黃登水電站重力壩基礎處理設計

張彩秀 陳述存 李文杰

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

黃登水電站位于云南省蘭坪縣境內，是瀾滄江上游古水至苗尾河段“一庫八級”水電梯級開發方案的第六級水電站，以發電為主。電站正常蓄水位為1 619.00 m，其相應庫容為15.49×108m3，校核洪水位為1 622.73 m，其相應庫容為16.70×108m3，調節庫容為8.28×108m3，水庫具有季調節性能。本工程最大壩高為203 m，裝機容量1 900 MW(4×475 MW)，為一等大(1)型，主要建筑物為1級建筑物，結構安全級別為Ⅰ級；次要建筑物屬3級建筑物，結構安全級別為Ⅱ級。臨時性水工建筑物為4級建筑物[1]。

2 壩基工程地質條件

碾壓混凝土重力壩壩址區河段水流方向S76°W，枯水期江水面高程1 471 m，寬約48 m～85 m，水深7 m～11 m。河谷為橫向谷，兩岸地形陡峻，左岸上游高程1 690 m以下、下游高程1 530 m以下和右岸高程1 830 m以下地形陡峻，多陡壁，以上地形相對較緩。分布的地層主要為三疊系小定西組八層(T3xd8)變質火山角礫巖、變質火山細礫巖夾變質凝灰巖、三疊系小定西組七層(T3xd7)變質火山細礫巖及變質凝灰巖及第四系覆蓋層。未發現屬Ⅰ，Ⅱ類結構面的斷層分布。

1)河床壩段壩基工程地質條件。河床部位建基面位于基巖面以下8 m～10 m，岸邊部位建基面垂直埋深40 m～60 m。巖體為微風化、微卸荷或未卸荷巖體，巖體完整，巖石強度高，以Ⅱ類巖體為主，局部為Ⅲa類巖體，厚度較大劈理發育的變質凝灰巖夾層主要有tp7(厚10 m～12 m)為Ⅲb類巖體。無規模較大的斷層分布，中緩傾角結構面不發育，下游無深槽，壩基抗變形能力及抗滑穩定條件好。

2)左岸壩段壩基工程地質條件。左岸壩段建基面水平埋深40 m～60 m，巖體主要以弱風化、微卸荷巖體為主，局部為微風化、未卸荷巖體，弱風化、微卸荷巖體為Ⅲa類巖體，微風化、未卸荷巖體為Ⅱ類巖體，巖體較完整，巖石強度高，相對完整的變質凝灰巖夾層為Ⅲa類巖體，劈理發育的變質凝灰巖夾層為Ⅲb類巖體。中緩傾角結構面零星發育，延伸較短，下游側無深切沖溝，壩基抗變形能力和抗滑穩定條件較好。

3 基礎處理設計

3.1 防滲帷幕設計

碾壓混凝土重力壩壩基布置防滲帷幕系統，主防滲帷幕布置在壩體上游側，以1 Lu為相對不透水界線，設1排～2排灌漿帷幕。

上游主帷幕的底線按深入1 Lu線以下5 m及0.3倍正常水位水深進行雙控制，河床壩段帷幕底高程1 352 m；壩高大于70 m的壩段即4號～19號壩段上游設雙排帷幕，副帷幕孔深為主帷幕孔深的0.6倍，主、副帷幕孔之間排距1.0 m，孔距2 m，兩排防滲帷幕錯開梅花形布置。其余壩段上游設單排帷幕。

主帷幕兩岸壩頭部位延伸到正常蓄水位與地下水位及1 Lu線相交處附近；左岸布置3條灌漿洞，右岸布置2條灌漿洞。左岸最底層灌漿洞高程1 463.5 m，灌漿孔最深約110 m，右岸岸坡壩段灌漿孔最深約94 m。灌漿洞內銜接帷幕設置兩排，孔深15 m。

由于下游水位較高，校核洪水位1 496.47 m，因此在建基面高程低于1 520 m(左岸)/1 506 m(右岸)的壩段(6號～16號壩段)壩趾附近設置單排帷幕，下游副帷幕主要在下游帷幕廊道內施工完成，廊道布置結合壩基開挖體型并充分考慮與上游廊道的合理連接。下游帷幕的底線按下游校核水深的0.5倍控制及帷幕孔深不小于25 m進行雙控制，孔距2 m。下游帷幕通過6號(壩縱0+137.750)及16號(壩縱0+373.897)橫向廊道與主帷幕連接封閉。

上游基礎灌漿排水廊道斷面尺寸為3 m×4 m，下游帷幕灌漿及排水廊道斷面為2.5 m×3 m；帷幕灌漿洞斷面尺寸為3 m×4 m。

帷幕灌漿孔間距2 m，按分序加密的原則布置，共分為Ⅲ序(見圖1，圖2)。

3.2 壩基抽排設計

大壩基礎采用抽排方案。

大壩共布置四排縱向排水廊道：第一排為主排水幕，布置在主帷幕后，在壩基帷幕灌漿廊道內靠下游側傾向下游15°打設，孔深為主帷幕的0.5倍，孔距3 m；第二排、第三排排水幕布置在大壩基礎縱向排水廊道內，排距約40 m～48 m，孔距3 m，孔深12 m，垂直打設；第四排大壩下游側排水幕布置在壩趾附近，與下游副帷幕共用一條廊道，傾向上游15°打設，孔距3 m，孔深12 m。

壩基縱向排水廊道間共設有約7條橫向排水廊道，將縱向排水廊道連通。橫向廊道內排水孔間距4.5 m，深12 m，垂直打設。

壩基滲水經各排水廊道集中匯至大壩滲漏集水井，經抽排系統排至下游。大壩集水井布置帷幕灌漿廊道和第一層縱向排水廊道之間，位于11號壩段中間，尺寸20 m×8 m×8 m(長×寬×深)，集水井容積1 280 m3。集水井上方布置3臺型號為16DMCN×4長軸深井泵，額定水頭96 m，額定流量550 m3/h。3臺泵額定抽水能力39 600 m3/d，大于壩基滲漏量，并有一定裕度，滿足運行要求。

3.3 固結灌漿設計

根據壩基地質條件，地震工況下地基受荷狀況及對上部結構布置的適應性，將壩基分為A,B,C,D四個區進行高壓固結灌漿，見圖3。

A區為岸坡壩段(1號～4號壩段、15號壩段、進水口壩段)壩基及河中壩段(5號～14號壩段)壩基中部區域。固結灌漿孔孔深5 m，排距3.0 m，孔距3.0 m。B區為7號～8號壩段及12號～13號壩段壩踵部位，5號～7號壩段、12號～14號壩段壩趾部位。固結灌漿孔孔深8 m，排距2.5 m，孔距2.5 m。

C區為1號～6號壩段、14號～20號壩段壩橫0+12.000 m上游壩基(帷幕加強區)；9號～11號壩段壩橫0+42.400 m上游壩基及8號～11號壩段壩橫0+100.000 m下游壩基。固結灌漿孔孔深10 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

D區為河中7號～13號壩段帷幕加強區，即壩橫0+0.000 m～壩橫0+12.000 m區域。固結灌漿孔孔深25 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

3.4 接觸灌漿設計

工程樞紐區河谷狹窄，大壩建基面開挖坡度一般都較陡，岸坡較陡的部位設置接觸灌漿。

接觸灌漿采用G300型FUKO接觸灌漿管。接觸灌漿管路采用預埋形成，混凝土回填前，在巖石面上預埋外徑38 mm、內徑22 mm的FUKO管，相鄰兩管之間的間距為3 m。需進行接觸灌漿的坡面通過止漿體進行分區，形成封閉灌區，灌區面積按200 m2左右控制，FUKO管不允許布置于封閉灌區以外。FUKO管轉彎處轉彎半徑一般不小于0.5 m，FUKO管之間應采用與內徑相協調的鋼管連接。進漿管、回漿管及排氣管均應就近引至大壩下游基礎廊道、橫向廊道或下游EL.1500 m以上壩面。排氣支管每間隔10 m左右布置一根，各灌區的排氣系統應相互獨立。

在完成固結灌漿后，須對接觸灌漿系統進行通水檢查以確保管路通暢，若發現灌漿系統堵塞，補救無效時，需考慮利用固結灌漿孔作為接觸灌漿出漿孔的預備方案。

G300型FUKO接觸灌漿管管內螺旋形狀骨架設計能夠使全斷面出漿并且遠距離輸送；同時，管體上均勻交錯布置四排出漿孔，外層設有發泡材料防止砂漿堵塞出漿孔。灌漿時，漿液壓縮發泡材料并均勻注入混凝土與基巖之間的縫隙中，可重復灌漿。停止灌漿后，立即用清水或壓縮空氣清理掉殘余的漿液，以備下次灌漿。

另外，在較陡的岸坡壩段上游側基礎開挖止水槽布設銅片止水，并與橫縫止水焊接封閉，確保基礎面防滲安全。

4 結語

對壩基進行了帷幕灌漿并設置了排水系統，滿足壩體及壩基滲流控制要求，壩體壩基的總滲流量較小，滿足工程要求。壩基固結灌漿分區充分考慮壩基各部位對巖體承載力要求，孔深、間距、灌漿壓力等參數合理，設計施工工序能有效保證灌漿質量，有效提高大壩基礎巖體質量，使其滿足筑壩要求。接觸灌漿使混凝土與基巖接觸良好，根據監測成果顯示下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化。混凝土重力壩壩基穩定性對壩體安全至關重要，通過以上壩基處理措施，保證了壩基的抗滑穩定，提高了壩基的防滲效果，對重力壩壩基穩定安全性提供了有效保障。