独南灌区谭尧水库工程坝线及坝型比较选择

李 莎

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

独南灌区谭尧水库工程坝线及坝型比较选择

李 莎

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

独南灌区谭尧水库工程建成后将发挥以灌溉为主，辅以人畜饮水和环境用水等综合功能。灌溉面积3058hm2，灌溉设计保证率为80%，灌溉引水设计流量渠首段为3.62m3/s，同时解决区内3.5万人和5.5万头牲畜饮水问题，并利用水库蓄水下放用于环境水。库区自然条件优越，库水面宽广，库内自然景色优美，植被良好，两岸山青水秀，坝址区域范围内岩溶地貌随处可见，古树参天。加之库区仅距县城23km，有黔桂公路和贵新高等级公路贯穿南北，工程建成后还可以发展地方旅游，并为养殖业的发展创造有利条件。文章主要阐述了独南灌区谭尧水库工程坝线及坝型选择。

水库；坝线；坝型；独南灌区；谭尧水库

1 工程概况

独南灌区谭尧水库工程位于贵州省独山县南部，水库枢纽建在珠江流域红水河水系六硐河的一级支流里旺河上，坝址在上司镇尧坝寨，距县城23km。灌区自北向南沿黔桂公路西侧展布，工程区内有乡村公路相通，交通方便。

谭尧水库正常蓄水位929.0m，总库容1650万 m3，兴利库容915万 m3，灌溉面积3058hm2。同时解决区内3.5万人和5.5万头牲畜饮水问题。

水库大坝高40.9m，坝长164.2m，坝顶宽4.3m，为混凝土面板重力坝，属多年调节水库。谭尧水库项目将建设大坝枢纽工程，干、支渠道总长98km，其中干渠长32km，支渠长66km。

水库将灌溉县南部上司、打羊、下司、麻尾、甲垦、尧棒、董岭、黄后等8个乡镇。干渠支渠中倒虹管、隧洞、渡槽有56处，工程建设较为艰难。干渠引水流量3.62m3/s，工程总投资10797.88万元。

2 坝线、坝型选择

在推荐的尧坝坝址选择上、下两条坝线进行枢纽布置设计，两条坝线相距约120m，坝址附近具有丰富的料源。

根据坝区地形地质条件、天然建材和施工条件等，考虑了重力坝和当地材料坝，并结合本工程的实际情况，重力坝选择了浆砌石重力坝和碾压混凝土重力坝，当地材料坝选择了混凝土面板堆石坝和心墙堆石坝分别进行比较。

2.1 从地形条件方面选择

坝址位置地形为不对称宽缓“V”形纵向谷，地形坡度右岸缓，岸坡约16°～18°；左岸陡，岸坡约35°～45°。

河谷宽高比上、下坝线分别为5.4、4.8。上、下坝线均适宜修当地材料坝和重力坝，且能满足枢纽建筑物的布置要求。

2.2 从地质条件方面选择

岩体结构为单斜构造，岩层以12°～20°倾角倾向左岸。

岩体组成右岸和左岸905m高程以下为(C1d1-1-1)石英砂岩、砂岩、页岩夹煤线及泥质灰岩夹碳质泥岩，厚度12～15m，为坝址的主要岩体，其下为(C1y2)灰岩夹碳质泥岩。

左岸905m高程以上至930m高程分别为：

1)C1d1-1-2灰岩夹炭泥岩，厚4.5m。

2)C1d1-1-3炭质泥岩夹泥质灰岩，厚14.3m。

3)C1d1-1-4石英砂岩，厚4.8m。

4)C1d1-1-5页岩、碳质页岩夹石英砂岩，局部夹煤线，厚度>30m。

整个坝址岩体右岸及河床以硬质岩为主，夹少量软弱层；左岸软硬岩体相间分布呈互层状。

坝址软硬岩体在风化深度、抗风化能力、亲水性方面具有明显差异性，上、下坝线岩体风化特征基本相似。

右岸C1d1-1-1砂岩岩体强风化法向厚度4～6m，但其中所夹煤线、炭质泥岩顺层风化较深，炭质泥岩遇水极易软化、泥化；左岸C1d1-1-4、C1d1-1-5砂岩一般4～6m，页岩类6～8m，C1d1-1-2、C1d1-1-3灰岩一般4～5m，炭质泥岩6～8m，炭质泥岩遇水极易软化、泥化，页岩、炭质泥岩局部强风化厚度12.4m。

上、下坝线均发育有层面、软弱夹层和节理裂隙面等，从而形成坝基(肩)抗滑稳定分析的边界条件，即滑动面、切割面、临空面[1]。

两条坝线地质结构基本一致，左岸主要由碎屑岩类组成，河床及右岸由较坚硬的砂岩和灰岩组成。

不同的是下坝线离F4断层近，受其影响围岩完整性差，破碎严重，且下坝线右岸覆盖层较深，岩石风化较深，基础处理工程量大。坝线地质条件比较见表1。

表1 上、下坝线工程地质条件比较表

可见，上坝线工程地质条件优于下坝线，河床及右岸地层岩性以强度稍高的砂岩和灰岩为主，坝址位置左坝肩中上部为强度较低的泥页岩，下部为强度较高的砂岩，岩体完整性差，软硬岩体强度差异较大。

重力坝基础必须置于微风化或弱风化中部，而河谷左岸软质泥岩物理力学指标较低，为满足稳定及强度要求，坝体体型较大(相对同种坝型而言)坝体基础开挖较深，基础处理工程量和坝体工程量较大，基础处理要求高，施工中不可遇见的工程问题多，坝体砌筑材料用量大[2]。

面板堆石坝对地基要求较低，除趾板及趾板下游0.5倍坝高范围内的基础需建在弱风化上部外，其余可建在强风化层上，基础处理较容易。

2.3 从天然建筑材料方面选择

石料场位于坝址下游左岸交摆村附近，距坝址约700m。

料场植被稀少，地形为单面山，开采面为斜向岩质边坡，自然坡度15°～20°，坡体稳定，场地开阔，易于开采。

料场岩性为C1d2中厚层含燧石灰岩，岩石饱和抗压强度60～90MPa，材质好，储量足，有效总储量56万 m3。

土料场分散于芝茶(库内中后段)和黑石关(库外)，运距2.7～3.3km，总储量7.63万 m3。

另外，作为重力坝方案之一的碾压混凝土重力坝筑坝主要材料之一的粉煤灰附近少，质量较差，为满足其材质要求，则运距较远，材料供应费用高。

2.4 从施工条件方面选择

修建当地材料坝所需的石料充足，质量优，运距短。

由于库区地形狭窄，库内运输条件差，位于库内的土料运输难，运距较远，且根据工程结构布置分析，土石坝所需的心墙土料用量约6.5万 m3，与总储量相差1.13万 m3，考虑无效及施工损失(按15%计)，则土量储量不能满足用量要求。

而土料属残坡积黄壤土及黄色石灰土类，黏粒含量虽高，天然容重低，但天然含水率高，可压实性差。

为满足土料填筑所需的最优含水率则必须进行翻晒，并严格控制碾压参数。

另据工程区内的气候条件，属中亚热带季风气候，冬春半干燥夏季湿润型，雨量丰富，降雨历时较长，受降雨和不稳定的阴晴交变天气影响，土料翻晒施工难以进行，碾压参数极难控制，不易达到心墙土料的最佳填筑要求，不利于心墙坝的施工，特别是在冬春季节心墙料填筑施工受气候影响大[3]。因而修建心墙土石坝的可实施性及技术经济性均较差。

另外，浆砌石重力坝施工机械化程度低，施工技术难度小，对施工队伍要求低，可为地方小型施工企业提供竞争空间，可为当地剩余劳动力创造一定的就业机会，但施工质量难以控制。

堆石坝主要采用机械化施工，施工效率高，施工进度快，对施工队伍素质要求较高，施工管理合理，工程质量能很好地得到控制，同时体现了现代化的施工技术特点及要求。

2.5 从导流方式方面选择

1)重力坝为右岸明渠导流，施工导流方式简单，临时工程量较省。

2)堆石坝为左岸隧洞导流，导流方式相对较复杂，临时工程量较大。

2.6 从枢纽布置方面选择

重力坝方案布置较为紧凑，溢洪道、底孔、取水口均布置于坝身。

面板坝方案布置则较为分散，溢洪道布置在右岸，灌溉取水隧洞及底孔兼导流隧洞布置在左岸。

但均能满足枢纽布置要求，均能完成相同的使用功能。

2.7 从工期方面选择

浆砌石重力坝工期最长，为3a；碾压混凝土重力坝工期次之，为22个月；混凝土面板堆石坝工期最短，为19个月。

2.8 从工程比较投资方面选择

该部分投资包括枢纽建筑物、临时导流工程投资和上坝线由于渠道增长而增加的投资。主要有2个方案：

2.8.1 上坝线

混凝土面板堆石坝2556.41万元，浆砌石重力坝3001.75万元。

2.8.2 下坝线

混凝土面板堆石坝2733.40万元，浆砌石重力坝3281.22万元，碾压混凝土重力坝3086.52万元。

2.8.3 方案比选

比较投资最小的两个坝型方案上坝线混凝土面板堆石坝比较投资比下坝线混凝土面板堆石坝比较投资少176.99万元。

2.9 从枢纽方案总投资方面选择

2.9.1 上坝线

混凝土面板堆石坝方案总投资10992.49万元，浆砌石重力坝方案总投资11739.60万元。

2.9.2 下坝线

混凝土面板堆石坝方案总投资11262.32万元，浆砌石重力坝方案总投资11838.34万元，碾压混凝土重力坝方案总投资11871.07万元。

2.9.3 方案比选

总投资最省的坝型方案也是上、下坝线的面板堆石坝方案，上坝线面板堆石坝方案总投资比下坝线面板堆石坝方案总投资省269.83万元。

3 结 语

综上所述，得出如下结论：

1)坝线方面：上坝线优于下坝线，

2)坝型方案方面：由于心墙料料场分散，运距远，运输条件困难，心墙堆石坝受气候条件影响不利于心墙料的施工，施工难度较大，技术经济性差，故首先舍弃心墙堆石坝方案。

设计主要针对面板堆石坝和重力坝进行综合比较。

浆砌石重力坝工期长，建设管理费用高，工程效益滞后，面板坝工期短，见效快。重力坝基础开挖较深，基础处理工程量大，面板坝基础处理相对较容易。

碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝工期相同，但筑坝所需的粉煤灰运输距离较远，受外部条件(如公路状况等)影响较大，运输费用高，导致比较投资和总投资均较大。

而面板坝适应地基能力强，筑坝材料即为当地材料，运距短(约700m)，储量足，质量高。

工程比较投资及总投资均是上坝线面板堆石坝方案最省，比较投资和总投资分别节省176.99万元和269.83万元[4]。

[1]朱良骧.葛洲坝水利枢纽通航工程总体布置问题[J].水运工程，1981(03)：01-09.

[2]丁琦，谭启富.汉江王甫洲水利枢纽规划设计的几个问题[J].人民长江，1985(06)：22-27.

[3]冯庆群，邓抒豪.深圳抽水蓄能电站上水库主坝坝型选择[J].人民珠江，2006(04)：25-27.

[4]范志强. 山西省下交漳水库坝址比选[J].科技情报开发与经济, 2008(09):215-216.

1007-7596(2014)03-0125-03

2013-08-12

李莎(1960-)，女，贵州贵阳人，工程师，从事水利水电工程设计工作。

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