立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優(yōu)化

周道模（華電木里河水電開發(fā)有限公司，四川 西昌 615000）

立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優(yōu)化

周道模
（華電木里河水電開發(fā)有限公司，四川 西昌 615000）

在有效開挖基坑期間，可以充分利用聲波CT、單孔聲波、鉆孔取芯等有效勘探措施，為強(qiáng)化對下部巖石裂隙發(fā)育、斷層、破碎、薄層狀結(jié)構(gòu)巖體等地質(zhì)缺陷分布情況進(jìn)行全面了解，探究如何選擇建基面的壩體，分析和評價(jià)壩體安全，從總體上抬高優(yōu)化建基面，本文將針對立洲碾壓混凝土雙曲拱壩建基面高程優(yōu)化展開深入研究，針對性地提出建議。

立洲拱壩；建基面；不良地質(zhì)分布狀況；抬高優(yōu)化

1.工程概況

立洲水電站位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內(nèi)的木里河干流上。水庫擁有不完全年調(diào)節(jié)性能，2088m的正常需水量和1.897億m3總庫容。最大壩高為128.0m，具有355MW裝機(jī)容量（包含3×115MW+10MW生態(tài)機(jī)組），多年平均發(fā)電量達(dá)到15.46億kW.h。

立洲電站攔河大壩為拋物線雙曲拱型，壩頂高程和壩底高程分別為2092.00m、1960.00m，最大壩高達(dá)到128.0m；壩頂寬和壩底厚分別為7.0m、26.0m，厚高比未0.197。壩頂中心弧長201.82m，最大中心角89.9774°，壩體的布置基本上呈現(xiàn)對稱狀態(tài)，中心線方位為N25.4569°W。通過2個(gè)溢流表孔和1個(gè)中孔構(gòu)成了壩身泄洪系統(tǒng)，表孔堰頂高程2080.00m，孔口尺寸88m（寬×高）。在2030.0m高程設(shè)置中孔，孔口尺寸寬為5m，高為6m。

2.前期勘測設(shè)計(jì)成果

壩址區(qū)弱風(fēng)化巖體巖芯除少部分為柱狀外，其余均為碎塊狀，巖體內(nèi)形成裂隙，巖體不完整；微新巖體巖芯基本上為柱狀，無太多破碎狀巖體。在河床鉆孔中照射開展電磁波CT，得出的結(jié)論為高于1960m高程的巖體弱風(fēng)化巖體裂隙形成較多，缺乏完整的巖體，基本上呈現(xiàn)鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)。低于1960高程的巖體保持較好的完整性，少量裂隙，能達(dá)到建筑物所需要的巖體力學(xué)參數(shù)。

因此，大壩建基面高程確定為1960m，處于微風(fēng)化帶中，而鉆孔ZK2號周邊分布有薄層狀結(jié)構(gòu)巖體，必須經(jīng)過置換，開挖1954m高程，故將其挖除后回填，建立墊座。

圖1 壩基CT剖面圖

（1）壩基承載力要求

壩基巖石必須滿足較高的強(qiáng)度，具有較大承壓力。和以往勘察結(jié)果相比較，以壩體應(yīng)力要求為依據(jù)，最終決定選用高于5.5MPa承載力的壩基。

（2）壩基變形模量要求

壩基變形模量比較高，能發(fā)揮保護(hù)壩肩巖體的作用，減少壓縮變形。以過去勘察的結(jié)果為基準(zhǔn)，最終確定高于12GPa的壩基變形模量。

（3）壩基整體性及均勻性

為實(shí)現(xiàn)壩基良好的整體效果，實(shí)現(xiàn)均勻分布，應(yīng)當(dāng)對壩肩的斷層、溶蝕和軟弱夾層等進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（4）壩基聲波控制要求

參考過去勘察測量的結(jié)果，以變形模量要求為依據(jù)，結(jié)合聲波值間的關(guān)系和工程變形模量，必須按照以下要求有效控制壩基聲波：

① 河床建基面高程，聲波平均波速設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值Vp≥4600m/s；

② 通過各種工程手段，對壩基夾層、斷層和薄層狀結(jié)構(gòu)等軟弱結(jié)構(gòu)面進(jìn)行處理后，單孔聲波波速必須必對應(yīng)部位設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的85%（第①條）高。

3. 施工階段勘探檢測成果

結(jié)合立洲軟弱結(jié)構(gòu)發(fā)育和分布、拱壩巖性和壩基控制參數(shù)等依據(jù)，分別進(jìn)行聲波CT、聲波、變形模量孔、孔內(nèi)攝像等物探測試。

（1）聲波：使用聲波對孔進(jìn)行檢測，確定壩基巖石是否完整，包括爆破松動因素的影響；（2）聲波 CT、聲波孔等對河床中部薄層狀結(jié)構(gòu)發(fā)育區(qū)域、水平和其他不良地質(zhì)狀況進(jìn)行檢測。尤其必須了解清楚河床斷層間剪切帶的發(fā)育區(qū)域和發(fā)育水平，利用聲波CT（橫向發(fā)射）、地質(zhì)雷達(dá)線（垂直向發(fā)射）檢測，尤其是該工程層間剪切帶大部分為水平層，必須重視使用地質(zhì)雷達(dá)線（垂直向發(fā)射）檢測；（3）壩基巖石變形模量參數(shù)可通過變形檢測孔進(jìn)行復(fù)核；（4）攝像：對下部巖石地質(zhì)條件進(jìn)行直接勘察。

圖2 壩基物探檢查布置圖

以水電顧問集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院發(fā)布的《四川木里河立洲水電站河床壩基物探檢測成果報(bào)告》為依據(jù)，其檢測各項(xiàng)指標(biāo)的詳細(xì)參數(shù)結(jié)果如下：

（1）聲波測試成果

圖3 分段統(tǒng)計(jì)聲波值表

圖4 分段統(tǒng)計(jì)平均聲波值及標(biāo)準(zhǔn)差圖

從上圖可知，波速測點(diǎn)低于 3000m/s時(shí)，隨著深度增加，其分布呈現(xiàn)下降的態(tài)勢，在開外面以下0m～4m孔段集中分布，比例在11.9%～42.2%，4m～5m零星分布，未分布于5m以下孔段；波速測點(diǎn)在3000m/s～4600km/s時(shí)，在開挖面以下0m～5m孔段分布較為集中，比例位于18.8%～32.4%之間，其他孔段分布較少；波速測點(diǎn)超過4600m/s時(shí)，隨著深度增加呈現(xiàn)上升態(tài)勢，在低于開挖面2m的位置集中分布，比例范圍為66.3%～100%，5m以下超過90%均為波速測點(diǎn)大于4600km/s的孔段。

由于孔深不斷增加，開挖面以下各孔段平均波速不斷增大，標(biāo)準(zhǔn)差逐漸減小；在開挖面以下0～5m孔段主要分布著低波速帶，孔越深，低波速帶逐漸減少；在0～2m孔段中，平均波速達(dá)到3540m/s，河床壩基大部分集中分布著低波速帶，主要是因?yàn)閴位鶞\表層受到爆破開挖的影響；在拱壩中心線位置偏向左岸的位置集中分布著2～5m的低波速帶，少量分布于壩基右岸上游。

（2）變形模量測試成果

表1 河床壩基鉆孔彈模測試成果統(tǒng)計(jì)

從上表可知，大部分測點(diǎn)的變模值基本上處于16GPa～24GPa期間，僅有測試孔淺表部的 1～5m孔段的變形模量值處于較低水平，各測孔的變形模量平均值在20～21GPa區(qū)間內(nèi)。

4 建基面選擇

大壩河床建基面高程選擇分析如下表。

表5 河床建基面高程選擇分析表

綜上所述，1960m高程以下，壩基變形模量基本和設(shè)計(jì)要求相符合，壩基聲波在大約1963m的位置不符合要求的比例為23%，并且都在3000m/S以上，為滿足設(shè)計(jì)要求，可通過局部開挖、基礎(chǔ)處理等措施有效改善壩基。

5.結(jié)論

結(jié)合過去勘察的結(jié)果，以壩基巖石參數(shù)控制和設(shè)計(jì)體型為標(biāo)準(zhǔn)，以開挖揭露壩基巖石質(zhì)量檢測物探測試結(jié)果為依據(jù)，大壩基面增加到 1964m，按照規(guī)定的要求，壩基承載力、變形模量值和聲波都達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

隨時(shí)掌握壩基巖體質(zhì)量變化的動態(tài)，和前期勘探的結(jié)果進(jìn)行對比，分析現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，及時(shí)更正設(shè)計(jì)參數(shù)，并重新復(fù)核壩體穩(wěn)定、應(yīng)力和基礎(chǔ)承載力，在改善河床中間局部巖石破碎狀況后，規(guī)定 1964m高程的壩基建基，集水井開挖到1960m處。建基面增加4～10m左右，節(jié)省1.6萬m3左右的開挖量，1.2萬m3左右的混凝土量，預(yù)計(jì)節(jié)約528萬元直接投資額，縮短2個(gè)月的工期，有利于充分保障2012年順利進(jìn)行安全防洪度汛。

[1]梁奮強(qiáng). 混凝土雙曲拱壩施工質(zhì)量控制與管理[J]. 技術(shù)與市場,2014,05:182-183.

[2]王濤,吳旭彬,朱建民. 重力壩建基面選擇的研究[J]. 湖北水力發(fā)電,2004,03:30-32.

G322

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1007-6344（2016）04-0342-02

個(gè)人簡介：周道模，男，1962年8月11日生于四川廣漢，1984年7月畢業(yè)于成都科技大學(xué)水利工程系水工建筑專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，工程師職稱，現(xiàn)就職于華電木里河水電開發(fā)有限公司，副總工程師。2010年至2013年5月先后兼任華電木里河公司俄公堡分公司、立洲分公司經(jīng)理。