洒谷水库应用堆石混凝土技术初探.pdf

水利水电技术第4 3卷2 0 1 2 年第 1 2期 洒谷水库应用堆石混凝土技术初探 陈文晋 ，白 松 ( 1 曲靖市水利水电开发有限责任公司，云南 曲靖 6 5 5 0 0 0 ； 2 北京世纪农丰土地科技有限公司，北京1 0 0 0 8 3 ) 摘要：介绍了堆石混凝土的概念及优势，阐述 了洒谷水库建设的一般情况 ，论述 了堆石混凝土在洒 谷水库应用的缘由，指 出堆石混凝土技 术是一种新型的具有广阔应用前景的环保节能的施工工艺。 关键词：堆石混凝土 ；发展趋势；洒谷水库 ；云南 中图分类号 ：T V 6 4 文献标识码 ：A 文章编 号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 6 1 0 3 Pr e l i mi n a r y r e s e a r c h o n a p p l i c a t i o n o f r o c k - fi l l e d c o n c r e t e t e c h n o l o g y t o c o n s t r u c t i o n o f S a g u Re s e r v o i r C H E N We n j i n ，B A I S o n g ( 1 Q u j i n g Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r D e v e l o p me n t C o ， L t d ，Q u j i n g 6 5 5 0 0 0，Y u n n a n ， C h i n a ； 2 B e i j i n g S J N F L a n d S c i e n c eT e c h n o l o g y C o ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c o n c e p t a n d a d v a n t a g e o f t h e r o c k f i l l e d c o n c r e t e a r e i n t r o d u c e d h e r e i n，a n d t h e n t h e g e n e r a l s t a t u s o f the c o n s t r u c t i o n o f S a g u R e s e r v o i r i s e x p a t i a t e d a l o n g wi t h t h e d e s c r i p t i o n ma d e o n t h e r e a s o n o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e r o c k f i l l e d c o n c r e t e t o t h e c o n s t r u c t i o n o f S a g u Re s e r v o i r I t i s p o i n t e d o u t t h a t t h e r o c k f i l l e d c o n c r e t e t e c h n o l o gy i s a n e w k i n d o f e n v i r o n me n t f ri e n d - l y a n d e n e r gy e f f i c i e n t c o n s t r u c t i o n t e c h n i c s wi t h a b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t Ke y wo r d s ：r o c k f i l l e d c o n c r e t e；d e v e l o p me n t t r e n d ；S a g u Re s e rvo i r ；Yu n n a n 自 2 0 1 0年 以来 ，随着堆 石混凝 土技 术在 云南 红石岩水库 、虎跳峡水库 等项 目应用 ，云南省各地 对堆石混凝土技术 的优势有 了较为深刻 的认识 ，从 而形成 了只要是 项 目适 合使 用堆石 混凝 土技术 的 ， 一 般都会把堆石混凝土作为首选方案 。2 0 1 2年 8月 2 4日，由云南省水利厅 主办的全省堆石混凝土技术 导则培训班更是 为堆石混凝土技术在 云南省 的推广 应用起到 了积极 的推 动作用。正 在建设 的列入 了云 南省 “ 十一五” 规划重点建设小 ( 1 ) 型水 利工程项 目 洒谷水库就是在这 种背景下 ，设 计选用堆石混凝 土 技术 的。 洒谷水库属珠江流域西江水系黄泥河支流九龙河 上游段篆长河左岸的一封闭小流域 ，洒谷小河现没有 可用任何水利工程设施，开发利用程度低。水库坝址 以上控制径流面积 9 5 5 k m ，主河道长 3 1 1 k m，多 年平均径流 5 8 4 9万 m ，P=7 5 年 径流 4 5 8 6万 m 。 。建设洒谷小( 1 ) 型水库区域水资源条件优越，是 解决阿岗镇 的法 郎、阿岗、高桥等村委会 1 0 5万 亩 耕地农业灌溉缺水问题的水源工程。 W a t e rRe s o u rc e s a n dHy d r o p o wer En g i n e e r in g V o 1 4 3 No 1 2 1 堆石混凝土及洒谷水库的情况说明 1 1 堆石混凝土的概念及优势 堆石混凝土 ( R o c k F i l l e d C o n c r e t e ，简称 R F C) 施 工技术是在 自密实混凝 土 ( S e l f - C o mp a c t i n g C o n c r e t e ， 简称 S C C ) 技术上发展出的一种新型的大体积混凝土 施工方 式_ 1 j ，并且 已经在 水 利 水 电工 程 中广 泛使 用 。 堆石混凝土是一类新 型的混凝土施工方 法 ，是 通过石料研选 ，采用获得专利授权 的施工工 艺 ，制 造 出来 的具有达到 和超过常态混凝土相关技术要求 的混凝土 ，能减少环境负荷 ，并能 因为大量采用 了 块石做原料 ，节省 了水泥用量 ，从 而为环保做 出了 贡献 。堆石混凝土概念 的提 出，标志着人类在处理 混凝土材料 与环境 的关 系过程 中采取 了更加积 极 、 主动的态度 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 9 2 7 作者简介 ：陈文晋 ( 1 9 6 6 一 ) ，男 ，高级工程 师，副总经理 。 6 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 陈文晋， 等洒谷水库应用堆石混凝土技术初探 堆石混凝土由于其独特的施工工艺 ，使得其较常 规混凝土具有很多显著的工程和经济优势：施工工艺 简单 ， 施工速度快；单方水泥含量低，水化温升低， 温控简单，综合单价低等。 1 2 洒谷水库的综合说明 1 2 1 自然地理概况和流域特征 洒谷水库位于罗平县城西北部 阿岗镇 的洒谷小 河 ，总体地势东北高西南底 ，属中低山地形 ，河谷狭 窄 ，山势陡峻 ，呈现云贵高原特有 的地貌特性 。东北 面分水岭高程在 2 2 4 0 2 3 2 4 4 m之间，最高的小营 脑子海拔为 2 3 2 4 4 m，西南 面分水岭高程在 2 1 0 0 2 2 6 0 m之间 ，流域平均高程 2 0 9 8 0 m。 流域形状呈狭长形 ，水库所在流域属珠江流域西 江水系 ，主河洒谷小河发源于罗平县阿岗镇与马街镇 交界的阿贵，河源海拔高程 2 1 2 0 0 m。河流从北 向 南流经下洒谷 、大法歪村 ，在石岩头山下游约 5 0 0 m 处进入地下 暗河 ，在阿启复出地表 ，流经干者黑村又 进入地下暗河 ，于小法歪村西北 面出露流经补腊村 ， 最后汇入篆长河。 洒谷水库坝址 以上主河长 3 7 k m，河道平均坡 降 1 5 6 ，控制径流面积 9 5 5 k m ，水库 坝址河底 高程 2 0 6 2 m。 1 2 2 洒谷水库库岸稳定性评价 库岸地表为强风化细砂岩 ，库尾段为灰岩。库区 总体植被较好 ，但库尾较差。地形坡度 1 5 。2 5 。 左 右 ，以岩质边坡为主 ，与两岸坡近斜交 ，库岸稳定 。 仅支流 、冲沟内偶有小规模残坡积层和顺坡岩层产生 滑坡 ，由于风化层厚度薄，滑移规模小 ，对水库不会 形成危害。库岸边坡整体稳定性较好 ，水库区稳定性 良好。 1 2 3洒谷水库坝址 区工程地质条件 坝址两 岸 岸坡 与 岩层 斜 交 ，地 形坡 度 左 岸 为 3 5 。 5 5 。 ，右岸为 2 O 。 3 9 。 。坝基 范围 内，左右岸 地表大部分基岩裸露 ，两坝肩上部地表覆盖有厚达 0 05 9 i n的第 四系残 、坡积层 。两岸除表层松散 体及强风化破碎岩体不稳定外 ，下伏基岩边坡基本 稳定 。但坝基开挖中 ，两岸下游侧边坡易产生局部 顺层滑动。 坝基岩层与坝轴线斜交 ，岩层倾角 多小 于 1 5 。 ， 倾角较缓，坝基抗滑稳定性能受岩体结构面和强度控 制，坝基岩体相对较完整，结构面不甚发育，基本不 存在坝基深层滑移问题 。但对浅部的松散岩体应予清 除或加 固处理。 坝基两岸基岩埋藏较浅 ，除松散层外不存在压缩 变形 问题 ，河床 内第 四系 冲、洪 积砂 、卵砾石夹粘 土 ，结构松散 ，强度低 ，易压缩变形 ，需清除。 由于坝基及两岸表层风化 裂隙发育 ，两岸及河 床下一定深度内存在绕坝渗漏及坝基渗漏问题 ，需 作防渗处理 ，坝址左右两岸 T y 灰岩条带渗漏 问题 结合坝基防渗进行处理 。根据估算坝基及两岸绕 坝 渗漏量 为 3 6 8万 m 年 。左岸边界以水库正常蓄水 位与左岸 的 T f 地层交点外延 1 0 m，右岸边界以水 库正常蓄水位与右岸的 T f 地层交点外延 2 0 IT I ，孔 距 1 5 2 0 m，左起桩号 0+9 0 7，右 至桩号 0+ 4 8 9 4，帷幕线全长 3 9 8 7 m，对坝段帷幕应深入弱 透水层( q 5 L u ) 内 5 m，对岩溶发育部位应适当增 加钻孑 L 或设双排 ，左右两岸 防渗底界应深 入 T ， f 地 层 内不小于 5 m，岩溶发育部位 也应适 当增加 钻孔 或设双排。 1 2 4工 程规模 洒谷水库死水位 为 2 0 7 5 4 9 m，相应死库容 为 2 1 8万 m ；正常蓄水位为 2 0 9 6 6 4 m，相应正常库 容为 3 0 4 1 万 m ；兴利库容 2 8 2 3万 I T I 。 ，年总用水 量 3 9 9 3万 m ；设计洪水位为 2 0 9 8 5 3 m，相应 库 容 3 6 2 6万 m ，最大下泄流量 2 5 9 m s ；校核洪水 位 2 0 9 9 1 6 m，相应 库 容 3 8 3 8万 m。 ，调 洪 库 容 7 9 7万 m ，最大下泄流量 3 9 9 m s 。 1 2 5工程等级和标准 洒谷水库总库容 3 8 3 8万 m ，按 水利水电工程 等级划分及洪水标准 ( S L 2 5 2 -2 0 0 0 ) 的规定 ，水库 属小 ( 1 ) 型 ，工程等别 等 。 枢纽工程主要建筑物拦河大坝 、溢洪道 、输水隧 洞 4级 ，次要建筑物挡土墙 、排水沟、护坡 、临时性 建筑物 、导流围堰 、渠道 5级。 洒谷水库坝型为堆石混凝土重力坝 ，设计洪水标 准为 3 0年一遇 ( P=3 3 3 ) ，校 核洪水标 准为 2 0 0 年一遇( P=0 5 ) 。消能防冲建筑物设计洪水标 准 为 2 0年一遇( P： 5 ) ；坝体施工期临时度汛洪水标 准为 1 0年一遇 ( P=1 0 ) ；坝体施工 导流洪水标准 为枯季 5年一遇( P=2 0 ) 。 2 堆石混凝土坝型选择初探 洒谷水库工程区基岩裸露 ，石料丰富，开采条件 好 ，运距较近 ，工程区附近土料相对较少，由于心墙 土料种单一为红粘土，开采难度相对较高，对环境影 响很大。堆石料 、垫层料 、过渡料及砂 、石骨料采用 灰岩石料运距近 ，料场只需就近开采。 选择基本坝型为当地材料坝 ，重力坝及土石坝均 7 l水 申l 专 术第 4 3卷2 0 1 2年第 1 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 能满足建坝要求。两种坝型的输水隧洞都布置在左岸 山体，故输水建筑物未参与坝型比较，坝型比较考虑 主坝坝体 、泄水 、导流建筑物部分。 重力坝依靠坝体 自重维持稳定 ，坝基要求具有足 够的整体性 ，均匀 ，以满足坝基抗滑稳定 ，减少坝基 不均匀沉陷。重力坝可分为混凝土重力坝和砌石重力 坝 ，优点是施工导流简单 ，度汛方便 ，溢洪道 、输水 道容易布置 ，施工受气 候影 响小 ，缺点是施 工进度 慢 ，质量控制难度大 ，对坝基地质条件要求高。参照 混凝土重力坝设计规范 ( D L 5 1 0 8 -1 9 9 9 ) ，坝高小 于 5 0 m时 ，可建在弱风化 中部 上部基岩上。洒谷 水库坝址河床部位第四系松散层较浅( 0 5 9 m) ， 弱风化层埋深浅 ，若按规范要求开挖至弱风化层 中部 上部基岩 ，开挖深度较小 ，河谷狭窄 ，填筑工程量 较小 ，建重力坝是经济的。 土石坝大量使用当地建材 、具有钢材 、水泥用量 少 ，便于机械化施工等优点 ，缺点是输水 、泄水建筑 物需单独布置 ，施工导流、度汛要复杂些 。土石坝形 式较多，大致可分为三种基本形式 ，即均质坝 、土质 防渗体分期坝、非土质防渗体坝。坝型结合坝址区地 形地质条件和筑坝材料种类 、储量质量和运输条件 ， 土石坝选择 了心墙堆石坝为基本坝型进行 比较。坝型 选择堆石混凝土重力坝和心墙堆石坝两种坝型 比较 ， 两坝型的坝轴线及帷幕灌浆防渗布置相同。 心墙堆石坝坝顶高程 2 1 0 0 0 m，宽 5 0 1 1 ，上 游坝坡 1 ： 1 7，下游坝坡 1 ： 1 6，1： 1 7 ，上游护坡 为干砌块石 ，厚 0 4 m，下游为草皮护坡 ；最大坝高 4 3 7 5 m，坝长 1 3 3 0 m。溢洪道 布置于左 坝肩 ，为 岸边开敞式无闸控制 的宽顶堰 ，全长 2 5 8 0 m，采用 钢筋混凝土衬砌。 堆石混凝土重力坝 由 4个坝段组成 ，其 中坝段 的长度大约 为 2 03 7 m，从 左岸至右 岸依次 为 ：1 号 2号坝段为 左岸 挡水 坝段 ，3号 坝段 中布 置溢 流坝段 ，4号坝段 为右岸 挡水坝段 。该 坝 的坝 基最 低高程为 2 0 5 6 0 0 m，坝顶高程为 2 0 9 9 8 0 m，防浪 墙高 1 2 m，最大坝高为4 3 8 m，坝顶长为 1 1 1 0 m。 参与 比较的项 目为枢纽工程投资，其 中枢纽工程 中的堆石坝包括主坝 、溢洪道 、导流放空洞与重力坝 比较 ，输水隧洞在坝型的选择中不变 ，输水隧洞 、渠 系工程在坝型的选择中不参与比较。 在初设 中，对 比粘土心墙堆石坝大坝 、堆石混凝 土重力坝 ( 含溢洪道 、放空洞 ) 的投资情况 ，堆石混 凝土重力坝比心墙堆石坝投资少 。为节约投资 ，洒谷 水库坝型选用堆石混凝土重力坝 。 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第1 2期 陈文晋， 等洒谷水库应用堆石混凝土技术初探 3 堆石混凝土重力坝设计要点 大坝为堆石混凝土重力坝 ，坝顶长 1 1 1 0 m，最大 坝高 4 3 8 m，最大挖深 5 7 m。坝顶高程为 2 0 9 9 8 0 m， 坝基最低高程为 2 0 5 6 0 0 m，防浪墙高 1 2 m，坝顶 宽 5 m。溢流坝顶结合 两岸交通要求 设置坝顶交 通 桥 ，水库建成后可作为沟通两岸的交通。 坝坡先参照已建工程经验初步拟定 ，然后进行稳 定分析计算 ，确定合理坝体断面。上游坝坡 1 ： 0 ，下 游坝坡 1 ： 0 7 5 ，下游坝坡在高程 2 0 9 5 4 m处设置折 坡点。坝0+ 6 4 0 0+ 7 1 0为溢流坝段，其余的为 非溢流坝段 。 4 洒谷水库经济评价 洒谷水库是解决阿岗镇的法郎 、阿岗、高桥等村 委会 1 0 5万亩耕地农业灌溉缺水问题 主要 的水源工 程 。可控制灌溉 面积 1 0 5万 亩，水库每年提供农业 灌溉毛用水量 3 5 9 7万 m ，农村生活毛用水 2 7 6万 m ，河道生态用水 1 2 0万 m。 ，水库每年总供水量为 3 9 9 3万 m ，可缓解阿岗坝灌区的干旱缺水问题 。 本工程主要为农作物灌溉工程 。效益主要表现在 工程建成后增加或改善农作物灌溉面积而带来农作物 产量的增加。按施工组织设计计划建设期为 2 5年，水 库正常运行规范定为 3 0 5 0年 ，根据工程具体情况取 4 0年，即计算基准年定在建设期第一年年初，社会折现 率按规定采用 6 。经计算 ，工程建成后 ，每年农业灌 溉可获得 7 9 0 7 3万元增效益，人畜饮水效益获得 1 3 8 万元的水利净效益 ，合计增加水利效益为 8 0 4 5 3万元。 5结语 堆石混凝土在洒谷水库使用量为 3 4万 m ，可 以节省 4 0 的水泥用量 ，使用 了当地丰富 的石料资 源 ，节约了投资成本 ，选用堆石混凝土技术施工 ，能 提高施工效率。总体来说 ，堆石混凝土技术在该项 目 的使用 ，将又一次推动 了云南省堆石混凝 土应 用市 场 ，对该项 目使用堆石混凝土技术的探讨 ，将会为促 进堆石混凝土技术的进一步发展贡献绵薄之力 。 参考文献 ： 1 金峰 ，安雪 晖 堆 石混 凝 土大 坝施 工 方法 P 中国专 利 ： 0 31 0 2 6 7 4，2 0 0 4 0 8 1 8 2 安雪 晖 ，佐藤文则 自密实混凝土在 大坝建设 中的应用 ：13本 技术 在中国 J 日经建筑(日语 ) ，2 0 0 6 ( 6) ：2 2 2 4 ( 责任编辑于尧尧) 6 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m