花坝水库大坝坝址坝型比选及结构布置

花坝水库大坝坝址坝型比选及结构布置白超(遵义水利水电勘测设计研究院，贵州遵义 563002)摘 要：建坝河段及地形地质条件是决定坝址选择的关键因素，而坝址优选是确定坝型及坝体结构设计的基础&对比芭

蕉镇各流域水文地质条件，桥沟中游石坝子河段具有建坝唯一性；坝址处受断层影响，岩体破碎，节理裂隙较发育，

宜修建土石坝。综合考虑地质适应性、筑坝材料、施工条件和工程投资等条件，设计优选沥青混凝土心墙坝方案。经设

计评审论证，坝料选择、坝体分区、坝体结构布局和坝基处理等均符合规范要求，设计方案合理可行。关键词：沥青混凝土心墙坝；坝型比选；坝基处理；花坝水库中图分类号：TV642

文献标识码：B 文章编号：1008 -0112(2020)01 -0005 -061工程概况河干流呈树枝状发育展布，复兴河干流河床总体平缓,

花坝水库位于桐梓县芭蕉镇北部的桥沟中游，桥 其上游河段与支流河床比降总体较大。总体区域水系 相对较发育，但区域受地质构造影响，区内岩溶发育, 水资源开发条件差，利用困难，境内水利工程较少,

沟为羊蹬河左岸三级支流，复兴河左岸二级支流，帅

家沟右岸一级支流，属于长江流域棊江水系。坝址以

上流域面积为2.74 km2,多年平均入库径流量为 154万m3 $工程任务为集镇、农村供水及农田灌溉,

受水区目前没有稳定的供水水源工程，是桐梓县目前

缺水较严重的区域，属于典型的工程性缺水地区。芭

设计水平年(2030年)年供水量为103万m3 $正常蓄

蕉镇区域流域分布如图1所示。1)水位为1 018. 00 m,相应库容为78.1万m3，总库容为

89.0万m3 $水库枢纽主要由沥青混凝土心墙坝、右岸

发源于桐梓县芭蕉镇长岩村的正家湾，属棊江右

开敞式溢洪道、左岸取(放)水建筑物等组成，最大坝高

岸二级支流，羊蹬河左岸一级支流，全流域面积为

259 km2，河长为28.7 km,平均坡降为16.7%。$复兴

为48 m$水库规模为小(2)型，工程等别为V等$2建坝河段及坝线坝型比选河半坡至芭蕉集镇河段建坝成库存在深部岩溶渗漏问

2.1建坝河段选址题，防渗处理难度及工程量极大；半坡以上至河源河 段两岸多为碎屑岩地层分布，虽不存在岩溶渗漏问题, 但该河段河床比降总体较大，集雨面积小(仅1-2 km2 ),

结合芭蕉镇发展规划、区域用水户缺水情况等,

设

花坝水库工程任务 镇、 农村 水及农田灌溉。区域2030年需水量为106. 9万m3/a,现状水 来水量不能满足区域用水需求，不考虑在复兴河干流

建花坝水库工程作 受水区 水水 $2) 作源无更新改造、续建配套的条件，现状水源供水量为

16.7万m3/a,缺水量为90.2万m3/a,缺水率达 84.4%。为解决芭蕉集镇7 800人生活用水问题、输

作坊沟发源于桐梓县芭蕉镇顶菁山，全流域面积

为2.5 km2 ,多年平均径流量为150万m3,主河道长 3.66 km， 主

水管沿线及灌区4 500人用水问题和下游230. 66 hm2 灌面的用水问题，区域必须新建水源工程才能满足需

均 降 110% $ 作 来水要求$芭蕉镇所在区域主要分布有复兴河及其支流 作坊沟、大洞沟、帅家沟、黄沟溪、桥沟等，与复兴

收稿日期：2019 -12 - 04;修回日期：2019-12-12水量较小且全流域河谷深切,山高坡陡，河段比降大,

建坝 库 $作者简介：白超(1981-),男，本科，工程师，主要从事水利水电工程设计工作-5 -2020年1月第1期白超：花坝水库大坝坝址坝型比选及结构布置No. 1 Jan. 2020百作三—Nt于坊柏:芭蕉覚謬—二 M:坝址,□1■1093- ］_

溪万［沟］图1芭蕉镇区域流域分布示意3） 大洞沟、黄沟溪和帅家沟3

流，帅家沟右岸一级支流。发源于桐梓县芭蕉镇长岩

均为羊蹬河左岸二级支流，复兴河右岸村的楼耙店，全流域面积为3.75 km2,地表分水岭外

补水面积为0.24 km2，河长为4. 1 km，流域形状系数 0.223 ,主河道加权平均坡降为74.0%。，多年平均径

一级 ，其中：大 发源于桐梓县芭蕉镇 山，全流域面积为5. 8 km2,多年平均径流量为348万m3, 河长为4.42 km,主河道加权平均坡降为93.9%。；黄

流量为229万m3 4。桥沟上游河段集雨面积小，来水量

发源于桐梓县芭蕉镇

主

， 域有限，不能满足受水区用水需求。

F1

湾层10.4 km2，多年平均径流量为624万m3，河长为5.5 km, 体较顺直，两岸地形陡峭，对称性较均坡降 60.2% ； 家 发 于桐梓。出露地层岩性均为寒武系上统毛田组（gm）白云

岩，白云质灰岩及灰岩，两岸基岩多裸露。

芭蕉镇苗寨坪，全流域面积为13.0 km2,多年平均径

流量为780万m3，河长为4.74 km,主河道加权平均 坡降为84.0%。。黄沟溪锣鼓坪以上河段和帅家沟河流

地,

存在沿强

地层岩性不均一， 发育强烈,层向下游、两岸 及左岸高速公路岸地形降大， 深，两岸多为陡崖， 效库容，至河口问题，建坝成库防渗工程量极大，女极大，不宜建坝成库。桥沟中游石坝

不具备建坝成库条件。大洞沟和黄

,受区域断层构造影响，流域 发育,相对较对称，岸坡相对较缓， 桐梓组（0]t）、湄潭组（0m）及

】降相对平缓，出河谷多 ，仅汛期暴雨 水流，雨过露地层主要为寒武系上统毛田组（gm）、奥陶系下统

系（Q）地层。该河天晴河水迅速

问题，防

，河流干涸。建坝成库存在深部岩及工程量极大& 7, 不建花坝水库。地 地 水区用水

建坝 库 ，

，供水对象均

来水量 自

受水，该河作为花考虑在这3

4） 桥沟具有建坝唯一性，优选桥沟中游石坝 坝水库工程建设场址。桥沟为羊蹬河左岸三级支流，复兴河左岸二级支• 6 •2020年1月第1期广东水利水电No. 1 Jan. 20202.2坝型比选建重力坝或拱坝，宜修建土石坝。根据建坝坝址处的地形地质条件，区域构造洞湾断 结合坝址区附近有少量粘土料分布，但其储量无

层以下为强岩溶地层，存在深部渗漏问题，防渗处 理难度极大。2% 4号冲沟处断层带受断层切割影响,

风化深度大，岩体破碎,多呈散体或碎裂状结构，岩体

法满足均质坝和粘土心墙坝的用量要求，因此，考虑

采用非土质防渗体材料坝。沥青混凝土心墙坝的心墙 沥青混凝土受外界气候及光照影响较/J、，几乎不受酷

质量差，断层带透水性强，建坝基础处理及防渗处理工 程量大，处理难度大。结合花坝水库规模要求及枢纽布

置，建坝选择在断层上游左岸1% 2号冲沟及右岸3% 4号冲沟之间河段。该河段两岸均有冲沟发育，右岸为

暑及严寒冰冻的影响，且沥青混凝土的摊铺、压实工 序较简单，与河床及两岸混凝土及基岩易于连接，帷

幕灌浆工作量较省，可作为备选坝型之一；另外，混

凝土面板堆石坝较其他类型柔性坝，具有坝体断面小,

可以利用部分开挖料筑坝，趾板浇筑、坝体填筑、面

相对单薄的脊状山体，两岸地形对称性较差。河床多为

厚3 ~6 m冲洪积砂卵砾石、崩塌块石等覆盖层，岸坡 地表多为0~5m残坡积含碎石砂质土等覆盖，且厚薄

分布不均。坝基％肩岩体以01m页岩％粉砂质泥岩软

板浇筑等工序可独立进行互不干扰，坝址地形地质条 件上均有布置混凝土面板堆石坝的条件，亦可作为备

选坝型之一。质岩为主，弱风化为C\" ~Cn类，岩层以3。~4。缓倾左 岸偏上游，近水平产出，受区域断层［影响，存在断 层破碎带，节理裂隙较发育。河床岩体强风化深度3-

5 m，两岸6~9m不等$坝址处地形地质条件，不宜修

花坝水库坝型枢杠方案综合比较如表1所示，从 表1对比结果可知，沥青混凝土心墙坝方案可节省投

资约405. 32万元，且可以充分的利用各建筑物的开挖

弃渣料，因此，设计优选沥青混凝土心墙坝方案。表1坝型枢”方案综合比较项目名称地基要求及

混凝土面板堆石坝对地基条件要求相对较低，对地形地质的适应能力较沥青混凝土心墙坝对地基条件要求相对较低，对地形地质的适应能力较 强。坝体填筑方量大坝型特点

泄洪建筑物取（放）水 建筑物强&3一\"。坝体填筑方量小采用岸边溢洪道泄洪，利用右岸缓坡地布置溢洪道，出口采用底流消能采用岸边溢洪道泄洪，利用右岸缓坡地布置溢洪道，出口采用底流消能采用导流隧洞改造而成，其施工相对较简单隧洞 相对较长分利用 地 富的天然筑坝材料和工程 挖的废 作业，沥青混凝土心墙填筑受气候条件限制，施工强

采用导流隧洞改造而成，其施工相对较简单，隧洞相 对可充分利用当地丰富的天然筑坝材料和工程开挖的废

施工条件弃石Y⑸；施工场面大，施工工艺简单，便于机械化 弃土石Y；施工场面大，施工工艺简单，便于机械化 作业，坝体填筑不受气候条件限制，施工强度较高&6', 主体工程及临时工程量较大

， 主体工程及临时工程量 大工程投资/万元 5 508. 765 103.44比较结果 比较方案推荐方案3沥青混凝土心墙坝结构布置189.70 m$坝顶上游侧设青石栏杆（实心防浪拦板），

3.1 大坝枢 布坝顶下游侧设青石栏杆。上游坝坡坡比为1 ：2.2,上游

坝坡为995.00 m高程以下采用厚60 cm干砌块石护坡, 995. 00 m高程以上采用厚10 cm厚C20混凝土预制块

大坝枢纽由沥青混凝土心墙坝、右岸溢洪道％左 岸取（放）水建筑物等组成（如图2所示）。1） 水建筑物护坡；下游坝坡1 ：2.0，下游坝坡在高程1 000.00 m

大坝坝型为沥青混凝土心墙坝，坝轴线方位角为

N21.0°E,坝轴线长为160.0 m，坝顶高程为1 021.00 m，

设宽2.0 m马道，坡面采用C20混凝土网格植草护坡,

977. 00 m高程下设干砌块石排水棱体。坝顶宽为5.0 m，河床沥青混凝土心墙基座基础开挖

高程为973.00 m，最大坝高为48.0 m，最大坝底宽为

坝体防 体 混凝土心 ， 混凝土心采用等厚式，心墙厚度为60 cm。心墙与基础采用C20-7 -2020年1月第1期白超：花坝水库大坝坝址坝型比选及结构布置No.1 a2n.2020混凝土基座连接，其中沥青混凝土与基础基座及坝顶 2） 溢洪道防 设扩大段，在接触面涂抹砂质沥青玛蒂洪道布置于右岸，采用正槽进口、不设闸自由

脂过渡层并设铜片止水。为了使心墙和坝壳料之间平 溢流方案，溢洪道中心 N75.74OE。溢洪道包缓过渡，在坝壳料与心墙之间设一个分区砂石料过渡 层，层厚2.0 m,设计干密度不小于2. 16 g/cm3,过

渡层砂石料最大粒径为80 mm, /J\\于5 mm的颗粒含

括进水渠段、控制段、泄 、消力池段和出水渠,

总长为168.0 m。3） 取（放）水建筑物量不大于40%,其中紧靠心 一级配,其粒径要求不大于50 mm。过渡料采用同取（放）水建筑物布置在左岸，由导流洞改建而

成，由水口闸井段、压力

力池

8、出口闸阀室及消。&', 长约为272 m。进口采用塔式进水口，长为12.45 m,其 采取“龙抬头”式与

导流隧洞断面为城门洞型，尺寸为1. 80 m f 1. 80 m,

全断面采用0.4 m厚C25钢筋混凝土衬砌。放空管出

口接消力池，长为7 m,宽为2m,经下游明渠将泄水

引入 。3.2坝体结构布置及坝基处理3. 2.1坝顶高程确定花坝水库正常蓄水位为1 018.00 m,设计洪水位 为1 019.64 m,校核洪水位为1 020.20 m,风区长度

D =450 m。计算风速：校核情况取\"=12. 0m/s,正

常情况取\"=18.0 m/s。根据《碾压式土石坝设 1

范》（SL 274（2001）公式 算&9', 坝

果（如表2所示）。程计算成从表2可知，坝顶高程的控制情况为非常运用条 件1 020.20 m

洪水位工况，计算坝 程为1 021. 12 m,采用坝顶高程为1 021.00 m。另在上游

侧增设1.2 m高的青石栏杆，顶部高程为1 022. 20 m,

图2沥青混凝土心墙坝枢纽布置示意青石栏杆兼作防浪墙，拦水 程为1 021. 60 m。表2坝顶高程计算成果运用工况正常运用条件常运用库水位/m1 019. 641 020. 20波浪爬高/m风雍水高度/m安全超高大坝超高1.46计算坝顶高程/m米用坝顶高程/m1 021. 101 021. 121 021.01 021.00.960.0010.0010. 500. 300.620.923.2.2 坝体 布混凝土心墙坝，结合坝体施工填筑要内部分开挖弃渣料。坝顶采用“ L”型钢筋混凝土防浪

墙，墙顶高程为1 022. 20 m。上游坝坡坡比为1 ： 2. 2, 上游坝坡在995. 00高程以上采用10 cm厚C20混凝土

大坝

求及交通要求，拟定大坝 ：坝轴线长为48.0 m,160.0 m,坝顶宽为5.0 m,坝顶高程为1021.0 m,河 预制块护坡，在995. 00咼程以下采用60 cm厚干砌石 护坡；下游坝坡为1 ： 2，下游坝坡在高程1 000. 00 m

设宽2.0 m马道，坡面采用C20混凝土网格植草护坡,

心 建 程 973.00 m, 最大坝

最大坝底厚为189. 70 m,坝壳料采用风化料及工程区

• 8 •2020年1月第1期广东水利水电No. 1%Jan. 2020977. 0 m高程下设干砌块石排水棱体。心墙和坝壳料之间平缓过渡，在沥青混凝土心墙上下

坝体防渗材料为沥青混凝土，沥青混凝土心墙厚

度为60 cm。心墙与基础采用C20混凝土基座连接, 其中沥青混凝土与基础基座及坝顶防浪墙连接处设扩

游与坝壳料之间设一个分区砂石料过渡层，层厚 2.0 m。坝体填筑应密实均匀、具有足够的抗剪强度

和低压缩性[10]$按花坝水库工程大坝材料分区，坝体 各区填筑质量标准（如表3所示）。大段，并在接触面设砂质沥青玛蒂脂过渡层。为了使

表3填筑质量标准分区编号坝料分区smm\"50压实干容重/（ kN/m3）压实度/%孔隙率/%值/(kPa/s)相对密度#0. 70I%级配碎石垫层风化料18\"60#9718 D2220 s16人工砂石料过渡层21.68 s32\"2(孔

#0. 80沥青混凝土心墙23. 8)400 s26注：1最大干密度采用大型击实试-.定；2. 012青45土压实后渗透系数W1 X10\" cm/s。3.2.3%坝为48.0 m，属中坝，防渗标准采用透水率'\"5 Lu控

1） 开挖制，因坝基岩体主要为页岩、粉砂质泥岩等碎屑岩, 可灌性一般。设计防渗帷幕单排孔布置，孔距2.0 m，

花坝水库最大坝高48.0 m，根据规范要求和河床

段、左右岸心墙基础的地质条件，心墙基础应开挖至 坚硬、不冲蚀和可灌浆的基岩，将心墙基础于强风化

按3序次施工。沥青混凝土心墙坝防渗帷幕灌浆钻孔 总进尺4 347 m，防渗帷幕有效总面积约0. 67万m2。4结语底部，河床段心墙基础挖深2~5m，左岸挖深2 - 7 m,右岸挖深2~8m。对心墙以外的上、下游的坝

为确保花坝水库设计方案与工程实际具有较好匹

基基础要求清除0.50 m左右耕植层，使岸坡大致平 配性，通过对建坝河段、坝址坝型和枢纽布置进行论

顺，不出现陡坎、台阶及反坡。在心墙基座开挖中， 对地质条件较差位置的开挖边坡采取锚、网、喷联合

证和对比分析，得出以下结论：1 \"根据芭蕉镇发展规划和区域用水户缺水情况,

支护处理。除受层面控制外，土质边坡开挖坡比采用

1 ： 1，岩质边坡开挖坡比采用1 ：0.5。结合芭蕉镇区域流域分布情况，经现场踏勘和地质钻

探分析，对各河流建坝成库条件、地质适宜性和坝基

心墙基础开挖中，对大坝开挖永久土质边坡坡脚

防渗处理等进行详细论证，优选桥沟中游石坝子河段

设1 m高C15混凝土挡墙护脚，坡面设C15混凝土菱

作 花坝水库工程建坝场 。2） 坝址处受区域断层F1影响，存在断层破碎带,

形框格，植草护坡；岩质边坡采取喷锚支护处理，挂

网喷混凝土厚度为10 cm，并布置\"25的系统锚杆, 锚杆根长为3.0-4.5 m；对地质条件较差位置的坝基

开挖岩质临时边坡采取喷锚支护，并布置\"25的随机 锚杆，锚杆根长为3. 0 ~4. 5 m。2）

节理裂隙较发育，不具备修建重力坝或拱坝条件，宜

修建土石坝。经地基要求及坝型特点、泄洪及取（放）

水建筑物布置、施工条件和综合投资等因素的对比分

析，设计优选地形地质适宜性好、开挖弃渣料利用率

高、综合投资较省的沥青混凝土心墙坝。3） 设计方案评审论证表明：花坝水库沥青混凝土

灌浆大坝基础开挖过程中，爆破震动可能使岩体松

动，从而降低其承载力，为保证坝基岩体的完整性，

需对大坝心墙基础作固结灌浆处理，固结灌浆孔间、

心墙坝结构设计、坝体分区及筑坝材料选择、坝基开 挖及防渗处理等均较为合理，结构参数符合规范要求。

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利水电，2017(11) ： 39-41.(本文责任编辑王瑞兰)Dam Site and Dam Type Comparison and Selection and Structural Layout

for Huaba ReservoirBAI Chao(Zunyi Survey and Design Institute of Water Conservancy and Hydropower，Zunyi 563000， China)Abstraci: The rivro reach and topogophiccl and /eologiccl conditions fov dam construction arv thy key factoro te

determine tie dam site，and the dam site optimization is the basis to determine the dam type and dam stricture

design. The Shibaai reach in the middle reaches of Qiao/u has the character of uniqueness for dam construction based on compaason tte hyda/oloricoe conditions of each basin io Bajiao town. This dam site is affected by

Oult F［，tee rock mass is broken and the joint Ossures are relativeTy developed，s it is suitabTe te build erth

rock dam. The scheme wit asphalt concrete core dam is optimal desi/ned after considen/ the conditions of/eoeo/scaeadapeabsesey， dam maeeesaes， conseeuceson condsesonsand peoiecesneesemene.Thedess/n eeesew and demonseeaeson showsehaeeheseeeceson oadam maeeesaes， dam aonsn/， dam seeuceueeeayoueand dam aoundaeson

treetment are alt in line wit the specification requirements，and the desi/n scheme is reesonabte and feasible. Keywordt: asphalt concrete core dam ； compaeson of dam type; dam foundation treatment ； Huaba Reseroir・10・