浯溪水電站廠房巖溶地質(zhì)基礎(chǔ)處理措施

鄧志林 王旭斌 曾曉陽(yáng)

（浯溪水電站 祁陽(yáng)縣 426100）（湖南省水利水電勘設(shè)測(cè)計(jì)研究總院 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

浯溪水電站位于湘江干流中上游湖南省永州市祁陽(yáng)縣境內(nèi)，上距永州市53 km，下距祁陽(yáng)縣城2.5 km。本工程是湘江干流流域規(guī)劃11個(gè)梯級(jí)中的第五級(jí)，是一個(gè)以發(fā)電為主，兼有旅游、航運(yùn)、灌溉、交通及城市開發(fā)建設(shè)等綜合利用的水電工程。壩址控制流域面積23 380 km2，壩址多年平均流量697 m3/s。總庫(kù)容2.757億m3，正常蓄水位88.5 m，相應(yīng)庫(kù)容1.778億m3，電站總裝機(jī)容量為100 MW，設(shè)計(jì)水頭9.7 m，為徑流式低水頭電站，年發(fā)電量3.955億kW·h。樞紐工程由左岸土壩、廠房、溢流壩、船閘、右岸土壩等建筑物組成，壩頂全長(zhǎng)910.2 m，呈一字型攔河布置。河床式電站廠房布置在河床左側(cè)，安裝4臺(tái)燈泡貫流式水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。

2 廠房基礎(chǔ)巖溶地質(zhì)情況

廠房位于河床左側(cè)及左岸Ⅰ級(jí)階地上，河床左側(cè)高程75.0 m，左岸Ⅰ級(jí)階地階面高程88.26 m，地形平坦。河床上部為砂卵礫石，粒徑一般（3～8）cm，結(jié)構(gòu)松散，含泥量少，強(qiáng)透水性；Ⅰ級(jí)階地上部為灰黃色壤土、可塑，厚度8.0 m，中部為粉細(xì)砂，松散，厚度1.5 m，下部為砂卵礫石，中密，含少量泥質(zhì)，中等透水性，厚度（8～11）m。基巖巖性：河床左側(cè)及距河床左側(cè)約75 m處為泥盆系上統(tǒng)佘田橋組：灰、深灰色厚至巨厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾炭質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、含泥質(zhì)灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀：N30°～60°W·SW∠18°～28°，單斜狀，傾向上游偏右岸。廠區(qū)內(nèi)開挖揭 露 F9、F10 兩條斷層，F(xiàn)9 斷層產(chǎn)狀：N50°～70°W·NE∠60°～70°，破碎帶寬（1～2.5）m，破碎帶物質(zhì)為角礫巖、碎裂巖，斷層面上擦痕、階步明顯，沿?cái)鄬痈浇l(fā)育溶洞；F10 斷層產(chǎn)狀：N65°～80°E·NW∠75°～85°，巖溶強(qiáng)發(fā)育。 主要節(jié)理裂隙有NW向及NE向兩組，二者成“X”型展布，傾角分別為 30°～35°及 70°～80°。 巖溶發(fā)育的主要特征是：1.平面上隨機(jī)分布，剖面上是上寬下窄，淺部（40 m高程以上）多而無(wú)或半充填，深部（20 m～40 m高程）少并充填礫石或粘土。2.受構(gòu)造控制，如受F10斷層控制的1＃機(jī)組一帶溶洞底板高程在41.73 m充填很少，而到2＃、3＃機(jī)組處以串珠狀展布，溶洞底板高程可達(dá)36.03 m，洞內(nèi)充填砂礫石，含少量泥，結(jié)構(gòu)松散，透水性較強(qiáng)；廠房區(qū)沿F100斷層帶形成一順河向長(zhǎng)近 70 m，寬（10～15）m，深度達(dá)（16～25）m的強(qiáng)巖溶帶。3.受巖性控制，廠房區(qū)由于巖層可溶性存在一定差異，在強(qiáng)可溶層與相對(duì)弱可溶層之間，沿強(qiáng)可溶層形成一定規(guī)模的層間溶蝕帶，在63.0 m高程以上充填砂、砂礫石，含泥很少，平面上、剖面上的連通性都比較好，63 m高程以下倒以半充填為主要特征，各向連通性相對(duì)較差。

3 廠房巖溶地質(zhì)處理措施

3.1 基礎(chǔ)滲漏水處理

（1）施工期廠房圍堰基礎(chǔ)防滲處理。

圍堰基礎(chǔ)采用帷幕灌漿和高噴灌漿，灌漿孔沿圍堰軸線布置，在岸坡形成封閉。縱向圍堰基礎(chǔ)采用帷幕灌漿，孔距2.5 m，帷幕頂部與粘土心墻搭接1 m，底部按透水率q〈10 Lu、高程不低于53 m（廠房最低開挖高程54.9 m）控制，并對(duì)溶洞段進(jìn)行雙液灌漿，縱向圍堰中段基礎(chǔ)開挖較深部位進(jìn)行加密布孔補(bǔ)強(qiáng)等灌漿處理。上、下游橫向圍堰及岸坡巖基以上粉細(xì)砂、砂卵礫石層采用高壓擺噴灌漿，孔距按1.5 m布置，高噴上、下部分別與土層和基巖搭接0.5 m。

（2）廠房基礎(chǔ)開挖過程中遇到溶洞滲、冒水處理：在溶洞滲、冒水較小的部位，用鐵管將水引出工作面并在管的出水口安裝閘閥，待基面混凝土澆筑完畢后再將閘閥關(guān)閉；在溶洞冒水較大的部位，先采用回填碎石，將冒水流速降下來(lái)，然后在冒水點(diǎn)集中位置安裝鐵箱，用鐵管從鐵箱中將水引出工作面并在管的出水口安裝閘閥，待基面混凝土澆筑完畢后再將閘閥關(guān)閉，最后對(duì)廠房基礎(chǔ)全部作回填灌漿處理，回填灌漿孔孔距為1.5 m，孔深（5～10）m，灌漿壓力采用 0.6 MPa。

3.2 廠房基礎(chǔ)處理

（1）一般地質(zhì)條件處理措施。

對(duì)溶溝、溶槽較小部位進(jìn)行刻槽深挖回填混凝土塞處理，并在回填混凝土中加入適量的水玻璃和膨脹劑，加快混凝土凝結(jié)時(shí)間，提高混凝土密實(shí)度。

（2）特殊地質(zhì)條件處理措施。

a.廠房1＃機(jī)基礎(chǔ)F10斷層處理：F10斷層沿上游的右側(cè)向下游偏左方向貫穿 1＃機(jī)基礎(chǔ)，破碎帶寬（1～1.8）m，沿?cái)鄬訋纬傻膹?qiáng)巖溶區(qū)寬度（6～8.9）m，巖溶發(fā)育深度在高程▽36 m左右，斷層內(nèi)充填粘土夾少量礫石，結(jié)構(gòu)松散，沿裂隙透水強(qiáng)烈。為保證廠房結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，沿?cái)鄬悠扑閹炔捎每滩凵钔凇⒌撞繅簤K石至水面、再回填C15混凝土的處理措施，然后針對(duì)斷層不同部位的地質(zhì)條件采用如下處理措施：

甲 1 塊 （B0+380.3～B0+397.8、L0-45.86～L0-24.25）基礎(chǔ)，沿?cái)鄬訋Оl(fā)育的溶溝、溶槽分布相對(duì)分散，寬度不大，基礎(chǔ)清理好以后，先澆筑1.0 m厚C15混凝土墊層，在墊層上布置鋼筋網(wǎng)，主筋采用Ф32@200 mm（左右向），分布筋采用Ф25@200 mm，再澆筑C20混凝土至設(shè)計(jì)開挖高程。

乙 1 塊 （B0+380.3～B0+397.8、L0-24.25～L0-08.35）基礎(chǔ)，沿?cái)鄬訋Оl(fā)育的溶溝、溶槽分布相對(duì)集中，寬度大，在C15墊層混凝土澆筑至高程53.9 m后，左右向布置3根C25混凝土基礎(chǔ)梁（12 m×1 m×1 m、長(zhǎng)×寬×高），間距 3.975 m，主筋采用5Ф32，待梁澆筑好后，周邊回填C20混凝土至設(shè)計(jì)開挖高程。

丁 1 塊（B0+380.3～B0+397.8、L0-08.35～L0+022.91）基礎(chǔ)，沿?cái)鄬訋Оl(fā)育的溶槽寬度達(dá)8m左右，深度較深，溶槽左右兩側(cè)邊坡較陡（65°左右），且較規(guī)則平整，適合作混凝土拱的基礎(chǔ)處理措施，溶槽內(nèi)清基至高程51 m后，壓塊石至高程54.5 m，以上做C20混凝土拱至設(shè)計(jì)開挖高程，拱頂高程為56 m，混凝土拱主筋采用Ф32@200 mm（左右向），分布筋采用Ф25@200 mm。

b.廠房4#機(jī)組段F9斷層處理：F9斷層從廠房4#機(jī)組段上游的右側(cè)向下游偏左進(jìn)入廠房底部基礎(chǔ)，該部位在開挖過程中出現(xiàn)較大滲水，為防止圍堰基礎(chǔ)發(fā)生管涌，先將該部位的滲漏水引出，快速進(jìn)行混凝土覆蓋至設(shè)計(jì)開挖高程，再在覆蓋混凝土的表面加鋪一層Ф28@200鋼筋網(wǎng)，縱橫向鋼筋兩端均要求伸出斷層影響帶以外（1.5～2.0）m。

目前，浯溪水電站已蓄水發(fā)電，根據(jù)廠房?jī)?nèi)部觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，廠房基礎(chǔ)未出現(xiàn)異常情況，從而證實(shí)了前期地質(zhì)工作的扎實(shí)性和處理措施的合理性與實(shí)用性，也給強(qiáng)巖溶地基處理拓寬了思路。