桐柏蓄能電站上庫庫岸邊坡加固方案優(yōu)化比選

楊愛利，陳 斌，張士平

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 臺(tái)州317200）

1 概述

華東桐柏抽水蓄能電站位于浙江省天臺(tái)縣境內(nèi)，距縣城7 km，與杭州直線距離150 km。電站樞紐由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下洞室群、地面開關(guān)站、中控樓等部分組成。地下廠房內(nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300 MW的混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為1 200 MW。上水庫為土壩，最大壩高為37.15 m，上水庫總庫容約1 146.8萬m3；下水庫為混凝土面板堆石壩，最大壩高為68.25 m，下水庫總庫容約1 283.6萬m3。本工程屬大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，次要永久性建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

上水庫庫岸邊坡以花崗巖和凝灰?guī)r為主，自然坡角25～35°，斷層不甚發(fā)育，節(jié)理較發(fā)育。覆蓋層厚度一般0.5～1.5 m，局部3～5 m。改建為桐柏抽水蓄能電站后，水位日變幅達(dá)20.21 m，庫水位變動(dòng)帶庫岸范圍的邊坡由強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化巖（土）組成，坡度約15～75°，不存在較大規(guī)模的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，在庫水位急驟升降變化條件下，會(huì)發(fā)生局部小規(guī)模的邊坡再造。

2 安全性分析

桐柏抽水蓄能電站上水庫是原桐柏常規(guī)電站水庫，經(jīng)大壩加固加高后形成。上水庫正常高水位為396.21 m，征地線高程為396.28 m，正常高水位與征地線高程只差0.07 m，征地線以上為村民居住地、耕地及環(huán)庫公路，所以對(duì)庫岸邊坡的穩(wěn)定性尤為重要。作為原常規(guī)電站的水庫，庫水位漲落幅度很小，對(duì)庫岸穩(wěn)定強(qiáng)度要求不高，干砌石擋墻護(hù)坡、土堤及自然土質(zhì)坡就能滿足庫岸邊坡穩(wěn)定要求?？勺鳛槌樗钅茈娬镜纳纤畮欤捎谌諑焖活l繁漲落，對(duì)庫岸邊坡的強(qiáng)度要求大大提高，原來的邊坡強(qiáng)度不能滿足要求。抽水蓄能電站的上水庫已運(yùn)行13年，經(jīng)每天庫水位的大幅漲落，庫水對(duì)庫岸邊坡不斷的侵入和滲出，造成庫岸發(fā)生坍塌、滑坡等缺陷，影響了庫岸居民住房、耕地及環(huán)庫公路的安全（見圖1、圖2）。為解決以上存在的問題和安全隱患，需對(duì)存在穩(wěn)定問題的邊坡進(jìn)行檢修加固處理。

圖1 庫岸不穩(wěn)定邊坡造成庫岸公路塌陷

3 項(xiàng)目可選方案

圖2 庫岸邊坡坍塌圖

3.1 項(xiàng)目方案

在桐柏抽水蓄能電站運(yùn)行方式下，庫水位頻繁變動(dòng)帶庫岸范圍的邊坡由強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化巖（土）組成，庫岸局部發(fā)生坍塌、滑坡等缺陷，處理方案選擇如下：

方案一：對(duì)庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用上部堆石壓坡，坡腳混凝土擋墻的防護(hù)形式，堆石壓坡坡比1：2.0，下部擋墻采用重力式，墻頂寬80 cm，面坡 1：0.15，背坡 1：0.45，擋墻基礎(chǔ)坐落在基巖上，擋墻高2.5～5.5 m，根據(jù)地形適當(dāng)調(diào)整擋墻高度.基底開挖坡比1：10，擋墻底部設(shè)1 m厚C20混凝土底座，基礎(chǔ)面以下3 m范圍岸坡采用0.5 m厚C20混凝土貼破+錨桿進(jìn)行加固。擋墻上部堆石表面設(shè)漿砌塊石護(hù)坡，漿砌石護(hù)坡頂高程為396.5 m，頂寬不小于1 m。擋墻內(nèi)及護(hù)坡上布置PVC排水管，排水管端部設(shè)置反濾保護(hù)。擋墻的布置以擋墻基礎(chǔ)開挖不影響環(huán)庫公路使用，擋墻基礎(chǔ)布置不侵占原有庫容為原則。

方案二：對(duì)庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用上部堆石壓坡，坡腳漿砌石擋墻的防護(hù)形式，堆石壓坡坡比1：2.0，下部擋墻采用重力式，墻頂寬80 cm，面坡 1：0.25，背坡 1：0.5，擋墻基礎(chǔ)坐落在基巖上，擋墻高3～6 m，根據(jù)地形適當(dāng)調(diào)整擋墻高度，基底開挖坡比1：10，擋墻底部設(shè)1 m厚埋石混凝土底座，基礎(chǔ)面以下岸坡清除表層覆蓋層后布置系統(tǒng)錨桿進(jìn)行加固。擋墻上部堆石表面設(shè)漿砌塊石護(hù)坡，漿砌石護(hù)坡頂高程為396.5 m，頂寬不小于1 m。擋墻內(nèi)及護(hù)坡上布置PVC排水管，排水管端部設(shè)置反濾保護(hù)。擋墻的布置以擋墻基礎(chǔ)開挖不影響環(huán)庫公路使用，擋墻基礎(chǔ)布置不侵占原有庫容為原則。

方案三：對(duì)庫岸396.5 m高程以下邊坡加固采用堆石壓坡，壓坡坡比1：3.0，開挖面自上而下依次設(shè)：40 cm厚干砌塊石護(hù)坡、60 cm厚過渡料、40 cm厚反濾料。

3.2 安全方面比較

方案一：采用混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，該方案結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可靠性好：

方案二：采用漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，漿砌石容重較混凝土比重小，為滿足抗滑穩(wěn)定要求，漿砌石擋墻斷面較混凝土擋墻更大，由于岸坡地形較陡，為保證基礎(chǔ)坐落在強(qiáng)風(fēng)化基巖上，漿砌石擋墻基礎(chǔ)開挖深度較混凝土擋墻更深，且漿砌石較混凝土抗剪強(qiáng)度低，且施工過程中水泥砂漿的比例難以保證，會(huì)直接影響擋墻的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及穩(wěn)定性。

方案三：采用堆石壓坡加漿砌石護(hù)坡結(jié)構(gòu)，該方案壓坡坡面較緩，能較好的適應(yīng)庫水位頻繁漲落的情況，可靠性較好。

3.3 效能方面比較

三個(gè)施工方案均較成熟，方案三處理坡面面積較大，施工時(shí)要求庫水位較低，考慮施工時(shí)盡量不影響電站運(yùn)行，需配合電站較低水位時(shí)方可施工，因此施工周期略大于方案一、方案二。

3.4 設(shè)備全壽命周期成本比較

方案一投資較高，方案二及方案三投資略小，但方案一穩(wěn)定性優(yōu)，且能有效解除安全缺陷，減少重復(fù)投資，成本價(jià)值合理（見圖3）。

圖3 方案一：上部石渣壓坡+混凝土擋墻方案

4 結(jié)論

方案一投資雖然不是最省，但是方案一結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可靠性及耐久性好，且不侵占庫容，對(duì)電站運(yùn)行及發(fā)電效益影響最小，因此，最終采用方案一，即上部石渣壓坡+混凝土擋墻方案。