空箱式挡水坝的城市景观应用

摘 要：空箱式挡墙常见于有高边坡挡土要求或基础土层物理力学参数不理想的挡土工程措施。本文结合宣城新港生态湖工程，对空箱式挡墙作为水库挡水坝，结合城市景观瀑布设计进行了阐述，并对工程具体实施及效果做了简要介绍，总结工程在设计、施工中的经验及教训，对同类工程设计有一定借鉴作用。

关键词：生态湖，空箱式，挡水坝，景观瀑布

中图分类号：S891文献标识码： A

1 工程概况

宣城新港生态湖旅游综合开发项目位于宣城市经济技术开发区西部新城，总用地178.28公顷。结合现状地形特点，设计将利用铁山与铜山之间两侧的洼地来成湖，工程建成后，银湖的正常蓄水位为44.0m，对应的水面面积约为14.2ha；金池的正常蓄水位为39.0m，对应的水面面积约为5.6ha。根据规划，银湖的正常蓄水位比金池高5m，为确保银湖能够成湖，设计需在银湖与金池之间修建一道挡水坝，挡水坝需结合景观，利用落差形成瀑布，使上下湖的水面自然衔接。并考虑水库非补水期，利用坝内泵站抽水形成常态景观瀑布的要求

。

图1－挡水坝纵剖面图

2 工程布置及建筑物设计

2.1挡水坝

根据跌水坝的功能特点，结合坝区地形、地质条件、水流流态、控制运用等因素，跌水坝在保证安全的前提下，应尽可能保证溢流坝段出水水流顺畅、工程量较小、造价较低等要求。

经过对重力式实体挡水坝与空箱式挡水坝两种坝型的技术经济比较，综合考虑造价、坝内布置泵房、放空阀室、中控室及后期运行管理，选定空箱式挡水坝。坝体由空箱式挡水段、重力式挡水段、空箱式溢流段、空箱式泵房段、控制室段组成。

挡水坝采用C25钢筋砼空箱式挡墙，结合C20砼重力式挡墙的结构型式，大坝沿坝轴线总长约122.3m，溢流坝段总长30.0m，分缝长度10.0m～15.0m，分缝止水为紫铜止水，缝宽20mm，缝间填充BW2000型闭孔泡沫板。

空箱式挡水坝段，最大坝高12.3m，坝顶宽度4.6m，坝体顺水流向共分3箱，坝体上侧布置一箱，箱顶设置宽0.8m，高1.5m直立式挡墙，箱体净宽3.0m，净高3.8m，箱底高程39.8m，坝体下侧布置两厢，净宽3.0m，净高4.0m，箱底高程35.2m，非挡水坝段坝顶高程45.4m，挡水坝段坝顶高程44.5m。为增加挡水坝整体性，优化箱体内部应力分布，每隔5.0m，布置壁厚0.4m隔墙。

重力式挡墙坝段布置在坝体铁山侧，总长20.0m，共分2个坝段，坝底高程41.5m～43.5m，坝顶宽0.8m，上游侧坡比1:0.6。

2.2坝基处理

根据地质勘查报告，除部分坝段外，挡水坝均坐落于③层强风化泥质砂岩。为减小地基不均匀沉降，将部分坝段坝基下伏②层粉质粘土层挖除（最大厚度约3.5m），回填C15毛石砼，毛石砼基础向挡水坝上、下游侧各延伸0.5m。

2.3抽水泵房、水库放空阀室布置

水库补水期挡水坝景观瀑布由坝顶自由溢流形成，非补水期挡水坝常态瀑布由水泵抽水形成，抽水泵布置在挡水坝铜山侧非溢流坝段空箱内，设计流量2m3/s，沿坝轴线布置两台，一用一备，采用D500mm钢管连接，抽水至高程43.4m汇水箱内，为左、右岸溢流坝段常态瀑布提供水源。

考虑银湖检修期放空需要，于挡水坝泵房侧高程40.10m（管中心高程），布置D800mm放空钢管及控制闸阀连通银湖、金池。

2.4消能防冲布置

挡水坝消能防冲拟采用跌流消能的型式，溢流段坝顶设两级跌流消能，一级顶坎高程44.4m，二级顶坎高程41.5m，经水力学计算，在校核水位下（45.3m，P=1%），一级跌坎射距为2.8m，相应二级跌坎射距3.0m。于坝体金池侧，布置长10.0m，

厚0.5m C20砼护坦，下设厚0.1m碎石垫层。

图2－挡水坝泵房、溢流坝段剖面图

2.5观测设施布置

为监测挡水坝的工作状态，本工程设置了以下观测设施：

水位标尺：在挡水坝上游补水阀室侧及下游泵房侧各设水位标尺一根，以观测上下游水位的变化。

沉降标点：在三段非挡水坝段中部设置临时沉降标点，待施工完成后，将临时沉降标点引至结构物上部作永久沉降标点。

测压管：挡水坝底板的扬压力通过测压管观测，为使观测结果能反映整个挡水坝基底渗流，沿坝轴线均布3个观测断面。每个断面设三个观测点，分别在底板的上下游端部和中部。每组测压管集中引至挡水坝下游侧抽水泵房，以便于观测。

2.6坝顶景观假山布置

结合生态湖景观及两岸地形，于挡水坝两岸非溢流段顶部设置假山，并于溢流坝段顶部间隔设置叠石，并保证溢流段总宽度不小于20.0m，营造假山、瀑布交相呼应的生态景观。

3 工程现状

3.1挡水坝施工

2011年4月挡水坝基础开始开挖，2011年6月开挖结束，7月开始钢筋混凝土施工，2012年3月底挡水坝土建工程结束。2012年4月29日水库

下闸提前蓄水，充水后挡水坝运行稳定，坝体扬压力观测指标正常，2级自然溢流跌水瀑布及经坝内泵站抽水形成常态景观瀑布流态均稳定、自然，坝内中控室未现渗水，坝体震动不明显。

2012年10月，挡水坝经近半年的运行，发现右岸重力式挡水坝段下游侧岸坡出现渗漏点。

3.2渗漏分析及处理

经现场观测及查阅施工台班日志、监理日志分析，渗漏的出现缘于该段坝体边坡回填未按原设计1:3.0坡比施工，且边坡压实度不足，根据上述情况，现场采用了下述处理方案：

1）沿挡水坝上游面铁山侧环湖土坝坡面清坡，深度不小于1.5m，并对下部岸坡按照原设计坡比、压实度进行复碾；

2）沿清除后的土坡铺防渗膜，长度不小于10.0m，防渗膜与挡水坝采用粘结剂铺贴密实后，采用压板封口，防渗膜上部覆土回填，压实度同原设计。

岸坡经处理后，经过近2年的运行，未发现新的渗漏点。

4 经验教训

（1）宣城生态湖挡水坝针对工程实际，在满足建筑物功能性要求的前提下，充分结合了城市景观的布置要求，对类似工程具有一定借鉴作用。

（2）挡水坝设计中对坝块水下部位内掺了赛博斯防渗材料，坝体两侧泵房、中控室坝块部位水平施工缝增设了膨胀止水条，并骑缝刷聚氨酯防水涂料，上述措施均有效避免了坝体渗漏。类似工程施工过程中应严守质量要求，避免出现本工程类似的因压实度等原因导致的岸坡渗漏，防患于未然。

（3）水利工程与景观设计的结合是水利设计的必然发展方向，设计中如果只考虑满足建筑物的功能性，显然不符合社会发展的要求。

作者简介： 戴伟（1981.02～），男，工程师，主要从事水工结构设计工作。