麒麟觀水電站大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

摘 要：建基地質(zhì)條件對(duì)水電站大壩壩體及滲流穩(wěn)定性有直接的影響，而天然建壩基礎(chǔ)存在承載與防滲能力不足的問題，需采取綜合的大壩基礎(chǔ)處理方案進(jìn)行治理。結(jié)合麒麟觀水電站碾壓混凝土雙曲拱壩現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)計(jì)采用防滲帷幕、固結(jié)灌漿以及基礎(chǔ)排水的處理方案，工程處理效果良好。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土雙曲拱壩；基礎(chǔ)處理；施工要點(diǎn)

1 工程概況

麒麟觀水電站樞紐工程位于五峰縣南河中下游，工程主體由碾壓混凝土雙曲拱壩、壓力引水隧洞和電站廠房三部分組成。水庫大壩壩頂高程462m，壩基高程385m，最大壩高77m，壩頂拱圈中心線長131.81m。施工導(dǎo)流隧洞、進(jìn)水口、壓力引水隧洞和電站廠房位于河道左岸，電站廠房距大壩壩址約3km，尾水直接進(jìn)入南河下游河道。

工程地質(zhì)：庫壩區(qū)為狹谷型河段，區(qū)域內(nèi)斷層、裂隙及巖溶較為發(fā)育，T1j3及T1j5地層為庫壩區(qū)內(nèi)的相對(duì)隔水層，兩岸山體渾厚，庫水無向鄰谷滲漏條件，但存在通過大栗樹巖溶通道向松樹坡等處滲漏和經(jīng)剪家臺(tái)巖溶系統(tǒng)向下游滲漏的可能。兩岸風(fēng)化殘坡積土層不厚，主要?dú)埰路e物分布于洼地部位，植被較發(fā)育，預(yù)計(jì)建庫后只會(huì)形成輕微淤積，不影響水庫效益。

2 水電站大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)處理包括大壩和兩岸基礎(chǔ)處理，大壩基礎(chǔ)處理工程項(xiàng)目有帷幕灌漿、固結(jié)灌漿，壩體、拱座、河床基礎(chǔ)排水孔和廊道鋼筋混凝土等；兩岸基礎(chǔ)處理工程項(xiàng)目有灌漿隧洞（含壩肩灌漿平洞）和帷幕灌漿等。

2.1 基礎(chǔ)防滲帷幕

2.1.1 河床及岸坡防滲帷幕

根據(jù)地質(zhì)鉆孔試驗(yàn)資料，河床基礎(chǔ)滲流控制采用“上阻下排”的工程措施，基礎(chǔ)防滲帷幕深度按q=3～5Lu確定，深入此控制高程以下不少于5m。根據(jù)上述壩基滲流控制原則，河床基礎(chǔ)防滲帷幕底線高程定為368m，帷幕軸線沿壩軸線延伸，擬定單排孔布置，孔距2.5m，采用懸掛式帷幕。灌漿施工在壩內(nèi)灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行，每排孔按三序位逐漸加密施工。

兩岸壩肩帷幕向兩岸山體延伸一定距離，局部斷層帶、裂隙密集帶以及巖溶發(fā)育部位其防滲帷幕進(jìn)行適當(dāng)?shù)募由罴用堋９皦螇味烁髟O(shè)一條灌漿平洞向兩岸延伸35m，灌漿平洞尺寸2.5m×3.5m（寬×高），方向與河流流向基本垂直。根據(jù)地質(zhì)資料，右壩肩帷幕灌漿底線高程為432m，岸坡高程412～462m之間的帷幕灌漿，在壩體澆筑完成之后進(jìn)行，帷幕平均深度30m左右；左壩肩帷幕灌漿底線高程為387m，考慮412～458m地段巖溶相對(duì)發(fā)育，412m高程以下巖體透水性較弱，且壩肩處發(fā)育有F1斷層、T2裂隙以及下游多條緩傾角裂隙，擬定左壩肩岸坡采用雙排帷幕灌漿，孔距3m，排距2m，帷幕平均深度58m左右，帷幕灌漿施工采用先下游排、后上游排，每排孔按三序位逐漸加密施工。其它均為單排布置，孔距2.5m，帷幕灌漿分二序位逐漸加密施工；帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，灌漿壓力根據(jù)試驗(yàn)確定。其鉆孔方向傾向上游，在0～15°之間選擇，宜穿過巖體的主要裂隙和層理。

2.1.2 水庫庫岸

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，水庫左岸庫岸近壩段412～458m高程地段巖溶相對(duì)發(fā)育，基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)對(duì)該高程段作防滲帷幕處理，帷幕軸線方向NW322°（基本平行庫岸），帷幕軸線長度475m，采取灌漿隧洞進(jìn)行施工，隧洞接左岸壩肩灌漿平洞，洞底高程462m，斷面2.5m×3.5m，帷幕頂部高程460m，最大孔深75m，最小孔深24m；同理，在右壩肩接灌漿平洞沿庫岸開挖隧洞，帷幕軸線方向NS200°，帷幕軸線長度170m，帷幕平均孔深25m。

2.2 基礎(chǔ)固結(jié)灌漿

對(duì)大壩建基面上分布較小斷層或裂隙密集帶等軟弱巖體進(jìn)行挖槽處理，并對(duì)淺部巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿，是基礎(chǔ)處理不可缺少的。根據(jù)地質(zhì)資料表明，河床段固結(jié)灌漿伸入基巖5m，岸坡段固結(jié)灌漿伸入基巖8m，設(shè)計(jì)孔距3m，排距3m。河床和邊坡固結(jié)灌漿孔最寬處布設(shè)4排，固結(jié)灌漿孔采用梅花狀布置；對(duì)左、右岸坡結(jié)合固結(jié)灌漿進(jìn)行壩山接觸灌漿，在固結(jié)灌漿中對(duì)F1斷層、T2裂隙和可能遇到的其它斷層、破碎帶進(jìn)行加強(qiáng)固結(jié)灌漿處理，為保證大壩碾壓混凝土施工進(jìn)度，左右岸固結(jié)灌漿擬先鉆孔、預(yù)埋灌漿管路到大壩拱座下游進(jìn)行后期灌漿作業(yè)。

2.3 基礎(chǔ)排水

為了降低壩肩（拱座）防滲帷幕下游處的滲透壓力，增加兩岸巖體的穩(wěn)定性，防止壩基承載力的降低，在灌漿帷幕后設(shè)一道排水屏幕。

2.3.1 壩肩基礎(chǔ)排水

在拱壩左右壩肩設(shè)置水平排水屏幕，屏幕的高程范圍為410～460m，排水孔在左右岸坡短廊道里鉆孔，孔徑110mm，平均孔深50m，并向下游傾斜2～5°。

2.3.2 河床基礎(chǔ)排水

在灌漿廊道內(nèi)設(shè)置垂直排水孔，排水孔深度按灌漿帷幕深度的二分之一考慮，排水孔直徑為110mm，孔距3m，平均孔深12m。

3 灌漿施工要點(diǎn)

灌漿施工是整個(gè)基礎(chǔ)處理方案的重點(diǎn)，其是確保形成灌漿構(gòu)筑物質(zhì)量的重要保證，工程施工中應(yīng)嚴(yán)格掌握灌漿施工的要點(diǎn)。根據(jù)本工程地質(zhì)條件，采用自上而下分段灌漿法，灌漿施工參數(shù)由現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)得出，特殊地質(zhì)區(qū)段適當(dāng)調(diào)整灌漿方式與灌漿參數(shù)；基巖灌漿采用循環(huán)式灌漿法，分序加密施灌。灌漿塞布設(shè)在已灌段的底部以上0.5m處，以防漏灌。孔口無涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質(zhì)條件復(fù)雜地段則待凝，待凝時(shí)間根據(jù)地質(zhì)條件而定。除此之外，灌漿施工還應(yīng)做到兩點(diǎn)：首先，同一地段的基巖灌漿，必須在先完成固結(jié)灌漿并經(jīng)檢查合格后，才能進(jìn)行該地段的帷幕灌漿；其次，在進(jìn)行裂隙沖洗、壓水試驗(yàn)和灌漿過程中，均進(jìn)行抬動(dòng)觀測，對(duì)布設(shè)抬動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的灌區(qū)，在設(shè)備儀器裝置完畢并完成初始測試和記錄后，方可進(jìn)行各工序灌漿施工作業(yè)。當(dāng)有抬動(dòng)變形時(shí)，立即停止施工，待批準(zhǔn)處理措施后，才能繼續(xù)進(jìn)行。

4 結(jié)束語

（1）基礎(chǔ)處理是大壩安全運(yùn)行的關(guān)鍵保障，在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行，在保證安全的情況下，進(jìn)行合理優(yōu)化。麒麟水電站大壩基礎(chǔ)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在斷層帶、裂隙密集帶以及巖溶發(fā)育為代表的地質(zhì)缺陷。為解決壩基滲流問題與提升基礎(chǔ)承載能力，工程設(shè)計(jì)采用防滲帷幕與固結(jié)灌漿的方式對(duì)河床、岸坡等大壩基礎(chǔ)進(jìn)行處理，并設(shè)置排水屏幕、排水孔等方式確保施工構(gòu)筑物的穩(wěn)定性。

（2）大壩基礎(chǔ)施工完畢后檢驗(yàn)工程施工質(zhì)量，灌漿后巖體及裂隙的孔壓水試驗(yàn)值（ω<0.03L/min·m·m）與巖體縱波波速（大于3500m/s）合格率在95%以上，達(dá)到工程施工要求。水電站建成蓄水運(yùn)行之后，水電站運(yùn)行狀態(tài)良好，壩體壩基變形與壩基揚(yáng)壓力、滲流量均在安全允許范圍內(nèi)，進(jìn)一步驗(yàn)證了水電站大壩基礎(chǔ)處理方案的合理性。

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作者簡介：孫金蓮（1983，9-），女，湖北宜昌人，畢業(yè)于三峽大學(xué)，本科，研究方向：水利工程設(shè)計(jì)。