山东惠民庄水库大坝方案比较

　　【摘要】：坝体设计是整个大坝的核心工作，合理设计与否关系到整个大坝的抗洪、蓄水能力;本文以惠民庄水库大坝为例，通过对坝址选择以及结合坝址方案对大坝类型进行比对来确定大坝类型的选择。

　　【关键词】：惠民庄水库;坝址选择;坝型比选

　　一、工程缘由

　　山东省兰陵县惠民庄水库位于兰陵县北部矿坑镇惠民庄北，邻近229省道及342省道，所在河道为吴坦河支流青龙河。

　　原惠民庄水库位于兰陵县北部矿坑镇惠民庄北，水库于1966年10月开工，1967年5月建成，大坝全长1677m，有三种坝型，土石混合坝，长860.5m，浆砌石溢流坝，长116.5m，均质坝长700m，混合坝最大坝高10m，坝顶高程96.2m，溢流坝最大坝高15m，坝顶高程94.0m，均质坝最大坝高7m，坝顶高程96.2m，坝顶宽4～5m，混合坝与均质坝上游坝坡坡度为1：2.5～1：3，背水坡1：1～1：2，溢流坝是浆砌石实用堰，溢流坝左端设浆砌石无压输水洞。

　　受当时技术条件及时代背景影响，水库漏水问题未能解决。2003年被当地政府予以报废。随着经济社会发展的要求，兰陵县对水量供给和水环境改善等的要求日益提高，对水源工程提出了巨大的需求，因此，通过挖掘自身潜力来增加蓄水量以解决日益严重的水资源供需不平衡问题，恢复重建惠民庄水库迫在眉睫。

　　坝址选择

　　2.1.1坝址选择原则

　　1.坝址选择宜修建在河谷较狭窄、地质条件较好的位置上;

　　2.坝轴线应选在坝基一定范围的基岩要求相对完整均匀，具有足够的强度和抗变形能力，无较大规模的断层及破碎带，抗力体雄厚、稳定;

　　3.坝轴线布置应根据地形、地质、水文等自然条件及枢纽的综合利用等要求，进行全面技术经济比较，选择最优方案;

　　符合有关水利建设规划。

　　2.1.2坝址选择

　　坝址选择应根据其功能、特点和运用要求，综合考虑地形、地质、水流、泥沙、施工、管理、周围环境等因素，经技术经济比较后确定。根据实际查勘情况，本次设计初步拟定两个坝址进行比较，方案布置及比较分述如下：

　　本次比较，是在已确定的正常蓄水位94.00m条件下进行比较。

　　方案Ⅰ：原坝址方案

　　优点：位于原坝址处，河道顺直，水流条件好，库容大;主坝长920m，坝高14.5m，两侧连接道路布置相对合理;投资较省。

　　缺点：河谷形状相对方案Ⅰ略宽，地形条件相对略差。

　　方案Ⅱ：上游坝址方案

　　位于原坝址上游100m处，主坝长900m，坝高14.0m。

　　优点：河谷形状相对较窄，地形条件相对有利。

　　缺点：坝址处紧邻上游为一弯道，水流条件差;不利于主坝两侧连接道路布置;投资较高。

　　经综合分析比较，推荐采用方案Ⅰ原坝址方案。

　　三、坝型比选

　　本次设计结合现状地形、地质条件，本次设计坝体型式考虑粘土斜墙坝、混凝土心墙坝、浆砌块石重力坝、混凝土面板堆石坝方案，共4个方案进行比较，各方案工程布置及比较分述如下：

　　1.坝型的选择

　　方案Ⅰ：粘土斜墙坝

　　大坝为土石坝，坝顶高程96.30m，最大坝高13.3m。主坝上游坝坡坡比1：2.75，采用250mm厚干砌方块石护坡，副坝上游坝坡坡比1：2.5，采用200mm厚干砌方块石护坡，底部铺设100mm碎石垫层、中粗砂垫层及800g/m2的防渗复合土工膜(二布一膜)，下设1.5～2.6m厚粘土斜墙。

　　方案Ⅱ：均质坝加板墙方案

　　大坝为砾石土坝，坝顶高程96.30m，坝底高程83.00m，最大坝高14.5m。主坝上游坝坡坡比1：2.75，采用250mm厚干砌方块石护坡，副坝上游坝坡坡比1：2.5，采用200mm厚干砌方块石护坡，底部铺设100mm碎石垫层、中粗砂垫层，坝体防护墙下部设C15塑性砼板墙，厚0.4m，底部设C20灌浆盖板。盖板与板墙交界处外包粘土，厚1.50m，顶宽7.0m，坡比1:1。

　　方案Ⅲ：浆砌块石重力坝

　　浆砌块石重力坝，设计坝顶高程96.00m，坝顶宽5.0m，最大坝高13.0m，大坝上游为铅直面，下游坡比为1：0.65。距上游坝面1.0m处设0.5m厚C20混凝土防渗墙，基础为1.5m厚C20混凝土结构，坝顶采用C30现浇混凝土路面，两侧设护栏。大坝坝基防渗灌浆轴线位于混凝土防渗墙轴线处，主坝灌浆双排布置;副坝、连接段及上游延伸段单排灌浆。灌浆深度为基岩透水率小于10Lu的岩面。

　　方案Ⅳ：混凝土面板堆石坝方案

　　坝体设过渡区、垫层区及主堆石区，上游坝坡坡比1：1.3，下游坝坡坡比1：1.3。混凝土面板采用C30W4F150砼，厚0.40m，只设垂直缝不设水平缝，边板宽6m，中板宽10m。面板配双向单层钢筋，含钢率0.4%，配于板的中央，防止温度变化和裂缝开展。为防止坝体不均匀沉降造成面板裂缝渗水，在混凝土面板下铺800g/m

　　2复合土工膜及100mmC20砼垫层。

　　混凝土面板前设6m钢筋砼趾板，厚1.0m，趾板岩层预留0.3m保护层开挖，采用人工撬挖，严禁放炮，形成裂隙。

　　2、方案比选

　　各方案工程量、可比项经济比较详见下表。从上表经济比较，因库区周围缺少粘土，砾石土较多，为方便施工，加快施工速度，为保证防渗效果，本次采用C15塑性砼板墙截渗，本次设计推荐采用方案Ⅱ均质坝加板墙方案。

　　结语

　　四个坝型各有特点，但在惠民庄水库这个工程中从筑坝材料、施工特点、技术经济等方面方案二均质坝加板墙方案优于其它三种坝型。

　　参考文献：

　　【1】.《水利水电工程等级划分及洪水标准》【SL252-2017】;

　　【2】.《混凝土重力坝设计规范》【SL319-2005】;

　　【3】.《水工建筑物抗震设计规范》【SL203-97】;

　　作者介绍：李正威，李昆

　　相关水利职称论文投稿期刊：《甘肃水利水电技术》(月刊)创刊于1956年，是经国家科委批准，出版管理部门登记注册，甘肃省水利厅主办，公开出版发行的水利水电综合性科技期刊。