丰满水电站新坝建设期老坝F67断层坝段加固处理方案

马志强

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

丰满水电站新坝建设期老坝F67断层坝段加固处理方案

马志强

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

丰满大坝二次定检时被评为“病坝”，丰满采用重建方案对原工程进行全面治理。重建工程施工期间，为确保老坝安全稳定运行，通过对老坝F67断层坝段的稳定分析，提出了加固处理方案，确保了老坝安全运行。

F67断层；抗滑稳定；加固；丰满水电站

1　概述

丰满水电站始建于1937年的伪满特殊历史时期，具有严重的先天性缺陷：大坝整体性差；坝体混凝土强度低；坝体混凝土强度等级、抗渗抗冻等级等混凝土耐久性指标不满足规范要求，坝体渗漏渗压异常，混凝土冻融冻胀和溶蚀破坏较严重；F67断层坝段抗滑稳定安全性不满足规范要求；防洪能力不足。2003—2006年，丰满大坝二次定检被评定为“病坝”。丰满水电站大坝全面治理加固工程于2012年10月正式开工。

老坝F67断层坝段抗滑稳定安全裕度不足，不满足规范要求。为落实国家发改委“新坝建设期间必须确保原大坝安全稳定运行”的要求，审查单位提出了新坝建设期间，应采取措施提高老坝F67断层坝段的抗滑稳定性满足规范要求，以确保其在新坝建设期的安全稳定运行。

2　老坝F67断层坝段抗滑稳定分析

2.1坝基地质条件

F67断层为坝址区发育规模最大、性状最差的一条断层破碎带，在右岸阶地部位顺江通过坝址区，与坝轴线近于正交，总体走向N15°～50°W，倾向SW，倾角60°～85°。F67断层破碎带宽度总体上自上而下逐渐变小，破碎程度随深度的增加而逐渐减弱。整个破碎带岩石破碎程度不均一，按其破碎情况大致可分断层泥化带、强烈挤压破碎带和挤压破碎带三部分。

根据可行性研究阶段地质勘查成果以及老坝历史资料，F67断层坝段挤压破碎带及断层影响带基岩与基岩之间的抗剪断参数采用 f′=0.85，c′=0.6MPa，所占比例为44%；强烈挤压破碎带基岩与基岩之间的抗剪断参数采用f′=0.7，c′=0.5MPa，所占比例为56%；加权平均综合得F67断层坝段基岩与基岩之间的抗剪断参数：f′=0.77，c′=0.55 MPa，相应标准值取fdk′=0.607，cdk′=0.35MPa。设计采用的地质参数见表1。

表1　基岩/基岩 基岩/混凝土抗剪断参数设计采用值

2.2老坝F67断层坝段抗滑稳定计算成果

重建工程大坝坝轴线与原大坝坝轴线相距120m，原大坝溢流坝挑流尾坎与新建大坝上游坝踵相距仅4m，因此，新建大坝的施工对原大坝抗滑稳定有一定影响。主要表现在：1）下游由于施工围堰的存在使老坝下游暂时处于无水运行状态；2）新坝开挖基坑较深，老坝下游尾岩抗力减少，对于基础岩体较差的F67断层坝段的稳定可能会产生影响；3）新坝建设期遭遇洪水需要从老坝溢流坝泄洪时，由于下游水位的变化，可能会对老坝的稳定产生影响。

经计算分析，新坝施工对原大坝的抗滑稳定分析结果影响微乎其微，除老坝F67断层坝段抗滑稳定原本就不满足现行规范要求外，其余坝段的抗滑稳定均满足现行规范要求。

丰满大坝34—36号坝段建基于F67断层上，其中35号坝段完全建基于F67断层，34和36号坝段部分建基于F67断层。以老坝35号断层坝段为代表，新坝施工前老坝现状、新坝基坑开挖后及新坝度汛期坝基抗滑稳定计算成果见表2。

表2　老坝F67断层坝段沿建基面的抗滑稳定计算成果

按照 DL5108-1999《混凝土重力坝设计规范》，采用承载力极限状态设计式进行抗滑稳定计算，需要满足γ0ψS（·）≤R（·）/γd。其中，γ0ψS（·）为作用函数，R（·）/γd为抗力函数。

计算结果表明，老坝F67断层坝段抗滑稳定不满足规范要求，控制工况为设计洪水位工况。各施工年段，随着下游水位的变化，老坝F67断层坝段抗滑稳定安全度有所不同，除施工期第六年外，其余施工年段度汛时，控制工况下老坝断层坝段的抗滑稳定性均不满足规范要求。

3　提高老坝F67断层坝段抗滑稳定的措施

可研设计阶段，根据新坝施工期基坑开挖料暂存与老坝坝后的有利条件，结合施工道路布置，设计比较了坝后混凝土压重、基坑开挖料堆放于老坝坝后并结合坝后坡锚索加固、坝后混凝土压重结合坝后坡锚索加固等3个方案，通过技术经济及施工方面的综合比较，最终采用基坑开挖料堆放于老坝坝后并结合坝后坡锚索加固的方案做为新坝建设期老坝F67断层坝段的加固方案，解决了其抗滑稳定不满足规范要求的问题。

坝后坡锚索布置遵循尽量与水平方向夹角小（抵消滑动力效果好）、不破坏大坝上游帷幕幕体、坝基锚固可靠的原则进行方向及坝后布置优化。根据此原则，经试算，锚索最优布置角与水平方向的夹角为65°，采用2000kN级压力分散型预应力锚索。3个坝段共布置54根锚索，间排距3m×3m，梅花形并长短相间布置，坝轴线方向上布置6排，上下游方向上布置9排。

老坝F67断层坝段下游现状地面高程204m左右，锚索施工前需对坝后的回填土进行开挖，临时开挖坡比1∶1.25，开挖完成腾出施工场地后进行预应力锚索施工，锚索施工完成后结合施工道路布置进行坝后碎石混合土回填，回填顶高程225.00m，坡比1∶1.5，同时分别在高程217.00 m和高程204.00m布置10m宽的施工道路。回填边坡采用铅丝石笼防护，防止新坝度汛期新老坝之间的横向水流对其产生冲刷破坏。

4　结　语

丰满大坝到目前为止已经进行过两次大坝安全定期检查，并于二次定检时被评定为“病坝”。采用重建方案来对丰满水库进行全面治理技术可行，安全可靠，能够彻底解决丰满大坝的隐患，确保大坝长治久安，意义重大而深远。而在大坝重建施工期，对老坝F67断层加固，使其满足抗滑稳定要求，为丰满大坝全面治理工程的顺利进行创造了良好条件，确保施工期大坝安全运行。

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2015-08-19