浙江省里傅水库混凝土面板堆石坝设计.pdf

2 0 1 3 年第 2 期 东北水利水电 规划设计 [ 文章编号] 1 0 0 2 —0 6 2 4 ( 2 0 1 3 ) 0 2 —0 0 1 3 —0 2 浙江省里傅水库混凝土面板堆石坝设计 陈 皓 1 ， 朱晓玲 z ， 姜君 1 ( 1 ． 浙江广川工程咨询有限公司， 浙江 杭,J t、I 3 1 0 0 2 0 ； 2 ． 浙江省水利水电技术咨询中心 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 2 0 ) [ 摘 要] 里傅水库基岩为砂岩、 炭质页岩、 泥岩互层， 由于料场软硬岩互层不易分离， 上坝料中 软岩含量也无法控制 。 若弃之不用， 则弃渣量巨大， 处置极为困难， 设计利用软岩上坝以减少 弃渣量， 取得了较好的工程效果。软岩上坝需对坝坡进行稳定分析， 而混凝土面板堆石坝的稳 定计算方法及安全系数规范规定不明确， 设计依据不足 ， 建议尽快修订相关规范。 [ 关键词] 里傅水库； 混凝土面板堆石坝； 软岩； 稳定计算 [ 中图分类号】 T V 6 4 1 ． 4 + 3 [ 文献标识码] B 1 工程概况 里傅水库位于浦江县白马镇里傅村 ，总库容 1 5 5 ． 8 2 x1 0 * m3 ， 挡水建筑 物为混凝土面板 堆石坝 ， 坝顶高程为 1 2 7 ． 0 0 I n， 最大坝高 3 8 ． 0 I n 。 工程 区出露 中生代 中侏 罗统同山组( T 2 c ) ， 为 一 套陆相含煤地层， 岩性为砂岩、 粉砂岩、 砾岩互 层， 间夹含砾砂岩、 粉砂质泥岩、 炭质页岩及煤线。 煤线地层由于岩性极软 ， 层面结合差， 是坝址主要 分布 的软 弱夹层 ， 其它各岩层层面结合 良好 ， 坝址 区未见有明显的缓倾角软弱夹层分布。 2 大坝设计 2 ． 1 坝体材料分区设计 坝体堆石分区填筑、 分层碾压 ， 自上游至下游 依次分 4个主要填筑区： 垫层区( 2 A区) 、 过渡层 区( 3 A 区 ) 、 主堆 石 区( 3 B区 ) 和 下 游堆 石 区 ( 3 C 区) ，另在面板周边缝下游侧附近设特殊填筑 区 ( 2 B区) ， 在施工坝顶高程 1 2 4 ． 9 0 m以上设坝顶静 碾区， 下游坝坡设干砌石护坡。各区坝料之间应满 足水力梯度过渡要求，即坝料的渗透系数由上游 向下游呈递增趋势，同时下游区坝料对其相邻的 上游区坝料能起到反滤保护作用，防止发生管涌 和 中 蚀破坏。堆石料的变形模量 自上游向下游递 减 ， 保证大 坝蓄水后坝体变形 尽可能小 ， 避免面板 和接缝止水 系统产生破坏 。 库区内块石料场新鲜砂岩、 砾岩、 粉砂岩 ， 块 状 ， 坚硬致密， 抗压强度高 ； 新鲜炭质页岩， 块状 ， 强度 中等 。 设计 3 B区主堆 石区内分为排水 区和干 燥 区两部分 ， 9 8 ． 0 m高 程以下和 3 A 区下 游侧 ， 厚 度不小于 2 ． 5 m 范围为排 水 区 ，要 求坝料 开采时 应首先选择砂岩相对集中处进行开采，并将其置 于排水区内，起到排水作用，软岩及软硬岩混合 料， 置于其余的 3 B干燥区和下游次堆石 3 C区内。 2 ． 2 坝坡设计 根据工程地形 、 地质、 料场等实际情况 ， 设计 面板堆石坝上下游坝坡坡比均采用 1 ： 1 ．4 。防渗面 板采 用 C2 5 W8 F 1 0 0钢筋 混凝 土结构 ，面板 厚 度 O ． 3 m， 上下等厚， 中部设置单层双向钢筋网， 采用 滑模施工。面板不设水平施工缝 ， 垂直缝间距均为 1 2 m， 面板和趾板之间设周边缝， 面板顶部与防浪 墙间设水平伸缩缝。 由于料场软硬岩互层不易分离，软岩含量也 无法控制 ， 若弃之不用， 则弃渣量巨大 ， 处置极为 困难。 设计对软岩进行大型三轴剪切试验 ， 根据试 验成果，对施工期上游坡及运行期下游坡进行稳 定分析。计算采用河海大学 HH— S L O P E软件 ， 假 1 3 规划设计 东北水利水电 2 0 1 3 年第 2 期 设坝体次堆石料全部采用弱风化泥岩，计算参数 按堆石料大三轴剪切试验成果选定，数据见表 1 ， 计算结果见表 2 。 表 1稳定分析计算参数表 采用线性指标 采用非线性指标 工况 稳定安全 规范允许 稳定安全 规范允许 系数 安全系数k ， 系数 安全系数k 施工期上游坝坡 1 ． 1 8 1 ． 1 5 1 ． 4 3 运行期下游坝坡 1 ． 2 7 1 ． 2 5 1 ． 5 7 1 ． 2 5 根据计算结果： 坝坡稳定安全系数满足规范要 求， 设计采用软岩上坝以减少弃渣量， 降低工程费 用。沉降观测显示水库蓄水后各测点沉降量不大 ， 大坝沉降符合面板堆石坝的沉降规律，说明软岩 上坝设计是成功的。 设计 中遇到一个 问题 ，就是 混凝土面板堆 石 坝的稳定计算方法及安全 系数规范不明确 ，设计 依据不足 ， 建议尽快修订 S L 2 2 8 — 9 8 ( 混凝土面板 堆石坝设计规范> ， 总结相应的稳定计算及安全系 数等的相关规定， 为设计提供依据。 2 ． 3 地基处理 大坝防渗系统由混凝土面板、 趾板、 上游“ L ” 形防浪墙、 基础灌浆帷幕及接缝间的止水组成。趾 板位于面板周边与地基交界处 ， 为面板的连接体 ， 同时兼作大坝固结灌浆和帷幕灌浆的盖板。趾板 基础及趾板后 2 0 m范围内的坝体堆石基础均坐 落于弱风化上部 ，其余部分坝体堆石基础要求挖 除表层松散层 ，至密实砂砾 石层后进行整平碾压 处理。趾板地基进行固结灌浆和帷幕灌浆处理。 大坝基岩为炭质页岩、 泥岩、 砂岩互层 ， 问夹 粉砂质泥岩、 粉砂岩、 含砾砂岩和煤线， 局部以透 镜体分布。设计趾板沿线覆盖层和强风化岩均清 除，趾板坐落在弱风化岩基上，其中 K 0 + l 1 9 ．0 ～ K 0 + 1 4 6 ．0 段趾板基础为炭质页岩夹煤线，岩体破 碎， 完整性差。 采用开挖后回填混凝土的办法进行 处理， 开挖深度达 7 ． 5 ～ 1 2 ．7 m。其余坝段趾板按设 】 4 计深度开挖， 开挖深度为 5 ． 0 ~ 7 ．5 m。 2 ． 4 坝体沉 降监测 设计在坝体最大断面处布设水管式沉降仪 6 套 ，以观测坝体沉降量。坝体最大沉降发生在 1 0 1 ． 2 m高程 S G3测点 ， 实测值 为 1 4 ． 9 c m； S G 2与 S G 4 测点比较对称， 堆石层厚度基本相同， 沉降量 也 比较 接近 ， 分 别为 8 ． 8 c m和 9 ． 5 c m； 位 于大坝 最上游侧的 S G 1 测点沉降量相对较小 ， 为 8 ． 2 c m。 一 般而言 ， 在 同一高程上坝 轴线位置堆石层最厚 ， 其附近测点垂直向应力最大，故轴线附近测点的 相应沉降量也最大，其余各测点沉降量沿坝轴线 向两侧递减， 1 0 1 ． 2 m高程各测点沉降量分布符合 一 般规律。大坝在 2 0 0 8 年 4月份至 1 0 月份以前 沉降变形较大， S G 6 测点沉降量为 9 ． 1 c m；在 2 0 0 8 年 1 0月份至 2 0 0 9年 2月底 沉 降量变缓 ， S G6为 0 ．9 c m， 这与堆石坝的沉降规律相符合。在坝体填 筑期及填筑至顶后 3 ~ 4 个月时间沉降量较大， 后期 沉降量逐渐减小 ， 并慢慢趋于稳定。实测最大沉降 量 1 4 ． 9 c m， 与最 大坝高 之比为 0 ． 3 9 ％， 小于 0 ． 5 ％， 沉降量不大， 表明该坝坝基及坝体压缩量较小。 3 结语 里傅水库设计采用软岩 上坝 ， 以减少 弃渣量 ， 取得了较好的工程效果 ，最终产生的弃渣量仅为 预计的1 ／ 5 ， 达到了设计 目的。沉降观测显示水库 蓄水后各测点沉降量不大 ，说明软岩上坝设计是 成功 的。限于 目前对混凝土面板堆石坝的认识 ， 对 上坝料要求比较高 ， 如果调整 一下设计思路 ， 本着 当地有什么料做什么坝的原则 ，考虑除腐殖土外 全部开挖料都上坝 ， 把强风化料按碎石土考虑， 根 据其力学指标及渗透性能进行坝体分区和坝坡设 计，根据稳定计算将下游坝坡放缓到 1 ： 2 左右， 这 样虽然增加了一些坝体方量，但将使石料开采量 和弃渣量大为减少【3 ] ， 工程费用将会有所降低 ， 对 环境的影响也可降低到最小程度。 [ 参 考 文 献] [ 1 ] 陈皓， 朱晓玲， 骆勇军． 里傅水库混凝土面板堆石坝上坝 料探讨[ 1 ] ． 人 民长江， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 4 2 — 4 3 ， 5 1 ． [ 2 ] 陈皓， 朱晓玲， 姜君． 混凝土面板堆石坝面板稳定与抬升 破坏的关系[ 1 ] ． 人民长江， 2 0 0 7 ( 8 ) ． 【 收稿日 期】 2 0 1 2 — 0 2 — 2 3