經(jīng)驗(yàn)交流:新疆奎屯市東郊水庫壩型比選方案
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作者：張毅
奎屯市東郊水庫為擬建水庫工程，位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州奎屯市中心以東約7km的市郊，奎屯市東郊水庫承擔(dān)調(diào)蓄奎屯河干流新增分配地表水資源量，向奎屯一獨(dú)山子經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)企業(yè)供水的任務(wù)。
2. 壩址區(qū)所在地質(zhì)條件
壩址區(qū)所在地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)一全新統(tǒng)沖積（QtiI +41“）砂礫石土和砂卵礫石（Q扎）地層，上部為砂礫石土，厚度3.3~15. 6m，下部為巨厚砂卵礫石地層，厚度大于30m，結(jié)構(gòu)密實(shí)。砂礫石土地層滲透系數(shù)K為7.1×10-~3.7×10 -4cm/s，為弱透水地層；飽和狀態(tài)下，壓縮系數(shù)a。，一，=0.2~0. 45MPa-，壓縮模量E。=4. 05~10. OMPa，屬中壓縮性土；飽和快翦抗剪強(qiáng)度9= 22.8。，c=24. 2kPa；該層標(biāo)貫擊數(shù)，v=3～6擊；建議：承載力標(biāo)準(zhǔn)值^= 100~150kPa，臨時(shí)開挖邊坡取1：1.0~1：1.5，永久邊坡取1：2.0~1：2.5，屬軟基。下部為巨厚砂卵礫石地層，整體呈青灰色，結(jié)構(gòu)密實(shí)，據(jù)東郊水庫試驗(yàn)資料，砂礫石層滲透系數(shù)K= 1.7×10。~5.0×10-cm/s，為中等透水地層；建議：承載力標(biāo)準(zhǔn)值f=300~350kPa，管涌型臨界水力比降為0. 20，臨時(shí)開挖邊坡1：0.5~1：0.75．永久開挖邊坡1：1~1：1.5。作為壩基，需清除表層含植物根系的含土砂卵礫石，工程地質(zhì)條件較好。
3.壩型綜合比選
東郊水庫為注入式平原水庫，選擇當(dāng)?shù)夭牧蠅巫鳛樵摴こ痰幕緣涡�，根�?jù)工程區(qū)天然料場勘察結(jié)論，砂礫石土料儲量豐富，可作為壩體填筑料，但工程區(qū)防滲土缺失，用黏土做防滲體時(shí)，可從臨近開干齊鄉(xiāng)拉運(yùn)黏土，也可采用土工膜防滲。由于擬建東郊水庫為平原水庫，庫盤為砂礫石層，具有強(qiáng)透水性，庫容區(qū)庫底需做整體防滲處理、由于庫底與壩坡都需要防滲處理，為了便于庫盤防滲體與壩坡防滲體連接，宜采用斜墻壩型，由此可得出在東郊水庫不適合修建心墻壩，本階段選擇土工膜斜墻砂礫石壩、黏土斜墻砂礫石壩兩種壩型進(jìn)行比選。
該工程天然建筑材料儲量豐富，壩址區(qū)地質(zhì)、地形條件較好，就工程條件對兩種壩型均無制約因素，但兩種壩型各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以壩型比選對主要建筑物及臨建工程有差異的部分進(jìn)行比較。綜合從地形地質(zhì)條件、安全性、施工條件、工程量和投資等方面進(jìn)行比較論證。
3.1 對地形地質(zhì)條件的適應(yīng)性
相對于黏土斜墻砂礫石壩，土工膜斜墻砂礫石壩對原始地形條件改變較少，庫底防滲處理基礎(chǔ)開挖填筑石方量較小，施工簡便，防滲效果較好。
綜合壩址區(qū)地形地質(zhì)條件分析，土工膜斜墻砂礫石壩較能適應(yīng)壩址區(qū)的地形地質(zhì)條件。
3.2大壩的安全性
國內(nèi)外工程實(shí)踐和試驗(yàn)表明：
a．土工膜斜墻壩具有良好的不透水性、抗變形的能力及耐久性，能承受不同的施工條件和工作應(yīng)力，有良好的耐老化性，抗震性能較好，但土工膜是一種高分子化合物的柔性材料，厚度比較薄，容易破裂，這要求施工質(zhì)量控制要更加嚴(yán)格，才能防止水庫嚴(yán)重滲漏，滿足水庫蓄水要求。
b．黏土斜墻砂礫石壩相對于土工膜斜墻砂礫石壩，抗震性能稍差，大壩沉降量超過其壩高的1%~3%時(shí)，黏土斜墻壩產(chǎn)生裂縫的幾率大大增強(qiáng)，從而影響大壩的安全。
3.3建筑材料
3.3.1 土工膜斜墻砂礫石壩
C1料場位于奎屯市東郊，以奎屯市東郊水庫庫盤開采料作為壩體填筑料，其各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足規(guī)范技術(shù)要求；作為混凝土骨料，其各項(xiàng)指標(biāo)基本滿足規(guī)范技術(shù)要求；防滲土工膜需從土工膜廠采購。
3.3.2黏土斜墻砂礫石壩
在以壩體填筑料、混凝土粗骨料、混凝土細(xì)骨料為基本筑壩材料的黏土斜墻砂礫石壩方案中，黏土需從Tl料場拉運(yùn)，Tl料場位于奎屯市以東開干齊鄉(xiāng)別列克齊村，為開干齊鄉(xiāng)水庫庫盤開挖料。
兩種土石壩壩型的設(shè)計(jì)思路都為設(shè)計(jì)庫容一定時(shí)，遵循土方平衡建壩原則。黏土斜墻砂礫石壩相對于黏土防滲來說，其土方量是巨大的，從開干齊鄉(xiāng)拉運(yùn)到東郊水庫，產(chǎn)生的費(fèi)用經(jīng)測算，土工膜斜墻砂礫石壩投資相對較小。
3.4施工條件
3.4.1 氣溫對施工的影響
a．土工膜斜墻砂礫石壩方案：目前的研究表明，碾壓式土工膜斜墻砂礫石壩可在低溫下施工，黏土斜墻的施工受天氣的影響較大，與黏土斜墻砂礫石壩相比，延長有效施工天數(shù)。
b．黏土斜墻砂礫石壩方案：壩址附近有儲量豐富的砂礫料，與土工膜斜墻砂礫石壩相比，庫盤需填筑大方量黏土鋪蓋防滲，黏土斜墻砂礫石壩的壩頂高程較高的主要原因是黏土鋪蓋料的填筑。
3.4.2施工質(zhì)量控制
兩種壩型的防滲方法不同，由于東郊是平原水庫，采用土工膜防滲形式，若土工膜某處出現(xiàn)大的破壞，庫盤垂直滲漏，平原水庫淹沒區(qū)范圍巨大，很難檢測到土工膜破壞處，修復(fù)困難。黏土防滲形式，放空水庫，肉眼可以直觀觀測到，有利于今后補(bǔ)救修復(fù)。
3.4.3施工進(jìn)度
土工膜斜墻砂礫石壩方案，施工工藝簡單，技術(shù)成熟，受天氣的限制影響較黏土斜墻壩方案小，施工期也較短。
3.5工程量和投資
兩種壩型主要工程量和投資對比見下頁表。
在對土工膜斜墻砂礫石壩和黏土斜墻砂礫石壩兩種壩型的投資進(jìn)行對比時(shí)，根據(jù)壩址區(qū)的地形、地質(zhì)條件，兩種壩型樞紐總體布置方案的進(jìn)出水口建筑物，平面位置相似。由于土工膜斜墻砂礫石壩和黏土斜墻砂礫石壩，兩種壩型的高程不同，但進(jìn)出水口建筑物總體規(guī)模接近，因此，本階段壩型比選時(shí)泄水建筑物總體布局和投資相近，泄水建筑物不參與壩型比選工作，僅壩體參與壩型比選工作。經(jīng)投資計(jì)算，黏土斜墻砂礫石壩方案投資較高，總投資為53406. 61萬元，土工膜斜墻砂礫石壩方案投資直接費(fèi)為32658. 52萬元，土工膜斜墻砂礫石壩方案較黏土斜墻砂礫石壩方案投資少20748. 09萬元。
4.結(jié)論
綜合以上分析，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較結(jié)果看，土工膜斜墻砂礫石壩方案投資較小，技術(shù)可行，建議選用安全可靠、施工簡單的土工膜斜墻砂礫石壩作為本階段的推薦壩型。
5摘要
針對新疆奎屯市東郊水庫大壩壩型選擇，對土工膜斜墻砂礫石壩和黏土斜墻砂礫石壩進(jìn)行了比選，經(jīng)綜合分析比較，結(jié)合地形、地質(zhì)、天然建筑材料的分布情況、施工條件、工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終確定采用土工膜斜墻砂礫石壩。
1.概況
