土基重力壩在惠州抽水蓄能電站的工程實(shí)踐

婁劍永，章 鵬

(1.南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210008；2.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東 廣州 510630)

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土基重力壩在惠州抽水蓄能電站的工程實(shí)踐

婁劍永1，章 鵬2

(1.南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210008；2.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東 廣州 510630)

重力壩多數(shù)在巖基上建造，但惠州抽水蓄能電站上水庫(kù)副壩一卻因受限于地形地質(zhì)等原因，采用了土基重力壩的形式。設(shè)計(jì)時(shí)為了解決變形協(xié)調(diào)問(wèn)題，對(duì)防滲體與壩體的結(jié)合采取了特殊處理方案，充分利用了壩址處的地形地質(zhì)條件，節(jié)省了工程投資，加快了施工進(jìn)度。運(yùn)行實(shí)踐表明設(shè)計(jì)合理，對(duì)類似工程具有參考意義。

土基；重力壩；惠州抽水蓄能電站

重力壩多數(shù)建造在巖基上，也有部分小型水利水電工程采用在土基上建造重力壩的方式，但在惠州抽水蓄能電站這種大型工程上采用土基重力壩的情況尚不多見(jiàn)?；葜莩樗钅茈娬旧纤畮?kù)副壩一因?yàn)槭艿綁沃诽幍匦蔚刭|(zhì)條件的限制，最終選擇在全風(fēng)化土層上建造重力壩的方案，前期設(shè)計(jì)時(shí)將砼防滲墻放置在壩踵部位正下方，防滲墻頂部直接與壩體剛性連接，后期將防滲墻與壩體的連接進(jìn)行了優(yōu)化，采用柔性連接方式，以便更好地解決基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)問(wèn)題。該工程已于2007年5月16日下閘蓄水，目前已安全運(yùn)行近10年。實(shí)踐表明設(shè)計(jì)合理，可以為類似工程提供參考。

1 工程簡(jiǎn)介

惠州抽水蓄能電站位于廣東省惠州市博羅縣城郊，電站裝機(jī)容量2 400 MW，是繼廣州抽水蓄能電站后又一座世界最大規(guī)模的抽水蓄能電站。電站主體工程包括上、下水庫(kù)、引水系統(tǒng)和廠房系統(tǒng)。電站上水庫(kù)由主壩、四座副壩和庫(kù)周山嶺圍成。主壩為碾壓砼重力壩，副壩一為土基重力壩，副壩二、三、四為粘土心墻堆石壩。按照《防洪標(biāo)準(zhǔn)》GB 50201規(guī)定，惠州抽水蓄能電站工程等別為I等，上水庫(kù)副壩一、主壩和其它3座副壩等永久性主要建筑物級(jí)別為1級(jí)，按500年一遇(P=0.2%)洪水設(shè)計(jì)，5 000年一遇(P=0.02%)校核。副壩一壩頂長(zhǎng)104 m，寬7 m，最大壩高14 m，壩身材料為C20砼。

2 副壩一地形地質(zhì)條件

副壩一緊靠主壩右岸埡口，近東西向，左側(cè)山頂高程777.08 m(與主壩相連)，右側(cè)山頂高程778.24 m，鞍部最低點(diǎn)高程為758.58 m。兩側(cè)沖溝為開(kāi)闊的溝谷，除雨季地表有水集流外，其余時(shí)間無(wú)地下水出露。上游側(cè)沖溝山坡坡度25°～ 30°,下游側(cè)沖溝邊坡15°～ 20°。

副壩一地段大部分為燕山四期中細(xì)?；◢弾r，僅在右岸有混合巖分布。地表除靠庫(kù)盆內(nèi)側(cè)近東西向沖溝有強(qiáng)風(fēng)化基巖出露外，其余多被第四系坡積層覆蓋。

壩基礎(chǔ)自上而下分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶。全風(fēng)化帶在右岸厚10 m左右，其它部位風(fēng)化較深，厚20～27 m。強(qiáng)風(fēng)化帶在埡口處厚度大于23.6 m，在兩岸厚10 m左右。弱風(fēng)化帶在兩岸處厚21～28 m，在埡口鞍部埋深為39～48 m。

3 壩型選擇及設(shè)計(jì)

勘察資料表明，上水庫(kù)副壩一地區(qū)斷層、巖脈較發(fā)育，風(fēng)化較深，全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化較厚，弱風(fēng)化埋藏較深，地下水位較低，工程地質(zhì)條件較差，適合建造土石壩。但壩址處上游側(cè)山坡受斷層切割，邊坡較陡，坡度為25°～ 30°；另外考慮到蓄能電站水庫(kù)水位變化頻繁，土石壩的上游坡度較大(1:2.75)，采用土石壩的開(kāi)挖和填筑工程量均較大，綜合考慮上述因素，最終確定采用土基重力壩。由于壩址處全風(fēng)化層深厚，上部風(fēng)化較透，為可塑狀粘性土，承載力較小，中、下部風(fēng)化不透，夾巖塊，呈硬塑～堅(jiān)硬狀，承載力較高，抗剪強(qiáng)度大，因此壩基放在全風(fēng)化帶中下部。大壩典型斷面見(jiàn)圖1。大壩的抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定和基底應(yīng)力計(jì)算均滿足《重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 319—2005)的要求。地基沉降計(jì)算根據(jù)壩基土料的e～p曲線，采用分層總和法進(jìn)行，計(jì)算結(jié)果表明地基總沉降量和相鄰壩段間的沉降差均較小，不需采取其它地基處理措施。

圖1 副壩一典型斷面示意 (單位：mm；高程單位：m)

4 大壩防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上水庫(kù)副壩一壩基防滲處理采用砼防滲墻+帷幕灌漿方案，見(jiàn)圖1。帷幕灌漿孔距1.5 m，沿壩軸線單排布置，并和左岸主壩、右岸副壩二灌漿連成整體。全風(fēng)化土層中的C25砼防滲墻寬度為0.8 m，深入強(qiáng)風(fēng)化基巖0.5 m。巖基帷幕灌漿采用三序孔自下而上施工，深入相對(duì)不透水層3 Lu線下5.0 m。施工順序?yàn)橄软欧罎B墻后帷幕灌漿，最后進(jìn)行壩體填筑。為了更好地解決壩體與基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)問(wèn)題，砼防滲墻和壩體采用了柔性連接設(shè)計(jì)。在砼防滲墻的頂部設(shè)置防滲蓋板，與防滲蓋板的連接必須確保嚴(yán)密。砼壩體的下部向上游凸出，以方便與砼防滲蓋板的連接，同時(shí)也可以利用水重來(lái)增加壩體的抗滑穩(wěn)定。壩體與砼防滲蓋板之間設(shè)一道止水銅片，在頂部坡口處設(shè)置鍍鋅鐵皮和止水板，止水板里面填充塑性填料和橡膠棒。壩體與砼防滲蓋板的連接見(jiàn)圖2。

圖2 壩體與砼防滲蓋板連接示意 (單位：mm)

5 壩址處上下游邊坡穩(wěn)定分析

惠州抽水蓄能電站上水庫(kù)副壩一壩址處上游側(cè)山坡坡度為25°～ 30°,下游側(cè)邊坡坡度為15°～ 20°。邊坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表明，下游側(cè)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)可以滿足規(guī)范要求；上游側(cè)邊坡在各種水位條件下的穩(wěn)定安全系數(shù)可以滿足規(guī)范要求，但在水位從正常蓄水位驟降至死水位時(shí)其安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求。因此，需對(duì)上游側(cè)邊坡進(jìn)行處理，處理方法為挖除地表坡積層后，進(jìn)行碾壓堆石護(hù)坡，護(hù)坡坡度為1:2.75，見(jiàn)圖1。處理后，上游側(cè)邊坡在從正常庫(kù)水位驟降至死水位時(shí)的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)可以滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

惠州抽水蓄能電站在建設(shè)過(guò)程中，針對(duì)上水庫(kù)副壩一的地形地質(zhì)條件，采用了在土基上建造重力壩的方案。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處在于防滲處理，壩體與地下防滲墻采用了柔性連接方式，將砼壩的基礎(chǔ)全部置于全風(fēng)化土上，避免防滲墻在壩踵下方與壩體剛性連接，較好地解決了變形協(xié)調(diào)問(wèn)題。大壩建成至今已近 10 a，運(yùn)行狀況良好，實(shí)踐表明，惠州抽水蓄能電站上水庫(kù)副壩一采用土基重力壩安全經(jīng)濟(jì)，設(shè)計(jì)合理，對(duì)類似工程有參考意義。

[1] 中華人民共和國(guó)水利部.混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范:SL 319—2005[S].

[2] 吳國(guó)榮，陳云長(zhǎng)，魏炳榮,等. 廣東惠州抽水蓄能電站工程可行性研究報(bào)告[R]. 廣州：廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.

[3] 史弘鶴，王國(guó)軍. 惠州抽水蓄能電站上庫(kù)岸坡穩(wěn)定性分析[J]. 廣東水利水電， 2008(7)：33-37.

(本文責(zé)任編輯 馬克俊)

Practice of Gravity Dam on Soil Foundation to Huizhou Pumped Storage Power Station

LOU Jianyoung1,ZHANG Peng2

(1. Nanjing Academy of Urban Design Co., Ltd, Nanjing 210008, China；2. China Southern Power Grid, Peak Regulation and Frequency Regulation Power Plant Co., Ltd,Guangzhou 510630, China)

Most gravity dams are constructed on stiff rock foundations, but in Huizhou pumped storage power station upper reservoir, the first sub-dam, is built on soil foundation because of terrain and geology. It has safely operated for nearly 10 years. The practice of this dam shows that the design is reasonable and can provide the design experience to other similar projects.

gravity dam；soil foundation；Huizhou pumped storage power station

2016-09-18;

2016-09-28

婁劍永(1974)，男，碩士，工程師，從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究工作。

TV642.3

B

1008-0112(2016)010-0043-03