高达水库项建坝址及坝型方案比选

(整期优先)网络出版时间:2016-07-17
/ 2

高达水库项建坝址及坝型方案比选

杨建

中山市水利水电勘测设计咨询有限公司广东中山528400

摘要:本文简介了来宾市高达水库的工程概况,根据坝址处地形、地质、施工、建筑材料等条件,初选两处坝址及两种坝型(混合坝和土石坝)方案进行综合比较,选择出较优坝址及坝型方案。

关键词:坝址;坝型;方案比选;混合坝

1工程概况

高达水库位于广西来宾市武宣县境内黔江支流东乡河上游,坝址邻近武宣百崖大峡谷景区。坝址以上控制流域面积27.6km2。水库建设任务主要为拦蓄径流,向武宣县、东乡镇和三里镇供水。高达水库建成后年供水量达1069万m3,保障了武宣县城、东乡镇和三里镇的生活生产用水,改善了灌区农业灌溉用水。据径流调节和洪水调节计算,水库总库容1079万m3,死库容25万m3,有效库容925万m3。

2坝址分析

根据地形条件分析,高达以上河段地处大瑶山区边缘,为侵蚀型中高山陡坡峡谷区,近河谷两岸则以中低山为主,河谷纵坡较陡;高达以下逐渐过渡低山丘陵区,河谷纵坡逐渐变缓,沿河两岸地势较平缓,村屯密集,大片农田及旱地,水库坝址仅适宜选在高达段。经现场选址踏勘,初拟高达附近上、下两个坝址进行比较,两个坝址间河长约330m。从以下方面对两个坝址进行比选:

1)地形地质条件

两坝址相距小,地形地质条件基本相同。从坝址区地形条件看,左岸260m高程以上地势开阔平缓,有较大库容,在相同有效库容情况下,下坝址坝高、坝长和坝体工程量比上坝址小。从地质条件看,下坝址左岸下伏基岩风化较浅,多为弱风化~新鲜状态,坝两端延伸较上坝址短,坝基处理难度较上坝址小、工程量比上坝址小。

2)枢纽布置及工程投资

上、下坝址的枢纽布置基本相同,自左至右依次为回车场、左岸碾压式沥青砼心墙坝、左岸非溢流重力坝、溢流重力坝、右岸非溢流重力坝。但下坝址方案坝长、坝高及坝体工程量均比上坝址小,工程静态总投资25803.33万元,比上坝址方案35546.48少9743.15万元。

3)库区淹没损失

武宣百崖大峡谷景区位于库区上游,在等库容条件下,上坝址的水库正常蓄水位为284.0m,淹没了景区大门及部分游览栈道和景点。下坝址正常蓄水位为276.0m,比上坝址低8.0m,1000年一遇洪水位为278.14m,水库对景区不利影响很小。就水库淹没及工程占地补偿费而言,下坝址方案为5611.75万元,上坝址方案在不计入景区淹没损失及补偿投资的情况下为4766.40万元,比下坝址少845.35万元,若计入景区淹没损失及补偿投资,则应大于下坝址。

经上述分析,选择下坝址为项建阶段推荐坝址。

3坝型比选

根据下坝址的地形地质条件、建筑材料、枢纽布置、施工等情况,本阶段对混合坝(拦河坝由碾压砼重力坝和土石坝组成)和全土石坝两种坝型进行比较。

3.1混合坝型方案

枢纽总体布置沿坝轴线从左到右布置依次为:左岸回车场,左岸沥青砼心墙土石坝段,左岸非溢流坝段,溢流坝段,右岸非溢流坝段,供水放水塔布置于左岸非溢流重力坝段内,坝顶总长623m。

左岸土石坝段长290m,为碾压式沥青混凝土心墙土坝,坝顶高程278.5m,防浪墙顶高程279.6m,坝顶宽5.0m,最大坝高29.4m,内坡坡比1:2.5,C15砼预制块护坡,外坡坡比1:2.5,草皮护坡。坝壳填料为含碎石粘土、粉质粘土及大坝开挖弃碴,沥青混凝土心墙厚0.4m~0.5m,心墙C15砼基座厚1.5m。以心墙基座为压浆板并沿其顶面钻孔进行高压旋喷灌浆,帷幕深度按0.7倍坝高确定,底面高程为250~224m。

左、右岸非溢流坝段长152.8m,最大坝高分别为63.0m、49.1m。非溢流重力坝断面梯形,坝顶宽5.0m,上游面242.0m高程以上为竖直面,以下为坡比1:0.2斜面,下游面271.85m高程以上为竖直面,以下为坡比1:0.8斜面。基底设C15砼垫层厚1.0m。

溢流坝段总长27.4m,最大堰高48.5m。溢流堰为实用堰,堰顶高程271.0m,布置3孔闸门,每孔净宽6.0m,设1扇露顶式平面钢闸门(B×H=6.0m×5.5m),闸门顶高程为276.5m,启闭机安装在启闭机排架上。堰面曲线为WES型曲线,下游面斜坡坡比为1:0.8。消能方式采用挑流消能。

重力坝坝体为碾压混凝土,表层变态混凝土厚0.5m,上游面防渗层厚3.0m,混凝土标号为R90200,内部混凝土标号为R90150,溢流面板采用C30钢筋砼。坝内设有基础灌浆廊道和排水廓道。重力坝坝基固结灌浆孔距、排距为4m,灌浆深度5m。帷幕底面高程为266.5~165m,以超过基岩相对抗水线(q<5.0Lu)以下3m为控制。

供水放水塔布置在左岸非溢流重力坝段内并与坝体结合在一起,采用钢筋砼岸塔式结构,进口设拦污栅,孔口尺寸为1.7m×2.6m(B×H);闸室内设检修、工作闸门各一扇,孔口尺寸1.4m×1.6m(B×H),底槛高程240.5m。检修平台与坝顶相接,高程为278.4m,启闭平台高程为282.9m。塔后接钢筋砼输水涵管,长31.5m,矩形断面,尺寸为1.4m×1.6m(B×H),出口接减压井,供水输水管及灌溉、生态放水管从减压井接出。

3.2全土石坝方案

初选碾压式沥青混凝土心墙土坝,坝轴线布置同混合坝型方案,坝顶长606.8m,坝顶宽5.0m,坝顶高程278.40m,防浪墙顶高程279.50m,最大坝高60.3m,内坡坡比1:3.0,C15砼预制块护坡,外坡坡比1:3.0,草皮护坡,中间设两处马道,河床处下游坡脚设反滤排水棱体,棱体顶高程为225.0m。坝壳填料为含碎石粘土、粉质粘土及大坝开挖弃碴,压实度要求不小于96%,沥青混凝土心墙中心线在坝轴线上游侧1.3m,心墙厚0.4m~0.7m,心墙两侧设砂碎石过渡层厚1.5m,心墙C15砼基座厚1.5m。以心墙基座为压浆板并沿其顶面钻孔进行灌浆:左坝段0+000~0+255段,基础为冲洪积层的漂石、块石夹粉质粘土,进行高压旋喷灌浆,帷幕深度按0.7倍坝高确定,桩号0+255往右坝段坝基为岩石,进行帷幕灌浆,帷幕深度按0.7倍坝高确定。

岸边正槽式溢洪道布置在右坝端,平面上溢洪道中心线先与坝轴线垂直再转向下游河床,转角131°53′27″,转弯半径为50m。溢洪道由进水渠、控制段、泄槽和消力池组成,中心线水平长度为350m。进水渠长17.3m,矩形断面,底宽22.4m,渠底高程269.5m;控制段包括溢流堰及两侧边墙,溢流堰为驼峰堰,堰顶高程271.0m,堰高1.5m,堰上设3孔闸,每孔净宽6.0m,设一扇露顶式平面钢闸门(B×H=6.0m×5.5m),闸门顶高程为276.5m,启闭机安装在启闭机排架上;泄槽长276.7m,底高程269.5~215.0m,底宽22.4m。消力池总长37m,池底高程215.0m,池宽22.4m,长35m,消力坎坎顶高程为217.5m。

取水建筑物布置于大坝中间偏右处,由喇叭形进口段、拦污栅槽段、塔前暗涵段、放水塔、塔后暗涵段和出口分流井组成,长220.4m。涵管中心线与坝轴线斜交,夹角76°。

3.3坝型比较与选定

本次从以下几方面对坝型进行比选:

1)工程布置方面。上述两种坝型的枢纽布置中,主要建筑物都集中布置。相对于混合坝型方案,土石坝方案的泄洪问题更突出,取水输水涵管需穿坝布置,对大坝可能造成安全隐患。且全土石坝需设岸边溢洪道和岸边泄洪导流隧洞,进出口控制点分散,运行管理较复杂。

2)施工技术和条件。混合坝型中混凝土坝施工导流简单,施工期可利用底孔,溢流表孔(或坝体)过水,度汛问题简单施工管理方便。全土石坝则需专门的导流隧洞,导流洞线路长工程量大,隧洞施工困难大,大坝施工期度汛问题比较复杂,施工工序多、工艺复杂。

3)建筑材料。混合坝中混凝土坝段需要水泥、骨料、钢材等建筑材料量大,且运距较大。全土石坝材料主要为土料、石料,土料场位于坝址附近可就地取材,石料需到东乡镇购买。从建筑材料来源看,全土石坝方案优于混合坝方案,但土石坝土料用量大,过多取土对环境影响大

4)投资。混合坝方案工程静态投资为25803万元,全土石坝方案工程静态投资为26115万元,前者比后者少312万元。

4结束语

综上所述,从安全、工程总体布置、施工、建筑材料等条件考虑,混合坝方案优于全土石坝方案,即混合坝方案作为本阶段的推荐方案。

参考文献:

[1]广西武宣县高达水库枢纽工程项目建议书(报批本)[R].柳州,广西壮族自治区柳州水利电力勘测设计研究院,2013

[2]张竞竞.柏叶口水库坝型比选[J].山西水利科技,2007(3):41-42