丰厚水库扩容工程方案比选

伍思成

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 概述

田林县位于桂西北旱片，属于干旱灾害频发地区，2009—2010年大旱对地区经济社会发展特别是农业生产造成严重影响，给人民生活饮水带来很大困难。潞城瑶族乡地处百隆高速路必经之处，具有良好的交通区位优势，随着集镇及工业园的发展将导致用水量的快速增长，缺水问题将更加严重。乐里河支流平吉河上的丰厚水库是距潞城乡及潞城旺吉工业园区最近的供水水源，现状调节能力较弱，历年汛期均出现大量弃水，尚有较大的开发利用潜力。为了解决田林县潞城瑶族乡用水安全、实现经济社会可持续发展，对丰厚水库加高扩容非常必要。

现状丰厚水库是一座以灌溉为主，兼顾防洪等综合利用水利工程，位于百色市田林县潞城乡丰厚屯附近，距田林县城约25 km。丰厚水库扩容工程由大坝、溢洪道、放水系统和供水管道等主要建筑物组成。通过丰厚水库扩容及修建输水管道，可以有效解决田林县潞城乡集镇、村屯供水问题。

丰厚水库建于乐里河支流平吉河上，水库扩容后正常蓄水位抬高5 m，由现状的423.0 m 抬高至428.0 m，总库容由884万m3扩容至1110万m3，有效库容由613万m3扩容至838万m3。

2 工程地质条件

丰厚水库所处区域位于云贵高原向广西低山丘陵区过渡的斜坡地带，区域内为中低山峡谷地形地貌，地势总体上为北高南低，山峰高程一般在685～1023 m 之间，河谷高程在385～390 m 之间，水库处于乐里河上游，库区北西面为右江水系与红水河水系的分水岭—米花岭。峰谷高差较大，工程区内全部为碎屑岩相区，河谷坡间无明显的阶地，岩坡一般较陡，在30°～40°之间，局部为陡坎，山上冲沟较发育，切割较深，测区内植被发育，以原始灌木为主，部分为开垦荒地。

测区内出露的地层有第四系、三叠系、二叠系。

工程区所属的大地构造分层属桂区坳陷印支褶皱带，区域构造形迹以北西向为主（右江系）。工程区位于较大的北西向区域性构造断裂带：旧州—田林北西段，断裂长度大于100 km。本区构造为紧密线状褶皱和压扭性断裂。褶皱基本上为复式向斜，总体走向N45°W～N50°W，轴面倾向以北东为主，倾角70°～80°。压扭性断裂裂面走向大体上与褶皱轴走向一致，其中以那固—六丹—能良、六屯—新寨—弄读—渭谷和旧州—板桃—潞城—乐里3条断裂带最大。

工程区内未有过地震历史记录，但在两侧区域构造断裂带内有历史记载的地震有11次，其中沿右江断裂带4.7级以上地震有7次。根据研究资料，右江断裂带自第四纪晚期以来均没有再发生新的活动，不属活动断裂，也不具备发生强烈地震的地震地质背景。本工程区处于两条大断裂带南东面，属构造活动相对稳定地区，主要的震源区距离较远，对本工程影响微弱。

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015），本区地震动峰值加速度为0.1 g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，区域构造稳定性差。

3 方案选择

3.1 方案布置原则

（1）大坝高度应满足蓄水库容要求。

（2）各建筑物的布置尽量和临时建筑物相结合，并有利于施工。

（3）溢洪道的布置要便于渲泄洪水、方便运行管理及确保工程安全。

（4）确保工程建设后枯水期能满足下游灌溉及河道内生态环境用水。

3.2 方案选择

土石坝扩容加高一般可采用坝前培厚加高、坝顶戴帽加高及坝后培厚加高3种方案。

3.2.1 方案一：坝前培厚加高方案

坝前培厚加高方案一般采用水库放空清基后填筑或水库蓄水情况下填筑施工，由于本工程现状无专门的放水系统，输水隧洞最大过流量仅为1.2 m3/s，小于枯水期来水量，因此无法采用水库放空清基后填筑方案，故采用坝前培厚加高方案需要考虑采用在水库蓄水情况下填筑。若采用水库蓄水情况下填筑方案，则必须考虑水库淤积物情况，进行淤积物变形及稳定分析，还需要研究排水固结措施及考虑控制加高速率方案等，对大坝培厚加高施工要求苛刻，施工质量难以控制。不仅如此，坝前培厚加高方案还需布置长182 m，高8 m 的土石围堰，施工度汛风险较大。除此之外，坝前培厚加高方案还需拆除大坝上游侧现状混凝土护坡。故扩容不考虑采用坝前培厚加高方案。

3.2.2 方案二：坝顶戴帽加高方案

坝顶戴帽加高方案就是直接在坝顶填筑土料，将坝体加高扩容。坝顶戴帽加高方案的主要制约因素为原坝体的填筑质量、坝坡安全余度及坝基地质条件等。根据地质勘探成果，大坝心墙填土的压实度为84%～90%，坝壳填土的压实度为87%～89%，2012 年水库进行除险加固，并于2016 年完工，主要加固措施为大坝坝坡加固和坝体灌浆等，但是这些处理措施并没有改变原坝体压实度，大坝心墙及坝壳填筑土的压实度仍然不符合《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2020）规定的中坝压实度不应低于96%的要求；心墙填土渗透系数平均值大于1×10-5cm/s，不满足《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2020）规定的心墙渗透系数不大于1×10-5cm/s 的要求。由于水库扩容需将坝顶高程由428.2 m加高至431.6 m，加高高度3.4 m，若直接在原坝顶进行戴帽加高，大坝渗流稳定及坝坡稳定不满足规范要求，故扩容不考虑采用坝顶戴帽加高方案。

3.2.3 方案三：坝后培厚加高方案

坝后培厚加高方案是在坝后坡及坝顶填筑土料将坝体培厚加高，也是《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2020）优先推荐的大坝扩容方法。坝后加高培厚方案施工简单、方便，大坝渗流稳定及坝坡稳定容易满足规范要求，无需放空水库进行施工，对施工导流要求较低，施工度汛风险小，故本次大坝扩容方案推荐采用坝后培厚加高方案。其横断面图见图1。

图1 大坝坝后培厚加高横断面图

扩建加高后的坝顶高程为431.6 m，坝轴线总长247.0 m，最大坝高41.8 m，坝顶宽度为7.0 m。坝顶路面为20 cm厚混凝土路面，坝顶上游侧设0.7 m高石材栏杆，栏杆下设“L”型C25混凝土栏杆基础，栏杆基础高出坝顶路面0.5 m，坝顶下游侧设C20混凝土排水沟。大坝加高坝体上游坡面设置10 cm厚混凝土护坡与原混凝土护坡相接，坡比为1∶2.5，下设0.3 m厚的混合砂垫层，混合砂垫层和混凝土护坡之间采用牛皮纸分隔，混凝土护坡按3 m×3 m分缝，顺坡向分缝间错布置，缝宽20 mm，缝间填充沥青木板，护坡内埋设Φ75PVC 排水管，梅花形布置，孔排距均为3 m。下游坝坡采用草皮护坡的形式，护坡范围从坝顶至排水棱体顶，大坝下游坝坡坡比从上至下分别为1∶2.5 和1∶3，在415.0 m 高程处分别设置5.0 m宽的马道与下游现状道路连接。在原排水体下游重建排水棱体，顶高程为399.0 m，顶宽3 m，上游坡坡比为1∶1，下游坡坡比为1∶1.5。大坝抬高后溢洪道与左坝肩改建S321省道之间存在缺口，故设14.0 m 长的接头坝，接头坝采用“U”型混凝土挡墙型式，最大墙高6.0 m，基础落在左坝肩强～弱风化基岩上，两侧边墙顶宽均为0.6 m，底板厚度为1.6 m，接头坝顶设25 cm厚混凝土路面。

4 结语

综上所述，本次加固方案从工程安全性，度汛风险、便于施工等多角度进行比较，拟推荐方案三，即坝后培厚加高方案作为本工程加固方案。