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摘要 根据玛纳斯县皇公地水库坝址区工程地质、地形及天然建筑材料和勘察试验资料，选择当地材料坝作为该工程主坝段的基本坝型。对选择土工膜斜墙防渗均质土坝、土工膜斜墙防渗砂砾石坝、黏土心墙砂砾石坝3种主坝坝型进行比选，以供参考。
关键词 坝型；方案；比选；新疆玛纳斯；皇公地水库
中图分类号 TV642.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）13-0212-02
1 比选坝型方案
根据皇公地水库坝址区工程地质、地形及天然建筑材料和勘察试验资料，选择当地材料坝作为该工程主坝段的基本坝型。对选择土工膜斜墙防渗均质土坝、土工膜斜墙防渗砂砾石坝、黏土心墙砂砾石坝3种主坝坝型进行比较。从地形地质条件、枢纽布置、施工条件、工程投资和运行安全等方面进行综合论证主坝坝型。
3种主坝坝型枢纽布置方案的放水涵洞布置在坝体上，平面位置相同。由于坝坡坡度不同，放水涵洞洞身段长度不同，因此放水涵洞参与坝型比选。
1.1 土工膜斜墙防渗均质土坝（方案一）
1.1.1 总体布置。根据某水库工程库区的地形地质条件、工程任务及安全运行的需要，土工膜斜墙防渗均质土坝枢纽由土工膜斜墙防渗均质土坝、放水涵洞等组成，放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.1.2 坝体结构设计。大坝为土工膜斜墙防渗均质土坝，主坝段上游坝坡为1.0∶2.5，下游坝坡为1.0∶2.0，上游坝坡铺设现浇混凝土板护坡，混凝土板下铺设砂砾石防冻垫层，其下铺设PE复合土工膜防渗，土工膜应埋入阻滑墙底部与坝基垂直铺塑PE膜焊接，混凝土护坡板底部设置混凝土阻滑墙。
坝体采用均质土料填筑，主坝段下游坝坡脚处增设反滤排水体，采用贴坡式排水体，排水体与坝体和坝基接触面设长丝针刺无纺布。反滤排水体材料选用天然砂砾石，坝顶上下游坝肩设预制路沿石，在坝顶铺设泥结石路面。
1.1.3 坝基处理。根据地质勘察结论，坝基土岩性主要为堆积物，地层结构有低液限粉土、低液限黏土、淤泥质黏土。低液限粉土主要出露于主坝两侧库岸表层；低液限黏土在主坝段呈连续分布，出露于低液限粉土下部，属弱透水层；淤泥质黏土主要出露于天然沟谷表层及以透镜体形式分布于低液限黏土层中，渗透性较弱。低液限粉土位于低液限黏土层之下，层厚较大，在勘探深度内未揭穿该层，属中等透水层。水库蓄水后必将产生浸没和次生盐碱化现象，为缓解水库蓄水抬升周边地下水位的危害，以现状最大施工深度为控制，选择经济较优的垂直铺塑方案进行坝基处理，一方面对坝基表层松散土层截渗，另一方面尽量降低坝后浸润线高度，降低浸没和次生盐碱化的危害。沿坝体前坝脚垂直铺设PE塑模，铺设深度伸入低液限粉土以下，膜顶部预留一定长度，与坝面土工膜在前坝脚焊接[1-2]。
1.1.4 放水涵洞。放水涵洞工程为4级建筑物，涵洞由进口段、有压洞身段、闸井段、无压洞身段、出口消能段、尾水渠等建筑物组成，涵洞与闸井均为整体式浇筑。
1.2 土工膜斜墙防渗砂砾石坝（方案二）
1.2.1 总体布置。根据皇公地水库坝址库区的地形地质条件，工程任务及安全运行的需要，土工膜斜墙防渗砂砾石坝枢纽由土工膜斜墙防渗砂砾石坝、放水涵洞等组成，放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.2.2 坝体结构设计。大坝为土工膜斜墙防渗砂砾石坝，坝体填筑料为坝体的主要承力区，采用自然河床内砂砾料场砂砾石料。坝体其他结构同方案一。
1.2.3 坝基处理。方案二的地基处理同方案一地基处理。
1.2.4 放水涵洞。土工膜斜墙防渗砂砾石坝与土工膜斜墙防渗均质土坝放水涵洞为同一坝轴线，2种坝型建筑物布置完全一致，由于坝坡坡度不同，区别仅在于洞身段长度不同，涵洞较土工膜斜墙防渗均质土坝洞身段短。
1.3 黏土心墙砂砾石坝（方案三）
1.3.1 总体布置。根据皇公地水库工程下坝址库区的地形地质条件，工程任务及安全运行的需要，黏土心墙砂砾土坝枢纽由黏土心墙坝、放水涵洞等组成。放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.3.2 坝体结构设计。根据枢纽区料场情况，坝体断面以黏土心墙为中心，上、下游两侧布置Ⅰ黏土心墙区、Ⅱ反滤层区、Ⅲ过渡层区、Ⅳ坝壳料区。黏土心墙防渗体采用正心墙，心墙上下游做反滤层，心墙防渗体在建基面上接触面浇筑混凝土盖板，心墙顶部设置防冻垫层，心墙与顶部采用倒梯形结合槽型式；坝壳填筑选择河床砂砾石料作为坝壳砂砾料场；在黏土心墙上、下游分别设反滤层填筑至心墙顶部高程；上、下游分别设过渡层填筑至心墙顶部高程。坝顶上下游坝肩设预制路沿石，坝顶下游路沿石全部埋入坝体。为便于工程管理，利于排除坝顶积水，在坝顶铺设泥结石路面[3-4]。
1.3.3 坝基处理。心墙底部开挖至坝基粉土层内，河床部位心墙底部及上、下游过渡料宽度范围内均开挖至粉土层内。坝体基础采用垂直铺塑进行防渗处理，防渗材料采用PE塑模。
1.3.4 放水涵洞。黏土心墙坝与土工膜斜墙防渗砂砾石坝为同一坝轴线，泄、放水建筑物布置与土工膜斜墙防渗砂砾石坝完全一致。
2 3种坝型的综合比较
通过对3种坝型进行了同等深度的比较论证工作，3种土石坝坝型方案的总体布置格局是一样的，放水涵洞布置在坝体上，由于各坝型坝坡不一致，放水涵洞长度不一，工程量大小有差异。因此，放水涵洞参与坝型比选。
由于该水库天然建筑材料储量丰富，坝址区地质、地形条件较好，就工程条件而言对3种坝型均无制约因素，但3种坝型各有优缺点。现对3种基本坝型从地形地质条件、运行条件、施工条件、工程量和投资等方面进行比较论证，选定推荐坝型[5]。
2.1 地形地质条件
水库库坝址区沟谷形态呈“U”型，两岸地形较开阔，由于人为取土部分地段已形成取土坑，地形高低起伏。坝段地层岩性主要为堆积物，地层结构有低液限粉土、低液限黏土、淤泥质黏土、低液限粉土。 土工膜斜墙防渗均质土坝和土工膜斜墙防渗砂砾石坝，坝基采用垂直铺塑，坝基处理面范围小，受地下水位影响小。黏土心墙坝基处理深度深，处理方为大，由于坝基地下水位较浅，对心墙坝基处理有较大的影响，从地质地形上看3种当地材料型，3种坝型均可布置，土工膜斜墙防渗均质土坝及土工膜斜墙防渗砂砾石坝坝基防渗位于前坝脚，黏土心墙坝基防渗位于坝体轴线，黏土心墙坝基处理深度深，处理范围大，由于坝基地下水位较浅，对心墙坝基处理有较大影响。因此，以上3种坝型均能适应坝址区的地形地质条件。
2.2 建筑材料
土工膜斜墙防渗均质土坝主要的筑坝材料防渗土料，库内有丰富的中心小岛，均可以作为筑坝材料，且便于开采运输，运距较近；土工膜斜墙防渗砂砾石坝主要的筑坝材料天然级配的砂砾石料，土工膜斜墙防渗砂砾石坝坝坡较土工膜斜墙防渗均质土坝陡，坝体总填筑量较土工膜斜墙防渗均质土坝小，但水库附近无砂砾石料场，需从河砂砾石料场拉运，运距较远；黏土心墙坝土料采用库区附近的料场土料，坝壳砂砾料由需从河床砂砾石料场拉运，运距较远。
2.3 施工条件
2.3.1 气温对施工、施工进度的影响。黏土填筑施工受季节影响较大，黏土心墙与坝体填筑有一定的干扰，黏土施工工序复杂，较方案一、二施工进度慢。
2.3.2 施工导流、交通。3种坝型的施工导流标准、导流方式、施工交通布置方式基本相基本相同。
2.4 工程量和投资
黏土心墙坝及土工膜斜墙防渗砂砾石坝体积相对较小，填筑量工程量较小，但坝体填筑料运距远。对3种方案调整计算土工膜斜墙防渗均质土坝投资最小。
3 比选坝型的确定
通过以上分析，土工膜斜墙防渗均质土坝从技术上，经济上比较均优于坝黏土心墙坝和土工膜斜墙防渗砂砾石坝方案。加之，土工膜斜墙防渗砂砾石坝与黏土心墙砂砾石坝筑坝材料为天然级配的砂砾石料，砂砾石料在河道拉运，运距较远，工程投资较高；黏土心墙施工工艺复杂，施工速度慢，黏土心墙与坝体填筑有一定的干扰。从建筑材料、施工条件及工程投资等方面比较，土工膜斜墙防渗均质土坝优于其他2种坝型。因此，土工膜斜墙防渗均质土坝为推荐坝型。
4 参考文献
[1] 权勇智.高压喷射灌浆处理坝基渗漏技术在玛纳斯县旱卡子滩水库中的应用[J].现代农业科技，2010（15）：290-291.
[2] 李生会，许文娟.水库蓄水后岸坡泥岩滑坡的原因及处理方法[J].现代农业科技，2012（2）：261.
[3] 孙爱莲.解放渠首工程存在的问题及建议[J].现代农业科技，2014（10）：214.
[4] 权勇智.白土坑水库大坝坝后渗流情况浅析[J].大坝监测技术，2008（1）：23-26.
[5] 许文娟.复合土工膜坝体防渗再新户坪水库除险加固中的运用[J].新疆水利，2006（增刊1）：58-60.
关键词 坝型；方案；比选；新疆玛纳斯；皇公地水库
中图分类号 TV642.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）13-0212-02
1 比选坝型方案
根据皇公地水库坝址区工程地质、地形及天然建筑材料和勘察试验资料，选择当地材料坝作为该工程主坝段的基本坝型。对选择土工膜斜墙防渗均质土坝、土工膜斜墙防渗砂砾石坝、黏土心墙砂砾石坝3种主坝坝型进行比较。从地形地质条件、枢纽布置、施工条件、工程投资和运行安全等方面进行综合论证主坝坝型。
3种主坝坝型枢纽布置方案的放水涵洞布置在坝体上，平面位置相同。由于坝坡坡度不同，放水涵洞洞身段长度不同，因此放水涵洞参与坝型比选。
1.1 土工膜斜墙防渗均质土坝（方案一）
1.1.1 总体布置。根据某水库工程库区的地形地质条件、工程任务及安全运行的需要，土工膜斜墙防渗均质土坝枢纽由土工膜斜墙防渗均质土坝、放水涵洞等组成，放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.1.2 坝体结构设计。大坝为土工膜斜墙防渗均质土坝，主坝段上游坝坡为1.0∶2.5，下游坝坡为1.0∶2.0，上游坝坡铺设现浇混凝土板护坡，混凝土板下铺设砂砾石防冻垫层，其下铺设PE复合土工膜防渗，土工膜应埋入阻滑墙底部与坝基垂直铺塑PE膜焊接，混凝土护坡板底部设置混凝土阻滑墙。
坝体采用均质土料填筑，主坝段下游坝坡脚处增设反滤排水体，采用贴坡式排水体，排水体与坝体和坝基接触面设长丝针刺无纺布。反滤排水体材料选用天然砂砾石，坝顶上下游坝肩设预制路沿石，在坝顶铺设泥结石路面。
1.1.3 坝基处理。根据地质勘察结论，坝基土岩性主要为堆积物，地层结构有低液限粉土、低液限黏土、淤泥质黏土。低液限粉土主要出露于主坝两侧库岸表层；低液限黏土在主坝段呈连续分布，出露于低液限粉土下部，属弱透水层；淤泥质黏土主要出露于天然沟谷表层及以透镜体形式分布于低液限黏土层中，渗透性较弱。低液限粉土位于低液限黏土层之下，层厚较大，在勘探深度内未揭穿该层，属中等透水层。水库蓄水后必将产生浸没和次生盐碱化现象，为缓解水库蓄水抬升周边地下水位的危害，以现状最大施工深度为控制，选择经济较优的垂直铺塑方案进行坝基处理，一方面对坝基表层松散土层截渗，另一方面尽量降低坝后浸润线高度，降低浸没和次生盐碱化的危害。沿坝体前坝脚垂直铺设PE塑模，铺设深度伸入低液限粉土以下，膜顶部预留一定长度，与坝面土工膜在前坝脚焊接[1-2]。
1.1.4 放水涵洞。放水涵洞工程为4级建筑物，涵洞由进口段、有压洞身段、闸井段、无压洞身段、出口消能段、尾水渠等建筑物组成，涵洞与闸井均为整体式浇筑。
1.2 土工膜斜墙防渗砂砾石坝（方案二）
1.2.1 总体布置。根据皇公地水库坝址库区的地形地质条件，工程任务及安全运行的需要，土工膜斜墙防渗砂砾石坝枢纽由土工膜斜墙防渗砂砾石坝、放水涵洞等组成，放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.2.2 坝体结构设计。大坝为土工膜斜墙防渗砂砾石坝，坝体填筑料为坝体的主要承力区，采用自然河床内砂砾料场砂砾石料。坝体其他结构同方案一。
1.2.3 坝基处理。方案二的地基处理同方案一地基处理。
1.2.4 放水涵洞。土工膜斜墙防渗砂砾石坝与土工膜斜墙防渗均质土坝放水涵洞为同一坝轴线，2种坝型建筑物布置完全一致，由于坝坡坡度不同，区别仅在于洞身段长度不同，涵洞较土工膜斜墙防渗均质土坝洞身段短。
1.3 黏土心墙砂砾石坝（方案三）
1.3.1 总体布置。根据皇公地水库工程下坝址库区的地形地质条件，工程任务及安全运行的需要，黏土心墙砂砾土坝枢纽由黏土心墙坝、放水涵洞等组成。放水涵洞布置在右岸坝体上。
1.3.2 坝体结构设计。根据枢纽区料场情况，坝体断面以黏土心墙为中心，上、下游两侧布置Ⅰ黏土心墙区、Ⅱ反滤层区、Ⅲ过渡层区、Ⅳ坝壳料区。黏土心墙防渗体采用正心墙，心墙上下游做反滤层，心墙防渗体在建基面上接触面浇筑混凝土盖板，心墙顶部设置防冻垫层，心墙与顶部采用倒梯形结合槽型式；坝壳填筑选择河床砂砾石料作为坝壳砂砾料场；在黏土心墙上、下游分别设反滤层填筑至心墙顶部高程；上、下游分别设过渡层填筑至心墙顶部高程。坝顶上下游坝肩设预制路沿石，坝顶下游路沿石全部埋入坝体。为便于工程管理，利于排除坝顶积水，在坝顶铺设泥结石路面[3-4]。
1.3.3 坝基处理。心墙底部开挖至坝基粉土层内，河床部位心墙底部及上、下游过渡料宽度范围内均开挖至粉土层内。坝体基础采用垂直铺塑进行防渗处理，防渗材料采用PE塑模。
1.3.4 放水涵洞。黏土心墙坝与土工膜斜墙防渗砂砾石坝为同一坝轴线，泄、放水建筑物布置与土工膜斜墙防渗砂砾石坝完全一致。
2 3种坝型的综合比较
通过对3种坝型进行了同等深度的比较论证工作，3种土石坝坝型方案的总体布置格局是一样的，放水涵洞布置在坝体上，由于各坝型坝坡不一致，放水涵洞长度不一，工程量大小有差异。因此，放水涵洞参与坝型比选。
由于该水库天然建筑材料储量丰富，坝址区地质、地形条件较好，就工程条件而言对3种坝型均无制约因素，但3种坝型各有优缺点。现对3种基本坝型从地形地质条件、运行条件、施工条件、工程量和投资等方面进行比较论证，选定推荐坝型[5]。
2.1 地形地质条件
水库库坝址区沟谷形态呈“U”型，两岸地形较开阔，由于人为取土部分地段已形成取土坑，地形高低起伏。坝段地层岩性主要为堆积物，地层结构有低液限粉土、低液限黏土、淤泥质黏土、低液限粉土。 土工膜斜墙防渗均质土坝和土工膜斜墙防渗砂砾石坝，坝基采用垂直铺塑，坝基处理面范围小，受地下水位影响小。黏土心墙坝基处理深度深，处理方为大，由于坝基地下水位较浅，对心墙坝基处理有较大的影响，从地质地形上看3种当地材料型，3种坝型均可布置，土工膜斜墙防渗均质土坝及土工膜斜墙防渗砂砾石坝坝基防渗位于前坝脚，黏土心墙坝基防渗位于坝体轴线，黏土心墙坝基处理深度深，处理范围大，由于坝基地下水位较浅，对心墙坝基处理有较大影响。因此，以上3种坝型均能适应坝址区的地形地质条件。
2.2 建筑材料
土工膜斜墙防渗均质土坝主要的筑坝材料防渗土料，库内有丰富的中心小岛，均可以作为筑坝材料，且便于开采运输，运距较近；土工膜斜墙防渗砂砾石坝主要的筑坝材料天然级配的砂砾石料，土工膜斜墙防渗砂砾石坝坝坡较土工膜斜墙防渗均质土坝陡，坝体总填筑量较土工膜斜墙防渗均质土坝小，但水库附近无砂砾石料场，需从河砂砾石料场拉运，运距较远；黏土心墙坝土料采用库区附近的料场土料，坝壳砂砾料由需从河床砂砾石料场拉运，运距较远。
2.3 施工条件
2.3.1 气温对施工、施工进度的影响。黏土填筑施工受季节影响较大，黏土心墙与坝体填筑有一定的干扰，黏土施工工序复杂，较方案一、二施工进度慢。
2.3.2 施工导流、交通。3种坝型的施工导流标准、导流方式、施工交通布置方式基本相基本相同。
2.4 工程量和投资
黏土心墙坝及土工膜斜墙防渗砂砾石坝体积相对较小，填筑量工程量较小，但坝体填筑料运距远。对3种方案调整计算土工膜斜墙防渗均质土坝投资最小。
3 比选坝型的确定
通过以上分析，土工膜斜墙防渗均质土坝从技术上，经济上比较均优于坝黏土心墙坝和土工膜斜墙防渗砂砾石坝方案。加之，土工膜斜墙防渗砂砾石坝与黏土心墙砂砾石坝筑坝材料为天然级配的砂砾石料，砂砾石料在河道拉运，运距较远，工程投资较高；黏土心墙施工工艺复杂，施工速度慢，黏土心墙与坝体填筑有一定的干扰。从建筑材料、施工条件及工程投资等方面比较，土工膜斜墙防渗均质土坝优于其他2种坝型。因此，土工膜斜墙防渗均质土坝为推荐坝型。
4 参考文献
[1] 权勇智.高压喷射灌浆处理坝基渗漏技术在玛纳斯县旱卡子滩水库中的应用[J].现代农业科技，2010（15）：290-291.
[2] 李生会，许文娟.水库蓄水后岸坡泥岩滑坡的原因及处理方法[J].现代农业科技，2012（2）：261.
[3] 孙爱莲.解放渠首工程存在的问题及建议[J].现代农业科技，2014（10）：214.
[4] 权勇智.白土坑水库大坝坝后渗流情况浅析[J].大坝监测技术，2008（1）：23-26.
[5] 许文娟.复合土工膜坝体防渗再新户坪水库除险加固中的运用[J].新疆水利，2006（增刊1）：58-60.