黃登水電站重力壩基礎(chǔ)處理設(shè)計

張彩秀 陳述存 李文杰

(中國電建集團昆明勘測設(shè)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(nèi)，是瀾滄江上游古水至苗尾河段“一庫八級”水電梯級開發(fā)方案的第六級水電站，以發(fā)電為主。電站正常蓄水位為1 619.00 m，其相應(yīng)庫容為15.49×108m3，校核洪水位為1 622.73 m，其相應(yīng)庫容為16.70×108m3，調(diào)節(jié)庫容為8.28×108m3，水庫具有季調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)安全級別為Ⅰ級；次要建筑物屬3級建筑物，結(jié)構(gòu)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(zhì)條件

碾壓混凝土重力壩壩址區(qū)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(zhì)火山角礫巖、變質(zhì)火山細礫巖夾變質(zhì)凝灰?guī)r、三疊系小定西組七層(T3xd7)變質(zhì)火山細礫巖及變質(zhì)凝灰?guī)r及第四系覆蓋層。未發(fā)現(xiàn)屬Ⅰ，Ⅱ類結(jié)構(gòu)面的斷層分布。

1)河床壩段壩基工程地質(zhì)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(fā)育的變質(zhì)凝灰?guī)r夾層主要有tp7(厚10 m～12 m)為Ⅲb類巖體。無規(guī)模較大的斷層分布，中緩傾角結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，下游無深槽，壩基抗變形能力及抗滑穩(wěn)定條件好。

2)左岸壩段壩基工程地質(zhì)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(zhì)凝灰?guī)r夾層為Ⅲa類巖體，劈理發(fā)育的變質(zhì)凝灰?guī)r夾層為Ⅲb類巖體。中緩傾角結(jié)構(gòu)面零星發(fā)育，延伸較短，下游側(cè)無深切沖溝，壩基抗變形能力和抗滑穩(wěn)定條件較好。

3 基礎(chǔ)處理設(shè)計

3.1 防滲帷幕設(shè)計

碾壓混凝土重力壩壩基布置防滲帷幕系統(tǒng)，主防滲帷幕布置在壩體上游側(cè)，以1 Lu為相對不透水界線，設(shè)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(shè)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(shè)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(nèi)銜接帷幕設(shè)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(shè)置單排帷幕，下游副帷幕主要在下游帷幕廊道內(nèi)施工完成，廊道布置結(jié)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(chǔ)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(shè)計

大壩基礎(chǔ)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(nèi)靠下游側(cè)傾向下游15°打設(shè)，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(chǔ)縱向排水廊道內(nèi)，排距約40 m～48 m，孔距3 m，孔深12 m，垂直打設(shè)；第四排大壩下游側(cè)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(shè)，孔距3 m，孔深12 m。

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

壩基滲水經(jīng)各排水廊道集中匯至大壩滲漏集水井，經(jīng)抽排系統(tǒng)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(jié)灌漿設(shè)計

根據(jù)壩基地質(zhì)條件，地震工況下地基受荷狀況及對上部結(jié)構(gòu)布置的適應(yīng)性，將壩基分為A,B,C,D四個區(qū)進行高壓固結(jié)灌漿，見圖3。

A區(qū)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(qū)域。固結(jié)灌漿孔孔深5 m，排距3.0 m，孔距3.0 m。B區(qū)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(jié)灌漿孔孔深8 m，排距2.5 m，孔距2.5 m。

C區(qū)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(qū))；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(jié)灌漿孔孔深10 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

D區(qū)為河中7號～13號壩段帷幕加強區(qū)，即壩橫0+0.000 m～壩橫0+12.000 m區(qū)域。固結(jié)灌漿孔孔深25 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

3.4 接觸灌漿設(shè)計

工程樞紐區(qū)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(shè)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(yù)埋形成，混凝土回填前，在巖石面上預(yù)埋外徑38 mm、內(nèi)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?jié){體進行分區(qū)，形成封閉灌區(qū)，灌區(qū)面積按200 m2左右控制，F(xiàn)UKO管不允許布置于封閉灌區(qū)以外。FUKO管轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎半徑一般不小于0.5 m，F(xiàn)UKO管之間應(yīng)采用與內(nèi)徑相協(xié)調(diào)的鋼管連接。進漿管、回漿管及排氣管均應(yīng)就近引至大壩下游基礎(chǔ)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(qū)的排氣系統(tǒng)應(yīng)相互獨立。

在完成固結(jié)灌漿后，須對接觸灌漿系統(tǒng)進行通水檢查以確保管路通暢，若發(fā)現(xiàn)灌漿系統(tǒng)堵塞，補救無效時，需考慮利用固結(jié)灌漿孔作為接觸灌漿出漿孔的預(yù)備方案。

G300型FUKO接觸灌漿管管內(nèi)螺旋形狀骨架設(shè)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(shè)有發(fā)泡材料防止砂漿堵塞出漿孔。灌漿時，漿液壓縮發(fā)泡材料并均勻注入混凝土與基巖之間的縫隙中，可重復(fù)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(cè)基礎(chǔ)開挖止水槽布設(shè)銅片止水，并與橫縫止水焊接封閉，確保基礎(chǔ)面防滲安全。

4 結(jié)語

對壩基進行了帷幕灌漿并設(shè)置了排水系統(tǒng)，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(jié)灌漿分區(qū)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(shù)合理，設(shè)計施工工序能有效保證灌漿質(zhì)量，有效提高大壩基礎(chǔ)巖體質(zhì)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(jù)監(jiān)測成果顯示下閘蓄水后各測點縫開合度基本無變化?；炷林亓螇位€(wěn)定性對壩體安全至關(guān)重要，通過以上壩基處理措施，保證了壩基的抗滑穩(wěn)定，提高了壩基的防滲效果，對重力壩壩基穩(wěn)定安全性提供了有效保障。