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初設階段主要針對土石壩壩型進行進一步的比較：可選壩型有瀝青混凝土心墻壩、黏土心墻壩和混凝土面板堆石壩。混凝土面板堆石壩結構簡單，工序間干擾少，便于機械化施工，氣候對面板堆石壩的施工影響小。但壩區附近石料強度較低（小于10MPa），不適合填筑主堆石區，同時水泥及混凝土粗細骨料運距遠，單價高。根據壩址附近料場勘查，心墻黏土料分布在沖溝洼地及緩坡地帶，場地分散，土層最大厚度小于7m，開采條件相對較差，不利于大規模機械化開采；另外，土料天然含水量偏高，需翻曬。最大問題是土料場全為農田，征地難度大。瀝青混凝土心墻防滲效果好，構成心墻的骨料、瀝青等原材料受外界氣溫、降雨影響小，施工方便，進而能縮短施工工期。且當地有成功修建瀝青混凝土心墻石渣壩的工程經驗。從壩體結構、施工條件、工程投資等綜合分析，瀝青混凝土心墻方案優勢明顯，因此，推薦瀝青混凝土心墻石渣壩為主壩壩型。實踐證明，當地石料質量差、防滲土料缺乏，主壩壩型選擇瀝青混凝土心墻石渣壩符合當地條件，是經濟合理的。

主壩右岸單薄分水嶺上依次有7個埡口，共需修建7座副壩。7座副壩均為低壩，Ⅱ副壩最高，最大壩高為19.20m；壩址具備修建重力壩和土石壩的地質條件，除7#副壩外，其余6座副壩地形條件不利于土石壩布置。經漿砌石重力壩和土石壩兩方案進行比較，漿砌石壩方案可以充分利用當地材料，投資略少且便于施工。經綜合分析，7座副壩均采用漿砌石重力壩壩型。

1瀝青混凝土心墻石渣壩設計

1.1壩體斷面設計

主壩壩型為瀝青混凝土心墻石渣壩，最大壩高約42.70m，壩頂長678.15m，壩頂寬7.0m。大壩上游采用預制塊護坡，壩體下游采用草皮護坡。大壩上游坡1∶2.25～1∶2.75，馬道寬5m；下游坡1∶1.9～1∶2.0，馬道寬2m。瀝青混凝土心墻采用直心墻，厚度為0.50～0.70m，墻頂高程高于水庫校核洪水位。心墻底部2m為漸變段，與混凝土齒槽相接處加厚至1m。瀝青混凝土心墻與混凝土齒槽采用止水銅片連接，齒槽頂部設反弧，反弧上鋪設20mm瀝青瑪蹄脂。心墻上、下游側分別設2m厚的過渡層，心墻過渡層后布置水平排水，壩腳設貼坡排水，與水平排水相接。水平排水采用排水條帶，條帶斷面呈梯形，四周包反濾，沿壩軸線自左向右設有6條排水條帶。貼坡排水采用干砌石砌筑，排水下設2層反濾，壩腳設縱向排水溝。

1.2壩體材料及分區設計

壩體分為上游臨時擋水斷面（利用施工圍堰）、上游石渣區、瀝青混凝土心墻、心墻過渡層和下游石渣區。心墻過渡層料、反濾料、水平排水、貼坡排水等均采用強度較高的灰巖石料。上游臨時擋水斷面采用復合土工膜臨時防滲。上游石渣料區下部及下游石渣料區浸潤線以上采用砂巖開挖石渣料填筑。各種筑壩材料的要求如下：砂巖石渣料。設計干密度為2.03～2.07g/cm3，每層鋪料厚度60～80cm，壩料最大控制粒徑45～60cm。同時，要求滲透系數不小于1×10-3cm/s。心墻過渡料。連續級配，不均勻系數Cu>10，曲率系數Cc=1～2，最大粒徑80mm，每層鋪料厚度與瀝青混凝土相同，設計干密度2.10～2.15g/cm3。上游護坡墊層、下游反濾料。均為2層，級配分別為0.4~40mm和2~80mm，d50為6.5mm和19mm，要求壓實后的相對密度不小于0.70g/cm3。心墻瀝青混凝土質量是瀝青心墻壩的關鍵。設計要求：孔隙率為2%～4%，滲透系數不大于1×10-8cm/s，水穩定系數不小于0.85。瀝青含量一般為礦料總重的6.0%～7.5%。骨料最大粒徑不超過25mm。瀝青混凝土參考配合比為：瀝青含量7%，細骨料含量37%，礦粉含量14%。為確保瀝青混凝土質量滿足設計要求，委托西安理工大學進行了瀝青混凝土心墻材料試驗研究和現場攤鋪試驗，實驗室試驗研究包括：粗、細骨料及石粉的適用性，施工配合比的優選及施工配合比的防滲、力學性能綜合性能等。瀝青混凝土粗細骨料均為破碎人工石灰巖骨料，瀝青為70#克拉瑪依水工瀝青。試驗初步確定油石比6.5%、填料用量12%、級配指數為0.40和油石比6.8%、填料用量14%、級配指數為0.40的兩種推薦配合比。根據實驗室配合比試驗成果，進行現場攤鋪試驗，最終確定用于生產的配合比，以及適用于生產的施工工藝參數。瀝青混凝土制備拌和采用LB-1000型強瀝青混凝土攪拌系統，瀝青混凝土攤鋪采用Lg380型攤鋪機和ZL50上料機，振動碾采用RWL51型和YZ2型等，碾壓厚度為28cm。試驗確定：油石比6.5%、礦粉用量12.2%、細骨料含量38.5%。

1.3大壩穩定及應力應變分析

1.3.1主壩邊坡穩定分析壩坡穩定計算采用了計及土條間作用力的簡化畢肖普法。計算時石渣料的強度參數參照土工試驗結果確定，砂巖料（平均級配）c=0.056MPa，φ0=37°，大壩邊坡各種工況抗滑穩定安全系數1.33～1.43，均滿足規范要求。

1.3.2應力應變分析對瀝青混凝土心墻石渣壩進行了二維和三維有限元應力應變分析。瀝青混凝土心墻和壩體填筑體均采用鄧肯-張（Ducan-Chang）E-B非線性模型模擬，混凝土采用線彈性模型模擬，瀝青混凝土心墻與過渡層的接觸面采用薄層接觸面單元模擬。根據有限元計算結果，壩體在竣工期和蓄水期的最大沉降分別為30cm和28cm，在壩高的1%以內。竣工期壩體向下游的水平位移最大為14cm；蓄水后，由于水壓力的作用，壩體向下游的水平位移增加到21cm。整個壩體的應力分布較好。竣工期瀝青混凝土心墻的水平位移很小，沉降最大值約29cm，發生在最大斷面壩段的心墻中部。蓄水后，由于水壓力的作用，瀝青混凝土心墻發生向下游的水平變形，位移最大約為20cm，發生在最大斷面壩段的心墻上部。竣工期和蓄水期，瀝青混凝土水平的應力水平都較小。

1.4基礎處理

主壩壩基主要分布J2s2-3泥巖和粉砂巖、J2s2-2砂巖、J2s2-1砂巖泥巖和粉砂巖，巖體風化強烈，且不均一。根據地質建議，除心墻及反濾層部位基礎開挖至弱風化中下部巖體外，其余部位適當放寬，開挖到弱風化上部。心墻下布置灌漿帷幕，采用單排幕，孔距2m。壩基相對不透水層按透水率小于5Lu控制，防滲帷幕伸入相對不透水層5m。壩基防滲帷幕在左岸與溢洪道控制段防滲帷幕連成一體，右岸與單薄分水嶺防滲幕體相接，形成心墻、壩基與兩岸一體的防滲體系。為加強壩基基巖的整體性及心墻基座與基礎的緊密連接，在心墻下設2排固結灌漿孔，孔距3.0m，孔深6.0m。

2軟巖筑壩

本工程主壩為瀝青混凝土心墻堆石壩，本區域廣泛分布侏羅系及三疊系紅色碎屑巖、灰巖、白云巖，紅色碎屑巖以泥巖、粉砂巖、砂巖互層為主。初設階段初步確定壩體填筑料主要為砂巖料和泥巖料，砂巖料以斜石壩為主選料場，泥巖料以雞線井為主選料場，此外，還選用部分溢洪道施工開挖渣料。室內試驗表明，砂巖、粉砂巖飽和單軸抗壓強度平均值分別為15.7MPa和11.26MPa，泥巖飽和單軸抗壓強度更低。為充分利用當地料源和施工技術參數控制提供科學依據，對壩體填筑料進行了現場碾壓試驗研究。

2.1試驗主要內容

（1）對砂巖料和泥巖料兩種筑壩材料進行不同的鋪土厚度、不同碾壓遍數和加水與不加水等多種不同工況現場碾壓試驗，確定壩體填筑標準和壓實采用的各項參數（碾壓設備型號、振動頻率及重量、行進速度、鋪筑厚度、碾壓遍數等）。（2）研究和完善壩料填筑的施工工藝和措施。（3）確定壩體填筑施工質量控制及質量檢驗的方法和要求。（4）碾壓試驗過程中沉降觀測工作與碾壓試驗同時進行，主要進行了土層表面的沉降、碾壓后的干密度測定和顆粒級配分析三方面的檢測工作。對兩種試驗料還做了現場滲透試驗。

2.2試驗結果

試驗振動碾壓設備采用25t自行式振動平碾，按照進退錯距法，在同一碾壓條帶進退一來回計為碾壓2遍，搭結寬度約20cm，振動激振力390kN，行車速度2.5km/h。分不加水和加水2種試驗工況，加水量3%～5%。鋪土厚度80cm，碾壓遍數8遍。（1）平均干密度值隨碾壓遍數的增加呈規律性的增加，隨鋪土厚度的增加呈規律性減小。兩種試驗料加水碾壓后干密度值都有一定程度的提高，泥巖料對加水的影響更為敏感。（2）通過攤鋪以及碾壓后，2種試驗料都有一定程度的顆粒破碎現象。級配不良特別是大粒徑相對集中及有超徑的情況下發現存在架空現象，且鋪料越厚越為明顯。（3）隨著碾壓激振力的提高，2種試驗料干密度均有較為明顯的提高。（4）同一試驗組合中，隨著碾壓遍數的增加，累計平均沉降量的增幅由大變小，同一工況下，加水后的碾壓沉降量大于不加水的碾壓沉降量。

2.3建議施工控制標準

無論是料場開采料還是溢洪道開挖料，都存在不均勻性，針對本工程的特點，施工質量控制應對填筑料粒徑和級配進行控制，建議采取施工工藝參數和壓實干密度雙控的方法，把填筑料源及施工過程控制作為主要控制環節，確保壩體壓實質量。碾壓試驗干密度2.14g/cm3，施工控制干密度標準取碾壓試驗干密度值的0.95倍，即2.03g/cm3。

3分層取水

左、右岸灌溉引水隧洞設計引水流量分別為5.71m3/s和3.69m3/s，長分別400m和120m，采用岸塔式進水口。根據灌溉引水對水溫的要求，隧洞進水口需采取表層取水方式。玉灘水庫壩前水深有20余m，根據國內工程的實踐經驗，分層取表層水主要有2種方式：多孔式和復式結構式。5.1多孔式方案左右岸進水口均為豎井式進水口，雙孔分上、下2層取水。設有2道事故檢修門，由固定式啟閉機啟閉，事故檢修門前設有攔污柵。該方案金屬結構制作工藝簡單，安裝方便，止水效果好，易于維護；造價較低。缺點是取表層水的效果稍差，只能分兩級取水。5.2復式結構方案左右岸進水口均為岸塔式進水口，進水口上游側設有4個不同高程的連通孔，孔口尺寸為3.0m×2.0m（寬×高），在中、低、底孔井壁內側設有平板擋水閘門，上游止水，三閘門共用1道門槽，通過伸縮式拉桿聯成一串。在豎井的上游外壁面設半圓筒閘門，半圓筒閘門隨著水庫水位的變化做上下移動，使頂部進水面始終保持在水下一定深度，以保證取表層水。在豎井內引水隧洞進口設1道事故檢修閘門，閘門為常開狀態。復式結構方案，金屬結構制作及安裝工藝相對要求較高，施工復雜；但半圓筒閘門頂部進水面始終位于水下2m，可以保證取水效果，表層取水效果明顯，鑒于本工程主要功能為灌溉，故推薦復式結構方案。

4結語

經多方案比較，主壩選用防滲效果好、工程投資省的瀝青混凝土心墻石渣壩，瀝青混凝土心墻材料試驗研究和現場攤鋪試驗，為充分利用當地材料，進行了現場碾壓試驗，根據灌溉用水對水溫的要求，隧洞引水口采用分層取水方式。

作者：陸宗磐曾道春單位：中水北方勘測設計研究有限責任公司重慶市金佛山水利水電開發有限公司