大石板水电站帷幕灌浆问题探讨
2008-01-21 10:43:23 来源:
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电力18讯: 1 电站概况
大石板电站位于四川省雅安市南6km的周公河上。电站装机容量2×2 500kW,设计水头18m,引用流量33 m3/s,最大坝高32.5m,最大坝底宽33.2m,坝顶长89.1m。冲砂道左侧为主厂房,冲砂道右侧为溢流坝;居中的一孔冲砂闸之闸面积为(5×5)m2,承担冲砂、泄洪双重任务。溢流坝高27m,为混凝土条石、块石重力坝。
大石板电站是周公河梯级开发中的第六级,为河床式水电站。
2 工程地质
大石板电站地质构造属于四川沉降带西部的三级构造单元―――川西褶皱带的组成部分,其构造体系为川滇南北构造体系与北北东向新华夏构造体系过渡带,小断裂较多,褶皱十分发育。电站则坐落在周公山背斜东翼、雅安向斜西翼。背斜西翼倾角30°~40°,向斜两翼倾角25°~30°。
电站处出露基岩为中生界白垩系上统夹关组(k2j)地层,其厚度达363.17m,由浅红色厚层长石石英细砂岩、泥岩、粉砂岩组成。泥岩、粉砂岩常以薄的夹层或透镜体出现。由于夹层层数多,以致岩性很不统一,尤以右岸更甚。加之裂隙发育,岩石破碎,坍塌严重。右坝肩基岩出露高程仅高于正常水位2m左右,洪水期绕坝渗漏问题不容忽视。
3 灌浆依据
(1)由于种种原因,该电站选定坝址处未进行地质钻探工作,没有取得坝下基础翔实的钻探资料。坝址深部,特别是水下部分的构造、地层、岩性等情况无法准确界定,只能从左、右坝肩出露基岩推测判断。而右坝肩岩石十分破碎,裂隙广泛发育,是否属于断层、裂隙破碎带尚不清楚。据岩层产状分析,该破碎带是否会向坝下(河床底部)延伸、发育,向纵深推移、通过,也不清楚。
(2)坝址处河床及坝肩出露基岩,均以土红色砂质泥岩为主,钙质粉砂岩次之,间夹薄层页岩等红色地层,属于比较软弱的岩层;且泥岩(尤其是右坝肩泥岩)质地疏松,风化严重,遇水(在水的长期浸泡之下更加剧烈)容易泥化、酥软,又有众多裂隙,致使本已欠稳的坝基雪上加霜。
(3)坝址处河床及左、右坝肩岩层产状,系由河床的上游倾向下游,右岸倾向左岸,倾角大多在30°上下。右坝肩比较恶劣的地质环境,势必影响或危及整个大坝的稳定。
根据坝基的地质条件,采取帷幕灌浆方法,使之充填裂隙,固结岩石,达到稳定坝基的目的。
按照设计要求,大石板电站灌浆在主厂房和冲砂道迎水面坝基台地(主厂房基础为阶梯状台地,冲砂道基础为平台)进行施工。实行单排布孔,原则上分为三序钻灌:一序孔距6m,二序孔距3m,三序孔距1.5m。共完成灌浆孔31个,其中试验孔2个,观测孔1个,检查孔2个。最大孔深26.85m,最小孔深14.30m。完成灌浆总进尺632.65m,内中混凝土层进尺180.10m,基岩进尺452.55m。灌浆前,各孔均分段(3~10m不等)作了压水试验,取得的相关数据为灌浆浓度、压力等的选择提供了依据(见表1)。
4 问题探讨
4.1 未能形成整体帷幕
因为灌浆仅仅局限于主厂房及冲砂道基础,不到整个大坝长度的55%;而整个溢流坝基础,即其余45%的坝基均未进行灌浆。
众所周知,防渗帷幕的关键是要形成整体帷幕,以形成连续的完整屏障。而整个帷幕只关闭一部分,却敞开另一部分,帷幕的作用未能形成。这种灌浆只能对坝基起局部固结作用,而于防渗意义不大。
应当指出,大坝虽有非溢流坝和溢流坝之分,但都处于同一地质环境(地质构造、岩性成分、物理和水理性质等),虽然可以且也允许突出重点(如在主厂房及冲砂道地段灌浆排数加多,孔距加密)、保证一般(如溢流坝地段灌浆排数减少、孔距放稀),但不应存在不灌浆地段。
4.2 灌浆帷幕稍嫌单薄
受诸多因素影响,包括施工场地、投资金额等限制,大石板电站帷幕灌浆采用单排布孔、孔距适度加密的办法。若能增加成二排或三排孔,排距视施工场地具体确定,孔距稍许放宽,譬如一序孔孔距8m,二序孔孔距4m,三序孔孔距2m,这对于连续帷幕的形成和灌浆功效的发挥或许更好。
4.3 右坝肩渗漏问题
从大石板电站右坝肩沿周公河上溯100m范围内,为断裂引发之山体滑坡破碎带区域,第四系坡积物深厚赋蓄。右坝肩虽有基岩出露,但边坡有临空面、卸荷裂隙及软弱夹层,岩石破碎,坍塌、坠垮时有发生,渗漏问题不可避免。右坝肩下游不远处,发育一条下切较深的小溪沟,极易形成绕坝渗漏的渗流通道。
对于如此薄弱环节,选用恰当排数、合理孔距、适量浓度施以灌浆,既能解决右坝肩绕坝渗漏问题,又能达到固结、稳定的目的。
5 补救措施
针对灌浆竣工后存在的若干问题(现已发现溢流坝背水面出现细小裂缝渗漏现象),笔者建议在枯水季节利用设备维修之际开闸放水(蓄水状态下,灌浆效果较差),尔后在溢流坝上施行如下灌浆:单排孔,孔距1.5~2m,浆液浓度适当加大,灌浆深度应深入坝底基岩3~5m;在右坝肩施行灌浆,可采用双排孔,孔距1.5~2m,浆液浓度稍大,孔深可略小于溢流坝灌浆孔。
以上灌浆方案实施前,应参考压水试验的相关数据,科学、<
大石板电站位于四川省雅安市南6km的周公河上。电站装机容量2×2 500kW,设计水头18m,引用流量33 m3/s,最大坝高32.5m,最大坝底宽33.2m,坝顶长89.1m。冲砂道左侧为主厂房,冲砂道右侧为溢流坝;居中的一孔冲砂闸之闸面积为(5×5)m2,承担冲砂、泄洪双重任务。溢流坝高27m,为混凝土条石、块石重力坝。
大石板电站是周公河梯级开发中的第六级,为河床式水电站。
2 工程地质
大石板电站地质构造属于四川沉降带西部的三级构造单元―――川西褶皱带的组成部分,其构造体系为川滇南北构造体系与北北东向新华夏构造体系过渡带,小断裂较多,褶皱十分发育。电站则坐落在周公山背斜东翼、雅安向斜西翼。背斜西翼倾角30°~40°,向斜两翼倾角25°~30°。
电站处出露基岩为中生界白垩系上统夹关组(k2j)地层,其厚度达363.17m,由浅红色厚层长石石英细砂岩、泥岩、粉砂岩组成。泥岩、粉砂岩常以薄的夹层或透镜体出现。由于夹层层数多,以致岩性很不统一,尤以右岸更甚。加之裂隙发育,岩石破碎,坍塌严重。右坝肩基岩出露高程仅高于正常水位2m左右,洪水期绕坝渗漏问题不容忽视。
3 灌浆依据
(1)由于种种原因,该电站选定坝址处未进行地质钻探工作,没有取得坝下基础翔实的钻探资料。坝址深部,特别是水下部分的构造、地层、岩性等情况无法准确界定,只能从左、右坝肩出露基岩推测判断。而右坝肩岩石十分破碎,裂隙广泛发育,是否属于断层、裂隙破碎带尚不清楚。据岩层产状分析,该破碎带是否会向坝下(河床底部)延伸、发育,向纵深推移、通过,也不清楚。
(2)坝址处河床及坝肩出露基岩,均以土红色砂质泥岩为主,钙质粉砂岩次之,间夹薄层页岩等红色地层,属于比较软弱的岩层;且泥岩(尤其是右坝肩泥岩)质地疏松,风化严重,遇水(在水的长期浸泡之下更加剧烈)容易泥化、酥软,又有众多裂隙,致使本已欠稳的坝基雪上加霜。
(3)坝址处河床及左、右坝肩岩层产状,系由河床的上游倾向下游,右岸倾向左岸,倾角大多在30°上下。右坝肩比较恶劣的地质环境,势必影响或危及整个大坝的稳定。
根据坝基的地质条件,采取帷幕灌浆方法,使之充填裂隙,固结岩石,达到稳定坝基的目的。
按照设计要求,大石板电站灌浆在主厂房和冲砂道迎水面坝基台地(主厂房基础为阶梯状台地,冲砂道基础为平台)进行施工。实行单排布孔,原则上分为三序钻灌:一序孔距6m,二序孔距3m,三序孔距1.5m。共完成灌浆孔31个,其中试验孔2个,观测孔1个,检查孔2个。最大孔深26.85m,最小孔深14.30m。完成灌浆总进尺632.65m,内中混凝土层进尺180.10m,基岩进尺452.55m。灌浆前,各孔均分段(3~10m不等)作了压水试验,取得的相关数据为灌浆浓度、压力等的选择提供了依据(见表1)。
4 问题探讨
4.1 未能形成整体帷幕
因为灌浆仅仅局限于主厂房及冲砂道基础,不到整个大坝长度的55%;而整个溢流坝基础,即其余45%的坝基均未进行灌浆。
众所周知,防渗帷幕的关键是要形成整体帷幕,以形成连续的完整屏障。而整个帷幕只关闭一部分,却敞开另一部分,帷幕的作用未能形成。这种灌浆只能对坝基起局部固结作用,而于防渗意义不大。
应当指出,大坝虽有非溢流坝和溢流坝之分,但都处于同一地质环境(地质构造、岩性成分、物理和水理性质等),虽然可以且也允许突出重点(如在主厂房及冲砂道地段灌浆排数加多,孔距加密)、保证一般(如溢流坝地段灌浆排数减少、孔距放稀),但不应存在不灌浆地段。
4.2 灌浆帷幕稍嫌单薄
受诸多因素影响,包括施工场地、投资金额等限制,大石板电站帷幕灌浆采用单排布孔、孔距适度加密的办法。若能增加成二排或三排孔,排距视施工场地具体确定,孔距稍许放宽,譬如一序孔孔距8m,二序孔孔距4m,三序孔孔距2m,这对于连续帷幕的形成和灌浆功效的发挥或许更好。
4.3 右坝肩渗漏问题
从大石板电站右坝肩沿周公河上溯100m范围内,为断裂引发之山体滑坡破碎带区域,第四系坡积物深厚赋蓄。右坝肩虽有基岩出露,但边坡有临空面、卸荷裂隙及软弱夹层,岩石破碎,坍塌、坠垮时有发生,渗漏问题不可避免。右坝肩下游不远处,发育一条下切较深的小溪沟,极易形成绕坝渗漏的渗流通道。
对于如此薄弱环节,选用恰当排数、合理孔距、适量浓度施以灌浆,既能解决右坝肩绕坝渗漏问题,又能达到固结、稳定的目的。
5 补救措施
针对灌浆竣工后存在的若干问题(现已发现溢流坝背水面出现细小裂缝渗漏现象),笔者建议在枯水季节利用设备维修之际开闸放水(蓄水状态下,灌浆效果较差),尔后在溢流坝上施行如下灌浆:单排孔,孔距1.5~2m,浆液浓度适当加大,灌浆深度应深入坝底基岩3~5m;在右坝肩施行灌浆,可采用双排孔,孔距1.5~2m,浆液浓度稍大,孔深可略小于溢流坝灌浆孔。
以上灌浆方案实施前,应参考压水试验的相关数据,科学、<
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