凤冈惠民水库坝型比选分析探讨

吴胜文

（江西省建洪工程监理咨询有限公司，江西 南昌 330029）

1 工程概况

凤冈惠民水库位于宜黄县凤冈镇澄源村沙下组，距宜黄县城8.0 km。坝址坐落于抚河流域临水（宜黄县城以上又称黄水）支流胥坊水上，坝址以上控制流域面积17.7 km2，水库总库容563.3×104m3，是一座以灌溉为主、兼顾供水等综合利用的小（一）型水利枢纽工程。根据《防洪标准》（GB 50201-2014）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）的有关规定，本工程等级确定为Ⅳ等，主要建筑物为4 级，次要建筑物为5 级，临时性建筑物为5 级。4 级建筑物对应的设计洪水标准30 a～50 a 一遇，校核洪水标准为200 a～500 a 一遇，因此本次设计水库大坝设计洪水标准选用50 a 一遇，校核洪水标准选用500 a 一遇。库区三面环山，山峦起伏，河谷多呈梯型，库区迂回弯曲，呈狭长型分布。植被茂盛，区内局部山坡表层松散层有小的滑塌现象，未发现其它崩塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象。组成库区的主要岩层为燕山早期花岗岩、震旦系片岩及少量第四系地层。

2 坝型工程方案

河谷宽高比L/H=196/45.2=4.34，为梯型河谷，河谷较宽，本次设计对选定的下坝线重力坝坝型基础上主要考虑三种坝型，即方案Ⅰ砼砌石重力坝、方案Ⅱ浆砌石重力坝、方案Ⅲ自密实砼重力坝。

2.1 方案Ⅰ：砼砌石重力坝

采用C15 细石砼为胶结材料，坝顶高程为149.20 m，坝顶宽度为4.0 m，坝底宽35.2 m，坝高45.2 m，坝长180 m。坝上游面高程130.00 m 以上为铅直面，高程130.00 m 以下坡比为1∶0.15；坝下游面高程146.00 m 以上为铅直面，以下坡比为1∶0.75。坝顶两侧设置1.1 m 高栏杆，坝顶C25 砼路面厚0.2 m。坝体采用C15 砼砌石，坝体底部设1.0 m 厚C15 砼垫层。坝上游面采用C25 砼防渗面板，抗渗标号W6，面板底部厚度取120 cm，顶部厚度取50 cm，面板表面配置Φ12 mm 温度钢筋，纵横间距0.20 m[1]。

2.2 方案Ⅱ：浆砌石重力坝

采用M10 砂浆为胶结材料，坝顶高程为149.20 m，坝顶宽度为5.0 m，坝底宽38.6 m，坝高45.2 m，坝长180 m。坝上游面高程130.00 m 以上为铅直面，高程130.00 m 以下坡比为1∶0.2；坝下游面高程146.00 m 以上为铅直面，以下坡比为1∶0.8。坝顶两侧设置1.1 m 高栏杆，坝顶C25 砼路面厚0.2 m。坝体采用M10 浆砌石，坝体底部设1.0 m 厚C15 砼垫层。坝上游面采用C25 砼防渗面板，抗渗标号W6，面板底部厚度取125 cm，顶部厚度取50 cm，面板表面配置Φ12 mm 温度钢筋，纵横间距0.20 m[2]。

2.3 方案Ⅲ：自密实砼重力坝

坝体采用自密实C20 砼材料，坝顶高程为149.20 m，坝顶宽度为4.0 m，坝底宽34.1 m，坝高45.2 m，坝长180 m。坝上游面高程130.00 m 以上为铅直面，高程130.00 m 以下坡比为1∶0.15；坝下游面高程146.00 m 以上为铅直面，以下坡比为1∶0.72。坝顶两侧设置1.1 m 高栏杆，坝顶C25 砼路面厚0.2 m。坝体底部设1.0 m 厚C15 砼垫层。坝上游面采用C25 砼防渗面板，抗渗标号W6，面板底部厚度取120 cm，顶部厚度取50 cm，面板表面配置Φ12 mm 温度钢筋，纵横间距0.20 m。

3 坝型比较

综合凤冈惠民水库坝线地质条件和天然建筑材料调查成果的比较，坝线均具备重力坝、浆砌石重力坝和自密实砼重力坝的建设条件，具体见表1。

表1 坝型工程地质条件比较表

由表1 可知，自密实砼重力坝左坝肩岩体风化深度较大，岩体稳定性较差，左坝肩缺岩体支撑，其稳定条件明显比砼砌石重力坝、浆砌石重力坝差。经比较，自密实砼重力坝地质条件较差，而砼砌石重力坝和浆砌石重力坝的地质条件较好，三种坝型均具备建设条件。

从工程投资上看，砼砌石重力坝方案投资最低，浆砌石重力坝方案投资居中，自密实砼重力坝方案投资最高；从施工技术和施工条件看，当地人力资源丰富，且具有修建砌石工程的经验，采用砌石重力坝可充分利用当地劳动力，但采用浆砌石质量较难控制，而自密实砼重力坝为新工艺，砼需添加外加剂，造价高，施工技术要求较高。因此，从施工技术和条件分析，砌石重力坝优于自密实砼重力坝。从质量控制方面考虑，浆砌石重力坝相比砼砌石重力坝机械化程度低，人力投入大，施工进度慢，质量更难控制，度汛时期需增设坝面保护措施，具体见表2。

表2 坝型综合比较表

在坝型的选择上考虑地形、地貌、工程地质与建筑材料、施工等综合因素确定，坝址峡谷两岸山体基岩埋深较浅，坝高约为45.2 m，河谷高H＞30 m，属中坝范畴。由于坝址处于峡谷地带，筑坝土料缺乏，不适宜布置碾压土石坝。但工程区附近石料储藏丰富，开采方便，石料质量较好，适宜建造各种砌石坝。通过对砼砌石重力坝、浆砌石重力坝、自密实砼重力坝三种坝型的适应地形地质条件、施工技术和条件、工程投资等方面的技术经济比选，认为砼砌石重力坝为基本坝型具有较大的优势，于是可研阶段确定砼砌石重力坝为基本坝型。经自治区发改委组织有关专家对可研报告进行审查，同时进行批复，基本同意砼砌石重力坝为基本坝型，基本同意重力坝坝顶溢流、坝内埋管引水总体布置形式，故本次采用可研阶段批复成果，确定砼砌石重力坝为基本坝型。

4 结论

坝型比选是水库工程可研阶段的主要工作内容，坝型方案的优选对水库工程建设周期的缩短、工程投资的节约及经济效益的提高至关重要，通过对宜黄县凤冈惠民水库坝线地质条件和天然建筑材料调查成果的比较，认为坝线均具备重力坝、浆砌石重力坝和自密实砼重力坝的建设条件，在此基础上，从施工技术及施工条件、施工质量控制及工程投资方面进行综合比选，确定采用砼砌石重力坝基本坝型。