麒麟观水电站大坝基础处理设计

摘 要：建基地质条件对水电站大坝坝体及渗流稳定性有直接的影响，而天然建坝基础存在承载与防渗能力不足的问题，需采取综合的大坝基础处理方案进行治理。结合麒麟观水电站碾压混凝土双曲拱坝现场实际情况，设计采用防渗帷幕、固结灌浆以及基础排水的处理方案，工程处理效果良好。

关键词：碾压混凝土双曲拱坝；基础处理；施工要点

1 工程概况

麒麟观水电站枢纽工程位于五峰县南河中下游，工程主体由碾压混凝土双曲拱坝、压力引水隧洞和电站厂房三部分组成。水库大坝坝顶高程462m，坝基高程385m，最大坝高77m，坝顶拱圈中心线长131.81m。施工导流隧洞、进水口、压力引水隧洞和电站厂房位于河道左岸，电站厂房距大坝坝址约3km，尾水直接进入南河下游河道。

工程地质：库坝区为狭谷型河段，区域内断层、裂隙及岩溶较为发育，T1j3及T1j5地层为库坝区内的相对隔水层，两岸山体浑厚，库水无向邻谷渗漏条件，但存在通过大栗树岩溶通道向松树坡等处渗漏和经剪家台岩溶系统向下游渗漏的可能。两岸风化残坡积土层不厚，主要残坡积物分布于洼地部位，植被较发育，预计建库后只会形成轻微淤积，不影响水库效益。

2 水电站大坝基础处理设计

基础处理包括大坝和两岸基础处理，大坝基础处理工程项目有帷幕灌浆、固结灌浆，坝体、拱座、河床基础排水孔和廊道钢筋混凝土等；两岸基础处理工程项目有灌浆隧洞（含坝肩灌浆平洞）和帷幕灌浆等。

2.1 基础防渗帷幕

2.1.1 河床及岸坡防渗帷幕

根据地质钻孔试验资料，河床基础渗流控制采用“上阻下排”的工程措施，基础防渗帷幕深度按q=3～5Lu确定，深入此控制高程以下不少于5m。根据上述坝基渗流控制原则，河床基础防渗帷幕底线高程定为368m，帷幕轴线沿坝轴线延伸，拟定单排孔布置，孔距2.5m，采用悬挂式帷幕。灌浆施工在坝内灌浆廊道内进行，每排孔按三序位逐渐加密施工。

两岸坝肩帷幕向两岸山体延伸一定距离，局部断层带、裂隙密集带以及岩溶发育部位其防渗帷幕进行适当的加深加密。拱坝坝端各设一条灌浆平洞向两岸延伸35m，灌浆平洞尺寸2.5m×3.5m（宽×高），方向与河流流向基本垂直。根据地质资料，右坝肩帷幕灌浆底线高程为432m，岸坡高程412～462m之间的帷幕灌浆，在坝体浇筑完成之后进行，帷幕平均深度30m左右；左坝肩帷幕灌浆底线高程为387m，考虑412～458m地段岩溶相对发育，412m高程以下岩体透水性较弱，且坝肩处发育有F1断层、T2裂隙以及下游多条缓倾角裂隙，拟定左坝肩岸坡采用双排帷幕灌浆，孔距3m，排距2m，帷幕平均深度58m左右，帷幕灌浆施工采用先下游排、后上游排，每排孔按三序位逐渐加密施工。其它均为单排布置，孔距2.5m，帷幕灌浆分二序位逐渐加密施工；帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆，灌浆压力根据试验确定。其钻孔方向倾向上游，在0～15°之间选择，宜穿过岩体的主要裂隙和层理。

2.1.2 水库库岸

根据地质資料显示，水库左岸库岸近坝段412～458m高程地段岩溶相对发育，基础处理设计对该高程段作防渗帷幕处理，帷幕轴线方向NW322°（基本平行库岸），帷幕轴线长度475m，采取灌浆隧洞进行施工，隧洞接左岸坝肩灌浆平洞，洞底高程462m，断面2.5m×3.5m，帷幕顶部高程460m，最大孔深75m，最小孔深24m；同理，在右坝肩接灌浆平洞沿库岸开挖隧洞，帷幕轴线方向NS200°，帷幕轴线长度170m，帷幕平均孔深25m。

2.2 基础固结灌浆

对大坝建基面上分布较小断层或裂隙密集带等软弱岩体进行挖槽处理，并对浅部岩体进行固结灌浆，是基础处理不可缺少的。根据地质资料表明，河床段固结灌浆伸入基岩5m，岸坡段固结灌浆伸入基岩8m，设计孔距3m，排距3m。河床和边坡固结灌浆孔最宽处布设4排，固结灌浆孔采用梅花状布置；对左、右岸坡结合固结灌浆进行坝山接触灌浆，在固结灌浆中对F1断层、T2裂隙和可能遇到的其它断层、破碎带进行加强固结灌浆处理，为保证大坝碾压混凝土施工进度，左右岸固结灌浆拟先钻孔、预埋灌浆管路到大坝拱座下游进行后期灌浆作业。

2.3 基础排水

为了降低坝肩（拱座）防渗帷幕下游处的渗透压力，增加两岸岩体的稳定性，防止坝基承载力的降低，在灌浆帷幕后设一道排水屏幕。

2.3.1 坝肩基础排水

在拱坝左右坝肩设置水平排水屏幕，屏幕的高程范围为410～460m，排水孔在左右岸坡短廊道里钻孔，孔径110mm，平均孔深50m，并向下游倾斜2～5°。

2.3.2 河床基础排水

在灌浆廊道内设置垂直排水孔，排水孔深度按灌浆帷幕深度的二分之一考虑，排水孔直径为110mm，孔距3m，平均孔深12m。

3 灌浆施工要点

灌浆施工是整个基础处理方案的重点，其是确保形成灌浆构筑物质量的重要保证，工程施工中应严格掌握灌浆施工的要点。根据本工程地质条件，采用自上而下分段灌浆法，灌浆施工参数由现场实验得出，特殊地质区段适当调整灌浆方式与灌浆参数；基岩灌浆采用循环式灌浆法，分序加密施灌。灌浆塞布设在已灌段的底部以上0.5m处，以防漏灌。孔口无涌水的孔段，灌浆结束后可不待凝，但在断层、破碎带等地质条件复杂地段则待凝，待凝时间根据地质条件而定。除此之外，灌浆施工还应做到两点：首先，同一地段的基岩灌浆，必须在先完成固结灌浆并经检查合格后，才能进行该地段的帷幕灌浆；其次，在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆过程中，均进行抬动观测，对布设抬动监测设备的灌区，在设备仪器装置完毕并完成初始测试和记录后，方可进行各工序灌浆施工作业。当有抬动变形时，立即停止施工，待批准处理措施后，才能继续进行。

4 结束语

（1）基础处理是大坝安全运行的关键保障，在设计中应根据实际地质情况，严格按照规范要求进行，在保证安全的情况下，进行合理优化。麒麟水电站大坝基础地质条件较为复杂，存在断层带、裂隙密集带以及岩溶发育为代表的地质缺陷。为解决坝基渗流问题与提升基础承载能力，工程设计采用防渗帷幕与固结灌浆的方式对河床、岸坡等大坝基础进行处理，并设置排水屏幕、排水孔等方式确保施工构筑物的稳定性。

（2）大坝基础施工完毕后检验工程施工质量，灌浆后岩体及裂隙的孔压水试验值（ω<0.03L/min·m·m）与岩体纵波波速（大于3500m/s）合格率在95%以上，达到工程施工要求。水电站建成蓄水运行之后，水电站运行状态良好，坝体坝基变形与坝基扬压力、渗流量均在安全允许范围内，进一步验证了水电站大坝基础处理方案的合理性。

参考文献

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作者简介：孙金莲（1983，9-），女，湖北宜昌人，毕业于三峡大学，本科，研究方向：水利工程设计。