为避免原坝体下游右岸冲沟可能形成的泥石流对大坝的影响，大坝扩建采用坝轴线上移，从原坝体上游面进行加高方式扩建，可以采用心墙或面板进行防渗。

原大坝为粘土斜心墙坝，当地粘性土防渗材料严重匮乏，砾石土防渗料加工成本高且当地可供加工成砾石土的材料储量有限，因此香樟水库大坝加高扩建防渗体型式不适宜采用土质心墙、斜墙等。采用人工材料心墙防渗，需开挖上游面部分坝体，工程量增加，因此选用面板防渗作为大坝防渗型式。

常用面板防渗材料包括钢筋混凝土面板及沥青混凝土面板，二者均具有较好的防渗性能。钢筋混凝土面板坝对面板施工期混凝土温度控制以及后期坝体变形要求严格，坝体填筑碾压质量控制要求高；沥青混凝土面板具有一定柔性，能较好的适应坝体变形，施工技术成熟，速度快，工期短。因此，大坝扩建防渗体采用沥青混凝土面板。

综上所述，香樟水库扩建工程采用原坝址加高方案，扩建后水库挡水坝为沥青混凝土面板石渣坝，坝顶高程1135.50m，坝顶宽5.0m，坝顶设1.2mC25钢筋混凝土防浪墙。扩建后新坝轴线较原坝轴线向上游偏移11.61m，上下游坡比分别为1∶2.5，1∶2。上游坡脚设趾板，趾板宽度4.5m，每隔10m设一沉降缝，缝间设止水，下游1124.77m处设2.0m宽马道，坡脚设堆石排水棱体，扩建后大坝最大剖面图如图2。

3 结语

大坝是水库的主要建筑物，合理的坝址、坝型不仅便于工程布置与施工、节省工程投资，更利于工程安全可靠。香樟水库大坝扩建从地形地质条件、工程量及施工条件、安全等因素对备选的坝址及坝型进行综合分析，选定了大坝扩建加高采用在原坝体基础上加高培厚，坝轴线上移、沥青混凝土面板防渗的方案。陕西水利

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