新建水库坝轴线及坝型方案比选

杨克荣

【摘 要】坝轴线和坝型的选择是新建水库工程设计中首要且重要的工作。在满足相关规划及规程规范要求的情况下，应充分考虑工程地质条件、施工工期、移民拆迁占地、环境影响、工程投资、工程效益等各方面的因素影响，从而选择了技术上可行、经济上合理、效益上最佳的坝轴线和坝型方案。本文对某新建水库的坝轴线和坝型的方案进行了比选，最终确定了下坝线为拟选坝轴线位置、碾压式沥青混凝土心墙石渣坝为拟选坝型的方案。

【关键词】坝轴线;坝型;方案比选

0 概述

新建水库工程往往建设规模较大，建成后效益显著，但牵涉的因素也很多，一旦失事后果严重，因此新建水库必须严格遵守基本建设程序和规程规范[1]。在新建水库的前期设计工作中，坝轴线的确定、坝型的选择是首要且重要的工作[2-3]。本文以某新建水库的设计为例，考虑了在坝轴线和坝型方案比选中应注意的一些问题。

1）坝址概况

该水库坝段位于小通江河左岸的二级支流王家河与长堰沟交汇口下游130.0m的檬子河河段上400.0m范围内，再往上集雨面积偏小，来水量不能满足需要，再往下河床宽度加大，且靠近巴中城区，两岸人口密集，移民搬迁难度较大。

规划坝段河床高程为345.10～355.00m，河谷呈不对称“U”形，枯水期河床宽约4.7～8.0m，河谷宽约14.3～70.3m。两岸山顶高程680.00m，相对高差330.0m，岸坡为梯田，总体坡度一般6°～10°，局部陡坎高12.0～25.0m，坡角45°～80°。

2）坝址地质情况

坝址区出露地层主要为白垩系下统白龙组（K1b），其次为第四系全新统松散堆积层。坝址区位于巴中向斜的SE翼。其岩层产状为N45°～60°W/NE∠2°～4°，区内无大的断裂构造。坝址区物理地质作用主要有岩体风化、卸荷、崩塌和滑坡。

组成坝基、坝肩岩体为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及砂岩，岩石强、弱风化带铅直厚度分别为0～23.0m和6.6～16.1m。由于岩性和所处部位地形不同，风化带厚度差异较大，总体上为两岸较河床深，粉砂质泥岩较泥质粉砂岩和砂岩深。左、右坝肩发育有卸荷裂隙或卸荷变形体，切割深度2.0～5.0m，裂隙面较平直，张开1～20cm，据地表测绘卸荷水平宽度约10.0～15.0m。

1 坝轴线比较与选择

根据前期勘察设计的结论，选择两条坝轴线进行比较。一条是前一阶段确定的下坝址（下坝线），位于王家河与长堰沟交汇口下游约530.0m处，若坝线再往下移，则河道开阔，且靠近城区，两岸人口密集，移民搬迁难度较大，又下坝线往上游120.0m接近右岸滑坡体脚，因此，第二条坝轴线（上坝线）位于下坝线上游50.0m处。

1.1 地形地质条件

在选择的上、下坝线进行地勘工作，两坝线相距仅约50.0m，现将两坝线主要工程地质条件进行比较，见表1。

由上表可以看出，下坝和上坝线主要工程地质条件基本一致，从防渗处理工程量来看，上坝线优于下坝线，但从施工开挖工程量和右岸滑坡体影响程度而言，下坝线工程地质条件优于上坝线。就地形、地质条件而言，上、下坝线各有优劣，下坝线略优。

1.2 工程布置条件

上、下两坝线均推荐采用碾压式沥青混凝土心墙石渣坝作为代表坝型，上坝线大坝轴线长433.00m，下坝线大坝轴线长446.00m;上坝线大坝最大坝高47.00m，下坝线大坝最大坝高48.00m。上下坝线大坝布置基本没有本质区别，但上坝线大坝左右坝肩覆盖层开挖工程量较大，且上游坝脚已开挖至上游右岸滑坡体脚，对大坝施工及安全影响较大。溢洪道、放空隧洞及取水隧洞布置上、下坝线基本一致。就工程布置条件，下坝线较优。

1.3 施工条件及施工工期

上、下坝线相距仅50.0m，施工条件、交通条件相近，导流方式相同;坝体填筑工程量、相应施工强度及施工工期亦相近。

1.4 经济指标

根据上、下坝轴线地形、地质条件进行枢纽工程布置，初拟各建筑物的结构尺寸，进行各建筑物工程量计算和投资概算。将上、下坝线主要技术经济指标列于表2。

经综合分析，上、下坝线均具备建坝条件，地质条件、施工条件、交通条件相近;上坝线较下坝线而言，虽坝轴线略短，但覆盖层较厚，开挖工程量和右岸滑坡体影响程度较大，上坝线枢纽建筑工程直接投资为17581.62万元，下坝线枢纽建筑工程投资16744.38万元，下坝线工程静态总投资比上坝线少837.24万元。从经济指标分析，下坝线略优于上坝线，因此本工程推荐下坝线。

2 坝型比较与选择

由于当地缺乏防渗粘土料，结合当地天然建筑材料的情况，在选定的坝轴线位置，拟选择碾压式沥青混凝土心墙石渣坝和风化泥岩心墙石渣坝两种坝型进行技术经济比较，择优选取[4]。

2.1 坝型选择

方案一选择碾压式沥青混凝土心墙石渣坝。大坝坝顶高程391.50m，坝顶宽8.00m，坝顶长446.00m。河床段心墙建基面高程343.50m，最大坝高48.00m，最大坝底宽度221.32m。碾压式沥青混凝土心墙位于坝体中部，宽0.6m，心墙两侧设宽度为3.00m的过渡层，心墙与基础接合部设置宽6.00m、厚1.00m的C20混凝土基座作为帷幕灌浆的盖板，基座下设2排灌浆帷幕及3排固结灌浆。大坝上游坝壳均采用新鲜及弱风化石渣料填筑，上游坝坡均为1∶2.25、1∶2.50，变坡高程367.50m。下游坝壳均采用强弱风化石渣料填筑，下游边坡1∶2.25、1∶2.50，下游坝坡在高程371.50m设一级马道，马道宽3.0m，马道以上边坡1∶2.25，马道以下边坡1∶2.50。下游坡脚设置堆石排水棱体，顶宽3.0m，外边坡1∶1.5。

方案二选择风化泥岩心墙石渣坝。大坝坝顶高程391.50m，坝顶宽8.00m，坝顶长446.00m。河床段心墙建基面高程343.50m，最大坝高48.00m，最大坝底宽度221.32m。风化泥岩心墙位于坝体中部，顶宽3.00m，心墙两侧坡度为1∶0.3，并在上下游坝壳料和风化泥岩心墙料间设水平宽度为3.00m的过渡层。心墙底部和基岩接合部位填筑厚度为1.00m的粘土，以增强和基础的接合，同时在心墙与基础接合部设置宽6.00m、厚1.00m的C20混凝土基座作为帷幕灌浆的盖板，基座下设2排灌浆帷幕及3排固结灌浆。大坝上游坝壳均采用新鲜及弱风化石渣料填筑，上游坝坡均为1∶2.25、1∶2.50，变坡高程367.50m。下游坝壳均采用强弱风化石渣料填筑，下游边坡1∶2.25、1∶2.50，下游坝坡在高程371.50m设一级马道，马道宽3.0m，马道以上边坡1∶2.25，马道以下边坡1∶2.50。下游坡脚设置堆石排水棱体，顶宽3.0m，外边坡1∶1.5。

2.2 坝型比较

根据两种坝型的布置和主要建筑物结构尺寸，对两坝型的拦河大坝工程量和建筑工程投资进行对比分析，其主要技术经济指标见表3。

表3 两种坝型主要经济技术指标比较表

从表3中可知，碾压式沥青混凝土心墙石渣坝大坝工程直接投资8765.21万元，风化泥岩心墙石渣坝大坝工程直接投资9415.82万元，碾压式沥青混凝土心墙石渣坝投资相对省650.61万元，分析其原因，虽然沥青混凝土心墙单价较高，但其心墙基础较窄，仅6.00m，而风化泥岩心墙基础较宽，达到37.00m，均需开挖至基岩，风化泥岩心墙开挖量较大，同时也增加相应填筑量，且新鲜的风化泥岩料需提前风化才能达到设计防渗效果，导致其单价也较高，因此单从大坝本身直接投资看，风化泥岩心墙石渣坝就比碾压式沥青混凝土心墙石渣坝投资稍大;另外风化泥岩料场据大坝约4.0km，目前的公路为机耕道，需扩建才能满足要求，同时还需对料场涉及的土地及房屋等进行赔偿和完工后的水土保持恢复等，增加了征地移民及水土保持等费用。经综合分析比较，碾压式沥青混凝土心墙石渣坝投资相对风化泥岩心墙石渣坝省1297.29万元，故推荐坝型为碾压式沥青混凝土心墙石渣坝。

3 結论

按照相关规划及规程规范要求，本文从工程地质条件、施工工期、移民拆迁占地、环境影响、工程投资、工程效益等各方面，对该新建水库的坝轴线和坝型选择进行了对比分析，最终选择了技术上可行、经济上合理、效益上最佳的坝轴线和坝型方案，对类似工程的建设有一定的参考价值。

【参考文献】

[1]祁庆和.水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

[2]王凤.坝址坝型及轴线选择初探[J].吉林水利，2008（8）：6-9.

[3]冯庆刚.庄里水库坝址及坝轴线方案比选[J].水利科技与经济，2012，18（6）：40-42.

[4]袁光裕，胡志根，等.水利工程施工[M].北京：中国水利水电出版社，2006.

[责任编辑：杨玉洁]