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1壩體設(shè)計(jì)

瀝青混凝土心墻土石壩布置在炭廠溝至唐家溝順直河段，軸線距炭廠溝口約110.0m，最大壩高48.0m，壩頂寬7.0m。上游壩坡1∶2.25、1∶2.50、1∶2.75，在628.50m高程處設(shè)有寬22.75m、高7.50m、外邊坡1∶2.75的石渣平臺(tái);下游壩坡1∶2.00、1∶2.25、1∶2.50，在647.00m高程處設(shè)有寬2.0m的馬道，在627.00m高程處設(shè)有寬10.0m、高6.0m、外邊坡1∶2.50的石渣平臺(tái)。瀝青混凝土心墻厚50cm，采用等厚布置，在心墻和壩殼石渣料之間設(shè)有寬2.0m的過渡層。為降低下游壩體浸潤(rùn)線并排水通暢，在壩殼石渣料和基礎(chǔ)覆蓋層之間，沿621.00m高程鋪設(shè)一層厚1.5m的過渡帶與下游貼坡排水相接。壩基覆蓋層由卵礫石夾砂及薄層粘土透鏡體組成，經(jīng)穩(wěn)定分析計(jì)算，只須清除表層土，將大壩置于黃色砂礫石層上，即能滿足大壩抗滑穩(wěn)定及變形要求。大壩防滲系統(tǒng)由瀝青混凝土心墻、基礎(chǔ)現(xiàn)澆混凝土防滲墻與基巖灌漿帷幕組成。河床覆蓋層防滲采用開挖基坑澆筑混凝土防滲墻，結(jié)合瀝青混凝土心墻基座布置，防滲墻厚2.0m，最大深度17.0m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C15，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W6。兩岸基巖及混凝土防滲墻以下基巖防滲采用帷幕灌漿。防滲軸線位于瀝青混凝土心墻軸線下游0.45m處，布置兩排帷幕孔，孔距2.0m，排距0.9m，深入基巖相對(duì)不透水層以下1.5m，兩岸延伸至與正常蓄水位665.00m相接，帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)為檢查孔壓水試驗(yàn)透水率不大于5Lu。瀝青混凝土心墻土石壩設(shè)計(jì)剖面。

2筑壩材料設(shè)計(jì)

石渣料大壩填筑石渣料主要采用右壩肩667.00m高程以上料場(chǎng)開采料及壩肩和溢洪道開挖料，不足部分再從緊靠溢洪道右側(cè)的馬家梁子料場(chǎng)開采。上游壩殼料位于水下，采用新鮮、弱風(fēng)化頁巖石渣料;下游壩殼料位于干燥區(qū)，強(qiáng)、弱風(fēng)化頁巖石渣料均可上壩;河床混凝土防滲墻兩側(cè)填筑料，采用強(qiáng)、弱風(fēng)化頁巖石渣料。過渡料過渡料位于瀝青混凝土心墻上、下游側(cè)，要求質(zhì)地堅(jiān)硬，具有較高的抗水性和抗壓強(qiáng)度(大于50MPa)，軟化系數(shù)大于0.85。經(jīng)試驗(yàn)論證，采用燕子釬灰?guī)r人工料，最大粒徑60mm～80mm。滲流分析采用有限元法對(duì)壩體進(jìn)行滲流分析計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，壩體單寬滲漏量約0.1m3/d·m，平均滲漏量約為10.38m3/d，僅為多年平均日來水量的0.04%，年滲漏量約為0.39×104m3，占水庫總庫容的0.03%。計(jì)算結(jié)果表明，瀝青混凝土心墻、基礎(chǔ)混凝土防滲墻和壩基帷幕灌漿構(gòu)成了大壩完整的防滲系統(tǒng)，起到了良好的防滲作用，壩體滲漏量極小，浸潤(rùn)線的位置較低，大壩不存在滲漏和滲透穩(wěn)定問題沉降計(jì)算壩體材料為頁巖石渣料，壩基為卵礫石夾砂覆蓋層，壩體、壩基均為粗粒料，采用變形模量按分層總和法計(jì)算壩體最終沉降量。經(jīng)計(jì)算，壩體最終沉降量0.35m，壩基最大沉降量0.27m。穩(wěn)定分析壩體填筑料為頁巖石渣料，在強(qiáng)度指標(biāo)選擇上，分別采用線性強(qiáng)度指標(biāo)和非線性強(qiáng)度指標(biāo)。穩(wěn)定計(jì)算方法分別采用瑞典圓弧法、簡(jiǎn)化畢肖普法和摩根斯頓法。壩坡穩(wěn)定計(jì)算工況為施工期(竣工)的上、下游壩坡、穩(wěn)定滲流期下游壩坡、水位降落期上游壩坡。以河床最大斷面作為計(jì)算典型斷面進(jìn)行壩坡穩(wěn)定分析計(jì)算，用單形法自動(dòng)搜索最小安全系數(shù)和最危險(xiǎn)滑裂面。各種工況壩坡穩(wěn)定計(jì)算最小安全系數(shù)見。計(jì)算結(jié)果表明，在各種工況下，瀝青混凝土心墻土石壩滿足大壩抗滑穩(wěn)定要求，大壩能安全運(yùn)行。

3大壩分析計(jì)算

壩殼最大沉陷－24.9cm，蓄水后向下游的最大水平位移25.9cm，最大剪應(yīng)力0.646MPa，最大剪應(yīng)變6.81%，有6個(gè)單元的應(yīng)力水平大于1。瀝青混凝土心墻最大沉降－12.8cm，蓄水后向下游的最大水平位移25.9cm，最大主應(yīng)力0.917MPa，最大應(yīng)變3.74%，拉應(yīng)變－1.39%，應(yīng)力水平小于1?；炷练罎B墻最大沉降－2.6cm，蓄水后向下游的最大水平位移21.7cm，最大主應(yīng)力14.359MPa，最大應(yīng)變0.33%，拉應(yīng)變－0.08%，應(yīng)力水平小于1分析計(jì)算表明，瀝青混凝土心墻土石壩滿足壩體應(yīng)力應(yīng)變要求，大壩能安全運(yùn)行。8觀測(cè)資料分析從2002年4月3日起，對(duì)大壩進(jìn)行了5次觀測(cè)，壩體沉陷為0.0～6.0mm，平均沉陷2.8mm，壩體位移較小。從2001年2月10日起，對(duì)大壩測(cè)壓管進(jìn)行了120次觀測(cè)，管內(nèi)水位穩(wěn)定，受庫水位變化的影響較小，其中在庫水位662.82m時(shí)，3個(gè)測(cè)壓管水位為621.86m、621.82m、621.52m，最大水頭差41.3m;在庫水位655.00m時(shí)，3個(gè)測(cè)壓管水位分別為621.69m、621.66m、621.17m，最大水頭差33.8m，下游壩體浸潤(rùn)線位置較低。從2001年12月11起，對(duì)大壩下游量水堰進(jìn)行了56次觀測(cè)，滲流量為0.011m3/s～0.029m3/s，壩體滲漏量穩(wěn)定，受庫水位變化的影響較小。觀測(cè)資料表明，瀝青混凝土心墻土石壩運(yùn)行良好。

4結(jié)語

根據(jù)河床覆蓋層較厚、壩址附近缺少天然防滲材料而有儲(chǔ)量豐富的頁巖石渣料的特點(diǎn)，通過多種壩型和防滲材料的比較研究，采用碾壓式瀝青混凝土心墻頁巖土石壩型，很好地處理了軟基建壩、壩體防滲和筑壩材料問題。實(shí)踐證明洞塘水庫的壩型選擇和瀝青混凝土心墻土石壩的設(shè)計(jì)是成功的。該壩是西南地區(qū)建成的第一座碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩，為瀝青防滲技術(shù)在水利水電工程中的推廣和應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

作者：于麗潔單位：惠州市水利局