響水澗抽水蓄能電站進(jìn)/出水口基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

徐　波，周志業(yè)

（1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092；2.上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

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響水澗抽水蓄能電站進(jìn)/出水口基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

徐波1，周志業(yè)2

（1.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092；2.上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

［摘 要］文中根據(jù)地質(zhì)條件，對(duì)響水澗抽水蓄能電站進(jìn)出水口各結(jié)構(gòu)部位采取有針對(duì)性的處理，如基礎(chǔ)開挖、系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)噴護(hù)、回填灌漿、固結(jié)灌漿等措施，保證進(jìn)出水口的邊坡穩(wěn)定，地基承載力，抗滑穩(wěn)定，抗浮穩(wěn)定等，以滿足工程正常運(yùn)行要求。

［關(guān)鍵詞］進(jìn)/出水口；地質(zhì)條件；基礎(chǔ)處理；響水澗抽水蓄能電站

1　工程概況

響水澗抽水蓄能電站位于安徽省蕪湖市峨橋鎮(zhèn)，裝機(jī)容量1 000 MW，是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。電站由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、地面開關(guān)站等建筑物組成。輸水系統(tǒng)建筑物主要由上進(jìn)出水口、引水隧洞上平段、事故閘門井、豎井、壓力鋼管、尾水隧洞、尾水事故閘門井、下進(jìn)出水口等組成。

進(jìn)/出水口按2級(jí)水工建筑物設(shè)計(jì)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)情況洪水重現(xiàn)期100年，校核情況洪水重現(xiàn)期2 000年，工程區(qū)地震基本烈度為6°，地震設(shè)計(jì)烈度6°。

2　進(jìn)/出水口地質(zhì)

上進(jìn)/出水口覆蓋層厚度不大，一般為1～2 m，基巖為花崗巖，主要有F2，F(xiàn)18，F(xiàn)19，F(xiàn)12等斷層，斷層寬度為2～150 cm不等，走向?yàn)镹 0°～80°E，傾角均在80°以上。主要的破碎帶有f1，f2，f3，f34等，寬度為10～50 cm不等，走向除f34為N 81°E外，其余為N 8°～10°E，傾角為70°以上。探洞PD 5的0～40 m洞深內(nèi)，PD 12的0～60 m洞深內(nèi)，節(jié)理裂隙為發(fā)育～較發(fā)育，其余部分為較發(fā)育～不發(fā)育，主要產(chǎn)狀以N 5°W～N 15°E/SW或NW∠80°～85°為主。緩傾角裂隙僅局部可見，且不發(fā)育及延伸不長(zhǎng)。據(jù)探洞PD5和PD12、鉆孔、地表測(cè)繪資料，近山脊緩坡地段，巖石風(fēng)化較深，弱風(fēng)化帶下限水平深度為44～47.0 m，垂直分布深度在20.0 m以內(nèi)。

上平段上覆巖體厚20～60 m，覆蓋層厚度為0.5～2.5 m，基巖為微風(fēng)化或新鮮花崗巖，巖心率RQD＞80%。

豎井及高壓隧洞段，基巖為微風(fēng)化或新鮮花崗巖，裂隙較發(fā)育，產(chǎn)狀為N 60°～75°E/NW∠80°～85°和N 0°～15°E/NW∠80°～85°，緩傾角裂隙不發(fā)育，巖心率RQD＞80%。

尾水道段基巖為新鮮花崗巖，無較大規(guī)模的斷層破碎帶，Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面的節(jié)理主要有N 30°～40° W/SW∠75°～80°，N 0°～5°W/SW∠65°～80°，N 60°～70°E/NW∠80°～85°等3組。

下進(jìn)出水口段地形平緩（10°～25°），自然邊坡穩(wěn)定，覆蓋厚度2～10 m，基巖為三疊系上統(tǒng)黃馬青組泥巖、粉砂巖，花崗巖埋藏較深，黃馬青組泥巖、粉砂巖受構(gòu)造及風(fēng)化作用影響，工程地質(zhì)性質(zhì)較差，成洞工程地質(zhì)條件復(fù)雜，花崗巖巖性良好。黃馬青組與花崗巖的接觸面大致為N 10°～15°E/ SE∠40°～50°。

輸水系統(tǒng)地下結(jié)構(gòu)圍巖除上、下進(jìn)出水口附近及部分引水道豎井段為Ⅲ類外，其余均為Ⅱ類。

根據(jù)以上地質(zhì)條件，為了保證進(jìn)出水口的邊坡穩(wěn)定、地基承載力、抗滑穩(wěn)定及抗浮穩(wěn)定，對(duì)各結(jié)構(gòu)部位采取有針對(duì)性的基礎(chǔ)處理，以滿足工程正常運(yùn)行要求。

3　上進(jìn)/出水口基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

3.1邊坡開挖及支護(hù)

上進(jìn)/出水口的邊坡自上而下分層開挖，上部覆蓋層、全風(fēng)化層清除，3號(hào)引水洞以北開挖邊坡由1.0∶0.5過渡到1.0∶1.0，3號(hào)引水洞以南邊坡設(shè)203.85 m高程馬道，馬道以上開挖坡比取1∶1；馬道以下開挖坡為比取1.0∶0.5。根據(jù)水工模型試驗(yàn)成果，進(jìn)/出水口南、北兩側(cè)分別擴(kuò)大開挖形成186.45m高程平臺(tái)。進(jìn)/出水口前平臺(tái)開挖底坡水平，北側(cè)開挖邊坡1∶1，南側(cè)開挖邊坡1.0∶2.5。

在上進(jìn)/出水口1∶1邊坡坡頂設(shè)擋渣墻，擋渣墻后的水位變幅區(qū)坡面取消噴素混凝土，擋渣墻以下邊坡采取系統(tǒng)錨桿（φ22錨桿，長(zhǎng)3 m，間距1.5 m，入巖2.9 m）、掛網(wǎng)噴C20混凝土厚150 mm、設(shè)淺排水孔（D 50，長(zhǎng)0.7 m，間距2 m）等處理措施。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖揭露的地質(zhì)情況，南側(cè)203.85 m高程馬道后有一斷層較深，因此在南側(cè)馬道以下1.0∶0.5邊坡采用4根錨筋樁加強(qiáng)支護(hù)，錨筋樁采用3φ32，長(zhǎng)12 m。

上進(jìn)/出水口引水隧洞洞臉處采用φ22鎖口錨桿，長(zhǎng)6 m，間距1.5 m，入巖5.9 m，掛網(wǎng)噴C20混凝土厚150 mm。實(shí)際施工時(shí)，為確保進(jìn)洞安全，在洞臉系統(tǒng)噴錨支護(hù)的基礎(chǔ)上，對(duì)1，2及4號(hào)洞洞臉近開挖輪廓線頂板以上加設(shè)兩排隨機(jī)鎖口錨桿進(jìn)行支護(hù)，支護(hù)參數(shù)為：錨桿為φ25，間距1.5 m，梅花型布置，錨桿長(zhǎng)6 m，外露10 cm；對(duì)3號(hào)洞開挖輪廓線以上洞臉布置兩排φ32錨桿，間距0.5～1.0 m，梅花型布置，錨桿長(zhǎng)7 m，外露10 cm；兩側(cè)邊墻開挖輪廓線外，自上而下布置一排側(cè)向鎖口錨桿，支護(hù)參數(shù)與頂拱鎖口錨桿參數(shù)相同。

在1號(hào)、2號(hào)引水隧洞之間滑道部位，斷層f366從滑道斜穿過，受斷層與裂隙及開挖的影響，滑道部位斷層附近巖石較破碎，穩(wěn)定性較差。邊坡裂隙中以近NS向、陡傾角為主，該組裂隙延伸長(zhǎng)，表部呈微張～張開狀，間距0.5～2.0 m，特別是在1號(hào)、2號(hào)洞臉邊坡發(fā)育。該組裂隙控制局部邊坡開挖的坡比，受該組裂隙的影響，局部邊坡開挖坡比陡于設(shè)計(jì)坡比。整個(gè)邊坡采取了系統(tǒng)錨桿、掛網(wǎng)噴護(hù)的聯(lián)合支護(hù)措施，對(duì)局部穩(wěn)定性較差的部位采取放坡及加強(qiáng)支護(hù)。

1）施工開挖過程中對(duì)不穩(wěn)定塊體加強(qiáng)清撬，如無法清除加強(qiáng)隨機(jī)支護(hù)。

2）對(duì)滑道范圍內(nèi)f366斷層及破碎帶進(jìn)行挖除，開挖面深入斷層下盤內(nèi)較完整的巖石1 m，斷層開挖面布置φ22@1 500、L=4 m錨桿及回填C20混凝土塞，斷層以下布置6根φ32（長(zhǎng)12 m）錨筋樁。原滑道兩側(cè)的邊坡由直挖改成放坡開挖。

3）滑道兩側(cè)邊坡的系統(tǒng)錨桿由原來的3 m加長(zhǎng)到4.5 m。

4）滑道南側(cè)1號(hào)洞洞臉邊坡高程224.90～218.32 m段由于巖石較破碎、風(fēng)化較強(qiáng)烈，將設(shè)計(jì)坡比由1∶1放緩至1.0∶1.3；高程203.00～186.55 m段增加5根φ32（長(zhǎng)12 m）錨筋樁加強(qiáng)支護(hù)。

3.2探洞封堵

PD 5探洞位于進(jìn)/出水口2號(hào)與3號(hào)引水隧洞之間175.85 m高程，全長(zhǎng)采用C15混凝土封堵。PD12探洞位于進(jìn)/出水口左側(cè)164.54 m高程，洞口長(zhǎng)20 m，采用C15混凝土封堵，封堵段采用埋石混凝土，洞頂拱采用同強(qiáng)度等級(jí)砂漿進(jìn)行回填灌漿。

3.3攔污柵段、擴(kuò)散段基礎(chǔ)處理

攔污柵段建基面巖石以花崗巖為主，局部有閃長(zhǎng)玢巖巖脈，巖石呈弱風(fēng)化。該段未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的斷層，裂隙比較發(fā)育，以陡傾角為主，巖石較破碎，巖石呈塊狀。對(duì)規(guī)模較小的斷層進(jìn)行刻槽處理并回填混凝土找平。

擴(kuò)散段基巖以弱～微風(fēng)化的花崗巖為主，局部有閃長(zhǎng)玢巖細(xì)脈。開挖揭露規(guī)模較大的斷層有F2，在樁號(hào)上進(jìn)0+30以南沿?cái)鄬游g變范圍較寬1.0～1.5 m，向北逐漸收斂，斷層寬10～30 cm。裂隙比較發(fā)育，以陡傾角為主，局部巖石較破碎。對(duì)裂隙密集帶適當(dāng)挖深并用混凝土找平。對(duì)F2斷層采取槽挖、回填混凝土并適當(dāng)布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0 m），錨桿φ22 mm，長(zhǎng)4 m，外露800 mm，間距1.5 m。

上進(jìn)/出水口攔污柵段、擴(kuò)散段的底板采用φ22 mm錨桿與基巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)4 m，入巖3.2 m。1號(hào)攔污柵段及擴(kuò)散段南側(cè)直立坡和4號(hào)攔污柵段及擴(kuò)散段北側(cè)直立坡采用φ22錨桿與攔污柵段及擴(kuò)散段邊墩連接，間距2 m，長(zhǎng)6 m，入巖5 m。引水洞之間的巖臺(tái)采用系統(tǒng)錨桿（φ22錨桿，長(zhǎng)3 m，間距1.5 m，入巖2.9 m）、掛網(wǎng)噴C20混凝土厚150 mm、設(shè)淺排水孔（D50，長(zhǎng)0.7 m，間距2 m）等處理措施。

3.4上平洞及事故閘門井基礎(chǔ)處理

上平洞及閘門井巖性主要為花崗巖，局部閃長(zhǎng)玢巖巖脈侵入。1—4號(hào)引水隧洞上平洞段巖石呈微風(fēng)化狀；閘門井除井口段巖石呈弱風(fēng)化外，其余井壁段巖石呈微風(fēng)化狀。引水洞段除3號(hào)引水洞樁號(hào)引0-73～0-40 m、4號(hào)引水洞樁號(hào)引0-73～0-60 m段斷層、裂隙比較發(fā)育、巖石較破碎，圍巖類別屬Ⅳ～Ⅲ類外；其余洞段巖石相對(duì)較完整，圍巖類別屬Ⅲ類。1—4號(hào)閘門井除井口部位巖石風(fēng)化裂隙較發(fā)育呈Ⅳ～Ⅲ類，其余呈Ⅲ類。

根據(jù)揭露的地質(zhì)情況采取的工程處理措施如下：

1）1—4號(hào)洞內(nèi)的矩形段、漸變段的頂拱、邊拱采用φ22 mm錨桿與基巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)3 m，出露70 mm，掛網(wǎng)噴C20混凝土厚100 mm；隧洞段噴C20素混凝土厚100 mm。矩形段、漸變段、隧洞段襯砌結(jié)構(gòu)施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行回填灌漿和固結(jié)灌漿，每排8孔，排距3 m，入巖4 m，頂拱120°范圍內(nèi)各孔兼作回填灌漿孔。

2）3號(hào)引水洞引0-73.00～引0-65.00段洞口上覆巖體較薄，增加8榀工字鋼進(jìn)行支撐；引0-53.00～引0-40.00段受斷層、裂隙及巖脈發(fā)育的緣故，巖石破碎，采用φ22 mm錨桿與圍巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)3 m，出露70 mm，掛網(wǎng)噴C20混凝土厚100 mm。如圖1所示。

3）對(duì)1—4號(hào)引水洞在裂隙發(fā)育、斷層部位增加隨機(jī)錨桿處理。

4）上事故閘門井采用φ22 mm錨桿與圍巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)4 m，出露70 mm，掛網(wǎng)噴C20混凝土厚100 mm；豎井與引水洞交匯部位設(shè)兩排鎖口錨桿φ25 mm，排距1.25 m，間距1.5 m，長(zhǎng)6 m，出露70 mm。襯砌結(jié)構(gòu)施工完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后對(duì)事故閘門井下部、豎井段及上室底板進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔排距3 m，入巖4 m。

4　下進(jìn)/出水口基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

4.1邊坡開挖及支護(hù)

下進(jìn)/出水口正面邊坡自上而下分層開挖，山坡側(cè)邊坡設(shè)46.35 m高程和31.35 m高程二級(jí)馬道，46.35 m高程馬道以上開挖坡比取1∶1；46.35 m高程馬道以下到16.15 m高程道路開挖坡比取1.0∶0.7，道路以下開挖邊坡取1.0∶0.8，洞臉兩側(cè)開挖邊坡由1∶0.8過渡到1.0∶2。邊坡除開口線附近有厚1～2 m的坡積碎石土覆蓋外，其余均為巖質(zhì)邊坡。邊坡巖性以花崗巖為主，在高程16.15 m以下3號(hào)、4號(hào)引水洞洞臉邊坡分布有石英角巖。邊坡巖石除頂部1～3 m及北側(cè)邊坡風(fēng)化較強(qiáng)烈?guī)r石呈全～強(qiáng)風(fēng)化狀外，其余巖石以弱風(fēng)化為主。

16.15 m高程馬道以上邊坡根據(jù)巖體完整性采取系統(tǒng)錨桿、隨機(jī)錨桿、掛網(wǎng)、噴混凝土等一種或多種聯(lián)合處理措施，進(jìn)/出水口北側(cè)轉(zhuǎn)彎段邊坡（D 0-00267～D 0+070.00 m），由于邊坡自穩(wěn)條件差，將原來1∶1的邊坡削緩為1.0∶1.2。對(duì)16.15 m高程以下邊坡采取掛網(wǎng)錨噴處理。邊坡支護(hù)的具體措施：系統(tǒng)錨桿采用φ22錨桿，長(zhǎng)3m，間距1.5 m，入巖2.9 m；隨機(jī)錨桿采用φ22錨桿，長(zhǎng)3 m，間距1.5 m，入巖2.9 m；掛網(wǎng)噴C20混凝土厚150 mm；在正面16.15 m高程以上邊坡坡底設(shè)置一排深排水孔D 150，長(zhǎng)15 m，間距2.5 m，其余邊坡設(shè)淺排水孔D50，長(zhǎng)0.7m，間距2 m。

下進(jìn)/出水口尾水隧洞洞臉處采用φ22鎖口錨桿，長(zhǎng)6 m，間距1.5 m，入巖5.9 m，掛網(wǎng)噴C20混凝土厚150 mm。

4.2漸變段、下事故閘門井基礎(chǔ)處理

漸變段、下事故閘門井基礎(chǔ)座落在弱風(fēng)化花崗巖上，其基礎(chǔ)采用φ22 mm錨桿與基巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)4 m，入巖3 m。上部結(jié)構(gòu)澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后對(duì)基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔間距3 m，入巖3.5 m。

4.3事故閘門井工作橋基礎(chǔ)處理

下事故閘門井工作橋的1號(hào)橋臺(tái)、1號(hào)橋墩承臺(tái)底座落在全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖上，巖性軟弱，強(qiáng)度不滿足要求，每個(gè)基礎(chǔ)底部采用兩根直徑1.2 m的C25鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁端置于弱風(fēng)化巖石上。2號(hào)橋墩承臺(tái)基礎(chǔ)座落在弱風(fēng)化花崗巖上，3號(hào)橋墩承臺(tái)基礎(chǔ)座落在弱風(fēng)化石英角巖上，強(qiáng)度和穩(wěn)定均可滿足要求，采用天然地基，基礎(chǔ)與基巖之間采用兩排φ25 mm錨桿連接，間距1 m，長(zhǎng)4 m，入巖3 m。

4.4矩形段、擴(kuò)散段、防渦梁及整流段基礎(chǔ)處理

矩形段、擴(kuò)散段、防渦梁及整流段建基面巖石以石英角巖為主，局部為花崗巖，巖石呈弱風(fēng)化。開挖揭示基巖有斷層f507，f508通過，斷層寬度0.05～0.4 m，陡傾角，斷層規(guī)模較小。巖石裂隙發(fā)育，部分石英角巖沿裂隙蝕變。

開挖過程中對(duì)斷層破碎帶、蝕變帶寬度大于等于0.5 m的，采用槽挖并回填混凝土塞，并適當(dāng)布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0 m），錨桿φ22 mm，長(zhǎng)4 m，外露800 mm，孔距1.5 m，排距2.0 m。對(duì)寬度較小處采取了刻槽處理，并回填混凝土。

下進(jìn)/出水口矩形段、擴(kuò)散段、防渦梁及整流段的底板采用φ22 mm錨桿與基巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)4 m，入巖3 m。上部結(jié)構(gòu)澆筑完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后對(duì)基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，灌漿孔間距3 m，入巖3.5 m。

4.5攔污柵交通橋基礎(chǔ)處理

兩側(cè)岸坡段攔污柵交通橋橋墩（臺(tái)）根據(jù)承臺(tái)底開挖揭示基巖出露情況采取相應(yīng)的基礎(chǔ)處理型式。6號(hào)橋墩、9號(hào)橋墩基礎(chǔ)落在弱風(fēng)化石英角巖上，采用天然地基，基礎(chǔ)與基巖之間采用兩排φ25 mm錨桿連接，間距1 m，長(zhǎng)4 m，入巖3 m；2，3號(hào)橋臺(tái)，4，5，7，8號(hào)橋墩基礎(chǔ)座落在全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥質(zhì)粉砂巖上，每個(gè)基礎(chǔ)底部采用2根直徑1.2 m的C25鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁端置于弱風(fēng)化巖石上。

4.6前池基礎(chǔ)處理

前池基巖巖性主要為石英角巖，靠近庫內(nèi)局部為泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，巖石呈強(qiáng)～弱風(fēng)化狀?；A(chǔ)開挖面發(fā)育一條寬0.5～0.8m斷層f509，層面裂隙和陡傾角節(jié)理發(fā)育，巖石較破碎。對(duì)斷層進(jìn)行槽挖、回填混凝土并適當(dāng)布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0m），錨桿φ22mm，長(zhǎng)4m，外露800mm，孔距1.5m，排距2.0m。

前池水平段底板用φ22 mm錨桿與基巖連接，間距1.5 m，長(zhǎng)4 m，入巖3.25 m。底板上設(shè)置排水孔，直徑100 mm，間距1.5 m，用土工布袋裝粗砂塞滿。前池斜坡段開挖坡比1.0∶15，采用M 10漿砌塊石護(hù)底。

前池南北兩側(cè)邊坡開挖坡比1.0∶1.5，北側(cè)邊坡巖性為石英角巖及泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，南側(cè)邊坡巖性為泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，巖石多呈全～強(qiáng)風(fēng)化為主。靠近下進(jìn)/出水口側(cè)邊坡坡度高、但風(fēng)化強(qiáng)度弱，靠近庫盆側(cè)坡度小，風(fēng)化強(qiáng)烈。整個(gè)邊坡坡面采用了M 10漿砌塊石護(hù)坡。

［參考文獻(xiàn)］

［1］王成林，楊令強(qiáng)，秦冰，楊克坤.固結(jié)灌漿對(duì)隧洞圍巖穩(wěn)定的影響［D］.第三屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集，1999.

［2］劉慧霞.水電站灌漿平洞固結(jié)灌漿研究［D］.西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

［中圖分類號(hào)］TV671

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A

［文章編號(hào)］1002—0624（2016）07—0005—04

［收稿日期］2015-12-22