泸定水电站坝基灌浆廊道设计

索慧敏，姜媛媛，金 伟，王党在

（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072）

0 引 言

泸定水电站大坝坝基覆盖层深度最厚达148.6 m，且河谷较宽，防渗墙采用了110 m深悬挂式布置。为了节省工期及便于后期防渗系统检修补强，在坝基防渗墙顶部设置坝基灌浆观测廊道。由于河床、右岸灌浆观测廊道均置于覆盖层上，且右岸廊道起坡点下覆基覆界线局部凸起，廊道基础工程地质条件比较复杂。因此，廊道设计需要重点解决廊道的沉降变形、抗裂、抗渗等问题。

1 廊道结构布置

坝基灌浆廊道总长为425.75 m，其中河床段长240.92 m，右岸岸坡段长184.83 m，左岸廊道与基岩搭接长度为6.0 m，并与1 310.50 m高程灌浆平洞连接，中间设2 cm宽的结构缝。

灌浆廊道为城门洞形，结合灌浆施工需要，河床部位灌浆廊道尺寸为3.5 m×4.5 m （宽×高），廊道侧墙和顶拱厚1.2 m，底板厚3.64～4.81 m；右岸岸坡灌浆廊道尺寸为3.0 m×4.0 m （宽×高），廊道侧墙和顶拱厚1.0 m，底板厚2.5 m；底部设置顶宽3.9 m，底宽2.0 m，高2.0 m的倒梯形混凝土扩大段与防渗墙连接。廊道采用C30混凝土，廊道内设置30 cm×30 cm的排水沟，以便将廊道内渗水经左岸交通洞排至下游河道。

灌浆观测廊道两侧及顶部铺设高塑性粘土料，廊道与防渗墙之间设置倒梯形扩大段以改善防渗墙应力应变。为了防止廊道产生不均匀沉降，廊道底板下部两侧采用C15素混凝土翼板以起支撑作用，廊道与翼板之间设2 cm宽结构缝，缝内填充沥青麻片。

2 廊道结构计算

坝基灌浆观测廊道位于覆盖层上，而与之相连接的左岸1 310.50 m高程灌浆平洞底部位于基岩之上，两者基础条件差异较大，需在灌浆观测廊道与左岸灌浆平洞接头处设置结构沉降缝，以适应不均匀沉降。同时，右岸廊道起坡点下基覆界线局部凸起，使得廊道受力条件比较复杂。因此，廊道分缝位置的确定成为结构计算的关键问题。

结合泸定水电站防渗工程特点，技施阶段开展了大坝三维应力应变分析，廊道应力应变分析的焦点主要集中于左岸基覆界线和右岸基覆界线局部凸起处是否需要分缝和分缝位置的选择上。针对廊道分缝位置不同，共拟定了11个不同方案进行了对比研究。

计算结果表明，结构缝分缝位置对廊道两端沿坝轴向应力影响明显：

（1）左岸端随着分缝位置由基岩向河谷内移动，受基岩约束减小，廊道两端的反弯拉应力逐渐减小，最大反弯拉应力从17.6 MPa减小到0.5 MPa，但结构缝处的相互位移错动逐渐增大，顺河向最大错动从0.09 cm增加到1.8 cm，最大竖直向错动从0增加到4.5 cm。

（2）当廊道在右岸起坡点分缝且允许防渗墙屈服开裂时，由于受防渗墙约束相对变小，应力能较好地释放，坝轴向拉应力值较小，最大值为3.1 MPa，结构缝法向张量、竖直向和顺河向错动值最大分别3、0.4 cm和0.3 cm；廊道在右岸起坡点不分缝时，由于河床中央与两岸沉降差较大，此处坝轴向拉应力有所增大，最大值为5.7 MPa。

（3）结构缝位置对廊道顺河向应力和剪应力影响不大，最大值分别为4.7 MPa和5.6 MPa。

综上所述，在左岸基覆界线分缝及右岸起坡点分缝，虽然可以减小此处拉应力值，但缝的错动值较大，基覆界线处竖向错动达4.5 cm，右岸起坡点法向张开量达3 cm，给止水的设置带来一定难度；在左岸基岩上分缝和右岸起坡点不分缝，尽管受岩台和防渗墙等约束的反弯影响，造成局部应力较大，但可以通过配筋和其他的辅助防渗措施加以解决。因此，最终廊道分缝选定在伸入基岩6 m的位置。

3 结构缝止水措施

（1）对河床灌浆廊道搁置段基岩进行固结灌浆，孔深6 m，间排距均为2 m，梅花形交错布置。

（2）结构缝混凝土衬砌内埋设两道铜片止水，衬砌外表面缝口安设了氯丁橡胶管，缝周围外包柔性嵌缝填料和橡胶板，用膨胀螺栓固定在混凝土衬砌上。

随着坝体填筑量的不断增加以及水库蓄水的影响，廊道与左岸灌浆平洞连接部位结构缝可能会因施工缺陷、廊道与平洞基础条件不同，出现结构缝张开、错动等现象，严重的可能导致结构缝止水破坏，出现渗水、接触带粘土细颗粒被带出等情况。为此，对结构缝部位做了如下处理：结构缝两侧各1.0 m范围内预埋锚筋；若出现由于施工缺陷导致止水损坏或在大坝填筑、蓄水期间结构缝出现较大错动时，通过结构缝两侧预埋锚筋浇筑混凝土进行加固处理。

4 廊道抗裂、抗渗措施

（1）加强配筋。根据三维有限元计算的成果，按非杆件体系钢筋混凝土结构的配筋计算原则对廊道进行配筋计算，特别加强了基覆界线及右岸起坡点附近拉应力较大的廊道段的配筋。

（2）廊道混凝土中掺聚丙烯纤维。为了提高廊道结构自身的抗裂、抗渗、抗冲击、抗老化等性能，在廊道混凝土中增加了聚丙烯纤维，其掺入量约为0.9 kg/m3。

（3）廊道表面涂刷防水堵漏剂。为了避免廊道施工过程中由于温度或将来运行因受力过大表面产生裂缝而漏水，在廊道混凝土外表面涂刷水泥基渗透结晶型防水堵漏剂。

（4）廊道外包特种沥青防渗膜。廊道左岸基覆界线附近范围受基岩约束形成较大的反弯拉应力，由于廊道在右岸起坡点不设置结构缝，河床中央与两岸沉降差较大，此段形成拉应力亦较大。为了尽量避免由于应力过大导致廊道开裂漏水，在廊道拉应力区 （左岸0+061.60～0+086.40； 右岸0+272.00～0+352.00）外包一层特种沥青防渗膜。

5 结语

针对泸定水电站坝基灌浆观测廊道特殊地质条件，根据廊道三维应力应变分析成果并参考类似工程经验，泸定水电站大坝坝基灌浆观测廊道结构设计中采用了设沉降缝、加强配筋、混凝土掺聚丙烯纤维、廊道表面涂刷防水堵漏剂、外包特种沥青防渗膜等方法，解决了廊道的沉降、防渗、抗裂等技术难度问题，可为类似工程提供参考。