西冶水電站大壩基礎(chǔ)處理措施

郭向軍

（晉城市郭壁供水管理處 山西晉城 048000）

1 工程概況

西冶水電站位于陽城縣東南蟒河鎮(zhèn)石板村附近的西冶河干流上，是西冶河上游開發(fā)利用的控制性工程。西冶河也稱澗河，屬沁河的一級支流，北部與獲澤河相依，清水常流不斷，具有良好的水力資源。為了開發(fā)利用這些寶貴資源，陽城縣決定修建西冶水電站。其工程主要包括攔河樞紐大壩、輸水管道及電站。主要建筑物有：主壩重力拱壩、副壩重力壩、輸水管道、電站廠房、蓄水池及其附屬建筑物。

本工程施工總工期安排為3年，樞紐大壩砌筑為本工程的控制性工程，分期施工需統(tǒng)籌安排。一期施工大壩左岸，地基處理安排在第一年非汛期，完成主河槽壩段固結(jié)灌漿、帷幕灌漿及已建壩體防滲面板等地基處理工程，至10月份完成沖砂閘及壩體砌筑到735 m高程以上。汛后填筑二期圍堰，利用沖砂閘導(dǎo)流，右岸壩體施工。第二年11月底大壩砌筑到壩頂高程。輸水線路安排在第二年施工。電站及蓄水池工程主要安排在第三年施工。

2 工程壩址地質(zhì)現(xiàn)狀

1）1976 年經(jīng)原晉東南地區(qū)水利局批復(fù)后正式動工興建西冶水電站，并完成了壩址基礎(chǔ)開挖和削坡工程，并將壩體砌筑到高程724.5 m左右（近6 m高），終因財力困難而停工；至2007年修建才再次提上日程。經(jīng)調(diào)查，由于當(dāng)時施工條件差，僅對右岸做了不足150 m2的固結(jié)灌漿。

2）因當(dāng)時施工條件有限，漿砌石重力拱壩施工時清基不徹底，局部未將強風(fēng)化巖層全部清除，致使壩體建于強風(fēng)化白云巖巖體上，其工程地質(zhì)條件較差。

3）壩基巖體受谷底卸荷影響淺部巖體中節(jié)理裂隙、溶隙均有一定張開，具中等透水性，存在壩基滲漏問題。

4）左壩肩和副壩段地層為奧陶系下統(tǒng)冶里組第三巖組中厚層白云巖及全新統(tǒng)坡洪積物。巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，巖溶發(fā)育較弱，巖性堅硬，巖層傾向左岸稍偏向下游，為逆向岸坡，巖體穩(wěn)定性較好。岸坡巖體中主要發(fā)育北東和北西兩組陡傾角節(jié)理裂隙，受風(fēng)化卸荷影響，節(jié)理裂隙有一定張開，具一定滲透性，左壩肩存在繞壩滲漏問題。

5）右壩肩地層為奧陶系下統(tǒng)冶里組第三巖組中厚層狀白云巖，為基巖岸坡，巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，巖溶發(fā)育較弱，巖性堅硬，巖體穩(wěn)定性較好。但受風(fēng)化和卸荷作用，壩肩巖體中節(jié)理裂隙有一定張開，且右壩端下游5 m壩肩處發(fā)育一條貫通性裂隙（L1），為庫水滲漏通道，具一定滲透性，右壩肩存在繞壩滲漏問題。

3 基礎(chǔ)處理措施

針對西冶水電站大壩工程地質(zhì)現(xiàn)狀，基礎(chǔ)處理如下：①對已建壩體進行固結(jié)灌漿處理；②對壩基巖體進行固結(jié)灌漿，深度為建基面以下5 m；③對壩基巖體進行帷幕灌漿，深度為建基面以下30～35 m；④清除覆蓋層和強風(fēng)化巖體，將建基面置于弱風(fēng)化巖體上，并對左壩肩巖體進行帷幕灌漿，左岸長度為120 m，深度25～30 m；⑤對大裂隙進行挖槽回填混凝土封閉處理，并對右壩肩巖體進行帷幕灌漿，右岸長度為50 m，深度為20～25 m。

3.1 固結(jié)灌漿

西冶水電站已建壩體漿砌石局部膠結(jié)差，含蜂窩狀孔洞，漿砌石壩體與壩基巖體接觸面結(jié)合不良。漿砌石壩體修筑已三十余年，表面已風(fēng)化，應(yīng)對已修筑的漿砌石壩體表層0.5～1.0 m進行清除處理，并對壩體進行固結(jié)灌漿處理。

1）灌漿方法：固結(jié)灌漿采用風(fēng)鉆鉆孔，灌漿泵灌漿，灌漿不分段，全孔灌漿一次完成。

2）灌漿范圍：根據(jù)壩基節(jié)理發(fā)育情況，確定樁號0-058.2～0+176.3為本次灌漿范圍。其中0+041.9～0+150.1段灌漿時在原砌筑壩體上進行。

3）灌漿孔深：采用豎直孔灌漿，灌漿孔深度為基巖面以下5 m。

4）灌漿孔布置形式：采用梅花型布孔，孔距4 m，排距3 m，灌漿分兩個序次進行。

5）固結(jié)灌漿后要求壩體透水率小于3 Lu，壩基小于5 Lu。

3.2 帷幕灌漿

西冶水電站大壩壩基為弱風(fēng)化巖體頂部，巖體性質(zhì)較好，2006年在壩軸線打了兩孔鉆孔壓水試驗結(jié)果，得出壩基巖體透水率0.7～7.0 Lu，平均值為3.2 Lu；2008年在壩軸線打的四孔鉆孔，表明壩基690 m高程以上巖體透水率5.8～14.5 Lu,平均值為7.5 Lu，690 m高程以下巖體透水率3.2～5.8 Lu,平均值為3.7 Lu，為減小壩基揚壓力和滲漏量，對壩基690 m高程以上巖體進行帷幕灌漿。

1）灌漿方案

①灌漿范圍：根據(jù)壩基的地質(zhì)條件及壓水試驗結(jié)果，確定樁號0-058.2～0+176.3 m為本次灌漿范圍。

②灌漿深度：建基面以下30 m。

③灌漿孔布置：灌漿孔按單排布置，布置在壩軸線上，孔距2 m，灌漿孔垂直向下。

④灌漿方法：帷幕灌漿采用150型地質(zhì)鉆機鉆孔，灌漿泵灌漿；灌漿采用自下而上分段循環(huán)灌漿法，段長為5 m，灌漿分三個序次進行；考慮該區(qū)基巖比較完整，壩體與基巖接觸段可先不進行接觸灌漿，在進行最上一段灌漿時再進行接觸灌漿。

⑤灌漿壓力：Ⅰ序孔起始灌漿壓力為300 kPa，向下每增加1 m，壓力增加50 kPa；Ⅱ序孔灌漿壓力為Ⅰ序孔的1.15倍，Ⅲ序孔灌漿壓力為Ⅰ序孔的1.3倍。

⑥灌漿材料與漿液配比：采用純水泥漿灌注，水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于325，水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等七個比級，開灌水灰比為5：1。

2）灌漿技術(shù)要求

①灌漿孔應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式鉆機和金剛石鉆頭或硬質(zhì)合金鉆頭鉆進；

②孔底最大允許偏差值0.2 m；

③每個單元工程必須有先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔應(yīng)觀察地下水位，并自上而下分段進行壓水試驗；

④灌漿檢查孔為灌漿孔總數(shù)的10%，每個單元工程至少應(yīng)有一個檢查孔，檢查孔壓水試驗在灌漿結(jié)束14 d后進行，應(yīng)自上而下分段卡塞進行壓水試驗，試驗采用五點法；

⑤根據(jù)現(xiàn)行的《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》，西冶水庫大壩最大壩高31.6 m，高度小于50 m，要求幕體的透水率應(yīng)控制在小于5 Lu。

3.3 右壩肩裂隙處理

右岸壩端下游5 m岸坡發(fā)育一條貫通性大裂隙（L1），高差37.0 m，水平距24.2 m，斜長44.2 m。它的長度已經(jīng)全部出露，既未穿過河谷壩下，形成貫通河床的裂隙，也未延伸至山頂南側(cè)。為保證安全，消除隱患，需進行挖槽回填混凝土封閉處理。挖槽寬度1.5 m，深1.0 m，之后回填C15混凝土1.0 m，并在頂部布置2孔進行灌漿，灌漿孔深度至建基面以下5 m。

4 結(jié)語

1）2012年12 月水電站下閘蓄水，經(jīng)過多年運行觀察，壩后無滲水現(xiàn)象，充分說明西冶水電站大壩地基處理措施的可行性。地基處理的成功，確保了大壩的穩(wěn)定，以及沿河兩岸人民生命財產(chǎn)安全，真正實現(xiàn)人與自然的和諧統(tǒng)一。

2）地基處理在工程建設(shè)中有著十分重要的地位，但也是一個易于被忽視的問題。處理好地基問題，不僅關(guān)系所建工程是否可靠，而且關(guān)系所建工程投資的大小，處理好地基問題具有較好的經(jīng)濟效益。