盤縣樓下河水電站拱壩續(xù)建加高缺陷處理設(shè)計(jì)

劉 勇，李懷斌

(貴州新中水工程有限公司，貴陽550002)

盤縣樓下河水電站拱壩續(xù)建加高缺陷處理設(shè)計(jì)

劉 勇，李懷斌

(貴州新中水工程有限公司，貴陽550002)

樓下河電站于1996年元月開工，2000年5月停工。攔河大壩為C10細(xì)石混凝土砌毛石雙曲拱壩，最大壩高50 m，壩頂、壩底厚分別為4 m、10 m，壩底C15混凝土墊層厚3 m。迎水面用厚0.5～1.7 m的C20鋼筋混凝土面板防滲，下游面用厚0.5 m厚的C15混凝土護(hù)面。樓下河拱壩續(xù)建加高設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)方根據(jù)專家評(píng)審意見，科學(xué)設(shè)計(jì)，確保了拱壩的安全。

樓下河電站;雙曲拱壩;續(xù)建加高;缺陷處理

1 工程概況

2008年8月，由盤縣樓下河水電開發(fā)有限公司負(fù)責(zé)樓下河電站及其下級(jí)電站開發(fā)建設(shè)。經(jīng)設(shè)計(jì)比選，最終確定樓下河水電站總裝機(jī)容量為9 MW，水庫(kù)總庫(kù)容638萬m3，本工程屬Ⅳ等工程，大壩為4級(jí)建筑物。

樓下河水電站工程規(guī)模較小，又采用混合式開發(fā)，水電站各建筑物布置較為緊湊，各建筑物僅需按常規(guī)設(shè)計(jì)即可。但由于歷史的原因，作為電站最關(guān)鍵的建筑物——拱壩，仍存在不少制約因素。

2 壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)

樓下河電站于2000年5月停工時(shí)，大壩已砌筑了1/3壩高，至2008年10月擴(kuò)容設(shè)計(jì)時(shí)，已有8 a多時(shí)間，需對(duì)已砌筑壩體進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，確定原壩體是否具備續(xù)建的條件。同月，設(shè)計(jì)方委托貴州省大壩安全監(jiān)測(cè)中心(簡(jiǎn)稱大壩中心)開展了對(duì)已砌筑壩體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)的工作。

大壩中心組織工程技術(shù)人員對(duì)樓下河電站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)查勘，并收集了與此次質(zhì)量評(píng)價(jià)工作有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)鉆探、壓水、聲波測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)成果，提出了《盤縣樓下河水電站已砌筑壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)報(bào)告》，并送專家審閱。2008年11月7日，大壩中心召開“盤縣樓下河水電站已砌筑壩體評(píng)審”會(huì)議，與會(huì)專家認(rèn)真研究、討論，一直認(rèn)為該報(bào)告基本反映了已砌筑壩體質(zhì)量，結(jié)論合理，符合實(shí)際。主要評(píng)審意見:①已建壩體壩基巖體風(fēng)化破碎，存在裂隙發(fā)育、取芯率低、聲波波速低、巖體完整性較差問題。②根據(jù)國(guó)內(nèi)同等砌石壩工程以3 Lu為檢查標(biāo)準(zhǔn)來判斷，壩體上3個(gè)孔進(jìn)行了9段壓水檢查，6段＜3 Lu，3段＞3 Lu，其中有2段為壩體與基巖接觸段，透水率較大，壩體與基巖接觸帶存在相對(duì)薄弱帶。③壩體膠凝材料混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。④砌筑所用石材為強(qiáng)度較高的石灰?guī)r，經(jīng)查規(guī)范《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL25—2006)，判定綜合砌體的容許壓力可達(dá)4.8 MPa，大于初步設(shè)計(jì)的壩體最大壓應(yīng)力3.1 MPa，應(yīng)力指標(biāo)滿足原設(shè)計(jì)要求。⑤壩體綜合容重＞2.4 t/m3，滿足砌石壩的容重要求。⑥壩體防滲面板滿足壩體防滲要求。⑦由于壩基巖體的抗變形能力及強(qiáng)度不高，大壩已修筑至1/3壩高高程，且本工程為中壩，應(yīng)對(duì)壩基巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。⑧壩體表面出現(xiàn)裂縫。

3 續(xù)建加高缺陷處理設(shè)計(jì)

專家評(píng)審意見為設(shè)計(jì)指明了方向，按照上述會(huì)議精神，設(shè)計(jì)方開展了施工詳圖設(shè)計(jì)。對(duì)評(píng)審意見中提到的壩體、壩址缺陷，經(jīng)咨詢與會(huì)各主要專家，確定設(shè)計(jì)方案如下:

3.1 壩體裂縫處理

樓下河拱壩在砌筑到1/3壩高時(shí)因故停工，大壩長(zhǎng)期在空庫(kù)、低水位下運(yùn)行，氣溫的變化使該壩在左壩段、拱冠處各產(chǎn)生一條表面裂縫。1#裂縫、2#裂縫均位于大壩下游面。其中1#裂縫長(zhǎng)約10 m，裂縫開度約1.0 mm，自左壩段1 182.08 m高程向下延伸;2#裂縫長(zhǎng)約5 m，裂縫開度約0.5 mm，自河床中部壩段(拱冠)1 179.80 m高程向下延伸，上游壩面及壩體均未發(fā)現(xiàn)裂縫。對(duì)此表面裂縫處理如下:

采取化學(xué)材料嵌縫和水泥灌漿相結(jié)合來進(jìn)行處理，施工工藝為:鑿槽～嵌縫～鉆孔～沖洗～灌漿～封孔。其中:①鑿槽:對(duì)壩體裂縫進(jìn)行鑿槽，鑿槽成三角形，槽上口寬4 cm，槽深3～4 cm，壩體裂縫兩端各延伸0.5 cm;②嵌縫:嵌縫采用環(huán)氧樹脂，先對(duì)壩體裂縫鑿槽內(nèi)刷1道環(huán)氧樹脂液，然后用配制好的環(huán)氧樹脂嵌縫，用榔頭敲擊嵌補(bǔ)的環(huán)氧樹脂并用刮刀刮平;③鉆孔:在大壩下游面沿裂縫兩側(cè)交錯(cuò)水平鉆斜孔，孔距2.0 m，孔徑為Φ40;④沖洗:采用高壓水對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗，并檢查各孔是否串通，沖洗壓力為灌漿壓力的80%;⑤灌漿:灌漿時(shí)空氣溫度≤10℃，灌漿采用孔口循環(huán)灌漿法，灌漿壓力為0.25 MPa，灌漿材料為525#普通硅酸鹽水泥;⑥封孔:從大壩底部往上灌漿，待全部孔出漿且堵塞全部孔后不吸漿才結(jié)束灌漿進(jìn)行封孔［1］。

3.2 新老壩面結(jié)合處理

為確保新砌筑壩體和已砌筑壩體緊密結(jié)合在一起，整體均勻受力，新老接觸面采取以下處理措施:①?gòu)幕炷潦┕づ浜媳戎郑诒ＷC混凝土強(qiáng)度不變的前提下，適當(dāng)加大水灰比，調(diào)整砂率，增強(qiáng)新老壩接觸面的黏結(jié)力;②將原混凝土表層進(jìn)行鑿除，撬除所有松動(dòng)石塊;③對(duì)已建壩面進(jìn)行鑿毛沖洗處理后，在已砌筑壩體側(cè)面設(shè)置兩道膨脹止水條，在貼止水條前需對(duì)貼面進(jìn)行機(jī)械打磨并沖洗。膨脹止水條距上下游壩面均為500 mm，為防止振搗對(duì)止水的影響，用膨脹螺栓將其固定，螺栓平均間距為300 mm，在新老壩體結(jié)合面設(shè)置Φ20@400的騎縫鋼筋。

3.3 基礎(chǔ)及防滲處理

至擴(kuò)容前，拱壩左壩肩已開挖完畢，右壩肩也開挖一部分。由于停工時(shí)間較長(zhǎng)，兩壩肩已開挖表面雜草叢生、巖體風(fēng)化較重，需對(duì)壩肩巖體進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)挖，經(jīng)對(duì)拱壩體型分析并結(jié)合壩肩穩(wěn)定計(jì)算，確定兩壩肩平均擴(kuò)挖深度為3 m，建基面開挖至弱風(fēng)化巖體中上部的基巖，遇裂隙密集帶或卸荷裂隙適當(dāng)嵌深。為不改變?cè)叭缀纬叽纾S持原大壩體形，兩壩肩擴(kuò)挖部分采用C15混凝土回填，形成拱端墊座。壩基平均開挖深度為8 m，兩岸壩肩平均開挖深度為12 m?；鶐r采用垂直開挖，覆蓋層開挖邊坡為1∶1。壩基范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有大型巖溶洞穴，對(duì)一些巖溶裂隙、泥化夾層等，結(jié)合清基開挖，沖洗后回填混凝土及加強(qiáng)固結(jié)灌漿處理。

根據(jù)大壩中心“壩體與基巖接觸帶存在相對(duì)薄弱帶”的結(jié)論，為增加基巖的強(qiáng)度、剛度，提高彈性模量，增進(jìn)巖體的整體性和均一性，對(duì)整個(gè)壩基進(jìn)行了固結(jié)灌漿處理，固結(jié)灌漿分兩期實(shí)施，第一期重點(diǎn)選在河床壩基的節(jié)理密集帶，第二期選在兩岸岸坡壩基處。

固結(jié)灌漿孔深入基巖5 m，呈梅花型布置，孔排距均為3 m。在壩肩坡度＞50°的陡壁面及上游壩基接觸面進(jìn)行接觸灌漿，接觸灌漿孔結(jié)合固結(jié)灌漿孔布置，接觸灌漿的面積為600 m2。

根據(jù)地質(zhì)資料，壩址為補(bǔ)給型河谷類型，壩基及兩岸巖體在一定的深度下屬溶孔、溶隙型弱含水、弱透水巖體，壩基及兩壩肩砂巖在一定深度范圍內(nèi)，仍存在滲漏問題，必須進(jìn)行帷幕灌漿處理。根據(jù)大壩壩高，結(jié)合地質(zhì)情況，防滲帷幕以呂榮值q≤3 Lu控制下限。

帷幕灌漿也分兩期施工，第一期施工河床段，第二期施工兩岸坡段。河床壩基的帷幕灌漿下限為壩基以下25 m;兩岸坡的帷幕灌漿下限為垂直地面線以下25 m，兩壩肩防滲長(zhǎng)度自兩壩肩向山體內(nèi)各延伸50 m，兩岸帷幕邊界與地下水和正常蓄水位為交接銜接。帷幕線總長(zhǎng)234.5 m，防滲帷幕采用單排布置，孔距3 m。因兩岸地形坡度陡峻，露天灌漿存在較大的難度，故兩壩肩采用平洞灌漿，左、右岸灌漿平洞尺寸為3.0 m×3.5 m。

4 結(jié)語

樓下河水電站已于2010年10月蓄水發(fā)電，目前電站各建筑物均正常運(yùn)行。拱壩經(jīng)歷數(shù)次汛期洪水考驗(yàn)，大壩表面裂縫至今未張開、新老壩體亦無滲水現(xiàn)象，說明拱壩續(xù)建加高缺陷處理設(shè)計(jì)方案得當(dāng)。

［1］陸意剛.龍江水電站拱壩的設(shè)計(jì)和優(yōu)化［D］.南京:河海大學(xué)，2005.

TV642

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1007-7596(2014)06-0105-02

2014-03-11

劉勇(1981-)，男，仡佬族，貴州思南人，工程師，從事水利水電工程水工設(shè)計(jì)及施工管理;李懷斌(1979-)，男，貴州福泉人，工程師。