某水電站壩基處理方法

水電站壩基處理[摘要]索電站位于巖溶地區(qū)，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復雜。碾壓混凝土壩高115.8m，設計建基面在弱風化帶中部，局部軟弱帶采用固結(jié)灌漿提高其承載能力。防滲采用懸掛式帷幕，灌注穩(wěn)定的水泥粉煤灰混合漿液，以物探技術(shù)測試壩基巖體的完整性，分析灌漿效果，為巖溶地區(qū)壩基處理做出了有益的探索。[關鍵詞]巖溶灌漿排水聲波檢測索風營水電站工程概況索風營水電站是繼烏江渡、東風、洪家渡等水電站之后，在烏江干流開發(fā)的又一“西電東送”電源點工程，地處黔中腹地負荷中心。位于黔西縣、修文縣交界的烏江中游六廣河河段，上游35.5km接東風水電站，下游距烏江渡水電站74.9km。索風營水電站工程以發(fā)電為主，承擔調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等任務，兼有養(yǎng)殖、旅游等效益。電站裝機容量600MW，保證出力166.9MW，年平均發(fā)電量20.11億kWh；百年一遇設計洪水12500m3／s，千年一遇校核洪水16300m3／s；水庫正常蓄水位837m，總庫容2.012億m3，為日調(diào)節(jié)水庫。索風營水電站屬II等大(2)型工程，主要建筑物大壩及泄洪系統(tǒng)、防滲帷幕、引水發(fā)電系統(tǒng)為2級建筑物。樞紐工程采用碾壓混凝土重力壩、右岸地下廠房方案，最大壩高115．8m，壩頂全長164.58m，河床壩段設五孔單孔寬13m、堰頂高程為818.5m的開敞式溢流表孔，以“X”型寬尾墩+臺階壩面+消力池的組合方式消能；引水發(fā)電系統(tǒng)置于右岸地下，為三洞三機單元供水，引水隧洞直徑9.9m；進水口采用岸塔式布置于大壩上游右岸，尾水出口位于消力池下游30m處；三條引水洞及尾水洞平均長度分別為193.36m和149.95m，地下廠房為135．5m×24m×58．405m(長×寬×高)，廠內(nèi)安裝3臺單機容量200MW的混流式水輪發(fā)電機組，主變和GIS開關站均布置于地下，采用出線窯洞以220kV電壓等級出線三回。2工程地質(zhì)和巖溶水文地質(zhì)條件壩址位于白馬灘尾峽谷河段，長約800m，河谷呈基本對稱的“U”形，谷寬50～70m，兩岸陡壁，地形完整，無埡口。壩基為三疊系下統(tǒng)夜朗組玉龍山灰?guī)r(Tly2)地層，堅硬完整，濕抗壓強度45～60MPa，巖層走向橫穿河谷傾向上游，傾角約30°。壩區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，僅有f2和f3二級結(jié)構(gòu)面，河床無順河向斷裂發(fā)育。f2斷層于壩踵穿過，壩基發(fā)育有fj2、fj3、fj4、fj5、fj6等多條層間錯動帶。壩趾處巖體揉皺強烈，Tly2-1-3巖體較破碎。壩區(qū)巖體構(gòu)造裂隙發(fā)育，主要有三組：①NEl0～30°，SE∠60～85°，間距1～2m，連通率60％～70％，壓性、充填方解石；②NE70～90°，NW∠70～80°，間距2～3m，連通率30％～50％，，張性、充填方解石、黏土；③NW20～30°，NE∠70～80°，間距2～3m，連通率30％，剪性，充填方解石。壩基巖體物理力學參數(shù)見表1。表1壩基巖體力參數(shù)表Ma巖構(gòu)巖構(gòu)灰質(zhì)層薄巖壩基開挖至730m高程，對基礎巖體進行了聲波(VP)物探檢測，統(tǒng)計結(jié)果見表2。表2壩基巖體波速Vp、動彈Ed檢測統(tǒng)計表巖性Vp（m/s）Ed（×104MPaa）爆破影響深度（m）T1y2-33300～477001.49～8..000.6～2.00T1y2-24300～500901.34～7..780.6～1.88T1y2-33500～455000.93～7..601.0～2.66工程區(qū)可溶巖廣布。經(jīng)查，庫首左岸有集中滲漏和繞壩滲漏條件；壩基深部無集中巖溶管道，700m高程以上發(fā)育溶蝕裂隙，有分散滲漏的可能；右岸巖體比較完整，除壩肩巖體有繞壩滲漏可能外，水庫向下游無集中滲漏通道。F1斷層和K11巖溶系統(tǒng)無水力聯(lián)系。壩基處理設計重力壩基礎不僅要具有足夠的強度，以承受壩體壓力，還要有較好的整體性和均勻性，防止不均勻變形，而且抗?jié)B性能好，滿足滲透穩(wěn)定要求，減少滲流量。2.1強度分析壩體結(jié)構(gòu)材料力學法和有限元法進行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)分析，壩基受力狀態(tài)見下表3。表3重力壩基礎受力狀態(tài)單位：MPa分析方法材料力學法有限元法壩段溢流壩非溢流壩溢流壩非溢流壩工況部位正常蓄水痊空庫校核洪水空庫校核洪水空庫校核洪水空庫壩踵2.061.870.012.60.202.8壩址1.7962.381.803.202.2處理標準（1）承載力。壩基巖體堅硬，按其風化程度以表1的濕抗壓強度的1／10～1／12確定。（2）完整性。壩體受層間錯動、揉皺、爆破等作用，完整性受到一定影響，為適應壩體承載，壩基巖體縱波(聲波)波速應大于3500m／s，變形模量應大于6GPa。（3）抗?jié)B性。根據(jù)壩型、水壓力大小，巖體防滲帷幕透水率壩基應小于2Lu，壩肩巖體帷幕783m高程以上小于3Lu，兩岸山體(庫區(qū))783m高程以下小于3Lu，783m高程以上小于5Lu。2.3處理技術(shù)2.3.1基礎開挖巖石開挖采用自上而下光面爆破或預裂爆破技術(shù)，梯段高度12～15m，建基面開挖預留保護層。也可通過試驗確定不留保護層的爆破參數(shù)，開挖后及時覆蓋墊層混凝土，壩趾處巖體雖受揉皺，聲波波速仍較高，但個別孔聲波波速不均勻性較大。原設計建墓面70％以上的巖體波速Vp＞4000m／s，個別點測值Vp值為3500m／s，經(jīng)研究決定，將壩基建基面高程提高5～6m。2.3.2基礎固結(jié)灌漿為提高開挖后巖體的完整性和均勻性，全壩基礎均進行有混凝土蓋重下的固結(jié)灌漿，混凝土厚度不小于2m。漿液為水泥粉煤灰混合漿，采用I級粉煤灰，摻量為水泥重的30％，水膠比0.7、0.5。灌漿壓力0.3～0.5MPa，為防止混凝土被抬動開裂，灌漿孔四周布置ф25@3m×3m、L5.0m的砂漿錨桿。為提高壩踵巖體的防滲能力，加大固結(jié)灌漿孔深度達10m。為改善壩趾巖體的承載能力，灌漿孔深達10m，注漿壓力為1MPa。壩基固結(jié)灌漿后，又對相應孔測試灌后聲波，測試成果表明：(1)灌前波速低于3800m／s的壩基巖體，灌后波速提高6％～10％，最大可達25％；(2)壩基建基面以下巖體經(jīng)固結(jié)灌漿后，其波速普遍高于3800m／s，并高于上部混凝土波速；(3)灌前壩基巖體彈模最小值為0.93×104MPa，灌后最小值為1.54×104MPa，提高66％。2.3.3防滲處理石灰?guī)r地區(qū)溶洞、溶溝、溶槽發(fā)育，15％的孔段可能注入85％的漿液，為確保帷幕的防滲性能，采用小口徑無塞高壓灌漿技術(shù)，對兩岸山體內(nèi)巖體比較完整的灌漿區(qū)域，也可采用自上而下、或自下而上分段灌漿法。壩基和兩岸帷幕均采用懸掛式，兩岸設三層隧洞，深入山體700～800m。(1)漿液在兩壩肩高處設集中制漿系統(tǒng)，以管路泵送至轉(zhuǎn)漿站、灌漿孔；(2)采用水泥粉煤灰混合漿液，粉煤灰為電收塵風選I級優(yōu)質(zhì)粉煤灰。摻量為水泥重的30％；(3)起灌水灰比為0.7，遇大耗漿孔段直接灌注水灰比為0.5的濃漿；(4)壩基最大灌漿壓力4MPa，壩肩和兩岸山體內(nèi)最大壓力為3MPa；(5)廠壩區(qū)采用雙排帷幕，兩岸(庫內(nèi))采用單排幕。為確保防滲帷幕的連續(xù)性，兩排帷幕的排距為0.5m，孔距2.5m，單排孔孔距2m；(6)重點處理巖溶管道及斷層影響帶，如S63、K10、f2、f3、F13、Fl等，對兩岸山體內(nèi)承受水頭小于50m的防滲區(qū)域，經(jīng)物探測試查明巖體完整時，可不作灌漿?，F(xiàn)帷幕灌漿現(xiàn)場試驗已完成，均可按設計要求形成帷幕防滲。2.3.4壩基排水3結(jié)語索風營水電站處于巖溶地區(qū)，工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復雜，基礎處理要求高、難度大、工期緊，壩基固結(jié)灌漿和大壩混凝土澆筑相互制約，壩基和兩壩肩的帷幕灌漿也受大壩混凝土上升速度制約，有關各方需充分協(xié)商，合理安排施工進度，既要保證結(jié)構(gòu)安全，又要盡快發(fā)揮工程效益。地基處理離不開工程地質(zhì)，只有充分查明一般地質(zhì)問題和特殊地質(zhì)