太平小（2）型水库坝型设计方案比选研究

余高中

（重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院 重庆 永川 402160）

1 工程概况

太平小（2）型水库位于重庆丰都县太平坝乡中坝村曾家湾附近，距离丰都县城95.0km，坝址距太平坝乡政府驻地3.5km。水库是以农业灌溉（烟田）为主，兼有场镇供水和农村人畜饮水等综合效益的小（2）型水利工程。设计新建水库总库容56.46万m3，正常库容49.3万m3，死库容5.7万m3。该工程建成后，将成为丰都县太平坝乡烟田灌溉重要骨干水利工程，可满足丰都县太平坝乡烟田3800亩，太平场镇973人，当地烟农2474人和0.12万头大牲畜的饮用水。

2 库区工程地质

水库库区属中山构造～剥蚀地貌，河道水流流向为S36°E，水库库水回水长度约400m，范围较小。库区两岸岸坡多为缓坡，地形坡度在18°～45°之间，两岸均无深切邻谷。坝址库区岩层岩性为该志留系下统龙马溪群（S1ln）黄绿色、灰绿色、黑色页岩，第四系地层为冲洪积和残坡积。库区位于七曜山基底断裂南东面，老厂坪背斜北西翼，出露基岩地层为志留系下统龙马溪群（S1ln），岩层产状为300°～304°∠45°～47°，未发现断层和其它较大构造，主要发育1组节理裂隙。

坝址库区地下水主要有基岩裂隙水与第四系松散层中孔隙水两类，水文地质条件简单；坝址区页岩属极软岩，抗风化能力弱，碎块状风化为其风化特征；灰岩属较硬岩。坝址库区主要不良地质现象表现为岩石的风化、剥落，在志留系地层较明显，风化形式主要为碎块状风化。库区存在主要工程地质问题有坝基抗滑稳定、坝基岩体的渗漏性，工程设计中需采取应对措施。

3 坝型方案比选

太平小（2）型水库坝址处，左岸基础为灰岩，右岸为页岩。从大坝材料考虑，在库区内无明显有用的土料层，需使用离坝址1.8km处的广子堡－竹林湾土料场。料场分布面积1.4×104m2，据相关数据显示，料场的有用层储量与无用层储量分别为2.25×104m3和1.05×104m3，而土料储量难以满足工程建设的需要。坝址附近石料厂有映凰山料场，料场距坝址公路里程约1.7km，料场面积约为3.3万m2，有用层储量在165万m3，块石储量及岩石强度均能满足要求，因此大坝料场选取为附近的映凰山料场。在坝址地形地质相同条件下，本阶段在坝址设计了混凝土重力坝、钢筋混凝土面板堆石坝两种可行的坝型方案。渠系为相同布置，水库淹没和移民安置费用差别不大，按同正常高水位和同调节库容，对两种坝型进行同精度比选分析。

3.1 钢筋砼面板堆石坝方案

钢筋砼面板堆石坝方案主要由挡水建筑物、泄洪建筑物、取水建筑物、放空洞等组成。

（1）挡水建筑物采用钢筋砼面板碾压堆石坝，布置于曾家湾处。设计大坝坝高27.30m，坝长155.63m，坝顶宽5m；上下游坝坡坡度均控制在1∶1.4，下游坝坡高程1551.00处设置2m宽的马道。坝体分区从上游到下游分别为上游铺盖区、垫层区、特殊垫层区、过渡层区、主堆石区、下游堆石区。

（2）设计溢洪道位于大坝右坝肩，与大坝右坝头相邻。溢洪道由进水渠、控制段、泄槽段、消能防冲设施以及尾水渠组成，为适应槽内高速水流的冲刷作用，溢洪道底板采用钢筋砼衬护。溢流堰采用驼峰堰，渲泄校核洪水时，最大下泄流量为13.90m3/s；渲泄设计洪水时，最大下泄流量为8.6m3/s。溢洪道消能方式采用消力池消能，溢洪道总长度160.89m。

（3）设计取水建筑物位于导流涵洞前端，为圆形C25钢筋砼竖井。竖井内径设计为3m，壁厚0.5m，竖井总高24.45m，其中井筒高19.05m。竖井采用分层取水，取水高程分别为1544.00m和1556.50m。取水采用钢管闸阀取水，钢管直径为500mm，各设置一个DN500工作闸阀及检修闸阀。

3.2 砼埋块石重力坝方案

太平水源工程枢纽工程重力坝方案主要由挡水大坝、坝内埋管取水、泄洪坝段、放空洞等组成。

（1）C10砼埋块石重力坝分为溢流坝段和非溢流坝段，坝顶轴线长182.57m，大坝非溢流坝段长170.57m。坝体主要填筑材料采用C10砼埋块石，在上游坝面采用C20防渗砼防渗，厚2.0m。非溢流坝段坝顶高程1561.50m。坝上游垂直，坝下游边坡比l∶0.9，折坡点高程1560.40m；大坝最低建基面高程1526.10m，顶宽取4m，最大坝高35.40m，最大坝底宽32.17m。

溢流坝段设在坝K0+124.738～K0+136.738，宽12m，堰顶高程 1559.50m，最低建基面高程1526.10m，坝高33.50m，坝底宽29.87m。溢洪道为坝顶溢流，底坎高程为1559.50m。溢洪道设置人行桥，公路桥桥板顶高程为1561.50m，桥板为C30钢筋混凝土现浇空心板桥，桥板厚0.6m。

（2）在上游坝脚设置帷幕灌浆一排，孔距2m，按q<10Lu划分相对隔水层，帷幕孔深伸入到相对隔水层以下5m。

（3）灌区场镇供水取水设备为坝内埋钢管，布置在坝轴线桩号坝K0+095.626处，放水管中心高程为1544.75m，管径0.5m，管长30.0m。

（4）放空建筑物为坝内埋钢管，布置在坝体轴线桩号K0+050.737处，放空管中心高程为1544.50m，管径1.0m，管长32.00m。

3.3 坝型设计方案优缺点分析

根据以上两种坝型方案同精度比较可知，钢筋砼面板堆石坝对坝基地质条件要求相对较低，能够在一定程度范围内适应地基变形。并且此方案的设计坝体可置于强风化破碎基岩上，免除了大坝开挖施工，因此能够节省一定的工程施工任务以及资金。钢筋砼面板堆石坝方案设计施工场地较为宽阔，便于采用大型机械专业化队伍施工，因此能够加快施工进度，实现连续化作业方式，保证工程施工质量。从施工所需的材料分析，工程建设所在区域建材灰岩石料非常丰富，并且大坝工程施工场地附近就有一灰石料场，能够缩短材料输送距离和提供充足的材料供应。但此方案亦存在一定的弊端，由于坝址河谷两岸地形坡度陡，无适宜地形布置河岸开敞式溢洪道，因此大坝溢洪道施工需要进行大量的开挖量施工；加之受地形、工程地质条件及输水渠线走向等方面的制约，水库枢纽溢洪道及溢洪道集中布置于右岸坝肩，致使水库枢纽各主要建筑物施工有一定干扰。

相较与钢筋砼面板堆石坝方案，C10砼埋块石重力坝坝顶就可布置溢洪建筑，可较好的解决大坝枢纽泄洪问题，能够有效避免砼面板堆石坝方案坝肩溢洪道布置困难和施工干扰。但坝址工程地质条件较差、坝基坝肩岩层破碎，致使坝基开挖，基础处理（固结灌浆）、大坝砼浇筑工程量较大。

3.4 坝型方案确定

综上分析可知，拟定的埋石砼重力坝和混凝土面板堆石坝各有优缺点，技术上均可行。在效益相同的情况下，钢筋砼面板堆石坝工程量较少，两种方案在在兴利库容相同的条件下的建安总投资分别为2592.82万元和4290.46万元，钢筋砼面板堆石坝比重力坝建安投资少1697.64万元。综合比较，推荐钢筋砼面板堆石坝为最终坝型设计方案。

4 结语

在实际施工中，并不存在理想的天然条件，工程设计建设都要经过不同程度的处理。因此选择修建哪种坝型必须从地形、地质条件、筑坝材料、工程总布置、施工条件、工程量及投资等方面进行全面分析比较，以此来确定最佳的坝型设计方案。太平小（2）型水库坝型拟选混凝土重力坝、钢筋混凝土面板堆石坝技术上都具有可行性，但效益相同情况下后者能够节省较大的资金投入，结合工程规模确定采用钢筋砼面板堆石坝。陕西水利

[1]李嵘.松溪供水工程大坝坝型设计方案比选[J].山西水利,2013,10:42-43.

[2]石永东.浅谈小（2）型水库勘察设计[J].农家之友（理论版）,2009,08:88-89.

[3]张军劳.万家寨水利枢纽混凝土重力坝坝型设计[J].中国水利,1998,11:27-28.

[4]田盈.南北晋水库大坝坝型设计方案比选[J].山西水利,2014,10:39-40.