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技术文章 |
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| 2016-8-17 点击次数：[1007] |
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1· 工程概况
西冶水电站位于阳城县东南蟒河镇石板村附近的西冶河干流上，是西冶河上游开发利用的控制性工程。西冶河也称涧河，属沁河的一级支流，北部与获泽河相依，清水常流不断，具有良好的水力资源。为了开发利用这些宝贵资源，阳城县决定修建西冶水电站。其工程主要包括拦河枢纽大坝、输水管道及电站。主要建筑物有：主坝重力拱坝、副坝重力坝、输水管道、电站厂房、蓄水池及其附属建筑物。
本工程施工总工期安排为3 年，枢纽大坝砌筑为本工程的控制性工程，分期施工需统筹安排。一期施工大坝左岸，地基处理安排在第一年非汛期，完成主河槽坝段固结灌浆、帷幕灌浆及已建坝体防渗面板等地基处理工程，至10 月份完成冲砂闸及坝体砌筑到735 m 高程以上。汛后填筑二期围堰，利用冲砂闸导流，右岸坝体施工。第二年11 月底大坝砌筑到坝顶高程。输水线路安排在第二年施工。电站及蓄水池工程主要安排在第三年施工。
2· 工程坝址地质现状
1）1976 年经原晋东南地区水利局批复后正式动工兴建西冶水电站，并完成了坝址基础开挖和削坡工程，并将坝体砌筑到高程724.5 m 左右（近6 m 高），终因财力困难而停工；至2007 年修建才再次提上日程。经调查，由于当时施工条件差，仅对右岸做了不足150 m2 的固结灌浆。
2）因当时施工条件有限，浆砌石重力拱坝施工时清基不彻底，局部未将强风化岩层全部清除，致使坝体建于强风化白云岩岩体上，其工程地质条件较差。
3）坝基岩体受谷底卸荷影响浅部岩体中节理裂隙、溶隙均有一定张开，具中等透水性，存在坝基渗漏问题。
4）左坝肩和副坝段地层为奥陶系下统冶里组第三岩组中厚层白云岩及全新统坡洪积物。岩体中软弱结构面不发育，岩溶发育较弱，岩性坚硬，岩层倾向左岸稍偏向下游，为逆向岸坡，岩体稳定性较好。岸坡岩体中主要发育北东和北西两组陡倾角节理裂隙，受风化卸荷影响，节理裂隙有一定张开，具一定渗透性，左坝肩存在绕坝渗漏问题。
5） 右坝肩地层为奥陶系下统冶里组第三岩组中厚层状白云岩，为基岩岸坡，岩体中软弱结构面不发育，岩溶发育较弱，岩性坚硬，岩体稳定性较好。但受风化和卸荷作用，坝肩岩体中节理裂隙有一定张开，且右坝端下游5 m 坝肩处发育一条贯通性裂隙（L1），为库水渗漏通道，具一定渗透性，右坝肩存在绕坝渗漏问题。
3· 基础处理措施
针对西冶水电站大坝工程地质现状，基础处理如下：①对已建坝体进行固结灌浆处理；②对坝基岩体进行固结灌浆，深度为建基面以下5 m；③对坝基岩体进行帷幕灌浆，深度为建基面以下30～35 m；④清除覆盖层和强风化岩体，将建基面置于弱风化岩体上，并对左坝肩岩体进行帷幕灌浆，左岸长度为120 m，深度25～30 m；⑤对大裂隙进行挖槽回填混凝土封闭处理，并对右坝肩岩体进行帷幕灌浆，右岸长度为50 m，深度为20～25 m。
3.1 固结灌浆
西冶水电站已建坝体浆砌石局部胶结差，含蜂窝状孔洞，浆砌石坝体与坝基岩体接触面结合不良。浆砌石坝体修筑已三十余年，表面已风化，应对已修筑的浆砌石坝体表层0.5～1.0 m 进行清除处理，并对坝体进行固结灌浆处理。
1）灌浆方法：固结灌浆采用风钻钻孔，灌浆泵灌浆，灌浆不分段，全孔灌浆一次完成。
2）灌浆范围：根据坝基节理发育情况，确定桩号0-058.2～0+176.3 为本次灌浆范围。其中0+041.9～0+150.1 段灌浆时在原砌筑坝体上进行。
3）灌浆孔深：采用竖直孔灌浆，灌浆孔深度为基岩面以下5 m。
4）灌浆孔布置形式：采用梅花型布孔，孔距4 m，排距3 m，灌浆分两个序次进行。
5）固结灌浆后要求坝体透水率小于3 Lu ，坝基小于5 Lu。
3.2 帷幕灌浆
西冶水电站大坝坝基为弱风化岩体顶部，岩体性质较好，2006 年在坝轴线打了两孔钻孔压水试验结果，得出坝基岩体透水率0.7～7.0 Lu，平均值为3.2 Lu；2008 年在坝轴线打的四孔钻孔，表明坝基690 m 高程以上岩体透水率5.8～14.5 Lu, 平均值为7.5 Lu，690 m高程以下岩体透水率3.2～5.8 Lu ,平均值为3.7 Lu ，为减小坝基扬压力和渗漏量，对坝基690 m 高程以上岩体进行帷幕灌浆。
1）灌浆方案
①灌浆范围：根据坝基的地质条件及压水试验结果，确定桩号0-058.2～0+176.3 m 为本次灌浆范围。
②灌浆深度：建基面以下30 m。
③灌浆孔布置：灌浆孔按单排布置，布置在坝轴线上，孔距2 m，灌浆孔垂直向下。
④灌浆方法：帷幕灌浆采用150 型地质钻机钻孔，灌浆泵灌浆；灌浆采用自下而上分段循环灌浆法，段长为5 m，灌浆分三个序次进行；考虑该区基岩比较完整，坝体与基岩接触段可先不进行接触灌浆，在进行最上一段灌浆时再进行接触灌浆。
⑤灌浆压力：Ⅰ序孔起始灌浆压力为300 kPa，向下每增加1 m，压力增加50 kPa；Ⅱ序孔灌浆压力为Ⅰ序孔的1.15 倍，Ⅲ序孔灌浆压力为Ⅰ序孔的1.3 倍。
⑥灌浆材料与浆液配比：采用纯水泥浆灌注，水泥为普通硅酸盐水泥，标号不低于325，水灰比采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1 等七个比级，开灌水灰比为5：1。
2）灌浆技术要求
①灌浆孔应采用回转式钻机和金刚石钻头或硬质合金钻头钻进；
②孔底最大允许偏差值0.2 m；
③每个单元工程必须有先导孔，先导孔应观察地下水位，并自上而下分段进行压水试验；
④灌浆检查孔为灌浆孔总数的10%，每个单元工程至少应有一个检查孔，检查孔压水试验在灌浆结束14 d 后进行，应自上而下分段卡塞进行压水试验，试验采用五点法；
⑤根据现行的《混凝土拱坝设计规范》，西冶水库大坝最大坝高31.6 m，高度小于50 m，要求幕体的透水率应控制在小于5 Lu。
3.3 右坝肩裂隙处理
右岸坝端下游5 m 岸坡发育一条贯通性大裂隙（L1），高差37.0 m，水平距24.2 m，斜长44.2 m。它的长度已经全部出露，既未穿过河谷坝下，形成贯通河床的裂隙，也未延伸至山顶南侧。为保证安全，消除隐患，需进行挖槽回填混凝土封闭处理。挖槽宽度1.5 m，深1.0 m，之后回填C15 混凝土1.0 m，并在顶部布置2 孔进行灌浆，灌浆孔深度至建基面以下5 m。
4· 结语
1）2012 年12 月水电站下闸蓄水，经过多年运行观察，坝后无渗水现象，充分说明西冶水电站大坝地基处理措施的可行性。地基处理的成功，确保了大坝的稳定，以及沿河两岸人民生命财产安全，真正实现人与自然的和谐统一。
2）地基处理在工程建设中有着十分重要的地位，但也是一个易于被忽视的问题。处理好地基问题，不仅关系所建工程是否可靠，而且关系所建工程投资的大小，处理好地基问题具有较好的经济效益。 |
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