汾河二库调整概算评估专家咨询意见
1 枢纽工程基本情况
1.1 水库规划和规模
汾河二库是汾河干流上游继汾河水库后兴建的第二座大型水库，距太原市区30km，坝址以上流域面积7616km2，其中汾河水库以下的区间流域面积2348km2，水库总库容1.33亿m3。
汾河二库的建设目标是以防洪、供水为主，并具有发电、旅游等综合效益，该水库与汾河水库联合运用，可使太原市防洪标准由自然状况20年一遇提高到100年一遇，可为太原市增供水量0.44亿m3/a，并可作为万家寨引黄南干线的反调节水库。汾河二库枢纽由拦河大坝、供水发电引水隧洞和电站组成，主要规划指标于表1。
表1 汾河二库主要规划指标表
1.2 拦河大坝
拦河大坝为碾压混凝土重力坝[照片X-5（A）、照片X-5（B）]，坝顶高程912.00m，坝基高程827.70m，最大坝高84.3m（调整概算报告按技施阶段的下游齿槽挖深至高程824.00m计，最大坝高为88m）。坝顶长225m，其中大坝中段为溢流坝段，左右两侧为设有底孔的底孔坝段。溢流坝段设3孔闸门，每孔净宽12m，设12m×6.5m弧形工作闸门，堰顶高程909.00m，并设叠梁检修闸门。两侧底孔坝段各布置两孔泄洪排沙孔，进口高程859.00m，设有事故检修平板闸门；出口设弧形工作闸门（孔口尺寸5.8m×6.0m）。底孔坝段至两岸为挡水坝段，坝顶宽7.5m，下游坝坡1∶0.75。大坝左岸采用混凝土防渗墙阻水，防渗墙长150m（初设阶段为120m）。
坝基建在砂卵石覆盖层26～28m以下的寒武系白云岩基上，两岸为下奥陶系白云岩，坝体为全断面碾压混凝土重力坝，采用100号碾压混凝土；上游防渗层为二级配富胶凝材料200号碾压混凝土，最小防渗厚度4m；坝基垫层为200号常态混凝土，厚度1m；底孔临水面设有40cm厚500号抗磨混凝土；溢流表孔设40cm厚350号抗磨混凝土。采用太原水泥厂生产的425号普遍硅酸盐水泥，神头二电厂的粉煤灰。
对坝基进行全面固结灌浆，上游区宽20m，灌浆孔深12m；中间部分及岸坡的灌浆孔深5m；下游区宽15m，灌浆孔深8m。在河床坝段的上游有帷幕深50m，达到截断785～790m的透水层，伸入775.00m高程，向左右岸延伸的帷幕深度渐浅。下游帷幕深30m，伸入基岩高程795.90m，向两岸延伸深度渐浅。为降低坝基扬压力，采用封闭抽排降压措施。
1.3 供水发电引水隧洞
供水发电引水隧洞布置在右岸，正常灌溉供水流量54.6m3/s，其中兼用于发电引水流量36.5m3/s。主洞最大泄流量187m3/s，洞长400m，内径4.0m，钢筋混凝土衬砌厚度0.4m。在主洞桩号0+324.25处，发电引水支洞与主洞分岔，支洞长115.6m，内径4.0m，钢筋混凝土衬砌厚度0.4m。在支洞桩号0+115.51处设“卜”形钢筋混凝土岔管，分别引入电站3台发电枢纽。
供水发电引水隧洞进口高程865.00m，高于大坝泄洪排砂底孔进口高程6.00m。进水口为岸边进水塔，塔顶高程912.00m，设有拦污栅和事故检修闸门。
主洞出口洞底高程858.60m，设出口闸门室，闸室长16.0m，设弧形工作闸门，闸室下游有长12m的挑流鼻坎段，坎顶高程860.76m，挑角24°，反弧半径25.0m。鼻坝下游为泄水渠，渠长148m。
1.4 电站
电站布置在悬泉寺S形河道中直段右岸岩基上，由“卜”形钢筋混凝土岔管分别引入电站3台发电机组。主厂房长39m，宽12m，建筑高度20.14m，装机容量3×3200kW，年平均发电量2350万kW·h。副厂房位于主厂房上游侧，长39m，宽7.2m，为三层砖混结构，35kV升压站布置在厂房左侧，地面高程860.00m，设主变压器两台，分别为8000kVA和6300kVA。电站尾水管出口高程849.83m，尾水渠延伸至主河床，渠长约135m。
1.5 枢纽工程施工进度情况
汾河二库初步设计于1993年10月完成并上报，1994年1月经水利部审查，1995年2月水利部以规计〔1995〕45号文批复，同意兴建汾河二库工程。1996年10月，开始进行大坝坝基开挖并结合上游土石围堰填筑，1997年8月1日开始大坝混凝土浇筑。
截至1998年11月3日（评估期间），大坝已浇筑至870.00m高程，累计已浇筑混凝土量约30万m3；左岸防渗墙已按变更位置开挖至914m左右；供水发电引水隧洞已挖通，正进行主洞钢筋混凝土衬砌。
1.6 调概缘由
汾河二库工程调整概算报告提出调整概算的缘由是：①初步设计阶段的概算是按水利部编制概算的43号文及1993年下半年物价水平核定，本次调整概算是按284号文编制；②移民费用增加；③设计变更；④粉煤灰出厂价格和运价增加。初步设计和调整概算的主体工程量见调整概算文件中“主体工程量汇总表（25页）”。按水利部45号文及1993年下半年物价水平，核定工程静态总投资为38373万元，总投资47869万元。调整概算文件提出的调整概算为79928万元。提供调概评估的主要技术资料和文件：
（1）《汾河二库初步设计报告》（1993年10月山西水利水电勘测设计院编）。
（2）《汾河二库枢纽工程初步设计调整概算文件》（1998年8月山西水利水电勘测设计研究院编）。
（3）《枢纽工程部分技施设计图纸》。
（4）《有关水工模型试验、抗冲磨混凝土试验报告》（山西省水利科学研究院）。
3 枢纽工程规划设计的评估咨询意见
从20世纪60年代以来，特别是近些年来，山西省水利勘测设计研究院对汾河二库枢纽工程的勘测设计作了大量工作，工程规划、坝址（线）选定、坝型选择、总体布置及等级划分等是合理的。开工以来，施工进展顺利，根据目前施工进展情况，按期建成是可能的。有关枢纽工程设计方面的评估咨询意见于下。
3.1 关于水库规划方面
（1）初步设计中确定汾河二库的开发目标是防洪、供水，近期直接调节万家寨引黄入晋工程南干连接段的供水量，并结合发电和旅游，为太原市增供区间调节水量0.44亿m3/a。现鉴于引黄入晋南干连接段供水线路已不通过汾河二库，取水首部建在汾河水库，在每年8月、9月万家寨水库冲沙期间，为满足向太原城市正常供水，由汾河水库调节供水，为此需对汾河水库和二库联合调节，从而汾河二库的调节功能将与原初步设计有所不同。因汾河二库初步设计是在1993年10月完成，引黄入晋南干连接段的供水方案是在1996年确定，故应补充汾河水库和二库的联合调节设计。
（2）在汾河二库开发目标中含有结合旅游开发的内容，除要求枢纽建筑物外露部位讲究造型美观外，特别是人们能视到、触到的部件应具一定观赏性和人性化，应充分利用天然环境和水库形成后的水域生态环境、水下和小气候等资源，进行旅游开发规划，选择合适的合作单位，避免重复投资，当前可开展此项规划工作，把汾河二库开发成为水利风景区。
3.2 拦河大坝工程设计方面
（1）1993年10月完成的初步设计中，由于当时未曾发现坝基软弱层面，确定坝基建基面为风山组顶部高程827.00m的白云岩，沿坝基的抗滑稳定性是按抗剪断强度公式计算，分别取f′=0.9及f′=1.1进行计算，计算结果基本组合和特殊组合的抗滑稳定安全系数K′c＞3，满足规范基本组K′c＞3要求；校核洪水位特殊组合①K′c＞2.5；满足规范Kc≥2.5要求；正常水位加地震特殊组合②K′c＞2.3，满足规范K′c≥2.3要求。
在坝基开挖过程中，地质工作发现建基面以下有影响大坝抗滑稳定的低波速破碎带，分布高程在824.00m左右，引起了设计和建设单位重视，曾于1997年5月经省内外专家论证，由工程指挥部提出处理方案报省水利厅批准实施。实施的处理方案是：①沿坝基左岸下游侧挖齿槽宽25m，长77m，高程达824.00m；②左河床坝基下游F10断层挖深至824.6m左右，在齿槽内回填混凝土（右侧未挖）；③对F10断层进行固结灌浆处理，灌浆深度达到819m左右。咨询意见认为，虽采取上述措施，应进一步根据坝基岩层裂隙构造，F10断层分布和坝基层间破碎夹层的边界条件，按逐一对应的坝段进一步核算坝基深层抗滑稳定。若抗滑稳定性不足，应研究进一步加固措施，包括减轻坝前回填料的侧向压力措施等。此项工作应在大坝完工前完成，成果报送业务主管部门审定，同时应设置专门观测设施。
（2）经水利部批准的初步设计总体布置方案中，泄洪排沙底孔是集中布置在右岸坝段，根据水工模型试验，在设计洪水运用条件下，对坝脚及左右岸造成冲刷，技施阶段改变为对称布置在溢流坝段两侧，如今已浇筑成形，此项设计改变属于枢纽总体布置的较大变更，应按基本建设程序上报。
（3）初步设计中，4个泄洪排砂底孔共用一套检修闸门，配用一台2000kN台车启闭机，技术设计阶段由于底孔布置改变，变更为每个底孔设一套平板事故检修闸门，并各配一台固定式卷扬机。鉴于泄洪排沙底孔属于坝内深孔，根据混凝土重力坝设计规范，在底孔的进口处应设置事故闸门，并兼作检修闸门，咨询意见同意该项设计变更，即原设计的底孔检修闸门改为事故检修闸门，共4套。
（4）关于大坝上游增设辅助防渗问题。调整概算文件中的变更设计提出，在大坝上游面847.00m以上增设一层复合土工膜防渗层（两布一膜，膜厚1.5mm）防渗面积1.44万m2，费用177万元。咨询意见认为：①该大坝上游面防渗已采用我国近年来发展起来的二级配高富胶凝材料碾压混凝土，若施工质量得到控制，防渗效果是可行的，应首先从施工工艺上保证质量，以满足抗渗抗冻等要求；②目前大坝浇筑高度已达46m（824.00～870.00m），应通过对已浇筑坝体现场取芯及压水试验测定其渗透系数等指标，在此基础上全面论证是否要增设辅助防渗层（包括847.00m以下）或其他措施；③若必须要增设辅助防渗层，应在充分调查研究后进行方案比选。调整概算文件提出在已浇筑的坝面上铺设复合土工膜，稳定性和耐久性难以解决，施工和运行管理均无实例，若技术上确实可行，才宜列入比选方案中比选。
（5）关于左岸防渗墙及护坡工程。该项工程在初设概算中的费用为188万元，调整概算文件为666万元，增加一类费用478万元，增加3.45倍。调整概算文件中，该项目的主要工程量如砂卵石开挖为11.87万m3，岩石开挖为0.33万m3，经按技施设计图纸核算，砂卵石开挖量为7.34万m3，岩石开挖量为0.05万m3，分别减少砂卵石开挖量4.53万m3和岩石开挖量0.28万m3，实际开挖量也不全是砂卵石。目前，左岸防渗墙已按变更的防渗墙位置，将顶部覆盖层开挖至914.00m左右，设计施工方案是采用机械造孔、泥浆固壁、水下浇筑混凝土形成地下连续墙，由于造孔和黏土泥浆固壁等费用较高（黏土系外运），计入造孔后的混凝土综合单价达1485元/m3，仅此项费用达320万元。咨询意见认为，左岸防渗墙处无地下水，可采用明挖与槽挖结合的方式形成槽段后浇筑混凝土，即从原设计的基坑面914.00m高程适当向下明挖，部分防渗墙体可用分段支护，人工挖槽，浇筑常态混凝土，这样可以减少混凝土工程量和墙体单位造价，又可提高防渗墙的防渗可靠度（包括与坝体连接部位的防渗可靠性），达到提高工程质量和节省投资的目的。
据了解，该项目已经“商标”，但目前仅完成914m以上覆盖层开挖，改变设计施工方案是完全可行的。技施设计图纸系根据基岩等高线来确定防渗墙的基面，深度是不够的，应沿轴线补充探孔，重新确定风化层厚度和防渗墙的基面，修改补充该项设计。
3.3 关于供水发电引水隧洞
（1）目前，在隧洞进口两侧的危岩和覆重威胁着施工安全和今后的正常运行，应尽早清除至稳定岩面，适当铺喷加固，包括进水塔上部后侧岩面也应适当加固。
（2）现场发现主洞衬砌的施工缝面仅作凿毛处理，没有必要的止水措施，鉴于主洞底拱已浇筑成形，不便增设止水片，提请指挥部会同设计与施工单位，研究补救措施和加强施工质量控制。现在尚未衬砌的发电支洞，应按有压隧洞的施工缝接缝要求设计施工。
（3）供水洞出口为挑流消能，鼻坎后的铅丝笼防护段，宜根据冲坑形成后防护要求设计，如必要的防冲槽、护底齿墙等，请进一步完善设计。防洪堤外的矩形泄水泵，宜改为梯形断面。
3.4 关于大坝施工安排
目前，大坝浇筑高度已达到46m，浇筑量达30万m3，约占大坝混凝土工程量67%，但至今尚未对浇筑质量进行全面检查，宜在今年冬季停止浇筑坝体混凝土期间，安排取芯压水试验，全面了解坝体碾压质量，并据检查成果进行分析，不断提高坝体碾压质量。
本文系作者受聘为山西省工程咨询公司设计专家，于1998年9月9日至11月8日参与汾河二库工程调整概算评估（工程设计部分），经现场调研、查阅设计等后提交的工程设计部分的书面咨询意见，并得到建设单位和设计单位认同。