王钦利

摘要： EPC项目，大坝工程基本设计阶段中出现的水文资料、地质资料、坝型研究、坝轴线布置等问题的解决，对于主坝基本设计报告的完成以及对下一步土建施工的顺利实施至关重要。

关键词：EPC项目，主坝基本设计，水文，泥沙，坝型研究，坝轴线布置，高程系统

Abstract: EPC projects, the construction of the dam basic design stage appeared in the hydrologic data and geological data, dam type research, the dam and arrangement of the axis of the solution of the problem, for the completion of the basic design unsteading report to the next step and the smooth implementation of the construction is very important.

Keywords: EPC projects, unsteading basic design, hydrology and sediment, the research of the dam, dam axis decorate, vertical system

中图分类号：TU723.1 文献标识码：A 文章编号：

我公司承接的一个大坝工程位于巴基斯坦境内，业主为巴基斯坦水电开发署（WAPDA），EPC1999版合同条件，合同工期为3年。

该工程是EPC项目，主坝的基本设计现已完成，也得到了业主的认可，项目现在已经开始坝基砼施工。通过本工程主坝基本设计阶段出现的水文资料、地质资料、坝型选择等问题作为实例分析，希望对在海外做EPC项目的各位同仁今后的工作有所帮助和借鉴。

一、工程简介

大坝所在河流是季节性河流，全年来水主要集中在雨季（6月～9月），一年当中多数时间干旱少雨，除了雨季降雨形成短时间的河道径流，其余时间河道内没有径流。

工程实施的目的主要是解决河道下游农田的灌溉水源，提高农业土地利用率，以及发展高效农业。

水库设计库容1.5亿m3，调节库容1.1亿m3，灌溉面积2.5万英亩。

二、水文泥沙

1、设计洪水

因为缺少原始水文数据，采用曲线拟合的方法计算20年、10年重现期降雨量分别为：123.02mm和103.16mm。

根据有关报告中200年重现期洪水和工程标准洪水过程，推出1000年、200年、100年、50年、20年、10年洪水过程。

2、调洪计算

泄水建筑物为坝顶式溢洪道，溢流坝顶高程为112.55m，宽94.6m，为自由溢流。

根据水工确定的溢洪道泄流能力计算式，经过调洪演算，100年一遇设计洪水最高水位177.78m，最大流量为2179m3/s。1000年一遇设计洪水最高水位119.86m，最大流量为3600m3/s。

3、坝址区水位流量关系曲线

流域内没有设置水文站，也没有实测的水位流量关系，承包商只能通过河道断面型式、河道坡降以及地形地貌特征，采用谢才公式计算过流能力。

4、泥沙

由于流域内无实测泥沙资料，根据招标文件中的资料作为参考并计算，流域内每年的产沙量为74.97万m3。

三、工程地质

1、地形地貌

工程区位于巴基斯坦南部，处于平原和丘陵地貌过渡地带。坝址下游500m为印度河平原，地势平坦。工程区为Kirther山脉南部的一部分，河流发源于信德省西北部山区，向东南汇入印度河。

2、地质构造及地震

根据巴基斯坦目前的建筑法规《地震规定-2007》，坝址区50年超越概率10%的峰值加速度为0.14g。因此最大可信地震加速度（MCE）取0.21g；基本地震加速度（OBE）取0.105g。

3、坝址工程地质条件

3.1基本工程地质条件

（1）地形地貌

坝址位于一近南北向展布的条状山梁西侧山坡， 河流东南流向，从条状山梁的一缺口处通过。

坝址处为不对称的“V”型河谷，河道宽约45m，河床面较平整。两岸岸坡均为岩石岸坡，河床为冲洪积的含卵砾石砂层覆盖。

图3.3-1 坝址地貌特征图

（2）地层岩性

分布在坝址区的基岩属第三系，以灰岩、白垩质灰岩为主，夹少量的泥质灰岩、砂岩、页岩等。河床有第四系冲积物，基岩普遍裸露。

（3）地质构造

坝址区岩层走向N20°W~NS向，倾向SW或W,倾角为10~30°。岩层走向与坝轴线斜交，向库内及右岸倾斜。通过地质测绘及钻孔揭露，坝址区发育的有较小断层存在。

（4）水文地质

工程区位于巴基斯坦东南部，临近阿拉伯海，工程场区属亚热带气候，气候干旱，年降雨量180mm ，降雨集中在每年的雨季。

（5）岩石的物理力学性质

勘察期间采取钻孔岩芯取样，进行了物理力学性质试验，结合岩性分类统计的结果，参考有关规范及同类工程的经验，坝址区结构面强度参数建议值见表3.3-1。

表3.3-1 坝址区结构面强度参数建议值表

3.2工程地质条件分析与评价

（1）坝基建基面选择

坝址左、右两岸均为基岩岸坡，坝址区无全风化带，在勘探孔深范围内为强、弱风化两种类型。强风化帶分布在两岸基岩岸坡浅部，左岸风化明显强于右岸，左岸厚2~21m，右岸厚4~8m。河床覆盖层下即为弱风化岩体。

坝型为重力坝，将基础置于弱风化岩石上，以挖除强风化岩石为控制原则。

（2）坝基防渗

根据钻孔的压水试验成果，除局部岩石透水性较大外，一般岩石的透水率＜10Lu。基本设计按1Lu做为防渗下限。

四、工程布置及建筑物

1、设计洪水研究

本工程采用1000年一遇洪水作为设计洪水，洪峰流量10912m3/s。根据泄水建筑物的规模，最高洪水位为119.86m。

2、坝型研究

2.1面板堆石坝

根据坝址区的地形、地质条件、泄水建筑物布置方案，承包商研究了混凝土重力坝和面板堆石坝这两种坝型在本工程中的适用性，认为面板堆石坝方案对于达拉瓦特大坝不合适，主要基于以下几点：

（1）本工程的洪水主要为短时集中降雨形成，具有洪水过程短、洪峰流量大的特点。面板堆石坝的洪水标准比重力坝更高，因此泄水建筑规模更为庞大，经初步估算，溢洪道宽度达152m。由于土石坝自身不能泄洪等原因，泄水建筑需要与坝体分开布置，经比较，拟将溢洪道布置在左岸，如此布置将导致山体开挖、边坡支护、弃渣等工程量巨大，并将形成高度超过100m的高边坡，工程难度大；

（2）灌溉引水口需与坝体分开，单独布置在右岸山体中，这将导致引水管线必须采用隧洞型式，增加了施工工期、难度和投资。

（3）经对现场及其附近料源的了解，面板堆石坝所需要的坝体填筑料源匮乏，而溢洪道的开挖料多为白垩质石灰岩，不能做为坝体的填筑料，需另外寻找合适的坝体填筑料场。

（4）施工导流需设置专门的导流明渠或导流洞，坝体本身不能过流，增加的建筑物可能导致工期延长，也将增加工程投资。

2.2重力坝

一般来说，在料源满足筑坝要求、储量充足、运距短的前提下，面板堆石坝的投资要小于同高度的混凝重力坝，但就本工程而言，综合泄水和引水建筑物的布置，选择混凝土重力坝，优势更加明显，具体如下：

（1）泄水和引水建筑物均可以布置在坝体上，不需要分开布置在左岸山体中，也不需要进行大开挖；

（2）混凝土坝体在汛期可通过设置导流孔或者预留缺口进行导流，减少了相关临时工程投资；

（3）重力坝在抵抗未来不可控风险能力方面要强于面板堆石坝。由于本工程相关水文资料匮乏，所依据的水文资料均是根据降雨量进行推求的，并无实测的河流水文数据。因此采用混凝土重力坝可以抵御超规模的洪水，可避免超标准洪水造成的溃坝等重大事故。

因此，在本设计采用混凝土重力坝方案，这也是承包商按照标书要求进行投标的坝型。

3、坝轴线布置

根据业主提供的招标阶段坝址区地质资料和本工程招标文件，业主推荐的坝轴线位于距离现在基本设计坝线下游120m处，根据对业主提供地质剖面的分析，该处河床覆盖层深厚，最大厚度超过了30m，若采用重力坝方案，存在基础开挖量大、施工道路布置困难、右岸悬崖开挖难度大（崖顶距河床高差100m）、坝体浇筑方量大等问题。因此，在承包商中标之后，根据补充完成的地质勘察资料，将坝轴线向上游平移了约120m，移至现在的坝轴线处，该处河谷宽度大，河床覆盖层较浅，因而覆盖层开挖深度较小；另一方面，由于河道较宽，更加适宜布置规模较大的坝顶溢洪道。

选定的坝轴线剖面河谷呈非对称形态，为保证坝体基础的完整性，减少坝体工程量，进行坝线选择时，将左岸坝轴线向下游转向26°，左岸坝线和河床部位坝线形成了154°夹角。大坝平面布置图见下图4.3-1。

图4.3-1 大坝平面布置图

4、主要建筑物布置

4.1主要建筑物布置原则

本工程任务是为下游控制区域提供灌溉用水，坝址区建筑物主要由混凝土重力坝、泄水建筑物、引水建筑物等组成，布置时主要遵循以下原则：

（1）本工程洪峰流量大，坝址河床较宽，坝型为混凝土重力坝，具有设置坝身溢流道的条件，宜采用溢流坝形式宣泄大量洪水；为方便今后的运行管理，坝顶溢洪道不设控制闸门，洪水自由敞泄。

（2）控制区域位于河道下游的右岸，因此引水管线需布置于右岸。

（3）根据招标文件，水库设计使用年限为50年，业主期望水库可以使用100年。50年的淤积量约为3749万m3，基本相当于将死库容；而100年的淤积量为7497万m3，则远超过死水位106m的库容4003万m3。为延长水库的使用年限，设置冲砂孔。

4.2混凝土重力坝

（1）达拉瓦特水库正常蓄水位为112.55m，坝顶高程为121.00m。

（2）大坝建在弱风化上部或强风化下部基岩上，河床建基面高程为77.00m，最大坝高为44.00m。

（3）在坝顶溢洪道两侧共布置13个非溢流坝段，坝段总长度为198.00m，最大坝高为32m。

（4）坝体采用三级配C9015常态混凝土，上游面和坝基与岩基接触面采用三级配C9025混凝土，溢流面、闸墩、坝顶结构、孔洞等处采用二级配C25混凝土，溢洪道表面高速水流区采用二级配C35混凝土。

4.3泄水建筑物

本工程设置有坝顶溢洪道和冲砂孔两处泄水建筑物。

五、主坝基本设计阶段出现的主要问题的探讨及分析

1、水文地质资料问题

业主提供的水文、地质、泥沙、地震等资料严重缺乏，甚至是某些方面需要的资料一点也没有。这些都做基本设计报告必不可少的资料和设计计算依据，业主及当地政府相关机构无法完全提供给承包商，这就要求承包商尽量从各种途径搜集需要的资料，找相关或类似的资料做参考，以完成基本设计报告的编制。

面对缺乏基本设计资料的问题，承包商（含设计分包单位）应积极主动的创造条件，不能等或拖，尽快完成基本设计才是最重要的。

2、坝型选择及坝轴线位置问题

招标文件中的坝型是砼重力坝，但业主之前的研究报告（通过非正式途径提供给承包商的）也有面板堆石坝的可行性研究报告，业主在招标阶段选用的是砼重力坝；壩轴线位置也有同样的问题，从参加过业主之前对坝轴线研究过程的咨询工程师那得知，业主以前也考虑过现在的坝轴线位置。因为业主当时不能对坝型及坝轴线的位置做出最后的确认，所以通过EPC合同招标，把风险转移给承包商。

承包商重新选定坝轴线后，承包商对新坝址做了全新的地质勘探工作，历时4个月，对于基本设计报告的编制、工期等影响很大。

3、高程系统问题

承包商进场后要求业主交桩，但在交桩过程中发现业主的桩之间高程相互冲突，业主也没法确认其准确性，要求承包商自己从附近的国家水准点引高程到坝址。

第一次基本设计报告出来后，业主认为用国家水准点复核业主的两个桩的高程差太大，一个是1.589m，另一个是2.865m，对于库容的准确性无法保证，业主要求承包商对库容进行复核。库容及水库水位都是合同中规定的基本设计标准，是由业主负责的。但业主不惜停止一切，迫使承包商对库区重新测量。要求承包商复测库容时，业主告知承包商，之前的桩点高程是用GPS接收机接收的。GPS接收机接收的高程数据，误差几十厘米到几米都有可能，是不能作精确测量用的。由此产生的误差，合同中业主负责的基本数据的准确性就不能保证，甚至是合同性质有可能发生改变。现在这项合同索赔正在进行。

业主对承包商隐瞒有关信息，给承包商带来相应的损失，也是EPC合同中承包商不可预见的风险之一。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。