立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優化

周道模（華電木里河水電開發有限公司，四川 西昌 615000）

立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優化

周道模
（華電木里河水電開發有限公司，四川 西昌 615000）

在有效開挖基坑期間，可以充分利用聲波CT、單孔聲波、鉆孔取芯等有效勘探措施，為強化對下部巖石裂隙發育、斷層、破碎、薄層狀結構巖體等地質缺陷分布情況進行全面了解，探究如何選擇建基面的壩體，分析和評價壩體安全，從總體上抬高優化建基面，本文將針對立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優化展開深入研究，針對性地提出建議。

立洲拱壩；建基面；不良地質分布狀況；抬高優化

1.工程概況

立洲水電站位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內的木里河干流上。水庫擁有不完全年調節性能，2088m的正常需水量和1.897億m3總庫容。最大壩高為128.0m，具有355MW裝機容量（包含3×115MW+10MW生態機組），多年平均發電量達到15.46億kW.h。

立洲電站攔河大壩為拋物線雙曲拱型，壩頂高程和壩底高程分別為2092.00m、1960.00m，最大壩高達到128.0m；壩頂寬和壩底厚分別為7.0m、26.0m，厚高比未0.197。壩頂中心弧長201.82m，最大中心角89.9774°，壩體的布置基本上呈現對稱狀態，中心線方位為N25.4569°W。通過2個溢流表孔和1個中孔構成了壩身泄洪系統，表孔堰頂高程2080.00m，孔口尺寸88m（寬×高）。在2030.0m高程設置中孔，孔口尺寸寬為5m，高為6m。

2.前期勘測設計成果

壩址區弱風化巖體巖芯除少部分為柱狀外，其余均為碎塊狀，巖體內形成裂隙，巖體不完整；微新巖體巖芯基本上為柱狀，無太多破碎狀巖體。在河床鉆孔中照射開展電磁波CT，得出的結論為高于1960m高程的巖體弱風化巖體裂隙形成較多，缺乏完整的巖體，基本上呈現鑲嵌碎裂結構。低于1960高程的巖體保持較好的完整性，少量裂隙，能達到建筑物所需要的巖體力學參數。

因此，大壩建基面高程確定為1960m，處于微風化帶中，而鉆孔ZK2號周邊分布有薄層狀結構巖體，必須經過置換，開挖1954m高程，故將其挖除后回填，建立墊座。

圖1 壩基CT剖面圖

（1）壩基承載力要求

壩基巖石必須滿足較高的強度，具有較大承壓力。和以往勘察結果相比較，以壩體應力要求為依據，最終決定選用高于5.5MPa承載力的壩基。

（2）壩基變形模量要求

壩基變形模量比較高，能發揮保護壩肩巖體的作用，減少壓縮變形。以過去勘察的結果為基準，最終確定高于12GPa的壩基變形模量。

（3）壩基整體性及均勻性

為實現壩基良好的整體效果，實現均勻分布，應當對壩肩的斷層、溶蝕和軟弱夾層等進行相應的處理。

（4）壩基聲波控制要求

參考過去勘察測量的結果，以變形模量要求為依據，結合聲波值間的關系和工程變形模量，必須按照以下要求有效控制壩基聲波：

① 河床建基面高程，聲波平均波速設計標準值Vp≥4600m/s；

② 通過各種工程手段，對壩基夾層、斷層和薄層狀結構等軟弱結構面進行處理后，單孔聲波波速必須必對應部位設計標準值的85%（第①條）高。

3. 施工階段勘探檢測成果

結合立洲軟弱結構發育和分布、拱壩巖性和壩基控制參數等依據，分別進行聲波CT、聲波、變形模量孔、孔內攝像等物探測試。

（1）聲波：使用聲波對孔進行檢測，確定壩基巖石是否完整，包括爆破松動因素的影響；（2）聲波 CT、聲波孔等對河床中部薄層狀結構發育區域、水平和其他不良地質狀況進行檢測。尤其必須了解清楚河床斷層間剪切帶的發育區域和發育水平，利用聲波CT（橫向發射）、地質雷達線（垂直向發射）檢測，尤其是該工程層間剪切帶大部分為水平層，必須重視使用地質雷達線（垂直向發射）檢測；（3）壩基巖石變形模量參數可通過變形檢測孔進行復核；（4）攝像：對下部巖石地質條件進行直接勘察。

圖2 壩基物探檢查布置圖

以水電顧問集團昆明勘測設計研究院發布的《四川木里河立洲水電站河床壩基物探檢測成果報告》為依據，其檢測各項指標的詳細參數結果如下：

（1）聲波測試成果

圖3 分段統計聲波值表

圖4 分段統計平均聲波值及標準差圖

從上圖可知，波速測點低于 3000m/s時，隨著深度增加，其分布呈現下降的態勢，在開外面以下0m～4m孔段集中分布，比例在11.9%～42.2%，4m～5m零星分布，未分布于5m以下孔段；波速測點在3000m/s～4600km/s時，在開挖面以下0m～5m孔段分布較為集中，比例位于18.8%～32.4%之間，其他孔段分布較少；波速測點超過4600m/s時，隨著深度增加呈現上升態勢，在低于開挖面2m的位置集中分布，比例范圍為66.3%～100%，5m以下超過90%均為波速測點大于4600km/s的孔段。

由于孔深不斷增加，開挖面以下各孔段平均波速不斷增大，標準差逐漸減小；在開挖面以下0～5m孔段主要分布著低波速帶，孔越深，低波速帶逐漸減少；在0～2m孔段中，平均波速達到3540m/s，河床壩基大部分集中分布著低波速帶，主要是因為壩基淺表層受到爆破開挖的影響；在拱壩中心線位置偏向左岸的位置集中分布著2～5m的低波速帶，少量分布于壩基右岸上游。

（2）變形模量測試成果

表1 河床壩基鉆孔彈模測試成果統計

從上表可知，大部分測點的變模值基本上處于16GPa～24GPa期間，僅有測試孔淺表部的 1～5m孔段的變形模量值處于較低水平，各測孔的變形模量平均值在20～21GPa區間內。

4 建基面選擇

大壩河床建基面高程選擇分析如下表。

表5 河床建基面高程選擇分析表

綜上所述，1960m高程以下，壩基變形模量基本和設計要求相符合，壩基聲波在大約1963m的位置不符合要求的比例為23%，并且都在3000m/S以上，為滿足設計要求，可通過局部開挖、基礎處理等措施有效改善壩基。

5.結論

結合過去勘察的結果，以壩基巖石參數控制和設計體型為標準，以開挖揭露壩基巖石質量檢測物探測試結果為依據，大壩基面增加到 1964m，按照規定的要求，壩基承載力、變形模量值和聲波都達到相應的標準。

隨時掌握壩基巖體質量變化的動態，和前期勘探的結果進行對比，分析現場實測結果，及時更正設計參數，并重新復核壩體穩定、應力和基礎承載力，在改善河床中間局部巖石破碎狀況后，規定 1964m高程的壩基建基，集水井開挖到1960m處。建基面增加4～10m左右，節省1.6萬m3左右的開挖量，1.2萬m3左右的混凝土量，預計節約528萬元直接投資額，縮短2個月的工期，有利于充分保障2012年順利進行安全防洪度汛。

[1]梁奮強. 混凝土雙曲拱壩施工質量控制與管理[J]. 技術與市場,2014,05:182-183.

[2]王濤,吳旭彬,朱建民. 重力壩建基面選擇的研究[J]. 湖北水力發電,2004,03:30-32.

G322

：B

1007-6344（2016）04-0342-02

個人簡介：周道模，男，1962年8月11日生于四川廣漢，1984年7月畢業于成都科技大學水利工程系水工建筑專業，學士學位，工程師職稱，現就職于華電木里河水電開發有限公司，副總工程師。2010年至2013年5月先后兼任華電木里河公司俄公堡分公司、立洲分公司經理。