吉林省柳洞水库坝型比选方案设计

井德泉

摘 要：吉林省和龙市柳洞水库为一中型水库，是以城市供水为主的水利工程，水库主要任务是为和龙边境经济合作区南坪镇供水，水库的建成有利于南坪镇（边合区）的发展，是和龙市乃至延边州民生大计的工程。坝型比选是水利工程设计的重要决策项目，采用坝型是否恰当，对工程的安全、经济及施工、运行等均有很大的影响。

关键词：柳洞水库 坝型比选 方案

中图分类号：TV64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0045-02

1 基本资料

和龙市柳洞水库供水工程是以城市供水为主的水利工程。工程主要由挡水坝、溢流坝、取水坝、供水管线和净水厂组成。水库总库容为1006×104m3，设计供水量1.6万t/日，工程等别为Ⅲ等，建筑物的级别为3级。设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。柳洞水库设计洪水位为528.06m，相应库容944万m3；校核洪水位为529.01m，相应库容为1006万m3。正常蓄水位为526.0m，兴利库容为644万m3，死水位511.0m，死库容为176万m3。

2 挡水建筑物坝型比选

2.1 地形地质条件

水库区全部坐落在花岗闪长岩或斜长花岗岩的中低山上的浅切河谷中，河谷狭长。水库不存在渗漏问题、浸没问题、淤积问题及滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，可不考虑水库诱发地震问题。

2.2 建筑材料情况

粘土料（A）：建坝地段粘土料丰富，初查储量31.20万m3，满足设计需用量。其质量除渗透系数偏高外，其余均符合防渗体土坝技术指标要求，运距近，开采方便。防渗体土料各项物理力学指标如下：控制干容重ρd=1.53g/cm3、含水量W=23.0%，土的抗剪强度φ=13°、C=9kPa，渗透系数K=1.00×10-5cm/s、压缩系数α100-200=0.474MPa-1、允许渗透比降i=4。

细骨料（B）：可选用宏伟砂场，现为商品料场，质量评价除平均粒径不合格外，其他指标均符合混凝土用细骨料质量要求，储量满足要求，适宜机械开采，有简易道路通往柳新公路至坝址，距离9.5km，距离净水厂7.0km，交通运输条件便利，现正在开采使用。

粗骨料（B）：选用宏伟石场，质量评价除混合堆积密度、软弱颗粒含量不合格外，其他指标均符合混凝土用粗骨料质量要求，可进一步筛选。现为商品料场，储量满足要求，适宜机械作业，交通十分便利。

坝壳料（C）：可用坝基开挖后的弃料及南坪大桥至柳新二队之间柳洞河的河漫滩上的卵石料，储量满足筑坝用料要求。坝壳料质量合格，开采条件好，交通极为便利，有柳新公路通往坝址，距离坝址3～9km。坝壳料建议设计指标：控制干密度2.00g/cm3；内摩擦角φ=32°；渗透系数K=1.0×10-1cm/s。

块石料（S）：现为商品料场（牛心安山岩采石场），岩性为安山岩，储量满足筑坝用料要求，质量不合格，开采条件好，交通极为便利，有柳新公路通往坝址。距离坝址24km。

2.3 初选坝型分析

从地形地质条件看，坝址处河谷较宽，初估坝顶高程530.10m，坝轴线长度约330m，坝基覆盖层较厚。如果修建土坝需对基础表面覆盖层进行清理，坝体可座在壤土层上，基础开挖量小，但坝体断面较大，工程占地大，坝体填筑的粘土料场占用耕地，粘土坝施工受降雨、低气温等气候因素影响大，施工质量不易控制。如果修建重力坝，基础应座在强风化花岗岩上，基础开挖量较大，但坝体断面较小，占地少，整个枢纽建筑物的布置比较紧凑，施工工序简单，且当地块石料丰富。如果修建面板堆石坝，面板基础应座在强风化花岗岩上，基础开挖量略大，坝体断面略小，占地比土石坝小，比重力坝大，整个枢纽建筑物的布置比较紧凑，施工工序复杂，且当地块石料运距较远。

2.4 坝型工程比选

2.4.1 粘土心墙坝方案布置

土坝方案由右岸土坝、溢流坝、左岸混凝土挡水坝段组成。坝全长350m。

右岸土坝位于桩号坝0+155m～坝0+350m，长度为195m。坝顶高程为530.10m，坝顶宽度6.0m，最大坝高34.10m，上游坡为1∶2.75，下游坡为1∶2.5。

溢流坝位于桩号坝0+90～坝0+155，长度为65m。堰型采用WES型实用堰，初拟堰顶高程526m，过水前缘净宽55m，共5孔。消力池长度42.0m，宽59.0m，池深3.7m。

左岸混凝土挡水坝位于桩号坝0+000～坝0+90，长度为90m。坝顶高程为530.10m，坝顶宽度6.0m，最大坝高52.0m，上游坡直立，下游坡为1∶0.7。

2.4.2 混凝土重力坝方案布置

混凝土重力坝方案由挡水坝及溢流坝组成。坝全长350m。

右岸混凝土挡水坝位于桩号坝0+155m～坝0+350m，长度为195m。坝顶高程为530.10m，坝顶宽度6.0m，最大坝高52.0m，上游坡直立，下游坡为1∶0.7。

溢流坝位于桩号坝0+90～坝0+155，长度为65m。堰型采用WES型实用堰，初拟堰顶高程526m，过水前缘净宽55m，共5孔。消力池长度42.0m，宽59.0m，池深3.7m。

左岸混凝土挡水坝位于桩号坝0+000～坝0+90，长度为90m。坝顶高程为530.10m，坝顶宽度6.0m，最大坝高52.0m，上游坡直立，下游坡为1∶0.7。

2.4.3 面板堆石坝方案布置

面板堆石坝方案由面板堆石坝及泄洪洞组成。坝全长350m。面板堆石壩位于桩号坝0+000m～坝0+350m，长度为350m。坝顶高程为530.10m，坝顶宽度6.0m，最大坝高35.0m，上游坡为1∶1.7，下游坡为1∶1.7。上游钢筋混凝土面板厚300mm，砂砾石垫层厚500mm，碎石过渡层厚500mm。钢筋混凝土趾板下设固结灌浆和帷幕灌浆，固结灌浆间距2.0m，梅花形布置，帷幕灌浆为单排布置，孔距2.0m。

泄洪洞位于左坝肩，为城门洞型输水隧洞，隧洞底宽为5.0m，高5.0m，顶圆弧半径为2.5m，钢筋混凝土衬砌为0.5m，进口高程511.0m，出口高程496.0m，全长36m。

2.4.4 投资比较

柳洞水库工程坝型投资比较：粘土心墙坝方案，投资合计11025万元，混凝土重力坝方案投资合计9864万元，面板堆石坝方案投资合计996万元。混凝土重力坝方案投资要小于粘土心墙坝和面板堆石坝方案，因此本次设计坝型选定为混凝土重力挡水坝方案。

2.5 选定坝型结构布置

混凝土重力挡水坝位于桩号坝0+000m～坝0+060m和桩号坝0+155m～坝0+350m，长度共260m，坝顶高程为530.10m，最大坝高为52.0m，坝顶宽度为6.0m，上游为直立面，下游坝坡为1∶0.70。坝基坐落在强风化花岗岩上限以下0.50m。坝体沿坝轴线方向每隔15m分一横缝，缝内用沥青油毛毡填充，并设铜止水。

3 结语

坝型比选是确定坝型的论证工作，一般通过坝型技术经济比较，最终由投资总额来确定。坝型比选是水利工程设计的重要决策项目，采用坝型是否恰当，对工程的安全、经济及施工、运行等均有很大的影响。

参考文献

[1] 混凝土重力坝设计规范[S].北京：中国电力出版社，2000.

[2] 李炜.水力计算手册[M].2版.中国水利水电出版社，2018.

[3] 混凝土面板堆石坝设计规范[S].2013.