灰依水库工程首部枢纽总体布置设计

摘 要：灰依水库是一座厚400mm的混凝土面板堆石坝，最大坝高46.1m。在设计中，通过对坝址、坝型和枢纽布置方案的优化调整，设计出满足规范要求的枢纽总体布置和大坝结构，为工程投资决策提供了重要依据。

关键词：灰依水库；首部枢纽；混凝土面板堆石坝

1 工程概况

灰依水库位于贵州省水城县青林乡南东侧，所在河流以角小河属长江流域乌江水系、乌江干流上游三岔河一级支流。工程主要任务以为青林乡、保华乡和沿线农村29609人（2030年）的人畜饮水提供供水水源为主，同时兼顾水库下游850亩土地灌溉用水，年供水量为191.8万m3。坝址以上集雨面积33.5km2，水库正常蓄水位1500.0m，死水位1492.0m，总库容为159万m3，兴利库容54.3万m3，工程为Ⅳ等小（1）型水库[1]。

2 首部枢纽坝址选择

选择以角小河3-4河段为上坝址河段，1-2河段为下坝址河段进行对比分析。经水文、地形地质、施工布置、投资等条件的对比分析得：上坝址坝轴线长167m，最大坝高49.8m，下坝址坝轴线长173m，最大坝高46.1m，虽然下坝址坝轴线比上坝址长，但是坝高比上坝址低，坝体总工程量较上坝址小；溢洪道长，上坝址170.50m，下坝址167.87m，上坝址工程量比下坝址大；上坝址取水放空管长395m，比下坝址长65m；新建上坝公路，上坝址1400m，下坝址920m，上坝址多建480m，下坝址优于上坝址。上、下坝址相距730m，地形地质条件相差不大，但下坝址距离通村公路较近，有较好的交通条件，且施工用水、用电条件好；在施工导流方面，上坝址导流洞长度为367m，下坝址导流洞长度为240m，上坝址导流洞比下坝址长127m，下坝址施工条件优于上坝址。上坝址方案建筑工程投资比下坝址多327.61万元，其静态总投资较下坝址增加了423.21万元，下坝址经济效益优于上坝址。以上各项枢纽布置情况比较，下坝址均优于上坝址。

3 首部枢纽总体布置设计

推荐坝线为下坝址坝轴线，即：混凝土面板堆石坝+右岸坝身溢洪道+取水放空系统。

3.1 首部枢纽的总体布置

坝轴线为北偏东向，轴线方位角NE69.528°，坝轴线长173.0m， 坝顶高程1504.30m，防浪墙高程1505.50m。坝顶宽5.0m，最大坝高46.1m。坝肩左岸新建上坝公路。溢洪道布置于右岸坝身，开敞式溢流。取水口布置于导流洞进口位置。

3.2 混凝土面板堆石坝的布置设计

混凝土面板堆石坝的设计最大坝高46.1m，坝顶高程1504.30m，坝顶宽度为5.0m，坝顶设置钢筋混凝土L型防浪墙，防浪墙坝顶以上高1.2m，上、下游坝坡均为1：1.4。

坝体结构为：上游防渗面板+垫层区+过度区+主堆石区+下游堆石区+特大块石护脚+干砌预制块护坡。（1）面板：上游防渗面板采用等厚钢筋混凝土结构，厚400mm，混凝土面板在左岸设置5条A型张性缝，河床段设置6条B型压性缝，右岸设置8条A型张性缝，A型张性缝间距为6.0m，B型压性缝间距为12.0m，面板上游坝脚与趾板采用周边缝连接。（2）垫层区：垫层区顶部水平宽度3.0m，坡度与坝坡一致，填筑材料采用最大粒径为100-50mm，要求具有连续级配，压实后具有内部渗透稳定、低压缩性、高抗剪性。（3）过渡区：过渡区顶部水平宽度3.0m，坡度与坝坡一致，填筑材料采用最大粒径为300mm，要求具有连续级配，压实后具有低压缩性、高抗剪性，并能自由排水性能。（4）主堆石区：主堆石区是坝体的受力区传力主要载体，采用硬岩堆石料，堆石区采用外购石料进行填筑。要求能够自由排水，施工及运行期均不产生孔隙水压力。本工程主堆石料最大粒径为500～800mm，小于5mm颗粒的含量为5%～20%，设计干密度2.13t/m3，孔隙率20%。（5）次堆石区：下游次堆石区处于坝体的次要部位，其变形对坝体和面板变形影响不大，次堆石区采用硬岩堆石料进行填筑，拟定最大粒径800mm，设计干密度2.1t/m3，孔隙率25%，渗透系数>10-1cm/s。

3.3 趾板的布置设计

趾板采用平趾板方案，趾板厚0.5m，其宽度按岩石地基容许水力梯度确定，趾板置于强风化岩体中下部，为了优化开挖，趾板宽度统一取为6.0m，不足部分由后部增加防渗板解决。河床部分趾板每隔12m设一条伸缩缝，两岸坡趾板每隔6m设一条伸缩缝，并用Φ22锚筋插入岩石与基岩相连接。

3.4 接缝止水的布置设计

设计周边缝采用三道止水，上游面接缝留“V”型槽，槽内放置PVC棒，外用GB复合波浪型橡胶止水带密封，止水带外用GB复合板罩保护，罩内填充GB柔性止水材料；下游面设“F”型止水铜片，垫层料填筑以后，在铜片下部挖槽回填沥青砂浆垫层，上敷PVC片粘结，止水铜片凹槽内设PVC棒，缝面涂刷沥青乳胶。垂直缝采用一道底部止水铜片，缝的一侧缝面涂沥青乳液防粘剂，止水铜片下设置PVC垫片并粘合在水泥砂浆垫座上，止水铜片凹槽内设PVC棒；张性垂直缝采用两道止水，上游面接缝留“V”型槽，槽内放置PVC棒，外用GB复合板罩保护，罩内填充GB柔性止水材料，底部止水结构同压性缝。趾板伸缩缝缝间止水形式与张性垂直缝相同，与周边缝一起构成封闭系统

3.5 溢洪道的布置设计

溢洪道布置于右岸坝身，由控制段、泄槽段、出口消能段组成。为坝身溢洪道，开敞式溢流，其中心线距坝0+00.0桩号21.22m。控制段长15.04m，由溢流头、导墙、桥墩组成，两孔溢流，單孔净宽为8m。溢流堰堰面采用圆弧形，圆弧半径10.17m，圆心角77.61°，堰顶高程1500.00m。溢流头及导墙采用C25钢筋砼浇筑而成，桥墩为C20钢筋砼浇筑。控制段后接21.22m长坝身泄槽段，泄槽段底坡为1：1.4，溢流净宽17.0m，两侧边墙高度为2.1m至2.9m；在溢0+13.6处泄槽底板设置掺气槽及阻滑板，同时采用锚筋对泄槽底板进行锚固。坝身泄槽段底板厚度1.0m，两侧边墙为L型钢筋混凝土挡墙型式，均采用C20钢筋砼浇筑。

坝身泄槽段后接岸坡泄槽段，底坡分别为1：8.0和1：1.8，缓坡到陡坡采用抛物线进行连接，陡坡到缓坡直接采用圆弧连接；泄槽段底板厚1.0m，两侧边墙高度均为2.1m，均采用C20钢筋砼浇筑。

3.6 取水放空系统的布置设计

取水口布置于导流洞进口处，采用导流洞进口C20砼叠梁改造而成，使用Φ500吸闸阀取水，闸阀坐落于C20钢筋混凝土墩上；取水放空管为Φ500钢管。取水口进口高程为1490.50m，低于死水位1492.00m。取水放空管出口设置闸阀室，室内设？准300闸阀1套，为灌溉用水闸阀，设？准500闸阀1套，为放空闸阀，？准125闸阀1套，为下放生态水闸阀。

3.7 防渗的布置设计

采用两岸接地下水水位与正常蓄水位交点作为防渗端头，大坝处防渗线路沿上游趾板布置，两岸防渗线路沿山脊向布置。大坝左岸及右岸均采用露天灌浆方式进行帷幕灌浆，帷幕线共计69.0m。大坝段帷幕灌浆沿上游坝脚混凝土趾板进行灌浆，其长度为213m。经计算统计，本工程防渗帷幕线总长282.0m，有效进尺为2640m，无效进尺为585m。为增强上游坝脚趾板基岩的整体性及抗渗性能，设计沿趾板基岩做固结灌浆，灌浆孔采用梅花形，间隔3m布置，固结灌浆总进尺为781m。

4 结束语

灰依水库工程具有良好的社会效益和经济效益，后期还需对坝址区地质条件和坝肩边坡稳定性进行深入计算分析，以便为工程施工建设提供重要的设计指导。

参考文献

[1]贵州中水建设项目管理有限公司.水城县灰依水库水源工程初步设计报告[Z].2014.

作者简介：杨祥（1986-），男，贵州盘县人，本科，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。