黄登水电站重力坝基础处理设计

张彩秀 陈述存 李文杰

(中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 工程概况

黄登水电站位于云南省兰坪县境内，是澜沧江上游古水至苗尾河段“一库八级”水电梯级开发方案的第六级水电站，以发电为主。电站正常蓄水位为1 619.00 m，其相应库容为15.49×108m3，校核洪水位为1 622.73 m，其相应库容为16.70×108m3，调节库容为8.28×108m3，水库具有季调节性能。本工程最大坝高为203 m，装机容量1 900 MW(4×475 MW)，为一等大(1)型，主要建筑物为1级建筑物，结构安全级别为Ⅰ级；次要建筑物属3级建筑物，结构安全级别为Ⅱ级。临时性水工建筑物为4级建筑物[1]。

2 坝基工程地质条件

碾压混凝土重力坝坝址区河段水流方向S76°W，枯水期江水面高程1 471 m，宽约48 m～85 m，水深7 m～11 m。河谷为横向谷，两岸地形陡峻，左岸上游高程1 690 m以下、下游高程1 530 m以下和右岸高程1 830 m以下地形陡峻，多陡壁，以上地形相对较缓。分布的地层主要为三叠系小定西组八层(T3xd8)变质火山角砾岩、变质火山细砾岩夹变质凝灰岩、三叠系小定西组七层(T3xd7)变质火山细砾岩及变质凝灰岩及第四系覆盖层。未发现属Ⅰ，Ⅱ类结构面的断层分布。

1)河床坝段坝基工程地质条件。河床部位建基面位于基岩面以下8 m～10 m，岸边部位建基面垂直埋深40 m～60 m。岩体为微风化、微卸荷或未卸荷岩体，岩体完整，岩石强度高，以Ⅱ类岩体为主，局部为Ⅲa类岩体，厚度较大劈理发育的变质凝灰岩夹层主要有tp7(厚10 m～12 m)为Ⅲb类岩体。无规模较大的断层分布，中缓倾角结构面不发育，下游无深槽，坝基抗变形能力及抗滑稳定条件好。

2)左岸坝段坝基工程地质条件。左岸坝段建基面水平埋深40 m～60 m，岩体主要以弱风化、微卸荷岩体为主，局部为微风化、未卸荷岩体，弱风化、微卸荷岩体为Ⅲa类岩体，微风化、未卸荷岩体为Ⅱ类岩体，岩体较完整，岩石强度高，相对完整的变质凝灰岩夹层为Ⅲa类岩体，劈理发育的变质凝灰岩夹层为Ⅲb类岩体。中缓倾角结构面零星发育，延伸较短，下游侧无深切冲沟，坝基抗变形能力和抗滑稳定条件较好。

3 基础处理设计

3.1 防渗帷幕设计

碾压混凝土重力坝坝基布置防渗帷幕系统，主防渗帷幕布置在坝体上游侧，以1 Lu为相对不透水界线，设1排～2排灌浆帷幕。

上游主帷幕的底线按深入1 Lu线以下5 m及0.3倍正常水位水深进行双控制，河床坝段帷幕底高程1 352 m；坝高大于70 m的坝段即4号～19号坝段上游设双排帷幕，副帷幕孔深为主帷幕孔深的0.6倍，主、副帷幕孔之间排距1.0 m，孔距2 m，两排防渗帷幕错开梅花形布置。其余坝段上游设单排帷幕。

主帷幕两岸坝头部位延伸到正常蓄水位与地下水位及1 Lu线相交处附近；左岸布置3条灌浆洞，右岸布置2条灌浆洞。左岸最底层灌浆洞高程1 463.5 m，灌浆孔最深约110 m，右岸岸坡坝段灌浆孔最深约94 m。灌浆洞内衔接帷幕设置两排，孔深15 m。

由于下游水位较高，校核洪水位1 496.47 m，因此在建基面高程低于1 520 m(左岸)/1 506 m(右岸)的坝段(6号～16号坝段)坝趾附近设置单排帷幕，下游副帷幕主要在下游帷幕廊道内施工完成，廊道布置结合坝基开挖体型并充分考虑与上游廊道的合理连接。下游帷幕的底线按下游校核水深的0.5倍控制及帷幕孔深不小于25 m进行双控制，孔距2 m。下游帷幕通过6号(坝纵0+137.750)及16号(坝纵0+373.897)横向廊道与主帷幕连接封闭。

上游基础灌浆排水廊道断面尺寸为3 m×4 m，下游帷幕灌浆及排水廊道断面为2.5 m×3 m；帷幕灌浆洞断面尺寸为3 m×4 m。

帷幕灌浆孔间距2 m，按分序加密的原则布置，共分为Ⅲ序(见图1，图2)。

3.2 坝基抽排设计

大坝基础采用抽排方案。

大坝共布置四排纵向排水廊道：第一排为主排水幕，布置在主帷幕后，在坝基帷幕灌浆廊道内靠下游侧倾向下游15°打设，孔深为主帷幕的0.5倍，孔距3 m；第二排、第三排排水幕布置在大坝基础纵向排水廊道内，排距约40 m～48 m，孔距3 m，孔深12 m，垂直打设；第四排大坝下游侧排水幕布置在坝趾附近，与下游副帷幕共用一条廊道，倾向上游15°打设，孔距3 m，孔深12 m。

坝基纵向排水廊道间共设有约7条横向排水廊道，将纵向排水廊道连通。横向廊道内排水孔间距4.5 m，深12 m，垂直打设。

坝基渗水经各排水廊道集中汇至大坝渗漏集水井，经抽排系统排至下游。大坝集水井布置帷幕灌浆廊道和第一层纵向排水廊道之间，位于11号坝段中间，尺寸20 m×8 m×8 m(长×宽×深)，集水井容积1 280 m3。集水井上方布置3台型号为16DMCN×4长轴深井泵，额定水头96 m，额定流量550 m3/h。3台泵额定抽水能力39 600 m3/d，大于坝基渗漏量，并有一定裕度，满足运行要求。

3.3 固结灌浆设计

根据坝基地质条件，地震工况下地基受荷状况及对上部结构布置的适应性，将坝基分为A,B,C,D四个区进行高压固结灌浆，见图3。

A区为岸坡坝段(1号～4号坝段、15号坝段、进水口坝段)坝基及河中坝段(5号～14号坝段)坝基中部区域。固结灌浆孔孔深5 m，排距3.0 m，孔距3.0 m。B区为7号～8号坝段及12号～13号坝段坝踵部位，5号～7号坝段、12号～14号坝段坝趾部位。固结灌浆孔孔深8 m，排距2.5 m，孔距2.5 m。

C区为1号～6号坝段、14号～20号坝段坝横0+12.000 m上游坝基(帷幕加强区)；9号～11号坝段坝横0+42.400 m上游坝基及8号～11号坝段坝横0+100.000 m下游坝基。固结灌浆孔孔深10 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

D区为河中7号～13号坝段帷幕加强区，即坝横0+0.000 m～坝横0+12.000 m区域。固结灌浆孔孔深25 m，排距2.0 m，孔距2.0 m。

3.4 接触灌浆设计

工程枢纽区河谷狭窄，大坝建基面开挖坡度一般都较陡，岸坡较陡的部位设置接触灌浆。

接触灌浆采用G300型FUKO接触灌浆管。接触灌浆管路采用预埋形成，混凝土回填前，在岩石面上预埋外径38 mm、内径22 mm的FUKO管，相邻两管之间的间距为3 m。需进行接触灌浆的坡面通过止浆体进行分区，形成封闭灌区，灌区面积按200 m2左右控制，FUKO管不允许布置于封闭灌区以外。FUKO管转弯处转弯半径一般不小于0.5 m，FUKO管之间应采用与内径相协调的钢管连接。进浆管、回浆管及排气管均应就近引至大坝下游基础廊道、横向廊道或下游EL.1500 m以上坝面。排气支管每间隔10 m左右布置一根，各灌区的排气系统应相互独立。

在完成固结灌浆后，须对接触灌浆系统进行通水检查以确保管路通畅，若发现灌浆系统堵塞，补救无效时，需考虑利用固结灌浆孔作为接触灌浆出浆孔的预备方案。

G300型FUKO接触灌浆管管内螺旋形状骨架设计能够使全断面出浆并且远距离输送；同时，管体上均匀交错布置四排出浆孔，外层设有发泡材料防止砂浆堵塞出浆孔。灌浆时，浆液压缩发泡材料并均匀注入混凝土与基岩之间的缝隙中，可重复灌浆。停止灌浆后，立即用清水或压缩空气清理掉残余的浆液，以备下次灌浆。

另外，在较陡的岸坡坝段上游侧基础开挖止水槽布设铜片止水，并与横缝止水焊接封闭，确保基础面防渗安全。

4 结语

对坝基进行了帷幕灌浆并设置了排水系统，满足坝体及坝基渗流控制要求，坝体坝基的总渗流量较小，满足工程要求。坝基固结灌浆分区充分考虑坝基各部位对岩体承载力要求，孔深、间距、灌浆压力等参数合理，设计施工工序能有效保证灌浆质量，有效提高大坝基础岩体质量，使其满足筑坝要求。接触灌浆使混凝土与基岩接触良好，根据监测成果显示下闸蓄水后各测点缝开合度基本无变化。混凝土重力坝坝基稳定性对坝体安全至关重要，通过以上坝基处理措施，保证了坝基的抗滑稳定，提高了坝基的防渗效果，对重力坝坝基稳定安全性提供了有效保障。