桐子林水电站下游岸坡防护设计

曹明伟，王小波，雷运华

(1.中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 成都 611130；2.中国电建成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072)



桐子林水电站下游岸坡防护设计

曹明伟1，王小波2，雷运华2

(1.中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司 成都 611130；2.中国电建成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072)

摘要：桐子林水电站位于四川省盐边县境内的雅砻江干流上，为雅砻江流域最后一个电站，电站总装机为600 MW，正常蓄水位1 015.00 m，总库容为0.912 亿 m3，属于二等大(2)型水库。地质条件差，流量大，下游右岸冲刷严重，影响边坡及导流明渠安全。经综合分析，需对边坡进行喷锚支护，并对坡脚采用混凝土灌注桩保护，根据各工况计算及试验结果，可满足工程度汛及抗冲刷要求。

关键词：岸坡防护；混凝土灌注桩；导流明渠；锚喷支护

1工程概况

桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅砻江干流上，是雅砻江干流下游最末一级梯级电站。电站总装机为600 MW。水库正常蓄水位为1 015.00 m，总库容0.912 亿 m3，水库具有日调节性能。工程属二等大(2)型工程，永久性主要建筑物按2级建筑物设计，次要建筑物按3级设计，施工导流建筑物按4级设计。电站枢纽建筑物由重力式挡水坝段、河床式电站厂房坝段、泄洪闸(7孔)坝段等建筑物组成，坝顶总长440.43 m，最大坝高69.5 m。

桐子林水电站下游右岸边坡位于导流明渠出口下游，为水流冲刷区，桐雅公路位于边坡上，该边坡是工程防护重点。

2基本地质条件

下游右岸边坡岩性为F1断层下盘晚三叠系白果湾群砂页岩，为砂页岩互层；天然边坡覆盖层为坡残积碎石土，桐雅公路路基及外侧边坡部分覆盖层为人工堆积碎石土。河床覆盖层厚约15～25m，沿深槽分布，河床覆盖层按其成因和地层结构特征自下而上分为3层，上下2层为砂卵石，中间为粉质黏土。

3岸坡防护工程设计

通过综合分析计算，对公路以下采取如下措施保护：

3.1边坡防护

通过清坡揭示的地质条件，边坡岩性主要为页岩，岩石条件较差，因此，通过边坡稳定计算对边坡进行表层喷锚支护和深层锚索支护。

边坡清坡后支护，坡面挂网喷15 cm厚的混凝土(钢筋网规格：Ф8@20 cm×20 cm)，设Ф25(L=6.0m、4.5m)间排距1.5m的系统锚杆，边坡开口线处设置两排Ф32(L=9.0m，间排距1.5m)的锁口锚杆，根据施工情况对部分坡面设置3Ф32(L=18.0m，间距2.0m)的锚筋束。根据计算，对边坡采用锚索加固，公路以上锚索采用间排距5.0×5.0的框格梁锚索支护，锚索长55.0m、60.0m间隔布置，高程1038.00m以上单根锚索为1000kN，高程1018.00～1038.00m单根锚索为2000kN；公路以下锚索采用间排距4.0×5.0的框格梁锚索支护，锚索长55.0 m、60.0 m间隔布置，单根锚索为2 000 kN[1]。

另外，按永久泄洪考虑，为避免水流淘刷边坡，在高程1006.00m以下设置1.0m厚的护坡混凝土板。

3.2坡脚基础加固

坡脚基础抗冲加固采用钢筋混凝土灌注桩加固，桩径1.0m，桩间距1.8m，排拒0.44m，经水力学模型试验，选择抗冲桩深40.0m。

另外，根据计算，在桩顶设置混凝土连系梁连接各桩，连系梁底宽2.5m，梁高2.5m，在连系梁上设置锚索，将连系梁锚固在边坡山体上，单根锚索200t，长55.0～60m，间距4.0m。

3.3边坡稳定计算

由于边坡紧邻导流明渠出口，为永久泄洪建筑物出口边坡，该边坡应为枢纽工程区边坡，因此，根据规程规范，边坡为2级。

3.3.1计算理论

根据《水电水利工程边坡设计规范》DL/T5353—2006，对于风化、卸荷的自然边坡，宜采用下限解法进行稳定分析，推荐采用摩根斯顿-普赖斯法(Morgenstern-Price)进行抗滑稳定计算。

3.3.2计算工况

对以下工况进行计算：

1)短暂工况，由于边坡地质条件差，结合边坡浅层排水孔设置，短暂工况选取为坡面3.0m以下均为饱水情况。

2)结合深排水孔设置，同时根据汛后边坡开挖情况，即边坡钻孔10.0m左右边坡出水，因此，持久工况选择边坡坡面8.0m以下均为饱水。

3)偶然工况为地震工况，为持久工况下发生地震，坝址区50 a超越概率10%的烈度值为7.3°(相当于地震基本烈度Ⅶ°)，基岩水平峰值加速度为0.122cm/sec2[2]。

3.3.3计算成果

典型断面滑裂面见图1所示，各工况下典型断面边坡安全系数值见表1。

图1　典型断面滑裂面图

注：由于该边坡为枢纽泄洪建筑物出口下游边坡，故安全系数取规范下限值

3.4坡脚钢筋混凝土灌注桩计算

3.4.1计算程序

钢筋混凝土灌注桩配筋计算采用理正岩土系列6.0版中挡土墙排桩式锚杆挡墙分析计算模块。

排桩式挡土墙计算包括：土压力计算、立柱内力、配筋、位移计算、锚杆设计、整体稳定计算。

3.4.2计算模型

计算模型图见图2。

图2　桩计算断面

3.4.3计算假定

1)假定1：考虑边坡在实施锚喷支护后处于稳定状态，钢筋混凝土桩桩身岩石压力计算高度取桩顶高程。

2)假定2：墙身岩石压力分布按主动土压力计算，压力分布按上三角形下矩形计算。

3.4.4计算简化

1)简化1：岩体物理力学参数统一按Ⅴ类岩体取用。

2)简化2：间距2.0m、直径1.0m双排桩简化成间距1.0m、直径1.0m单排桩。

3.4.5内力计算结果

桩内力计算图见图3。

图3桩内力图

3.4.6配筋计算结果

桩配筋计算见表2。

表2　桩配筋计算表　mm2

4结论

1)右岸边坡冲刷以明渠单独过流时为主，边坡地质条件差，边坡稳定性差，考虑到工程的重要性，边坡及坡脚采用喷锚支护+混凝土灌注桩防护是合适的。

2)根据右岸淘刷水力学模型试验成果，右岸防护设计满足工程度汛抗冲刷要求。

3)根据后续运行情况，通过检查，根据实际运行情况对右岸下游边坡进行局部加固。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T5397—2007水电工程施工组织设计规范[S].北京: 中国电力出版社，2007.

[2]雷运华, 王小波.桐子林水电站下游岸坡防护设计专题报告[R].成都：中国电建集团成都勘测设计研究院, 2012.

中图分类号：TV861

文献标识码：B

[作者简介]曹明伟(1965-)，男，四川蓬安人，高级工程师，从事水电工程施工与管理工作。

[收稿日期]2015-10-24

文章编号：1007-7596(2016)01-0031-03