1工程概況
黃石灘水庫是陜西省政府確定的“十五”重點水源工程建設項目,也是建國以來安康市規模最大、投資最大的農業灌溉水利工程,水庫位于安康市譚壩鄉境內漢江二級支流付家河中游,上距八一水庫5km,下距瓜園村0.7km,距安康市約31km。壩址以上河道長43.5公里,控制流域面積348 km2,多年平均徑流量為1.1億m3,總庫容4177萬立方米,設計灌溉面積7.39萬畝,受益人口20多萬人,是一座以灌溉為主,兼有防洪、養殖、安全飲水等綜合利用的中型水利工程。
水庫樞紐主要由攔河壩、溢洪道、輸水洞、導流排砂泄洪洞、兩岸坡防滲帷幕等建筑物組成。
黃石灘水庫由中水十五局實施建設,陜西省水利水電勘測設計研究院設計,工程于2000年11月開工奠基建設,2003年4月21日大壩全斷面填筑達到420.43m封頂高程,2006年8月15日正式下閘蓄水。
2大壩設計
2.1工程地質條件
工程位于秦嶺東南部中低山區,總體地勢西北高,東南低,海拔高程270—1760m,區內溝谷縱橫,地形比較破碎。付家河總體由北向南蜿蜒而行,至青峰鄉處匯入月河。
庫區基巖為寒武系中上統(2—3)變質巖為主,巖性為絹云母石英片巖,局部夾有綠泥石片巖,庫壩區位漫坡嶺復式背斜北翼,巖層呈單斜構造,斷層較少,地震活動較弱,屬構造穩定地區,地震基本烈度為Ⅵ度。
庫區地形封閉,山體雄厚,庫岸基巖高程出露500—800m,高于正常蓄水位419m,庫盤基巖為絹云母石英片巖,屬微透水巖層,無較大規模的斷層分布,兩岸地下水分水嶺高程440m以上,不存在水庫滲漏問題。
2.2砼面板堆石壩布置
大壩最大壩高75.6m,壩頂高程423.6m,壩頂長210m,壩頂寬8m,防浪墻頂高程424.8同,上游壩面坡比1:1.4,下游壩面坡比1:1.4—1:1.25,下游壩坡采用干砌石護坡,厚度50cm。壩體橫剖面的最大底寬為229.85m。
壩址河道較平直,河谷狹窄,河從為基本對稱的“V”型谷。河床砂礫石覆蓋層厚約5m—8.5m,除趾板和下游排水棱體底部覆蓋層挖除外,其它部分壩體置于覆蓋層上。兩岸基巖裸露,高程滿足建壩要求,但右岸山梁單薄,風化較為強烈;斷層較為發育,巖體完整性差,巖石抗壓強度低,420m以上由于道路改造,巖體天然坡角臨空,形成寬約50m的不穩定結構體,強風化厚約25m,Vp=1670—3000m/s,完整系數Kv為1.1—0.36,目前側向切割面尚未貫通,處于基本穩定狀態,壩軸起點(左壩端)坐標:X=3634775.500,Y=36590490.300;終點(右壩端)坐標:X=3634847.000,Y=36590290.000,壩軸線方位SE107.50 。
2.3 壩體填筑建筑材料
2.3.1 壩體主、次堆石料
主堆石區要求石料級配良好,耐久性強,特別是在壩體靠上游1/3范圍內,要求巖石軟化系數大,單軸飽和抗壓強度70—80MPA,采用二里料場的輝長巖—閃長巖直接上壩,最大粒直徑≤800mm,孔隙率20%—30%,滲透系數10
-2 —10
-1 cm/s,設計干容重2.05g/cm
3。次堆石料,級配無嚴格要求,最大粒徑800mm,小于0.1mm粒徑含量不大于5%,設計干容重>2.0g/cm
3。后經比較,采用主堆石料填筑。
2.3.2 墊層料、過渡料
墊層料及墊層小區料均采用二里料場的新鮮輝長巖—閃長巖加工,要參配漢江砂。過度區采用新鮮、堅硬,軟化系數大,耐久性強,顆粒級配良好,具有低壓縮性二里料場輝長巖—閃長巖控制爆破而成。
2.4 壩體分區
壩體分區從上游到下游依次為混凝土防滲面板、墊層區、過渡區、主堆石區、次堆石區,在面板周邊縫下游側設置特殊墊層區即墊層小區,在下游壩趾處設置大塊堆石排水棱體。墊層區的水平寬度取為3m。過渡層為細堆石,它是墊層料與主堆石區的過渡料域,其水平寬度為3m。主堆區上游為1:1.4,在其后設下游堆石區。
壩坡的選擇是根據已建工程采用類比法確定的,上下游壩坡均為1:1.4,下游壩坡每20m高設一馬道,馬道寬2m。
2.5壩坡
大壩上游壩坡選用1:1.4,相應坡角35.54o,下游壩坡選用1:1.4—1:1.25,并在389.00m高程設2m寬馬道,同時上壩道路從下游壩坡通過。大壩上游面為鋼筋砼面板,下游面為大塊石護坡。
2.6砼面板堆石壩設計
黃石灘水庫面板堆石壩壩高75.6m,砼防滲面板的強度等級采用C30,抗滲標號為W8。砼防滲面板厚度為0.3m,內部設單層鋼筋,考慮到壩體變形和施工的需要,把面板分了15塊,設置垂直縫14條,每塊面板寬度為12m。
砼面板頂部接壩頂設置的鋼筋砼防浪墻,底部接鋼筋砼趾板,面板與趾板相接處設置周邊縫,墊層料下端設置墊層小區,目的是為了保護周邊縫。
2.7砼趾板
趾板采用C30混凝土,厚度0.6m,其寬度按巖石地基容許水力梯度確定,趾板置于弱風經巖石上部,地基容許水力梯度取10,河床段趾板寬度8m,岸坡趾板寬6m,高程390.00m,趾板寬4m,趾板每隔12m設一條伸縮縫,并有¢25錨盤插入巖石與基巖相連接,錨盤間距1.2m,排距1.5m。為承受砼干縮和溫度應力,趾板表面高一層雙向鋼筋,其縱、橫向鋼筋均按0.4%配筋設置。在壩體上游面河床趾板以上,鋪設壤土鋪蓋保護。
2.8基礎處理
2.8.1 大壩基礎開挖及處理
河床壩基砂礫石開挖,僅開挖河床趾板及其下游60m范圍,以及下游堆石棱體基礎部分。其它河床覆蓋層在清除表層松散砂礫石后,進行碾壓處理。
趾板基礎為絹云母石英片巖,穩定性好,但抗壓強度低,風化系數小。河床趾板于F9、F19斷層交匯,巖體破碎,風化強烈,強風化層厚度達14m之深。設計采用保留強風化巖體,剝離沖積覆蓋層及全風化層,基坑深度8m,在清基面上澆筑2—3m厚砼板。基礎采用深錨桿和深固結孔灌漿,孔、排距采用1.5m,灌漿孔深10m,并布設8m長砂漿錨桿。根據地表與鉆孔實測強風化巖波速不足2000m/s,通過固結灌漿,加強巖體的整體性,使其波速提高到3000—3500m/s以上,彈模由5.7GPa以上,將趾板基礎改造成弱風化基礎性質。趾板基礎設計成兩排帷幕灌漿,使趾板基礎達到微透水性質。兩岸趾板基礎進行地毯式固結灌漿處理。趾板下設防滲帷幕,河床段采用雙排帷幕灌漿,主帷幕孔深38m,付帷幕孔深28m,壩肩岸坡段采用單排帷幕,孔深左岸20m—25m、右岸30m—35m,與河床帷幕連接段深度25(35)m—38m。
固結灌漿:為加強趾板基礎巖體完整性,在趾板下對巖基進行固結灌漿。固結灌漿孔距均為2.0m,孔深7—15m,排距1.5m。灌漿壓力0.2—0.5MPa。
帷幕灌漿:包括趾板基礎及右岸岸坡防滲帷幕灌漿。灌漿方式采用孔內循環式,射漿管距孔底不大于0.5m,。帷幕灌漿孔壓力值為,第一段段長2.0m,壓力0.2MPa;第三段段長為3.0m,壓力0.3MPa—0.4MPa;第三段到第六段段長都為5m,壓力值為0.7MPa—1.4MPa
2.9安全監測系統
2.9.1大壩外部變形監測
大壩水平位移采用視準線施測,垂直位移采用水準法測量。水準觀測標石與視準線觀測標石共用。水準基點須與鄰近的國家水準基點接測。
在大壩上共設4條視準線,分別布置在壩上4.85m、壩下5.0m、壩下37.7m、壩下66.165m,由多個位移測點組成,位移測點間距為30—40m;同時,在每條視準線延長線的左右岸附近基巖上布置工作基點和和校核基點各1組。