浅议维西县犁地坪水库面板堆石坝坝基处理方法
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犁地坪水库位于云南省迪庆州维西县澜沧江流域一级支流永春河上游左支庆福河上,坝址位于永春乡庆福村下游2km的峡谷段内,它是整治永春河的骨干工程之一。枢纽建筑物由大坝、导流输水洞及溢洪道组成。大坝坝型为砼面板堆石坝,坝高59m,坝顶长108m,坝顶宽6.0m。坝顶高程2487.0m,设计正常蓄水位2481.15m,总库容735.6万m3,兴利库容494.2万m3,调洪库容175.9万m3,当发生校核洪水(P=0.1%)时,最高库水位为2486.62m。
1、坝基工程地质条件
坝基处河床狭窄,区域地质构造属青藏高原南东缘横断山脉中段,为三江地槽褶皱系与杨子准地台的衔接部位,出露地层主要为自二叠系至第四系地层;区内新构造运行均以断裂抬升作用为主,构造上属相对稳定地块。根据1/400万《中国地震动参数区划图》,工程区地震动蜂值加速度为0.15g,地震动反应谱特同期为0.45s,相应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2、坝址区工程地质条件
坝址区所处河流地形呈“S”型,地形较为对称,为“V”型河谷,两岸山体较为雄厚,地形坡度下陡上缓,山坡下部45-55°,上部25-35°,山体高程2600-2800,高差300-500m;河床及漫滩宽一般为12-32m,最宽约85m,河面高程2426-2441m,平均坡降约16‰,右岸有宽10-30m的公路开挖弃碴堆积平台,高于河床4-6m。坝址区上游右侧有纸厂冲沟,下游左侧有草坝子冲沟支流汇入庆福河中。
坝址区出露地层岩性为三叠系上统攀天阁组(T3P)深灰和灰白色流纹岩、英安质流纹岩,基岩大片出露,表层呈强风化状,坝基、坝肩岩体风化破碎,风化差异较大,但强度与变形能满足土石坝设计要求。两侧山坡上分布有第四系残坡积(Qedl)褐红、灰白色砂土、壤土夹全强风化流纹岩碎块石,一般厚为0.5-2m。河床及滩地则为第四系冲洪积(Qpal)卵砾石夹漂石,结构松散至稍密,厚度2.5m-10m。河流右测公路临河边堆积有开挖公路的人工弃碴(Qs),成份主要为强-弱风化流纹岩碎块石夹砂土,结构松散,厚4-6m。坝址区存在一顺河向陡倾断层f1,需进行处理。
坝址区右岸陡崖脚存在一较大滑坡体(BHP1),滑体下部前缘宽约70m,上部后缘宽约23m,分布高程2438-2482m,最大垂直厚度15m,平均厚约8m,估算总方量15500-16500m3;滑坡体为碎块石夹砂土,结构松散,目前尚不稳定,对工程影响较大,需全部清除。
坝基及两坝肩基岩透水性较强,强透水层(q≥100Lu),正常蓄水位以下垂直埋深左岸为5-13 m,右岸为7-10 m,河床埋深8-15m。相对不透水层(q≤10Lu)正常蓄水位以下垂直埋深左岸为8-35 m,右岸为10-30 m,河床埋深17-33m。基础及绕坝渗漏总量每年为20.4万m3,因此,坝基及两坝肩存在渗漏问题,需作防渗处理。此外,坝基河床表部为砂卵砾石透水层,透水性较强,需截断或清除。
坝基及两坝肩岩体流面陡倾向上游偏左岸,缓倾角结构面分布零星,短小,无软弱夹层分布,右坝肩存在抗滑不稳定问题,坝基及右坝肩抗滑稳定好。
3、大坝基础开挖及处理建议
大坝基础开挖,坝轴线上游已开挖至基岩面,下游左右岸开挖至基岩面,河床段开挖至原始砂砾石层,经碾压试验,最小干密度为21.2KN/m3,设计干密度为21.0KN/m3,满足设计要求,趾板基础开挖至弱风化岩层,两岸边坡开挖,左右岸边坡坡比一般为1:0.5,局部凹坑小于1:0.4,开挖评定标准为合格。
4、坝基处理
(1)趾板基础开挖
趾板呈折线布置于坝前,开挖用爆破法一次开挖成形,趾板基础预留保护层,全部开挖到位后再次对保护层进行控制性开挖,左、右岸坝基主要清除残坡积覆盖层碎石土和强风化松动岩体,河床部位清除砂卵砾石层和人工弃碴,趾板基础在河床部位深入强风化上部岩体2.0-2.5m,左、右岸基础部位深入强风化上部岩体1.5m,趾板底高程为2428.5m。
(2)河床部位堆石坝基础开挖分两部分。其中:坝轴线上游侧至趾板间需清除河床冲积层,基础置于强风化基岩上;坝轴线下游侧保留河床冲积层,坝基置于冲积层上,砂、卵砾石层需经振动碾碾压,干密度达设计要求,满足堆石坝坝基条件。两岸岸坡的堆石体基础将覆盖层全部挖除,基础置于强风化岩体中。
(3)趾板基础及左右坝肩帷幕灌浆
趾板是一种承上启下的防渗结构,在趾板上进行的基础帷幕灌浆及左右岸帷幕灌浆构成面板堆石坝的地下防渗系统。对趾板基础、坝肩进行帷幕灌浆处理,帷莫灌浆轴线沿大坝趾板向两岸延伸,灌浆防渗处理标准为(q≤10lu),为单排孔,孔距1.5m,灌浆底界伸入到坝基相对隔水层(q≤10lu)内5m,最低高程为2402.0m,灌浆顶界为水库正常蓄水位高程2481.21m。左岸灌浆处理深度为16-36m,右岸灌浆处理深度为13-33m,河床灌浆处理深度为36m,灌浆处理轴线水平长度为316.9m。
帷幕最大灌浆压力建议采用1.5MPa-3.5Mpa,靠近地表段的灌浆压力为0.1MPa-0.3Mpa。
(4)趾板基础固结灌浆
趾板基础下进行固结灌浆,孔排距1.5m,呈格花型布置,灌浆压力为0.3Mpa。左岸高程2466.0m以下固结灌浆孔深为8.0m,高程2466.0m以上固结灌浆孔深为6.0m;右岸高程2451.0m以下固结灌浆孔深为8.0m,高程2451.0m以上固结灌浆孔深为6.0m。
5、坝基地质缺陷处理
(1)趾板基础地质缺陷处理
在趾板基础范围内存在的软弱结构面,断层破碎带,强度低,岩体质量差,需设置混凝土进行填筑,一般按其宽度的2倍挖除后,冲洗干净,用C15砼进行回填。
(2)对倒悬体、陡坎进行削坡和撬挖,对地质缺陷部位用C15砼进行回填处理。
6、坝基地质钻孔,探洞处理
(1)趾板地质钻孔、探洞处理
趾板区范围内的探洞用C15砼回填,并进行回填灌浆。勘探孔用M10水泥沙浆封堵全孔。
(2)大坝堆石体基础的地质钻孔,探洞处理
坝轴线上游基础部位的深洞用M7.5浆砌石回填,坝轴线下游基础部位的深洞,洞口10m范围内用M7.5浆砌石回填,洞内其余部分用石渣回填,坝体基础内的勘探坑、槽按堆石填筑要求回填。
七、围堰渗水处理
由于围堰渗水量为0.1m3/s,为了减少抽水费用,坝基开挖后,在坝基底部预埋两根管道排水,直径为300mm,大坝填筑完成后进行了封堵。
八.结束语
1、本工程左右岸趾板置于强风化层上,使左右岸趾板承受水力梯度的能力显著提高。
2、在施工过程中,对于易风化软岩基础预留保护层人工撬挖是必要的;应切实做好坝基范围内的防排水措施,这对大坝施工和运行有很大影响。
3、在坝体填筑之前,建基面的平整度、碾压范围对施工的质量影响很大,合理的设计高程、坝基线能保证填筑质量及强度。
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