麒麟觀水電站大壩基礎處理設計

摘 要：建基地質(zhì)條件對水電站大壩壩體及滲流穩(wěn)定性有直接的影響，而天然建壩基礎存在承載與防滲能力不足的問題，需采取綜合的大壩基礎處理方案進行治理。結(jié)合麒麟觀水電站碾壓混凝土雙曲拱壩現(xiàn)場實際情況，設計采用防滲帷幕、固結(jié)灌漿以及基礎排水的處理方案，工程處理效果良好。

關鍵詞：碾壓混凝土雙曲拱壩；基礎處理；施工要點

1 工程概況

麒麟觀水電站樞紐工程位于五峰縣南河中下游，工程主體由碾壓混凝土雙曲拱壩、壓力引水隧洞和電站廠房三部分組成。水庫大壩壩頂高程462m，壩基高程385m，最大壩高77m，壩頂拱圈中心線長131.81m。施工導流隧洞、進水口、壓力引水隧洞和電站廠房位于河道左岸，電站廠房距大壩壩址約3km，尾水直接進入南河下游河道。

工程地質(zhì)：庫壩區(qū)為狹谷型河段，區(qū)域內(nèi)斷層、裂隙及巖溶較為發(fā)育，T1j3及T1j5地層為庫壩區(qū)內(nèi)的相對隔水層，兩岸山體渾厚，庫水無向鄰谷滲漏條件，但存在通過大栗樹巖溶通道向松樹坡等處滲漏和經(jīng)剪家臺巖溶系統(tǒng)向下游滲漏的可能。兩岸風化殘坡積土層不厚，主要殘坡積物分布于洼地部位，植被較發(fā)育，預計建庫后只會形成輕微淤積，不影響水庫效益。

2 水電站大壩基礎處理設計

基礎處理包括大壩和兩岸基礎處理，大壩基礎處理工程項目有帷幕灌漿、固結(jié)灌漿，壩體、拱座、河床基礎排水孔和廊道鋼筋混凝土等；兩岸基礎處理工程項目有灌漿隧洞（含壩肩灌漿平洞）和帷幕灌漿等。

2.1 基礎防滲帷幕

2.1.1 河床及岸坡防滲帷幕

根據(jù)地質(zhì)鉆孔試驗資料，河床基礎滲流控制采用“上阻下排”的工程措施，基礎防滲帷幕深度按q=3～5Lu確定，深入此控制高程以下不少于5m。根據(jù)上述壩基滲流控制原則，河床基礎防滲帷幕底線高程定為368m，帷幕軸線沿壩軸線延伸，擬定單排孔布置，孔距2.5m，采用懸掛式帷幕。灌漿施工在壩內(nèi)灌漿廊道內(nèi)進行，每排孔按三序位逐漸加密施工。

兩岸壩肩帷幕向兩岸山體延伸一定距離，局部斷層帶、裂隙密集帶以及巖溶發(fā)育部位其防滲帷幕進行適當?shù)募由罴用?。拱壩壩端各設一條灌漿平洞向兩岸延伸35m，灌漿平洞尺寸2.5m×3.5m（寬×高），方向與河流流向基本垂直。根據(jù)地質(zhì)資料，右壩肩帷幕灌漿底線高程為432m，岸坡高程412～462m之間的帷幕灌漿，在壩體澆筑完成之后進行，帷幕平均深度30m左右；左壩肩帷幕灌漿底線高程為387m，考慮412～458m地段巖溶相對發(fā)育，412m高程以下巖體透水性較弱，且壩肩處發(fā)育有F1斷層、T2裂隙以及下游多條緩傾角裂隙，擬定左壩肩岸坡采用雙排帷幕灌漿，孔距3m，排距2m，帷幕平均深度58m左右，帷幕灌漿施工采用先下游排、后上游排，每排孔按三序位逐漸加密施工。其它均為單排布置，孔距2.5m，帷幕灌漿分二序位逐漸加密施工；帷幕灌漿采用自上而下分段灌漿，灌漿壓力根據(jù)試驗確定。其鉆孔方向傾向上游，在0～15°之間選擇，宜穿過巖體的主要裂隙和層理。

2.1.2 水庫庫岸

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，水庫左岸庫岸近壩段412～458m高程地段巖溶相對發(fā)育，基礎處理設計對該高程段作防滲帷幕處理，帷幕軸線方向NW322°（基本平行庫岸），帷幕軸線長度475m，采取灌漿隧洞進行施工，隧洞接左岸壩肩灌漿平洞，洞底高程462m，斷面2.5m×3.5m，帷幕頂部高程460m，最大孔深75m，最小孔深24m；同理，在右壩肩接灌漿平洞沿庫岸開挖隧洞，帷幕軸線方向NS200°，帷幕軸線長度170m，帷幕平均孔深25m。

2.2 基礎固結(jié)灌漿

對大壩建基面上分布較小斷層或裂隙密集帶等軟弱巖體進行挖槽處理，并對淺部巖體進行固結(jié)灌漿，是基礎處理不可缺少的。根據(jù)地質(zhì)資料表明，河床段固結(jié)灌漿伸入基巖5m，岸坡段固結(jié)灌漿伸入基巖8m，設計孔距3m，排距3m。河床和邊坡固結(jié)灌漿孔最寬處布設4排，固結(jié)灌漿孔采用梅花狀布置；對左、右岸坡結(jié)合固結(jié)灌漿進行壩山接觸灌漿，在固結(jié)灌漿中對F1斷層、T2裂隙和可能遇到的其它斷層、破碎帶進行加強固結(jié)灌漿處理，為保證大壩碾壓混凝土施工進度，左右岸固結(jié)灌漿擬先鉆孔、預埋灌漿管路到大壩拱座下游進行后期灌漿作業(yè)。

2.3 基礎排水

為了降低壩肩（拱座）防滲帷幕下游處的滲透壓力，增加兩岸巖體的穩(wěn)定性，防止壩基承載力的降低，在灌漿帷幕后設一道排水屏幕。

2.3.1 壩肩基礎排水

在拱壩左右壩肩設置水平排水屏幕，屏幕的高程范圍為410～460m，排水孔在左右岸坡短廊道里鉆孔，孔徑110mm，平均孔深50m，并向下游傾斜2～5°。

2.3.2 河床基礎排水

在灌漿廊道內(nèi)設置垂直排水孔，排水孔深度按灌漿帷幕深度的二分之一考慮，排水孔直徑為110mm，孔距3m，平均孔深12m。

3 灌漿施工要點

灌漿施工是整個基礎處理方案的重點，其是確保形成灌漿構筑物質(zhì)量的重要保證，工程施工中應嚴格掌握灌漿施工的要點。根據(jù)本工程地質(zhì)條件，采用自上而下分段灌漿法，灌漿施工參數(shù)由現(xiàn)場實驗得出，特殊地質(zhì)區(qū)段適當調(diào)整灌漿方式與灌漿參數(shù)；基巖灌漿采用循環(huán)式灌漿法，分序加密施灌。灌漿塞布設在已灌段的底部以上0.5m處，以防漏灌?？卓跓o涌水的孔段，灌漿結(jié)束后可不待凝，但在斷層、破碎帶等地質(zhì)條件復雜地段則待凝，待凝時間根據(jù)地質(zhì)條件而定。除此之外，灌漿施工還應做到兩點：首先，同一地段的基巖灌漿，必須在先完成固結(jié)灌漿并經(jīng)檢查合格后，才能進行該地段的帷幕灌漿；其次，在進行裂隙沖洗、壓水試驗和灌漿過程中，均進行抬動觀測，對布設抬動監(jiān)測設備的灌區(qū)，在設備儀器裝置完畢并完成初始測試和記錄后，方可進行各工序灌漿施工作業(yè)。當有抬動變形時，立即停止施工，待批準處理措施后，才能繼續(xù)進行。

4 結(jié)束語

（1）基礎處理是大壩安全運行的關鍵保障，在設計中應根據(jù)實際地質(zhì)情況，嚴格按照規(guī)范要求進行，在保證安全的情況下，進行合理優(yōu)化。麒麟水電站大壩基礎地質(zhì)條件較為復雜，存在斷層帶、裂隙密集帶以及巖溶發(fā)育為代表的地質(zhì)缺陷。為解決壩基滲流問題與提升基礎承載能力，工程設計采用防滲帷幕與固結(jié)灌漿的方式對河床、岸坡等大壩基礎進行處理，并設置排水屏幕、排水孔等方式確保施工構筑物的穩(wěn)定性。

（2）大壩基礎施工完畢后檢驗工程施工質(zhì)量，灌漿后巖體及裂隙的孔壓水試驗值（ω<0.03L/min·m·m）與巖體縱波波速（大于3500m/s）合格率在95%以上，達到工程施工要求。水電站建成蓄水運行之后，水電站運行狀態(tài)良好，壩體壩基變形與壩基揚壓力、滲流量均在安全允許范圍內(nèi)，進一步驗證了水電站大壩基礎處理方案的合理性。

參考文獻

[1]焦雪梅，雷聲軍，陳毅峰，等.光照水電站大壩基礎處理設計探討[J].水工建筑，2014（12）：48-50.

[2]孫釗.大壩基巖灌漿[M].北京：中國水利出版社，2004.

[3]孫金蓮.玄廟觀碾壓砼拱壩基礎處理方案設計與施工[J].水利科技與經(jīng)濟，2015，1：25-27.

[4]羅洪波，崔進.大花水水電站攔河大壩基礎處理設計[J].貴州水力發(fā)電，2007，2：18-21.

[5]黃煒雄.淺析水庫大壩基礎固結(jié)灌漿補強加固施工技術[J].技術與市場，2010（8）：303.

作者簡介：孫金蓮（1983，9-），女，湖北宜昌人，畢業(yè)于三峽大學，本科，研究方向：水利工程設計。