土基重力坝在惠州抽水蓄能电站的工程实践

娄剑永，章 鹏

(1.南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏 南京 210008；2.南方电网调峰调频发电公司，广东 广州 510630)



土基重力坝在惠州抽水蓄能电站的工程实践

娄剑永1，章 鹏2

(1.南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏 南京 210008；2.南方电网调峰调频发电公司，广东 广州 510630)

重力坝多数在岩基上建造，但惠州抽水蓄能电站上水库副坝一却因受限于地形地质等原因，采用了土基重力坝的形式。设计时为了解决变形协调问题，对防渗体与坝体的结合采取了特殊处理方案，充分利用了坝址处的地形地质条件，节省了工程投资，加快了施工进度。运行实践表明设计合理，对类似工程具有参考意义。

土基；重力坝；惠州抽水蓄能电站

重力坝多数建造在岩基上，也有部分小型水利水电工程采用在土基上建造重力坝的方式，但在惠州抽水蓄能电站这种大型工程上采用土基重力坝的情况尚不多见。惠州抽水蓄能电站上水库副坝一因为受到坝址处地形地质条件的限制，最终选择在全风化土层上建造重力坝的方案，前期设计时将砼防渗墙放置在坝踵部位正下方，防渗墙顶部直接与坝体刚性连接，后期将防渗墙与坝体的连接进行了优化，采用柔性连接方式，以便更好地解决基础的变形协调问题。该工程已于2007年5月16日下闸蓄水，目前已安全运行近10年。实践表明设计合理，可以为类似工程提供参考。

1 工程简介

惠州抽水蓄能电站位于广东省惠州市博罗县城郊，电站装机容量2 400 MW，是继广州抽水蓄能电站后又一座世界最大规模的抽水蓄能电站。电站主体工程包括上、下水库、引水系统和厂房系统。电站上水库由主坝、四座副坝和库周山岭围成。主坝为碾压砼重力坝，副坝一为土基重力坝，副坝二、三、四为粘土心墙堆石坝。按照《防洪标准》GB 50201规定，惠州抽水蓄能电站工程等别为I等，上水库副坝一、主坝和其它3座副坝等永久性主要建筑物级别为1级，按500年一遇(P=0.2%)洪水设计，5 000年一遇(P=0.02%)校核。副坝一坝顶长104 m，宽7 m，最大坝高14 m，坝身材料为C20砼。

2 副坝一地形地质条件

副坝一紧靠主坝右岸垭口，近东西向，左侧山顶高程777.08 m(与主坝相连)，右侧山顶高程778.24 m，鞍部最低点高程为758.58 m。两侧冲沟为开阔的沟谷，除雨季地表有水集流外，其余时间无地下水出露。上游侧冲沟山坡坡度25°～ 30°,下游侧冲沟边坡15°～ 20°。

副坝一地段大部分为燕山四期中细粒花岗岩，仅在右岸有混合岩分布。地表除靠库盆内侧近东西向冲沟有强风化基岩出露外，其余多被第四系坡积层覆盖。

坝基础自上而下分为全风化带、强风化带、弱风化带。全风化带在右岸厚10 m左右，其它部位风化较深，厚20～27 m。强风化带在垭口处厚度大于23.6 m，在两岸厚10 m左右。弱风化带在两岸处厚21～28 m，在垭口鞍部埋深为39～48 m。

3 坝型选择及设计

勘察资料表明，上水库副坝一地区断层、岩脉较发育，风化较深，全风化和强风化较厚，弱风化埋藏较深，地下水位较低，工程地质条件较差，适合建造土石坝。但坝址处上游侧山坡受断层切割，边坡较陡，坡度为25°～ 30°；另外考虑到蓄能电站水库水位变化频繁，土石坝的上游坡度较大(1:2.75)，采用土石坝的开挖和填筑工程量均较大，综合考虑上述因素，最终确定采用土基重力坝。由于坝址处全风化层深厚，上部风化较透，为可塑状粘性土，承载力较小，中、下部风化不透，夹岩块，呈硬塑～坚硬状，承载力较高，抗剪强度大，因此坝基放在全风化带中下部。大坝典型断面见图1。大坝的抗滑稳定、抗倾覆稳定和基底应力计算均满足《重力坝设计规范》(SL 319—2005)的要求。地基沉降计算根据坝基土料的e～p曲线，采用分层总和法进行，计算结果表明地基总沉降量和相邻坝段间的沉降差均较小，不需采取其它地基处理措施。

图1 副坝一典型断面示意 (单位：mm；高程单位：m)

4 大坝防渗结构设计

上水库副坝一坝基防渗处理采用砼防渗墙+帷幕灌浆方案，见图1。帷幕灌浆孔距1.5 m，沿坝轴线单排布置，并和左岸主坝、右岸副坝二灌浆连成整体。全风化土层中的C25砼防渗墙宽度为0.8 m，深入强风化基岩0.5 m。岩基帷幕灌浆采用三序孔自下而上施工，深入相对不透水层3 Lu线下5.0 m。施工顺序为先砼防渗墙后帷幕灌浆，最后进行坝体填筑。为了更好地解决坝体与基础的变形协调问题，砼防渗墙和坝体采用了柔性连接设计。在砼防渗墙的顶部设置防渗盖板，与防渗盖板的连接必须确保严密。砼坝体的下部向上游凸出，以方便与砼防渗盖板的连接，同时也可以利用水重来增加坝体的抗滑稳定。坝体与砼防渗盖板之间设一道止水铜片，在顶部坡口处设置镀锌铁皮和止水板，止水板里面填充塑性填料和橡胶棒。坝体与砼防渗盖板的连接见图2。

图2 坝体与砼防渗盖板连接示意 (单位：mm)

5 坝址处上下游边坡稳定分析

惠州抽水蓄能电站上水库副坝一坝址处上游侧山坡坡度为25°～ 30°,下游侧边坡坡度为15°～ 20°。边坡稳定计算结果表明，下游侧边坡稳定安全系数可以满足规范要求；上游侧边坡在各种水位条件下的稳定安全系数可以满足规范要求，但在水位从正常蓄水位骤降至死水位时其安全系数不能满足规范要求。因此，需对上游侧边坡进行处理，处理方法为挖除地表坡积层后，进行碾压堆石护坡，护坡坡度为1:2.75，见图1。处理后，上游侧边坡在从正常库水位骤降至死水位时的抗滑稳定安全系数可以满足规范要求。

6 结语

惠州抽水蓄能电站在建设过程中，针对上水库副坝一的地形地质条件，采用了在土基上建造重力坝的方案。设计的关键之处在于防渗处理，坝体与地下防渗墙采用了柔性连接方式，将砼坝的基础全部置于全风化土上，避免防渗墙在坝踵下方与坝体刚性连接，较好地解决了变形协调问题。大坝建成至今已近 10 a，运行状况良好，实践表明，惠州抽水蓄能电站上水库副坝一采用土基重力坝安全经济，设计合理，对类似工程有参考意义。

[1] 中华人民共和国水利部.混凝土重力坝设计规范:SL 319—2005[S].

[2] 吴国荣，陈云长，魏炳荣,等. 广东惠州抽水蓄能电站工程可行性研究报告[R]. 广州：广东省水利电力勘测设计研究院.

[3] 史弘鹤，王国军. 惠州抽水蓄能电站上库岸坡稳定性分析[J]. 广东水利水电， 2008(7)：33-37.

(本文责任编辑 马克俊)

Practice of Gravity Dam on Soil Foundation to Huizhou Pumped Storage Power Station

LOU Jianyoung1,ZHANG Peng2

(1. Nanjing Academy of Urban Design Co., Ltd, Nanjing 210008, China；2. China Southern Power Grid, Peak Regulation and Frequency Regulation Power Plant Co., Ltd,Guangzhou 510630, China)

Most gravity dams are constructed on stiff rock foundations, but in Huizhou pumped storage power station upper reservoir, the first sub-dam, is built on soil foundation because of terrain and geology. It has safely operated for nearly 10 years. The practice of this dam shows that the design is reasonable and can provide the design experience to other similar projects.

gravity dam；soil foundation；Huizhou pumped storage power station

2016-09-18;

2016-09-28

娄剑永(1974)，男，硕士，工程师，从事水工结构设计和研究工作。

TV642.3

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1008-0112(2016)010-0043-03