南瓜山水库大坝坝型比较与选择

邓　刚，彭宗兵

(重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院，四川 永川 402160)



南瓜山水库大坝坝型比较与选择

邓刚，彭宗兵

(重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院，四川 永川 402160)

摘要：文章南瓜山水库位于永川区中山路办事处双龙村临江河左岸一级支流玉屏河上，坝址以上主河道长3.43 km，控制流域面积3.90 km2，河道平均坡降为93.70‰。工程任务以供水为主，兼顾改善生态环境等综合开发利用的小(1)型水利工程。文章根据南瓜山水库枢纽地形、地质条件及筑坝材料，选择了沥青混凝土心墙石渣坝、复合土工膜防渗石渣坝和混凝土面板堆石坝3种坝型进行比选，最终确定选择沥青混凝土心墙石渣坝方案。

关键词：南瓜山水库；枢纽布置；坝型；方案比较

1工程概况

南瓜山水库位于永川区中山路办事处双龙村临江河左岸一级支流玉屏河上，坝址以上主河道长3.43 km，控制流域面积3.90 km2，河道平均坡降为93.70‰。工程任务以供水为主，兼顾改善生态环境等综合开发利用的小(1)型水利工程。工程等别为Ⅳ等，大坝、溢洪道等主要建筑物级别为4级，按50 a一遇洪水设计，500 a一遇洪水校核。

2坝址地形地质条件

坝址区属侵蚀—剥蚀浅丘地貌，坝址河流河床较顺直，为不对称浅宽“V”型河谷。左岸为逆向坡，右岸为顺向坡，两岸坡岩体无变形痕迹，岩层倾向左岸，倾角35°，为走向谷，边坡稳定性较好。

坝址左岸覆盖层主要由第四系残坡积碎石土组成，下伏基岩多为砂、泥岩互层，局部夹薄层介壳灰岩；右岸覆盖层主要由第四系残坡积碎石土、粉质黏土组成，下伏基岩为泥岩；河床覆盖层主要由第四系冲洪积砂土、碎石土组成，下伏基岩为泥岩、砂岩互层。

3坝型比较及选择

3.1坝型初选

坝址基岩主要以极软岩、软岩为主，抗冲性较差，承载力较低，故大坝不适合修建重力坝、拱坝坝型。库区附近黏土料较缺，库区右岸附近砂岩、泥岩石料储量丰富，适宜修建当地材料坝，因此坝型拟定沥青混凝土心墙石渣坝、复合土工膜防渗石渣坝和混凝土面板堆石坝进行方案比选，以选择最优坝型。

3.2坝型枢纽布置与比较

3.2.1碾压式沥青混凝土心墙石渣坝

1)大坝：坝轴线长170.7 m，坝顶宽8.0 m，坝顶高程347.30 m，防浪墙墙顶高程348.50 m，心墙最低建基面高程313.30 m，最大坝高34.00 m，最大坝底宽136.90 m。

大坝上游坝坡坡比为1∶1.8，高程326.50 m以上采用C20六棱混凝土板护坡，高程326.50 m以下无护坡；下游坝坡从上至下为1∶2.5、1∶2.75、1∶1.5，高程324.00 m以上采用C15混凝土框格植草皮护坡，以下坝坡为排水棱体。心墙过渡层水平宽度上、下游侧均为2 m。下游坝壳渣料水平宽度为3.0 m，坡度为1∶1.4。沥青混凝土心墙与基础连接处设置C20混凝土基座，防渗标号为W8，基座最大垂直深度2 m，心墙厚度为0.5 m，在心墙与混凝土接触段局部加大，扩大段高2.5 m，按1∶0.2放坡，心墙与混凝土基座接触处设置成弧形，弧形的矢高为0.2 m[1]。

2)基础处理：坝基采取清除全部覆盖层，清基至岩土分界线以下0.5 m作为大坝持力层。

在C20混凝土基座上对基岩进行固结灌浆，双排，排距2.0 m，孔距为2.0 m，深入基岩6～8 m。帷幕灌浆沿心墙混凝土基座布置，单排，孔距2 m，深入基岩相对不透水层(q≤10Lu)以下5.0 m，左、右岸延伸至正常蓄水位与地下水位线相交处[2]。

3.2.2复合土工膜防渗石渣坝

1)大坝：坝轴线长170.7 m，坝顶宽8.0 m，坝顶高程347.30 m，防浪墙墙顶高程348.50 m，最低建基面高程为313.30 m，最大坝高34.0 m，最大坝底宽136.90 m。

大坝上游坝坡坡比为1∶1.8，采用C20六棱板护坡；大坝下游坝坡从上至下坡比为1∶2.5、1∶2.75，采用C15混凝土框格植草皮护坡，高程324.00 m以下为干砌块石排水棱体，排水棱体顶宽2.5 m，内坡坡比1∶1，外坡坡比1∶1.5。复合土工膜采用200 g/m2/PE0.5/200 g/ m2，铺设于上游坝面，顶部与防浪墙连接，底部与灌浆平台连接。膜下采用8 cm厚无砂混凝土作为垫层，膜上采用25 mm厚苯板保护，苯板以上采用12 cm厚C20六棱混凝土板护坡。无砂混凝土以下设过渡层，过渡层顶水平宽度3.0 m，按1∶2.5放坡，采用连续级配，最大粒径为200～300 mm，满足反滤要求，设计孔隙率为18%。下游坝壳渣料顶部水平宽度为3.0 m，坡度为1∶1.4。

2)基础处理：坝基采取清除全部覆盖层，清基至岩土分界线以下0.5 m作为大坝持力层。

在大坝上游坝脚设4.0 m宽C20混凝土盖板，在盖板上进行固结灌浆，双排，排距2.0 m，孔距为2.0 m，深入基岩6～8 m；帷幕灌浆沿盖板轴线布置，单排，孔距2.0 m，伸至相对不透水层(Lu≤10)以下5.0 m，左、右岸延伸至正常蓄水位与地下水位线相交处。

图1南瓜山水库沥青混凝土心墙石渣坝最大横剖面图

3.2.3混凝土面板堆石坝

1)大坝：坝轴线长170.7 m，坝顶宽度8 m，坝顶高程347.30 m，防浪墙墙顶高程348.50 m，最低建基面高程310.30 m，最大坝高37.0 m，最大坝底宽105.60 m。

上下游坝坡坡比均采用1∶1.4；上游坝坡采用0.4 m厚C25 W8混凝土等厚面板，面板的垂直缝间距12 m。面板周边为C25 W8混凝土趾板，趾板宽5.0 m、厚0.5 m。垫层水平宽3.0 m，设计孔隙率为18%。过渡层水平宽3.0 m，采用连续级配，最大粒径为200～300 mm，满足反滤要求，设计孔隙率为18%。主堆石区要求饱和抗压强度>30 MPa，设计孔隙率为20%，采用开采砂岩料。下游填筑材料为微风化砂岩料，最大粒径800 mm。下游坝坡采用干砌块石护坡，护坡厚度0.5 m。

2)基础处理：趾板置于岩石强风化层中下部；趾板下基岩进行固结灌浆，双排，排距2 m，孔距2 m，深入基岩6～8 m；帷幕灌浆沿趾板轴线布置，单排，孔距2.0 m，伸至相对不透水层(q≤10Lu)以下5 m，左、右岸坝肩延伸至正常蓄水位与地下水位线相交处。

图2南瓜山水库土工膜防渗石渣坝最大横剖面图

图3　南瓜山水库钢筋混凝土面板堆石坝最大横剖面图

4坝型比较

对坝型进行综合比较，详见表1～2。

表1　坝型综合比较表

表2　各坝型主要工程量及投资对比表

5坝型选择

3种坝型在地形、地质条件，工程布置上基本一致：

1)在施工技术上沥青混凝土心墙石渣坝要求稍高。

2)在施工工期方面，土工膜防渗石渣坝工期最短。

3)工程投资方面，沥青混凝土心墙石渣坝与土工膜防渗石渣坝相差不大，且比混凝土面板堆石坝更节省投资，但土工膜目前大部分应用于低坝，其耐抗性、变形处理及后期维护等均存在较大的技术难题。

4)沥青心墙由于具有良好的防渗能力，同时具有较好的塑性和柔性，能适应坝体的变形和沉降。

5)综合比较，推荐沥青混凝土心墙石渣坝作为采用坝型。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.SL274—2001碾压式土石坝设计规范 [S].北京：中国水利水电出版社，2002.

[2]中华人民共和国水利部.SL228—2013混凝土面板堆石坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2013.

[3]中华人民共和国水利部.SL501—2010土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2010.

中图分类号：TV64

文献标识码：B

[作者简介]邓刚(1983-)，男，四川资中人，工程师；彭宗兵(1985-)，男，四川永川人，工程师。

[收稿日期]2015-10-15

文章编号：1007-7596(2016)01-0049-04