桐柏蓄能電站上庫庫岸邊坡加固方案優化比選

楊愛利，陳 斌，張士平

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 臺州317200）

1 概述

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺縣境內，距縣城7 km，與杭州直線距離150 km。電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統、地下洞室群、地面開關站、中控樓等部分組成。地下廠房內安裝4臺單機容量為300 MW的混流可逆式水輪發電機組，總裝機容量為1 200 MW。上水庫為土壩，最大壩高為37.15 m，上水庫總庫容約1 146.8萬m3；下水庫為混凝土面板堆石壩，最大壩高為68.25 m，下水庫總庫容約1 283.6萬m3。本工程屬大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1級建筑物設計，次要永久性建筑物按3級建筑物設計。

上水庫庫岸邊坡以花崗巖和凝灰巖為主，自然坡角25～35°，斷層不甚發育，節理較發育。覆蓋層厚度一般0.5～1.5 m，局部3～5 m。改建為桐柏抽水蓄能電站后，水位日變幅達20.21 m，庫水位變動帶庫岸范圍的邊坡由強風化或全風化巖（土）組成，坡度約15～75°，不存在較大規模的邊坡失穩現象，在庫水位急驟升降變化條件下，會發生局部小規模的邊坡再造。

2 安全性分析

桐柏抽水蓄能電站上水庫是原桐柏常規電站水庫，經大壩加固加高后形成。上水庫正常高水位為396.21 m，征地線高程為396.28 m，正常高水位與征地線高程只差0.07 m，征地線以上為村民居住地、耕地及環庫公路，所以對庫岸邊坡的穩定性尤為重要。作為原常規電站的水庫，庫水位漲落幅度很小，對庫岸穩定強度要求不高，干砌石擋墻護坡、土堤及自然土質坡就能滿足庫岸邊坡穩定要求。可作為抽水蓄能電站的上水庫，由于日庫水位頻繁漲落，對庫岸邊坡的強度要求大大提高，原來的邊坡強度不能滿足要求。抽水蓄能電站的上水庫已運行13年，經每天庫水位的大幅漲落，庫水對庫岸邊坡不斷的侵入和滲出，造成庫岸發生坍塌、滑坡等缺陷，影響了庫岸居民住房、耕地及環庫公路的安全（見圖1、圖2）。為解決以上存在的問題和安全隱患，需對存在穩定問題的邊坡進行檢修加固處理。

圖1 庫岸不穩定邊坡造成庫岸公路塌陷

3 項目可選方案

圖2 庫岸邊坡坍塌圖

3.1 項目方案

在桐柏抽水蓄能電站運行方式下，庫水位頻繁變動帶庫岸范圍的邊坡由強風化或全風化巖（土）組成，庫岸局部發生坍塌、滑坡等缺陷，處理方案選擇如下：

方案一：對庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用上部堆石壓坡，坡腳混凝土擋墻的防護形式，堆石壓坡坡比1：2.0，下部擋墻采用重力式，墻頂寬80 cm，面坡 1：0.15，背坡 1：0.45，擋墻基礎坐落在基巖上，擋墻高2.5～5.5 m，根據地形適當調整擋墻高度.基底開挖坡比1：10，擋墻底部設1 m厚C20混凝土底座，基礎面以下3 m范圍岸坡采用0.5 m厚C20混凝土貼破+錨桿進行加固。擋墻上部堆石表面設漿砌塊石護坡，漿砌石護坡頂高程為396.5 m，頂寬不小于1 m。擋墻內及護坡上布置PVC排水管，排水管端部設置反濾保護。擋墻的布置以擋墻基礎開挖不影響環庫公路使用，擋墻基礎布置不侵占原有庫容為原則。

方案二：對庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用上部堆石壓坡，坡腳漿砌石擋墻的防護形式，堆石壓坡坡比1：2.0，下部擋墻采用重力式，墻頂寬80 cm，面坡 1：0.25，背坡 1：0.5，擋墻基礎坐落在基巖上，擋墻高3～6 m，根據地形適當調整擋墻高度，基底開挖坡比1：10，擋墻底部設1 m厚埋石混凝土底座，基礎面以下岸坡清除表層覆蓋層后布置系統錨桿進行加固。擋墻上部堆石表面設漿砌塊石護坡，漿砌石護坡頂高程為396.5 m，頂寬不小于1 m。擋墻內及護坡上布置PVC排水管，排水管端部設置反濾保護。擋墻的布置以擋墻基礎開挖不影響環庫公路使用，擋墻基礎布置不侵占原有庫容為原則。

方案三：對庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用堆石壓坡，壓坡坡比1：3.0，開挖面自上而下依次設：40 cm厚干砌塊石護坡、60 cm厚過渡料、40 cm厚反濾料。

3.2 安全方面比較

方案一：采用混凝土擋墻結構，該方案結構強度高，可靠性好：

方案二：采用漿砌石擋墻結構，漿砌石容重較混凝土比重小，為滿足抗滑穩定要求，漿砌石擋墻斷面較混凝土擋墻更大，由于岸坡地形較陡，為保證基礎坐落在強風化基巖上，漿砌石擋墻基礎開挖深度較混凝土擋墻更深，且漿砌石較混凝土抗剪強度低，且施工過程中水泥砂漿的比例難以保證，會直接影響擋墻的結構強度及穩定性。

方案三：采用堆石壓坡加漿砌石護坡結構，該方案壓坡坡面較緩，能較好的適應庫水位頻繁漲落的情況，可靠性較好。

3.3 效能方面比較

三個施工方案均較成熟，方案三處理坡面面積較大，施工時要求庫水位較低，考慮施工時盡量不影響電站運行，需配合電站較低水位時方可施工，因此施工周期略大于方案一、方案二。

3.4 設備全壽命周期成本比較

方案一投資較高，方案二及方案三投資略小，但方案一穩定性優，且能有效解除安全缺陷，減少重復投資，成本價值合理（見圖3）。

圖3 方案一：上部石渣壓坡+混凝土擋墻方案

4 結論

方案一投資雖然不是最省，但是方案一結構強度高，可靠性及耐久性好，且不侵占庫容，對電站運行及發電效益影響最小，因此，最終采用方案一，即上部石渣壓坡+混凝土擋墻方案。