崇陽水電站尾水渠邊坡設(shè)計探討

鄧光蓮 單潤濤

（1.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州450003；2.河南普天交通科技有限公司，河南 鄭州450003）

0 概述

崇陽水電站位于河南省洛陽市洛寧縣下峪鄉(xiāng)、長水鎮(zhèn)之間的黃河一級支流洛河干流上，距上游洛河故縣水庫壩址7.5km，距下游崇陽溝口約700m，壩址以上控制流域面積為5690km2，是洛河干流洛寧段水電規(guī)劃的8個梯級電站中的第二級[1]。

崇陽水電站為堤壩式電站，工程以發(fā)電為主。電站裝機2臺機組，總裝機規(guī)模13MW（2×6.5MW），年平均發(fā)電量3800萬kW·h。工程等別屬Ⅳ等，工程規(guī)模為小（1）型。工程主要建筑物大壩、廠房和泄洪建筑物級別為4級。

崇陽水電站廠房為壩后式地面廠房，布置在壩址右岸，廠區(qū)主要建筑物由主廠房、副廠房、主變場、35kV出線場及尾水渠等組成。尾水渠垂直于主廠房布置，位于尾水閘墩與下游海漫之間，將流經(jīng)水輪機的水順暢導(dǎo)入下游建筑物。

崇陽水電站尾水渠左側(cè)緊接沖砂閘，右側(cè)依山體開挖面設(shè)計護坡。右側(cè)護坡的設(shè)計難度在于此區(qū)域山體地質(zhì)勘測顯示基巖呈斜向分布，使開挖設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計都只能依地形考慮。

1 尾水渠邊坡開挖支護設(shè)計

尾水渠右側(cè)邊坡所處位置地層以全新統(tǒng)沖、洪積層（al+plQ4）為主。主要為黃土狀粉土，粉質(zhì)壤土及砂卵石層。粉土結(jié)構(gòu)松散，層理清晰，手捏即碎，砂感較強；粉質(zhì)壤土以輕粉質(zhì)壤土為主，結(jié)構(gòu)疏松，植物根系及蟲孔發(fā)育；砂卵石層以礫石為主，含少量卵石，夾有粉細砂薄層或中、細砂、粉細砂透鏡體，局部中細砂層厚度可達3～5m；礫石成分為安山玢巖、流紋巖等火成巖為主，砂子成分以長石、石英為主；礫石磨圓度中等——較好。表層壤土厚度一般2～5m，以下為砂卵石層，厚10～20m。開挖面以安山玢巖為主，按1：0.3邊坡開挖。巖石以上土質(zhì)邊坡按1：1開挖。

根據(jù)測繪單位經(jīng)現(xiàn)場測繪提供的現(xiàn)狀地形線，對尾水渠進行開挖設(shè)計，并對開挖面進行錨噴支護[2]。錨桿支護分為系統(tǒng)錨桿和隨機錨桿，均為砂漿錨桿。

系統(tǒng)錨桿設(shè)計：直徑為Φ22，長4.5m，外露0.45m，按間距3m矩形布置。

隨機錨桿設(shè)計：直徑為Φ22，長3m，按現(xiàn)場揭露的地質(zhì)狀況隨機增加。

掛網(wǎng)噴混凝土設(shè)計：掛直徑為Φ6，縱橫間距0.15m的鋼筋網(wǎng)，噴0.1m厚混凝土。

排水孔設(shè)計：孔徑Φ75，入巖0.5m，按間距3m矩形布置。PVC排水管插入排水孔0.3m，入巖部分排水管端部采用花管及土工布包裹。

錨桿、排水孔等間距間隔布置。

2 尾水渠邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計

從地形地質(zhì)條件可以看出，尾水渠右側(cè)邊坡開挖面巖石堅硬，穩(wěn)定，如果采用鋼筋混凝土擋土墻加土石方回填方案，混凝土方量大，土石方回填量大，不經(jīng)濟[3]；如果采用漿砌石護坡，整體穩(wěn)定性、抗凍耐久性、抗沖耐磨性差，長期運行，容易造成漿砌石松動、脫落，從而淤塞渠道，影響尾水順利出流等；如果采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土護板[4]，施工簡便，整體穩(wěn)定性好，抗凍耐久性好，表面平整度較好，經(jīng)濟，美觀，實用。經(jīng)綜合穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、可操作性等對比分析，本工程尾水渠邊坡采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土護板設(shè)計[5]，混凝土標(biāo)號為C25F150。

鋼筋混凝土護板厚0.4m，長19.45m，中間設(shè)一條垂直的閉孔伸縮縫，縫里填充20mm厚聚乙烯閉孔泡沫板。

鋼筋混凝土護板緊貼開挖支護的掛網(wǎng)噴混凝土面，并使砂漿錨桿有效錨入護板，排水孔貫穿護板。

因地形地質(zhì)條件決定了邊坡的開挖面呈變坡形式，即下部為1：0.3的巖石開挖，巖、土斜交方向以上為1：1的土坡開挖。則混凝土護板緊貼開挖支護面，亦為變坡形式。這為鋼筋設(shè)計和現(xiàn)場施工放樣與鋼筋布置等都增添了一定難度。

3 尾水渠邊坡鋼筋設(shè)計

為了保持尾水渠邊坡混凝土護板的整體性和防止因溫度變化而產(chǎn)生裂紋，在混凝土護板里配置鋼筋網(wǎng)，鋼筋保護層厚度為50mm。鋼筋綁扎前，先用C15素混凝土回填至設(shè)計開挖高程。在變坡處，豎向鋼筋順坡彎折或按構(gòu)造截斷，并兩邊留夠錨固長度。

尾水渠邊坡護板鋼筋網(wǎng)與錨桿焊接，分縫處鋼筋斷開。

4 結(jié)語

崇陽水電站水頭較低，水資源條件不是很好，為了增加電站的發(fā)電效益，在進行尾水渠設(shè)計時，必須使渠內(nèi)水流出流平順，流態(tài)較好，盡可能降低尾水渠水位[6]。以鋼筋混凝土護板形式襯砌尾水渠邊坡，恰能充分利用地形地質(zhì)條件，使過流斷面表面平整度好，糙率低，水流順暢，且整體穩(wěn)定性好，抗凍耐久性好，既美觀，又實用。同進，施工進度快，質(zhì)量好，材料供應(yīng)廣泛，是一種值得推廣的渠道襯砌技術(shù)。

［1］陳艷麗,王勇,張彩雙.洛河崇陽水電站工程設(shè)計特點[J].中國農(nóng)村水利水電,2013(10):112-114.

［2］龔倩,曹佳.構(gòu)皮灘水電站尾水出口高邊坡開挖支護[J].貴州水力發(fā)電,2011,25(5):34-37.

［3］于雪梅,常俊德,江平.中小型灌溉引水渠首的岸邊工程[J].中國農(nóng)村水利水電,2011(11):70-72,76.

［4］張帥,葉建群,鄭再新,張亦軍,高煉.龍開口水電站尾水渠邊坡綜合治理[J].水力發(fā)電,2013,39(2):50-52,83.

［5］劉啟釗.水電站[M].北京:中國水利水電出版社,1997.

［6］陳漢全.低水頭電站尾水渠設(shè)計[J].甘肅水利水電技術(shù),2002,38(2):115-116.