不同地质条件下坝址和坝型方案比选分析

肖国锋

（喀什宏途工程监理有限公司，新疆 喀什 844000）

选择坝址时，首先评价各坝址的建坝条件，其中坝址的地质条件是决定性的因素，直接影响坝址的技术经济指标。 因此，在坝址选择阶段［1］，通过全面地质勘察分析、比选，合理选定坝址、坝型，确保工程高效优质的施工建设［2-3］。 本文以新疆某水库为研究对象，通过对地质条件的分析，对坝址和坝型的选择提出意见和建议。

1 坝址区工程地质条件

1.1 地形地貌

1.1.1 上库段

从库尾至G13冲沟附近，长2.8km。 该库段分YT河段和XMLK河段。

（1）YT河段河谷呈“V”字型，河道相对狭窄，现代河床宽10～30m，两岸基岩大部分裸露，岸坡陡峻，两岸坡度55°～75°，局部近直立，河流下切，作用强烈，下切深度200～300m。

（2）XMLK河段为YT河的支流，河流整体走向近东西向，河谷呈“V”字型，现代河床宽30～60m，两岸基岩大部分裸露，多发育冲沟，冲沟走向与河流正交。

1.1.2 下库段

（1）从G13冲沟至库首，长2.0km，该段河谷走向由北西向（315°）转近东西向，呈“V”字型，两岸基岩局部裸露。 左岸较陡，自然坡度55°～70°，局部近直立；右岸较缓，坡度25°～30°。 河流下切深度150～200m。

（2）两岸断续发育3级基座阶地，I～Ⅲ级阶地为残留阶地，且被采金扰动破坏。 该河段为斜向河谷，交角大多小于30°。 河谷两岸冲沟发育，较大规模的冲沟有8条，其中左岸5条，右岸3条。

1.2 地层岩性

库区内出露有蓟县系、泥盆系和第四系地层，现分述如下。

（1）蓟县系（Jx）。分布在YT河与XMLK河（以下简称两河）汇合口以南1.5km的库尾。 岩性以灰绿色、灰紫色千枚岩、变质砂岩和凝灰角砾岩为主，岩层产状80°～90°SE∠70°～80°。

（2）泥盆系（D）。 仅出露泥盆系上统（D）地层，分布在除库尾以外的库段，是构成库坝区的主要地层，岩性为变质混合岩、变质砂岩变质混合岩，灰白色、灰绿色，变晶结构，片麻状构造，产状不明显；变质砂岩，紫红色，变余砂质结构，层理构造，产状：70°～80°SE∠70°～80°。

（3）第四系。库区出露第四系上更新统～全新统风积、冲积及崩坡积等各种成因的地层，分布较为广泛。

1.3 地质构造

库内岩层呈单一向南倾斜的单斜构造，走向近东西，与区域构造线方向一致，倾向南东或南西，倾角60°～80°。 库区内地层以泥盆系上统变质混合岩、变质砂岩为主，属中硬岩，地层内节理、裂隙及断层发育。根据地质测绘结果，水库区主要发育近东西向断层，规模较大的断层有：f和F断层，均为非活动性断层，规模等级Ⅱ级。

2 坝型地质选择

2.1 坝线选择

本次勘察在确定的上坝址选择了上、 下两条坝线。 下坝线位于出山口上游直线距离6km处，上坝线位于下坝线上游0.3km处，均属中山峡谷纵向河谷地形。 受坝址地形条件限制，坝线布置调整余地较小。本次对两坝线进行比较评价如下：

（1）上坝线处两岸不对称，左岸基岩裸露，岸坡陡立，岸坡坡度70°～80°，坡高大于300m，属超高陡峻边坡，右岸发育有Ⅰ～Ⅲ级阶地，岸坡较缓，基岩零星出露，覆盖层厚度较大，两岸均不利于枢纽布置。 下坝线两岸不对称，两岸基岩大部分裸露，左岸岸坡较顺直，利于枢纽布置，右岸较缓，覆盖层厚度较小，有利于枢纽布置。从枢纽布置上比较，下坝线优于上坝线。

（2）上坝线坝基岩体左岸为变质砂岩，右岸为变质混合岩。 下坝线两岸均为变质混合岩。 上、下坝线坝基岩体均属中硬岩，但变质砂岩强度相对较低。两坝线处风化层厚及防渗处理深度大致相同。 从坝基岩体条件上比较，下坝线优于上坝线。

（3）上坝线左坝肩规模较大，断裂f23近东西向从左岸穿坝肩通过，受f23影响左岸岩体破碎，完整性差，边坡和防渗处理工程量大；右岸相对隔水层埋深较大，防渗处理深度和长度均较大。下坝线处无规模较大的断裂通过。从边坡和防渗处理工程量上比较，下坝线优于上坝线。

（4）上坝线左岸坝肩上方局部存在倾倒体，倾倒体方量2万m3，左岸超高陡峻边坡处理及坝肩上方倾倒体处理因难；右岸覆盖层厚度大，清废量较大，下坝线基岩大部分裸露，两岸发育有不同程度的卸荷体，需进行相应的工程处理。 从施工难易程度上比较，下坝线优于上坝线。

（5）上、下两坝线长度相近，下坝线基岩棵露，地形方面有利于其他水工建筑物的布置。 上坝线右岸坡较缓，其他水工建筑物的布置长度较长。从水工建筑物长短上比较，下坝线优于上坝线。

通过比较，下坝线的工程地质条件优于上坝线，建议选择下坝线作为大坝坝线。

2.2 坝型选择

本阶段选择混凝土面板坝、心墙坝两种坝型，现从地震条件、抗震性能、地形条件枢纽布置（4）、坝基条件、防渗条件、边坡开挖处理、天然建筑材料等方面比较如表1。

表1 坝型条件对比

通过表1可知，

（1）址区相同地震基本烈度下，心墙坝抗震性能与面板坝相近。

（2）两岸地形不对称，不利于面板坝（趾板线选线）布置，心墙坝影响较小。 两岸高陡边坡崩塌、掉块对面板坝坝体安全影响较大，对心墙坝坝体安全影响相对较小。 从地形及坝体安全相比，心墙坝优于面板坝。

（3）基岩性均为泥盆系变质混合岩，两坝型坝基工程地质条件相近。

（4）面板坝沿趾板开挖宽度、深度较大，从坝基开挖工程量相比，心墙坝较优。

（5）面板坝趾板防渗线长，从防渗处理面积相比，心墙坝较优。

（6）面板坝趾板线长，从开挖边坡工程量、防护、锚固及自然边坡防护、 锚固处理面积相比，心墙坝较优。

（7）面板坝中的混凝土面板、防渗帷幕灌浆、固结灌浆等需使用高抗硫酸水泥，从水泥使用方量和防腐工程量上相比，心墙坝较优［5］。

（8）心墙坝和面板坝选用的填筑料、混凝土骨料料场相同，储量、质量满足技术要求，运距相同。 面板坝对填筑料的单一性要求高，填筑碾压质量控制标准较高：心墙坝填筑料可分区设计使用，坝料使用种类相对较多（开挖回填料），填筑碾压质量易于控制，从填筑碾压质量控制和坝料使用要求上相比，心墙坝较优。

3 结语

通过对沥青混凝土心墙坝和混凝土面板坝的坝型和地质条件比较，面板坝趾板基础开挖及边坡处理工程量巨大，心墙坝优势明显；从工程量、枢纽布置、坝型适应性和施工难易程度等方面综合评价比较，心墙坝较优，本工程选择心墙坝作为大坝坝型。