桐柏蓄能电站上库库岸边坡加固方案优化比选

杨爱利，陈 斌，张士平

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 台州317200）

1 概述

华东桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县境内，距县城7 km，与杭州直线距离150 km。电站枢纽由上水库、下水库、输水系统、地下洞室群、地面开关站、中控楼等部分组成。地下厂房内安装4台单机容量为300 MW的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1 200 MW。上水库为土坝，最大坝高为37.15 m，上水库总库容约1 146.8万m3；下水库为混凝土面板堆石坝，最大坝高为68.25 m，下水库总库容约1 283.6万m3。本工程属大（1）型一等工程，主要永久性建筑物按1级建筑物设计，次要永久性建筑物按3级建筑物设计。

上水库库岸边坡以花岗岩和凝灰岩为主，自然坡角25～35°，断层不甚发育，节理较发育。覆盖层厚度一般0.5～1.5 m，局部3～5 m。改建为桐柏抽水蓄能电站后，水位日变幅达20.21 m，库水位变动带库岸范围的边坡由强风化或全风化岩（土）组成，坡度约15～75°，不存在较大规模的边坡失稳现象，在库水位急骤升降变化条件下，会发生局部小规模的边坡再造。

2 安全性分析

桐柏抽水蓄能电站上水库是原桐柏常规电站水库，经大坝加固加高后形成。上水库正常高水位为396.21 m，征地线高程为396.28 m，正常高水位与征地线高程只差0.07 m，征地线以上为村民居住地、耕地及环库公路，所以对库岸边坡的稳定性尤为重要。作为原常规电站的水库，库水位涨落幅度很小，对库岸稳定强度要求不高，干砌石挡墙护坡、土堤及自然土质坡就能满足库岸边坡稳定要求。可作为抽水蓄能电站的上水库，由于日库水位频繁涨落，对库岸边坡的强度要求大大提高，原来的边坡强度不能满足要求。抽水蓄能电站的上水库已运行13年，经每天库水位的大幅涨落，库水对库岸边坡不断的侵入和渗出，造成库岸发生坍塌、滑坡等缺陷，影响了库岸居民住房、耕地及环库公路的安全（见图1、图2）。为解决以上存在的问题和安全隐患，需对存在稳定问题的边坡进行检修加固处理。

图1 库岸不稳定边坡造成库岸公路塌陷

3 项目可选方案

图2 库岸边坡坍塌图

3.1 项目方案

在桐柏抽水蓄能电站运行方式下，库水位频繁变动带库岸范围的边坡由强风化或全风化岩（土）组成，库岸局部发生坍塌、滑坡等缺陷，处理方案选择如下：

方案一：对库岸396.5 m高程以下边坡加固采用上部堆石压坡，坡脚混凝土挡墙的防护形式，堆石压坡坡比1：2.0，下部挡墙采用重力式，墙顶宽80 cm，面坡 1：0.15，背坡 1：0.45，挡墙基础坐落在基岩上，挡墙高2.5～5.5 m，根据地形适当调整挡墙高度.基底开挖坡比1：10，挡墙底部设1 m厚C20混凝土底座，基础面以下3 m范围岸坡采用0.5 m厚C20混凝土贴破+锚杆进行加固。挡墙上部堆石表面设浆砌块石护坡，浆砌石护坡顶高程为396.5 m，顶宽不小于1 m。挡墙内及护坡上布置PVC排水管，排水管端部设置反滤保护。挡墙的布置以挡墙基础开挖不影响环库公路使用，挡墙基础布置不侵占原有库容为原则。

方案二：对库岸396.5 m高程以下边坡加固采用上部堆石压坡，坡脚浆砌石挡墙的防护形式，堆石压坡坡比1：2.0，下部挡墙采用重力式，墙顶宽80 cm，面坡 1：0.25，背坡 1：0.5，挡墙基础坐落在基岩上，挡墙高3～6 m，根据地形适当调整挡墙高度，基底开挖坡比1：10，挡墙底部设1 m厚埋石混凝土底座，基础面以下岸坡清除表层覆盖层后布置系统锚杆进行加固。挡墙上部堆石表面设浆砌块石护坡，浆砌石护坡顶高程为396.5 m，顶宽不小于1 m。挡墙内及护坡上布置PVC排水管，排水管端部设置反滤保护。挡墙的布置以挡墙基础开挖不影响环库公路使用，挡墙基础布置不侵占原有库容为原则。

方案三：对库岸396.5 m高程以下边坡加固采用堆石压坡，压坡坡比1：3.0，开挖面自上而下依次设：40 cm厚干砌块石护坡、60 cm厚过渡料、40 cm厚反滤料。

3.2 安全方面比较

方案一：采用混凝土挡墙结构，该方案结构强度高，可靠性好：

方案二：采用浆砌石挡墙结构，浆砌石容重较混凝土比重小，为满足抗滑稳定要求，浆砌石挡墙断面较混凝土挡墙更大，由于岸坡地形较陡，为保证基础坐落在强风化基岩上，浆砌石挡墙基础开挖深度较混凝土挡墙更深，且浆砌石较混凝土抗剪强度低，且施工过程中水泥砂浆的比例难以保证，会直接影响挡墙的结构强度及稳定性。

方案三：采用堆石压坡加浆砌石护坡结构，该方案压坡坡面较缓，能较好的适应库水位频繁涨落的情况，可靠性较好。

3.3 效能方面比较

三个施工方案均较成熟，方案三处理坡面面积较大，施工时要求库水位较低，考虑施工时尽量不影响电站运行，需配合电站较低水位时方可施工，因此施工周期略大于方案一、方案二。

3.4 设备全寿命周期成本比较

方案一投资较高，方案二及方案三投资略小，但方案一稳定性优，且能有效解除安全缺陷，减少重复投资，成本价值合理（见图3）。

图3 方案一：上部石渣压坡+混凝土挡墙方案

4 结论

方案一投资虽然不是最省，但是方案一结构强度高，可靠性及耐久性好，且不侵占库容，对电站运行及发电效益影响最小，因此，最终采用方案一，即上部石渣压坡+混凝土挡墙方案。