溪洛渡水電站左岸電站進(jìn)水口邊坡的工程地質(zhì)問(wèn)題

李學(xué)權(quán)，賀 溪，周德彥

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都 610072)

1 概況

溪洛渡水電站位于金沙江下游干流，水工樞紐由混凝土雙曲拱壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪及導(dǎo)流建筑物組成。最大壩高278m，裝機(jī)容量12600MW，近期多年平均發(fā)電量571.2億kW·h。電站進(jìn)水口位于壩軸線上游350～650m范圍內(nèi)。

左岸電站進(jìn)水口頂部操作平臺(tái)高程為610m，開(kāi)挖時(shí)根據(jù)地形地質(zhì)條件分別開(kāi)挖成610m、600m、580m、570m和555m 5個(gè)高程平臺(tái)，后期采用混凝土回填到統(tǒng)一的610m平臺(tái);外側(cè)攔污柵基礎(chǔ)平臺(tái)高程為514m，560m高程上部按1∶0.3放坡，下部直立開(kāi)挖。左岸地下廠房共布置9臺(tái)機(jī)組，進(jìn)水口采用單機(jī)單引方式，孔口中心線間距30.50m，進(jìn)水口全長(zhǎng)275.5m，方位約N50°W。

2 地質(zhì)情況簡(jiǎn)介

溪洛渡水電站大型建筑物均位于二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖 (P2β)地層中，該玄武巖經(jīng)過(guò)巖漿14次噴發(fā)后形成14個(gè)厚度不一的巖流層，各層之間有層間錯(cuò)動(dòng)帶地質(zhì)界面，記為CX(X為巖流層編號(hào))。

左岸電站進(jìn)水口邊坡開(kāi)挖涉及的地層為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖P2β12～ P2β7巖流層。除C10外，其余層間錯(cuò)動(dòng)帶連續(xù)性好，均貫穿整個(gè)邊坡，性狀見(jiàn)表1。每個(gè)巖流層中隨機(jī)分布若干層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶，以緩傾角發(fā)育為主，一般長(zhǎng)度10～30m，寬度2～5cm，部分5～8cm，由角礫、巖屑組成。邊坡巖體的強(qiáng)卸荷水平深度一般10～15m，弱風(fēng)化上段、弱卸荷水平深度35～40m，弱風(fēng)化下段水平深度45～50m。

表1 層間錯(cuò)動(dòng)帶特征一覽表

3 開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題

3.1 邊坡的卸荷松弛問(wèn)題

左岸電站進(jìn)水口地形陡峻，巖體風(fēng)化卸荷強(qiáng)烈，雖進(jìn)水口開(kāi)挖已將絕大部分強(qiáng)卸荷巖體挖除，但工程規(guī)模大，且開(kāi)挖邊坡后應(yīng)力條件改變，致使邊坡多處發(fā)生松弛變形。見(jiàn)表2。

表2 溪洛渡水電站左岸電站進(jìn)水口邊坡工程中的工程地質(zhì)問(wèn)題一覽表

續(xù)表

續(xù)表

3.2 開(kāi)挖平臺(tái)高程降低的問(wèn)題

左岸電站進(jìn)水口邊坡巖體中發(fā)育多條緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，包括規(guī)模大、性狀差的層間錯(cuò)動(dòng)帶和諸多層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶，且局部伴有一定寬度的影響帶，或呈裂隙密集帶，或?yàn)轱L(fēng)化夾層。這些軟弱結(jié)構(gòu)面與陡傾裂隙的切割往往使得巖體較為破碎，在該種巖體內(nèi)開(kāi)挖成井是十分困難的，或要付出高昂的處理代價(jià)。鑒于上述工程地質(zhì)問(wèn)題，技施階段對(duì)左岸電站進(jìn)水口豎井平臺(tái)進(jìn)行了開(kāi)挖調(diào)整 (見(jiàn)下圖)。

(1)3號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)的調(diào)整。3號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)招標(biāo)階段設(shè)計(jì)開(kāi)挖高程為610m，施工開(kāi)挖過(guò)程中，揭示該部位工程地質(zhì)條件較差，閘門(mén)豎井不具備成井條件，因此施工階段將3號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)高程降低到600m，與4號(hào)機(jī)處于同一平臺(tái)。

3號(hào)機(jī)豎井部位610～600m高程段巖體為P2β12層底部玄武巖、P2β11層角礫集塊熔巖和玄武巖屬，弱風(fēng)化上段、弱卸荷巖體。以鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，局部次塊狀結(jié)構(gòu)。發(fā)育有層間錯(cuò)動(dòng)帶 C11，因受 C11影響，P2β12層底部玄武巖巖體破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，開(kāi)挖后巖體普遍松弛。

(2)5號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)的調(diào)整。5號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)招標(biāo)階段設(shè)計(jì)開(kāi)挖高程為600m，施工開(kāi)挖過(guò)程中，揭示該部位工程地質(zhì)條件較差，閘門(mén)豎井不具備成井條件，因此施工階段將5號(hào)機(jī)豎井平臺(tái)高程降低到580m，與6號(hào)、7號(hào)機(jī)處于同一平臺(tái)。

5號(hào)機(jī)豎井部位600～580m高程段巖體為P2β12～P2β10層玄武巖和角礫集塊熔巖，屬弱風(fēng)化上段、弱卸荷巖體。以鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，局部次塊狀結(jié)構(gòu)。發(fā)育有層間錯(cuò)動(dòng)C11，因受C11的影響，P2β12層底部玄武巖巖體破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，加之外側(cè)巖體卸荷強(qiáng)烈，普遍松弛，存在較大的塊體穩(wěn)定問(wèn)題。

(3)570m高程平臺(tái)至555m高程平臺(tái)外側(cè)邊坡巖體的開(kāi)挖調(diào)整。570m高程平臺(tái)至555m高程平臺(tái)外側(cè)邊坡巖體為P2β11～P2β9層玄武巖和角礫集塊熔巖，層間、層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶和順坡向陡傾卸荷裂隙發(fā)育。錯(cuò)動(dòng)帶主要分布有11條 (1條層間錯(cuò)動(dòng)帶C9，10條層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶)，延伸長(zhǎng)度一般大于10m，主錯(cuò)帶寬3～5cm，由巖屑、角礫等物質(zhì)組成。順坡向卸荷裂隙主要發(fā)育2組:①EW/S∠45°～60°，位于邊坡頂部，長(zhǎng)5～10m，間距2.0～3.0m，裂面起伏粗糙，嚴(yán)重銹染，張開(kāi)2～5cm，局部達(dá)8～10cm，充填巖屑、碎塊;②N60°W/SW∠70°～80°，邊坡上普遍分布，長(zhǎng)度一般大于10m，部分5～10m，間距0.5～2.0m，裂面起伏粗糙，中度—嚴(yán)重銹染，一般張開(kāi)0.1～1.0cm，淺表張開(kāi)1～5cm，充填巖屑及少量次生泥。

由于570m高程平臺(tái)至555m高程平臺(tái)外側(cè)邊坡錯(cuò)動(dòng)帶和卸荷裂隙發(fā)育，巖體松弛嚴(yán)重，完整性較差，邊坡表部塊體穩(wěn)定性差，因此在施工階段該部位巖體進(jìn)行挖除處理，開(kāi)挖底部高程降至535m。

4 處理措施簡(jiǎn)介

上述各部位針對(duì)性的處理措施如下:

(1)上游側(cè)坡的處理。對(duì)天然邊坡上危及進(jìn)水口的危巖體進(jìn)行了清理，并將支護(hù)范圍向開(kāi)挖線以外延伸10m。

(2)關(guān)于卸荷松弛巖體的處理。鑒于豎井平臺(tái)外側(cè)巖體普遍松弛變形，需加強(qiáng)鎖口支護(hù)，于外緣立面邊坡頂部增加3排預(yù)應(yīng)力錨桿;邊坡下部沿錯(cuò)動(dòng)帶錯(cuò)位變形涉及整個(gè)進(jìn)水口邊坡的穩(wěn)定，需整體加固處理，于各進(jìn)水口間各增設(shè)一排錨索支護(hù)。

(3)豎井平臺(tái)基礎(chǔ)巖體完整性差的處理。根據(jù)地質(zhì)情況差異整體降低各豎井平臺(tái)的基礎(chǔ)高程。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹的工程地質(zhì)問(wèn)題是水利水電工程邊坡開(kāi)挖過(guò)程中較為常見(jiàn)、典型的問(wèn)題。溪洛渡左岸電站進(jìn)水口可研階段采用的是岸塔式進(jìn)水口布置方案，招標(biāo)階段為了減少進(jìn)水口開(kāi)挖對(duì)下部導(dǎo)流洞施工的干擾，將進(jìn)水口調(diào)整為露天豎井式，大大減少了進(jìn)水口的明挖工程量，不僅節(jié)約了大量的工程投資，也為導(dǎo)流洞的施工和大江截流創(chuàng)造了條件。豎井平臺(tái)開(kāi)挖過(guò)程中的及時(shí)調(diào)整，也避免了后期不必要的處理代價(jià)。

［1］趙偉．長(zhǎng)河壩水電站初期導(dǎo)流洞進(jìn)水口邊坡主要工程地質(zhì)問(wèn)題及處理［J］．四川水力發(fā)電，2009(2)．

［2］祁生文，伍法權(quán)，等．小灣水電站壩基開(kāi)挖巖體卸荷裂隙發(fā)育特征［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008(1)．

［3］馮學(xué)敏，陳勝宏，李文剛，等．巖石高邊坡開(kāi)挖卸荷松弛準(zhǔn)則研究與工程應(yīng)用［J］．巖體力學(xué)，2009(2)．