藤子沟水电站拱坝坝基勘察技术创新及优化

2012-06-30王宝文

东北水利水电 2012年4期

关键词：藤子拱坝抗力

王宝文

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

藤子沟水电站工程采用混合式开发，由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水系统和厂区系统组成。

根据DL5180—2003《水电工程等级划分及设计安全标准》的规定，藤子沟水电站工程规模为大（2）型，大坝及泄洪建筑物为2级建筑物，消能建筑物水垫塘、电站引水系统和发电厂房为3级建筑物。

1 工程区地质概况

藤子沟水电站位于长江右岸一级支流龙河中上游重庆市石柱县境内，地处鄂西山地与四川盆地过渡地带，地势陡竣，属中低山层状地貌。由于河流深切河谷，岩层为软硬相间岩层，故区内岩体卸荷较强烈。

工程区出露地层主为侏罗系中统上沙溪庙组6～18层（J2S6～18）紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及中厚层细粒长石石英砂岩。

区域地质环境上，该区位于川东褶皱带中的石柱向斜附近轴部的东南翼，区域构造稳定性较好，枢纽区地震基本裂度为Ⅵ度。

拱坝是一个空间壳体结构，它在平面上形成拱向上游的弧形拱圈，将作用于坝体上的外荷载通过拱的作用传递到两岸坝肩，依靠坝体混凝土的抗压强度和两岸坝肩抗力岩体的支撑来保证大坝的稳定。

藤子沟坝址虽为宽 60～240 m，长 450 m的“V”型峡谷，两岸地形较完整对称，适于修建拱坝，但在地质条件上比较复杂。两岸抗力体主要为软、硬相间的长石石英砂岩夹薄层粉砂质泥岩和泥质粉砂岩组成，同时，两岸坝肩岩体内分布有大、小十余条软弱夹层，在坝址左岸不同高程上形成底部切割面并和F1，F2，F3，F4等17条断层破碎带组合后，于坝址左岸680 m至750 m高程，因岩体卸荷变形，致使该地段自上而下形成台阶式卸荷变形岩体，对左岸拱座的稳定不利。

2 工程项目采用的新方法及新技术

1）采用以平硐勘探为主、钻探为辅的新方法和钻孔数字成像新技术。

由于坝址岩体岩性复杂，软硬岩层相间分布，断层破碎带及软弱夹层分布较多，岩体卸荷严重，如按常规单一勘察方法是难以查明坝基（肩）岩体的抗变形性能和抗滑稳定条件的。因此在技术上必须创新，注重采用新方法。在地表工作基础上通过在两岸不同高程布置硐探辅以适量钻探进行综合查证。如在左岸坝基（肩）软弱夹层和断层较多、岩体卸荷严重的地段，分别于 682，705，715，738 m 高程布置了 5 条平硐并辅以 ZK73，79，80，88，89 等钻孔，同时通过采用钻孔数字成像新技术查明了左岸坝基（肩）抗力岩体等软弱岩层的层面分布高程和RJ1，RJ1-1，RJ2，RJ3等软弱夹层及 F1，F2，F3等断层破碎带的出露位置及左岸卸荷岩体在不同高程上的分布范围和节理裂隙联通率等。为设计确定坝基位置及建基高程和处理措施提供了可靠的地质资料。

2）采用刚体极限平衡法对大坝左端库岸边坡稳定性进行了分析计算。

计算中分别以RJ1，RJ4等软弱夹层为底滑面的组合块体，按刚体极限平衡法对大坝左岸边坡在不同假定条件下进行了稳定分析计算。计算结果表明，其边坡稳定系数Ks满足了GB50021—2001的规定值。从计算结果看出，采用减载卸荷（即挖除边坡上部一部分岩体）的方法，对改善边坡岩体的稳定状况其效果是不明显的，地下水压力和扬压力对边坡的稳定性影响很大，尤其当水库水位骤降至735 m高程以下时对边坡稳定条件很不利，建议设计对边坡地段采取排水措施，如充分利用原有勘探平硐和适当增设排水廊道等。因此为施工减少开挖节约工程投资，保护库岸生态环境创造了条件。

3）勇于创新。

在满足规范规定的条件下，开拓性的优化勘察工作布置，一硐多用，即在完成常规地质资料采集基础上，充分利用布置于抗力岩体不同高程的探硐，在进行常规原位测试岩体和软弱结构面物理力学性质的基础上，采用跨硐法测定抗力岩体不同岩性、不同分布高程和硐深范围内岩体的弹性波纵波波速特征，研究分析抗力岩体的完整程度和工程岩体质量。

3 国内同类型工程勘察工作量对比

国内已建（在建）同类拱坝工程勘察工作量对比见表1。

表1 国内已建（在建）同类拱坝工程勘察工作量对比表

4 工程地质评价

1）同意不存在水库诱发地震地质条件的结论，对左岸坝前可能失稳的部分岩体应结合大坝施工进行处理。

2）两条坝线比较的工程地质条件基本相同，目前推荐的坝线左岸等断层和岩体卸荷的影响较小，右岸泥岩出露高程较高，因此是合理的。

3）坝基（肩）及抗力体的工程地质条件比较清楚，建议设计使用的岩体物理力学参数基本合理。存在的主要工程地质问题∶作为坝基持力层的砂岩厚度较薄，下伏泥岩软弱，难以满足承载要求，应做基础处理；两岸抗力体存在砂岩与泥岩软硬相间分布，岩体内存在滑移结构面，须做变形、抗滑稳定核算，并视核算结果进行相应的工程处理。