立洲碾压混凝土双曲拱坝建基面高程优化

周道模（华电木里河水电开发有限公司，四川 西昌 615000）

立洲碾压混凝土双曲拱坝建基面高程优化

周道模
（华电木里河水电开发有限公司，四川 西昌 615000）

在有效开挖基坑期间，可以充分利用声波CT、单孔声波、钻孔取芯等有效勘探措施，为强化对下部岩石裂隙发育、断层、破碎、薄层状结构岩体等地质缺陷分布情况进行全面了解，探究如何选择建基面的坝体，分析和评价坝体安全，从总体上抬高优化建基面，本文将针对立洲碾压混凝土双曲拱坝建基面高程优化展开深入研究，针对性地提出建议。

立洲拱坝；建基面；不良地质分布状况；抬高优化

1.工程概况

立洲水电站位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县境内的木里河干流上。水库拥有不完全年调节性能，2088m的正常需水量和1.897亿m3总库容。最大坝高为128.0m，具有355MW装机容量（包含3×115MW+10MW生态机组），多年平均发电量达到15.46亿kW.h。

立洲电站拦河大坝为抛物线双曲拱型，坝顶高程和坝底高程分别为2092.00m、1960.00m，最大坝高达到128.0m；坝顶宽和坝底厚分别为7.0m、26.0m，厚高比未0.197。坝顶中心弧长201.82m，最大中心角89.9774°，坝体的布置基本上呈现对称状态，中心线方位为N25.4569°W。通过2个溢流表孔和1个中孔构成了坝身泄洪系统，表孔堰顶高程2080.00m，孔口尺寸88m（宽×高）。在2030.0m高程设置中孔，孔口尺寸宽为5m，高为6m。

2.前期勘测设计成果

坝址区弱风化岩体岩芯除少部分为柱状外，其余均为碎块状，岩体内形成裂隙，岩体不完整；微新岩体岩芯基本上为柱状，无太多破碎状岩体。在河床钻孔中照射开展电磁波CT，得出的结论为高于1960m高程的岩体弱风化岩体裂隙形成较多，缺乏完整的岩体，基本上呈现镶嵌碎裂结构。低于1960高程的岩体保持较好的完整性，少量裂隙，能达到建筑物所需要的岩体力学参数。

因此，大坝建基面高程确定为1960m，处于微风化带中，而钻孔ZK2号周边分布有薄层状结构岩体，必须经过置换，开挖1954m高程，故将其挖除后回填，建立垫座。

图1 坝基CT剖面图

（1）坝基承载力要求

坝基岩石必须满足较高的强度，具有较大承压力。和以往勘察结果相比较，以坝体应力要求为依据，最终决定选用高于5.5MPa承载力的坝基。

（2）坝基变形模量要求

坝基变形模量比较高，能发挥保护坝肩岩体的作用，减少压缩变形。以过去勘察的结果为基准，最终确定高于12GPa的坝基变形模量。

（3）坝基整体性及均匀性

为实现坝基良好的整体效果，实现均匀分布，应当对坝肩的断层、溶蚀和软弱夹层等进行相应的处理。

（4）坝基声波控制要求

参考过去勘察测量的结果，以变形模量要求为依据，结合声波值间的关系和工程变形模量，必须按照以下要求有效控制坝基声波：

① 河床建基面高程，声波平均波速设计标准值Vp≥4600m/s；

② 通过各种工程手段，对坝基夹层、断层和薄层状结构等软弱结构面进行处理后，单孔声波波速必须必对应部位设计标准值的85%（第①条）高。

3. 施工阶段勘探检测成果

结合立洲软弱结构发育和分布、拱坝岩性和坝基控制参数等依据，分别进行声波CT、声波、变形模量孔、孔内摄像等物探测试。

（1）声波：使用声波对孔进行检测，确定坝基岩石是否完整，包括爆破松动因素的影响；（2）声波 CT、声波孔等对河床中部薄层状结构发育区域、水平和其他不良地质状况进行检测。尤其必须了解清楚河床断层间剪切带的发育区域和发育水平，利用声波CT（横向发射）、地质雷达线（垂直向发射）检测，尤其是该工程层间剪切带大部分为水平层，必须重视使用地质雷达线（垂直向发射）检测；（3）坝基岩石变形模量参数可通过变形检测孔进行复核；（4）摄像：对下部岩石地质条件进行直接勘察。

图2 坝基物探检查布置图

以水电顾问集团昆明勘测设计研究院发布的《四川木里河立洲水电站河床坝基物探检测成果报告》为依据，其检测各项指标的详细参数结果如下：

（1）声波测试成果

图3 分段统计声波值表

图4 分段统计平均声波值及标准差图

从上图可知，波速测点低于 3000m/s时，随着深度增加，其分布呈现下降的态势，在开外面以下0m～4m孔段集中分布，比例在11.9%～42.2%，4m～5m零星分布，未分布于5m以下孔段；波速测点在3000m/s～4600km/s时，在开挖面以下0m～5m孔段分布较为集中，比例位于18.8%～32.4%之间，其他孔段分布较少；波速测点超过4600m/s时，随着深度增加呈现上升态势，在低于开挖面2m的位置集中分布，比例范围为66.3%～100%，5m以下超过90%均为波速测点大于4600km/s的孔段。

由于孔深不断增加，开挖面以下各孔段平均波速不断增大，标准差逐渐减小；在开挖面以下0～5m孔段主要分布着低波速带，孔越深，低波速带逐渐减少；在0～2m孔段中，平均波速达到3540m/s，河床坝基大部分集中分布着低波速带，主要是因为坝基浅表层受到爆破开挖的影响；在拱坝中心线位置偏向左岸的位置集中分布着2～5m的低波速带，少量分布于坝基右岸上游。

（2）变形模量测试成果

表1 河床坝基钻孔弹模测试成果统计

从上表可知，大部分测点的变模值基本上处于16GPa～24GPa期间，仅有测试孔浅表部的 1～5m孔段的变形模量值处于较低水平，各测孔的变形模量平均值在20～21GPa区间内。

4 建基面选择

大坝河床建基面高程选择分析如下表。

表5 河床建基面高程选择分析表

综上所述，1960m高程以下，坝基变形模量基本和设计要求相符合，坝基声波在大约1963m的位置不符合要求的比例为23%，并且都在3000m/S以上，为满足设计要求，可通过局部开挖、基础处理等措施有效改善坝基。

5.结论

结合过去勘察的结果，以坝基岩石参数控制和设计体型为标准，以开挖揭露坝基岩石质量检测物探测试结果为依据，大坝基面增加到 1964m，按照规定的要求，坝基承载力、变形模量值和声波都达到相应的标准。

随时掌握坝基岩体质量变化的动态，和前期勘探的结果进行对比，分析现场实测结果，及时更正设计参数，并重新复核坝体稳定、应力和基础承载力，在改善河床中间局部岩石破碎状况后，规定 1964m高程的坝基建基，集水井开挖到1960m处。建基面增加4～10m左右，节省1.6万m3左右的开挖量，1.2万m3左右的混凝土量，预计节约528万元直接投资额，缩短2个月的工期，有利于充分保障2012年顺利进行安全防洪度汛。

[1]梁奋强. 混凝土双曲拱坝施工质量控制与管理[J]. 技术与市场,2014,05:182-183.

[2]王涛,吴旭彬,朱建民. 重力坝建基面选择的研究[J]. 湖北水力发电,2004,03:30-32.

G322

：B

1007-6344（2016）04-0342-02

个人简介：周道模，男，1962年8月11日生于四川广汉，1984年7月毕业于成都科技大学水利工程系水工建筑专业，学士学位，工程师职称，现就职于华电木里河水电开发有限公司，副总工程师。2010年至2013年5月先后兼任华电木里河公司俄公堡分公司、立洲分公司经理。