泽城西安水电站（二期）工程面板堆石坝趾板设计

2017-01-20张广涛

山西水利 2016年6期

关键词：趾板堆石坝河床

张广涛

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

泽城西安水电站（二期）工程面板堆石坝趾板设计

张广涛

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

介绍了泽城西安水电站（二期）工程混凝土面板堆石坝基本情况，针对工程实际，对面板堆石坝趾板定线、趾板体型、趾板基础处理、趾板分缝等进行了设计。通过合理设计，缩短了工期，保证了防渗系统的正常运行，满足了工程需要。

面板堆石坝；趾板定线；趾板基础处理；趾板设计；泽城西安水电站

1 工程概况

泽城西安水电站（二期）工程由混凝土面板堆石坝、溢洪道、发电引水洞、导流泄洪洞、水电站等建筑物组成。工程等别为Ⅲ等，其中混凝土面板堆石坝为主要建筑物，级别为3级。

混凝土面板堆石坝坝址位于左权县粟城镇下交漳村下游约1.5km的清漳河干流上，坝址选在顺直河段，最大坝高46.8m，大坝主要由混凝土面板、垫层区、过渡区、堆石区和下游护坡组成。大坝趾板主要有河床段趾板和岸坡段趾板两种形式，河床段趾板设在河床混合土卵石上，趾板下游侧与混凝土面板相接，上游侧通过连接板与混凝土防渗墙相接；岸坡段趾板用锚杆与基岩连接。

2 工程地质情况

大坝坝址处河谷底宽130～220m，坝线处宽160.0m，趾板处宽约205m，主河床靠右岸，左岸发育河漫滩和一级阶地，谷底地面高程803～810m，两岸山顶高程949m，相对高差约140m，两岸基岩裸露，左岸岸坡下部较陡，上部稍缓，坡度40°～60°；右岸下部陡立，上部稍缓，河谷断面为“U”型。

河床覆盖层主要为较厚的卵石混合土、混合土卵石，最厚处约52m，表层局部为粉土，左右岸坝肩为基岩岸坡，岸坡主要由石英砂岩和长石石英砂岩组成，岩性坚硬，在风化及水理作用下，局部形成泥化夹层，厚薄相对不均。

3 趾板设计

3.1 趾板定线

混凝土趾板是面板堆石坝的重要组成部分，面板堆石坝设计，首先选择合理的坝轴线，其次选择合适的趾板线。河床段趾板相对简单，确定坝高、趾板型式、定位方法后即可定位。岸坡段趾板定线较为复杂，与岸坡岩土和混凝土面板的衔接比较困难。趾板布置时，一方面应选择理想的地质条件，使趾板布置在坚硬、未风化的岩石上，减少趾板处理范围，保证其防渗性能。另一方面应选择有利地形，使趾板线尽量平直，不宜设较大的转弯角，岸坡不宜过陡，以减少纵向变形和周边缝的偏移量。

本工程定线时，河床段采用面板底边线和趾板底线的交点“X”点作为控制的基准点，即“X”定线法，由此线作为趾板的控制轴线，X点距离趾板底面起点为1.323m，河床段趾板长204m。初步设计时，岸坡段趾板采用平趾板，但由于趾板有一个横向坡度，施工时，混凝土架立模板和浇筑难度大，趾板表面灌浆施工不便。招标设计后，为了更好地进行施工图设计，在技施设计时，采用斜趾板布置形式。与平趾板设计相比，斜趾板设计较简单，易于施工，能满足工期要求。岸坡段采用斜趾板，趾板顶面与面板平面平行，左岸岸坡段长103.87m，右岸岸坡段长84.49m。

3.2 趾板体型设计

为防止趾板地基在设计水头的作用上产生冲蚀，必须根据趾板地基的地质情况，选择可行的渗透坡降来确定趾板宽度，河床段趾板设在混合土卵石覆盖层上，混合土卵石允许水力比降0.092，趾板下混合土卵石覆盖层实际水力梯度，按水库正常蓄水位时的作用水头与趾板宽度的比值计算为13.15，远大于混合土卵石的允许水力比降，采取趾板上游设置垂直防渗墙的处理措施，防渗墙深入基岩5m，趾板通过两块连接板与防渗墙连接。河床段趾板宽度确定为5m，趾板和防渗墙通过连接板连接，连接板长3.0m。

岸坡段趾板岩石地基容许水力梯度：弱风化岩层为10～20，趾板宽度按5.0m计算，作用水头取45m，趾板下弱风化岩层的实际水力梯度为4.5，满足规范要求。岸坡段趾板宽度确定为5.0m。

趾板厚度需考虑自身稳定、温度应力及混凝土施工要求，并应满足帷幕灌浆和回填灌浆施工，结合工程实际，河床段和岸坡段趾板厚度均为1m。

3.3 趾板基础处理

趾板必须建在可靠的地基上，根据工程坝趾板地基地质条件，河床段为深厚卵石混合土覆盖层，岸坡为基岩。借鉴已建和在建的河床厚覆盖层上建坝的处理经验，本工程坝基覆盖层处理方案为：挖除河床段3～5m的表层松散覆盖层后，河床段趾板基础直接置于较密实的河床覆盖层上，建基面高程798.4m。坝基防渗采用混凝土防渗墙，防渗墙顶部通过连接板与趾板相接，连接板与趾板和防渗墙之间设置止水。混凝土防渗墙最大深度52m，墙厚1.0m，墙底深入基岩5m，防渗墙顶部5m范围内采用C20钢筋混凝土结构，其余采用C20素混凝土结构。

处理岸坡段趾板时，清除左右坝坡强风化，中风化岩土，趾板应坐落在弱分化的基岩上，开挖基础后，趾板、连接板下部基岩进行固结灌浆，帷幕防渗体两侧各布置一排，孔深8m，孔距3m。岸坡段趾板下设锚筋与基岩连接，HRB335锚筋直径28mm，长5m，间排距1.2m。

为使河床段趾板、岸坡段趾板、防渗墙等建筑物形成一个封闭的防渗系统，在上述相应部位设置一道帷幕灌浆。包括防渗墙下帷幕灌浆、岸坡段趾板下基岩帷幕灌浆和水库两岸基岩帷幕灌浆。防渗墙以下灌浆深度为30m，岸坡段趾板下灌浆底线下部与防渗墙底灌浆底线相接，上部灌至790m，左右岸延伸段从856m灌至790m，其中溢洪道处灌浆深度从闸底板844m灌至790m。

3.4 趾板配筋

趾板作为面板与防渗墙之间的连接结构，要求混凝土具有良好的抗渗性、耐久性和抗裂性能。趾板混凝土设计强度等级C25，抗渗等级W8，抗冻等级F200。

岸坡段趾板钢筋布置在顶部，保护层厚度10～15cm，为单层双向钢筋，各向配筋率0.3%。在周边缝侧的趾板混凝土中设抗挤压钢筋，防止止水周围混凝土的剥蚀破坏。河床段趾板钢筋布置于板的中央，为单层双向钢筋，各向配筋率0.4%。

3.5 趾板分缝

为适应趾板基础的不均匀沉降，河床段趾板沿趾板长度方向每10m设伸缩缝，共设17块趾板标准板Z5，两块非标准段Z4和Z6，两块Z10；岸坡段趾板在地形变化处或转弯处，为适应趾板基础的不均匀沉降设伸缩缝，左岸设Z1，Z2，Z3三块非标准趾板，Z3与河床段非标准段趾板Z10相接，右岸设Z7，Z8，Z9三块非标准趾板与河床段非标准段趾板Z10相接。河床段趾板与防渗墙通过连接板链接，各个连接处均设分缝，分缝内设相应止水。