盤縣樓下河水電站拱壩續建加高缺陷處理設計

劉 勇，李懷斌

(貴州新中水工程有限公司，貴陽550002)

盤縣樓下河水電站拱壩續建加高缺陷處理設計

劉 勇，李懷斌

(貴州新中水工程有限公司，貴陽550002)

樓下河電站于1996年元月開工，2000年5月停工。攔河大壩為C10細石混凝土砌毛石雙曲拱壩，最大壩高50 m，壩頂、壩底厚分別為4 m、10 m，壩底C15混凝土墊層厚3 m。迎水面用厚0.5～1.7 m的C20鋼筋混凝土面板防滲，下游面用厚0.5 m厚的C15混凝土護面。樓下河拱壩續建加高設計過程中，設計方根據專家評審意見，科學設計，確保了拱壩的安全。

樓下河電站;雙曲拱壩;續建加高;缺陷處理

1 工程概況

2008年8月，由盤縣樓下河水電開發有限公司負責樓下河電站及其下級電站開發建設。經設計比選，最終確定樓下河水電站總裝機容量為9 MW，水庫總庫容638萬m3，本工程屬Ⅳ等工程，大壩為4級建筑物。

樓下河水電站工程規模較小，又采用混合式開發，水電站各建筑物布置較為緊湊，各建筑物僅需按常規設計即可。但由于歷史的原因，作為電站最關鍵的建筑物——拱壩，仍存在不少制約因素。

2 壩體質量評價

樓下河電站于2000年5月停工時，大壩已砌筑了1/3壩高，至2008年10月擴容設計時，已有8 a多時間，需對已砌筑壩體進行質量評價，確定原壩體是否具備續建的條件。同月，設計方委托貴州省大壩安全監測中心(簡稱大壩中心)開展了對已砌筑壩體質量進行評價的工作。

大壩中心組織工程技術人員對樓下河電站進行了現場查勘，并收集了與此次質量評價工作有關的設計、施工資料，結合現場鉆探、壓水、聲波測試和室內試驗成果，提出了《盤縣樓下河水電站已砌筑壩體質量評價報告》，并送專家審閱。2008年11月7日，大壩中心召開“盤縣樓下河水電站已砌筑壩體評審”會議，與會專家認真研究、討論，一直認為該報告基本反映了已砌筑壩體質量，結論合理，符合實際。主要評審意見:①已建壩體壩基巖體風化破碎，存在裂隙發育、取芯率低、聲波波速低、巖體完整性較差問題。②根據國內同等砌石壩工程以3 Lu為檢查標準來判斷，壩體上3個孔進行了9段壓水檢查，6段＜3 Lu，3段＞3 Lu，其中有2段為壩體與基巖接觸段，透水率較大，壩體與基巖接觸帶存在相對薄弱帶。③壩體膠凝材料混凝土強度滿足設計要求。④砌筑所用石材為強度較高的石灰巖，經查規范《砌石壩設計規范》(SL25—2006)，判定綜合砌體的容許壓力可達4.8 MPa，大于初步設計的壩體最大壓應力3.1 MPa，應力指標滿足原設計要求。⑤壩體綜合容重＞2.4 t/m3，滿足砌石壩的容重要求。⑥壩體防滲面板滿足壩體防滲要求。⑦由于壩基巖體的抗變形能力及強度不高，大壩已修筑至1/3壩高高程，且本工程為中壩，應對壩基巖體進行固結灌漿處理。⑧壩體表面出現裂縫。

3 續建加高缺陷處理設計

專家評審意見為設計指明了方向，按照上述會議精神，設計方開展了施工詳圖設計。對評審意見中提到的壩體、壩址缺陷，經咨詢與會各主要專家，確定設計方案如下:

3.1 壩體裂縫處理

樓下河拱壩在砌筑到1/3壩高時因故停工，大壩長期在空庫、低水位下運行，氣溫的變化使該壩在左壩段、拱冠處各產生一條表面裂縫。1#裂縫、2#裂縫均位于大壩下游面。其中1#裂縫長約10 m，裂縫開度約1.0 mm，自左壩段1 182.08 m高程向下延伸;2#裂縫長約5 m，裂縫開度約0.5 mm，自河床中部壩段(拱冠)1 179.80 m高程向下延伸，上游壩面及壩體均未發現裂縫。對此表面裂縫處理如下:

采取化學材料嵌縫和水泥灌漿相結合來進行處理，施工工藝為:鑿槽～嵌縫～鉆孔～沖洗～灌漿～封孔。其中:①鑿槽:對壩體裂縫進行鑿槽，鑿槽成三角形，槽上口寬4 cm，槽深3～4 cm，壩體裂縫兩端各延伸0.5 cm;②嵌縫:嵌縫采用環氧樹脂，先對壩體裂縫鑿槽內刷1道環氧樹脂液，然后用配制好的環氧樹脂嵌縫，用榔頭敲擊嵌補的環氧樹脂并用刮刀刮平;③鉆孔:在大壩下游面沿裂縫兩側交錯水平鉆斜孔，孔距2.0 m，孔徑為Φ40;④沖洗:采用高壓水對鉆孔進行沖洗，并檢查各孔是否串通，沖洗壓力為灌漿壓力的80%;⑤灌漿:灌漿時空氣溫度≤10℃，灌漿采用孔口循環灌漿法，灌漿壓力為0.25 MPa，灌漿材料為525#普通硅酸鹽水泥;⑥封孔:從大壩底部往上灌漿，待全部孔出漿且堵塞全部孔后不吸漿才結束灌漿進行封孔［1］。

3.2 新老壩面結合處理

為確保新砌筑壩體和已砌筑壩體緊密結合在一起，整體均勻受力，新老接觸面采取以下處理措施:①從混凝土施工配合比著手，在保證混凝土強度不變的前提下，適當加大水灰比，調整砂率，增強新老壩接觸面的黏結力;②將原混凝土表層進行鑿除，撬除所有松動石塊;③對已建壩面進行鑿毛沖洗處理后，在已砌筑壩體側面設置兩道膨脹止水條，在貼止水條前需對貼面進行機械打磨并沖洗。膨脹止水條距上下游壩面均為500 mm，為防止振搗對止水的影響，用膨脹螺栓將其固定，螺栓平均間距為300 mm，在新老壩體結合面設置Φ20@400的騎縫鋼筋。

3.3 基礎及防滲處理

至擴容前，拱壩左壩肩已開挖完畢，右壩肩也開挖一部分。由于停工時間較長，兩壩肩已開挖表面雜草叢生、巖體風化較重，需對壩肩巖體進行適當擴挖，經對拱壩體型分析并結合壩肩穩定計算，確定兩壩肩平均擴挖深度為3 m，建基面開挖至弱風化巖體中上部的基巖，遇裂隙密集帶或卸荷裂隙適當嵌深。為不改變原拱圈幾何尺寸，維持原大壩體形，兩壩肩擴挖部分采用C15混凝土回填，形成拱端墊座。壩基平均開挖深度為8 m，兩岸壩肩平均開挖深度為12 m。基巖采用垂直開挖，覆蓋層開挖邊坡為1∶1。壩基范圍內未發現有大型巖溶洞穴，對一些巖溶裂隙、泥化夾層等，結合清基開挖，沖洗后回填混凝土及加強固結灌漿處理。

根據大壩中心“壩體與基巖接觸帶存在相對薄弱帶”的結論，為增加基巖的強度、剛度，提高彈性模量，增進巖體的整體性和均一性，對整個壩基進行了固結灌漿處理，固結灌漿分兩期實施，第一期重點選在河床壩基的節理密集帶，第二期選在兩岸岸坡壩基處。

固結灌漿孔深入基巖5 m，呈梅花型布置，孔排距均為3 m。在壩肩坡度＞50°的陡壁面及上游壩基接觸面進行接觸灌漿，接觸灌漿孔結合固結灌漿孔布置，接觸灌漿的面積為600 m2。

根據地質資料，壩址為補給型河谷類型，壩基及兩岸巖體在一定的深度下屬溶孔、溶隙型弱含水、弱透水巖體，壩基及兩壩肩砂巖在一定深度范圍內，仍存在滲漏問題，必須進行帷幕灌漿處理。根據大壩壩高，結合地質情況，防滲帷幕以呂榮值q≤3 Lu控制下限。

帷幕灌漿也分兩期施工，第一期施工河床段，第二期施工兩岸坡段。河床壩基的帷幕灌漿下限為壩基以下25 m;兩岸坡的帷幕灌漿下限為垂直地面線以下25 m，兩壩肩防滲長度自兩壩肩向山體內各延伸50 m，兩岸帷幕邊界與地下水和正常蓄水位為交接銜接。帷幕線總長234.5 m，防滲帷幕采用單排布置，孔距3 m。因兩岸地形坡度陡峻，露天灌漿存在較大的難度，故兩壩肩采用平洞灌漿，左、右岸灌漿平洞尺寸為3.0 m×3.5 m。

4 結語

樓下河水電站已于2010年10月蓄水發電，目前電站各建筑物均正常運行。拱壩經歷數次汛期洪水考驗，大壩表面裂縫至今未張開、新老壩體亦無滲水現象，說明拱壩續建加高缺陷處理設計方案得當。

［1］陸意剛.龍江水電站拱壩的設計和優化［D］.南京:河海大學，2005.

TV642

B

1007-7596(2014)06-0105-02

2014-03-11

劉勇(1981-)，男，仡佬族，貴州思南人，工程師，從事水利水電工程水工設計及施工管理;李懷斌(1979-)，男，貴州福泉人，工程師。