浅谈油沙河水库供水工程坝型选择设计

[摘要] 对油沙河水库供水工程坝型选择进行了分析与比较。选择出了适合坝址条件的最优坝型方案。为今后设计中类似的工程提供参考依据

[关健词] 坝型；选择；方案；设计

中图分类号： S611文献标识码：A 文章编号：

工程简况

贵州省金沙县油沙河水库是一座以城镇供水为主的水利工程，水库供水范围包括金沙县城、石场乡和箐门乡。坝址处控制流域面积196km2，多年平均流量2.52m3/s。水库校核洪水位815.79m，总库容1377万m3，正常蓄水位为812m，相应库容为1190万m3，死库容362万m3。工程主要向金沙县城和石场乡、箐门乡供水，供水规模为3.97万m3/d。

建坝河段长约1.5km，河流呈不规则反“S”形，与区域构造展布方向基本一致，为走向谷，河谷狭窄，岸坡有宽缓平台，其上为陡崖。根据野外地质测绘，并结合工程地质条件分析，选定的坝址位于牛路沟与油沙河的汇合口下游150m处。水库坝址位置由于两岸岩体风化较深，弱风化带下限深度达127m，垂直岸坡深度达60～70m；不适合建拱坝，因此，在设计过程中坝型设计考虑采用混凝土重力坝方案和面板堆石坝方案进行比较选择 。

坝型适宜性分析

工程地处金沙县箐门乡附近，距离遵义市较近，遵义到金沙有326国道。工程所需水泥考虑从遵义购买，粉煤灰可从金沙县黔北发电总厂购买。从建筑材料供应角度看，工程具备修建混凝土坝的条件。

坝址处土料缺乏，砂石料和堆石料储量丰富，开挖出来的弱风化块石可作为堆石料的来源，不足部份，可到坝址下游右岸石料场开采，料场岩性是白云岩及白云质灰岩。混凝土骨料可到平坝乡消洞坡附近石料开采。从筑坝材料分析，工程具备修建混凝土坝和面板堆石坝的条件。

坝型比较方案

选定坝址河段属深切斜向谷，两岸地形基本对称，河谷断面呈不对称的“V”字型，宽高比2.5：1；地层岩性为白云岩。

根据坝型适宜性分析，结合工程规模、枢纽布置以及施工条件，设计过程中拟定碾压混凝土重力坝和面板堆石坝两种坝型结合枢纽布置进行坝型比选。

3.1 混凝土面板堆石坝方案

枢纽布置格局为：混凝土面板堆石坝+右岸溢洪洞+右岸抽水泵站。

混凝土面板堆石坝设计：根据调洪成果，大坝设计水位（P=2%）：813.43m，相应下游水位746.93m；大坝校核水位（P=0.1%）：815.79m，相应下游水位748.49m；正常蓄水位：812m，死水位：786.00m。

本方案堆石坝布置于主河道，坝顶高程817.00m，河床趾板建基面高程728m，最大坝高89m，坝顶净宽度8m，坝顶长190m。上下游坝坡均为1:1.4，下游在797m、777m、762m高程均设一马道，综合坝坡1:1.56。坝体分区从上游到下游依次为上游盖重区1B、上游铺盖区1A、钢筋混凝土面板F、 垫层区2A、过渡区3A、主堆石区3B、下游次堆石区3C、下游主堆石排水区3F、下游块石护坡3D等几个区。

钢筋混凝土面板采用C25 W8 F100混凝土，顶部厚度0.3m，底部厚度0.6m。为适应坝体变形，面板设缝，两岸受拉垂直张性缝间距6m，中间受压垂直压性缝间距16m。趾板采用平趾板型式，厚0.8度m，趾板宽度统一取为6.0m，不分缝，趾板与基岩间用φ25 L=4.5m @ 2×2m锚筋锚固。对基础进行固结灌浆处理，基础固结灌浆布置为两排，孔深均为10m，间排距均为3 m，裂隙密集区等地质缺陷部位视具体情况加密和加深灌浆孔，同时对趾板开挖边坡进行喷锚支护。

3.2碾压混凝土重力坝方案

枢纽布置格局为：碾压混凝土重力+坝身溢流表孔+右岸抽水泵站。

碾压混凝土重力坝设计：碾压混凝土重力坝坝基持力层为弱风化白云岩层，坝轴线方位为N70.81°W，坝顶高程817.50m，坝底最低处高程726.00m，最大坝高91.5m，坝顶宽度8m，最大坝底宽度81.03m，坝顶全长188.0m，其中左岸非溢流坝段63m，右岸非溢流坝段长66m，河床溢流坝段长54m。

大坝共设8条诱导缝，最大间距29.5m，最小间距14m。基础灌浆排水廊道布置在坝基靠上游侧，分2层，底板高程分别为730.50m、772.00m。坝体排水管布置在上游坝面防渗混凝土分区后，分竖向和水平方向布置，形成一个整体。排水管采用排水盲材，在浇筑过程中预埋在坝内，排水管底部接至廊道内，以形成排水通道。

坝型比较与选择

4.1地形地质条件比较

坝址河段属深切斜向谷，两岸地形基本对称，河谷断面呈不对称的 “V”字型，下游无河床深槽；河床覆盖层为漂卵石层，两岸基岩；坝址右岸有河湾地形，可建溢洪道或溢洪洞。从地形条件角度重力坝和混凝土面板坝方案相差不大。

坝址地层岩性主要为白云岩、泥质白云岩、白云岩夹泥质粉砂岩、白云质灰岩等，场地稳定性较好，坝址具备建重力坝和混凝土面板堆石坝的基本条件。

重力坝方案最大坝高91.5m，坝基需开挖至微风化层，坝基开挖工程量较大，且河床坝基出露地层岩性主要为薄～中厚层泥质白云岩、白云岩夹泥质粉砂岩，岩层产状为80°/NW∠6°～8°，倾下游偏左岸，岩体陡倾裂隙发育，坝基岩层倾角平缓，与不利结构面组合存在深层或浅层滑动的边界条件。而混凝土面板坝对坝基岩体的强度和变形性能要求不高，坝轴线以上坝基挖至弱风化岩体，坝轴线以下将河床卵层表面清理干净即可，坝基处理简单。从地质角度，混凝土堆石坝方案优于重力坝方案。

4.2枢纽布置条件比较

在挡水建筑物方面，混凝土面板堆石坝方案坝基开挖较少，右岸有河湾地形地质条件布置溢洪洞，各建筑物基础开挖的弃渣大部份可作为筑坝材料，施工弃渣较少。两方案相较，混凝土面板较优。

在泄水建筑物方面，重力坝方案利用坝身表孔泄洪，挑流消能，洪水基本在原河道内，对下游两岸冲刷影响较小。面板坝方案采用溢洪洞泄洪，挑流消能，水流与原河道呈47º夹角，对左岸河道存在一定的冲刷，但是河床基岩为白云质灰岩，抗冲刷能力较强。

两个坝型方案的坝首抽水泵站布置基本相同。从枢纽布置条件比较来说，面板坝方案略优。

4.3施工条件比较

两方案场外交通条件相同，两个方案的弃渣场、施工企业等均布置在相同位置，混凝土面板堆石坝方案，坝体填筑量较大，相应施工企业、施工仓库、砂石混凝土加工系统等面积也较大。但由于白云岩存在隐节理容易碎裂，可能不能作为混凝土骨料，因此混凝土的骨料场选择在平坝乡的消洞坡附近，运距15km。砼面板堆石坝方案的混凝土用量较少，坝体以堆石为主，枢纽各建筑物的开挖料均可作为坝体填筑料，不足部份可在下游1.0km的右岸石料场开采。因此从筑坝材料看，面板堆石坝方案较优。

4.5工程估算投资比较

碾压混凝土重力坝方案工程估算投资16422.23万元，面板堆石坝方案工程估算投资13990.48万元（其中面板坝投资10651万元，溢洪洞投资3338.90万元），混凝土面板堆石坝方案投资比重力坝方案少2431.75万元。在工程投资方面面板堆石坝方案较优。

坝型选择结论

从以上分析可看出，坝址处地形地质条件均具备修建混凝土面板堆石坝和碾压混凝土重力坝的条件。两个坝型方案在枢纽布置方面相差不大，施工条件方面堆石坝方案稍优。面板堆石坝方案比碾压混凝土重力坝方案工程投资少2431.75万元，面板堆石坝方案较优。因此设计中推荐混凝土面板堆石坝方案。

结语

贵州省金沙县油沙河水库是一座以城镇供水为主的水利工程。通过坝型的选择与比较分析，选择出了建坝类型的最优方案。本工程坝型选择设计方案为类似工程提供了参考依据。