桐梓水库混凝土重力坝坝体填筑方案研究

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院，四川 德阳，618000)

1 工程概况

桐梓水库位于重庆市秀山县，是以灌溉和供水为主，兼顾发电和改善水环境等综合利用的中型水利工程。水库正常蓄水位451.50m，校核洪水位452.84m，总库容2259×104m3，重力坝最大坝高49.0m。

2 工程地质条件

坝址河段两岸地形左岸高，右岸低矮，坡高约120m～200m，为近对称的“U”型河谷，谷底宽度约40m～60m。坝基位于O1d④层弱风化瘤状泥灰岩中，两岸岸坡基岩大多裸露，岩层走向与岸坡走向呈大角度相交，为斜向岩质边坡，天然状态下边坡整体稳定性较好。

3 方案拟定

按照混凝土填筑方式拟定了常态混凝土和碾压混凝土两种方案进行研究，并择优选择。

3.1 常态混凝土重力坝方案

大坝坝顶高程453.80m，坝顶宽8.0m，坝顶长170.0m，其中溢流坝段长40.0m，非溢流坝段长130.0m，最大坝高49.0m。溢流坝段堰顶高程444.50m，设闸门三孔，每孔净宽10.0m，深7.0m，堰下消力池宽35.0m，长60.0m，深6.0m，消力池后护坦长50.0m。

非溢流坝段迎水面坝顶以下10.0m为铅直面，其下采用斜面，坡比1∶0.2；大坝下游面坝顶以下5.0m为铅直面，其下采用斜面，坡比为1∶0.7。大坝置于弱风化及新鲜基岩面上，坝踵及坝趾设置齿槽，齿槽宽4.0m，深4.0m。非溢流坝段坝体混凝土根据不同部位和不同运行条件分为5个区，均采用常态混凝土浇筑。溢流坝段下游堰面曲线采用幂曲线，幂曲线之后的陡坡段坡比为1∶0.75；上游采用椭圆曲线，坝顶以下10.0m范围内采用倒悬面，其下采用铅直面，其后接斜面，斜面坡比为1∶0.2；坝踵及坝趾设置齿槽，齿槽宽4.0m，深4.0m。溢流坝段坝体混凝土根据不同部位和不同运行条件分为7个区，均采用常态混凝土浇筑。大坝基础采用固结灌浆和帷幕灌浆。常态混凝土重力坝典型剖面见图1。

3.2 碾压混凝土重力坝方案

碾压混凝土重力坝坝体结构尺寸与常态混凝土重力坝相同，仅坝体内部混凝土及分区不同。其非溢流坝段坝体混凝土根据不同部位和不同运行条件分为三个区。校核洪水位以上至坝顶范围、坝体下游面范围设置厚2m的常态混凝土外包层，采用C20F50W4混凝土浇筑。校核水位以下坝体迎水面设置2m厚的常态混凝土外包层及坝底面设置厚1m的常态混凝土垫层基础，采用C20F50W6混凝土浇筑。坝体内包混凝土采用C15F50W4碾压混凝土填筑。

溢流坝段坝体混凝土根据不同部位和不同运行条件分为四个区。过水堰面以下2.50m范围采用C30F50W4钢筋混凝土浇筑；距迎水面2.50m范围及距大坝底面1.0m范围采用C20F50W6混凝土浇筑。闸墩及导墙采用C25F50W4浇筑。其余坝体内部混凝土采用C15F50W4碾压混凝土填筑。碾压混凝土重力坝典型剖面见图2。

图1 常态混凝土重力坝典型剖面

图2 碾压混凝土重力坝典型剖面

4 方案比较与选择

4.1 工程投资

根据两个方案枢纽建筑物的布置及初拟的结构尺寸，进行工程量及投资计算。其主要工程量及投资详见附表。

附表不同方案大坝主要工程量及投资

从工程投资来看，常态混凝土重力坝方案优于碾压混凝土重力坝方案。

4.2 施工条件

常态混凝土重力坝水泥用量大，施工过程中须采取适当措施控制坝体温度，避免坝体混凝土开裂。坝体材料均一，施工质量易于管控。

碾压混凝土重力坝坝体周边和基础仍采用常态混凝土，约占总体积的55.10%。碾压混凝土范围小，体积小。碾压混凝土和常态混凝土交错填筑，相互干扰，层间结合施工质量不易把控，施工难度大，同时要求施工场地开阔，机械配备足够，混凝土施工速度快，拌和能力高。

碾压混凝土重力坝坝体混凝土水泥用量虽然较少，水化热温升较小，但存在不同混凝土交错使用，相互干扰，施工难度大且质量不易把控，同时考虑到枢纽工区场地较为狭窄，施工布置困难，且坝体断面较小，不能充分利用大型碾压机械施工，也不能发挥碾压混凝土可快速施工，缩短工期的优点；常态混凝土重力坝需要采取温控措施避免坝体混凝土开裂，但大坝为中低坝，坝体断面相对较小，工区气候温和，早晚温差变化小，坝体混凝土可采用低热水泥、施工过程中采用柱状分块浇筑、在早晚温差较小的时段先浇筑完成体积较大的坝段、夏季施工预冷骨料和对混凝土表面进行绝缘保护等方法即可有效地控制坝体混凝土浇筑过程中的水化热温升问题。

从施工条件看，常态混凝土重力坝方案优于碾压混凝土重力坝方案。

5 结语

常态混凝土重力坝坝体材料均一，抗渗性能好，施工质量易于管控。碾压混凝土重力坝碾压体积小，具有一定的施工难度。综合考虑以上各种因素，桐梓水库大坝最终采用常态混凝土重力坝方案。