冶勒水电站大坝与基础防渗处理设计_何顺宾 10页

冶勒水电站大坝与基础防渗处理设计何顺宾(国家电力公司成都勘测设计研究院成都6〔摘要〕本文紧密结合冶勒大坝与基础防渗,工程设计的影响因素较系统地介绍了冶勒水电站大坝与基础处理设计和施工的一些情况,旨在为类似工程提供有益的启示。〔关健词」·冶勒水电站防渗设计工程概况,冶勒水电站位于四川省西部南娅河(大渡河中游右岸的I级支流)上游为南娅河流域“”。3m2,梯级规划一库六级的第六级龙头水库电站坝址以上流域面积23k多年平均流量.,145扩/s电站采用高坝、中长引水隧洞、地下厂房的混合式开发。电站以单一发电为主,无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。冶勒水电站正常蓄水位2650m,相应水库总库容2.95亿m3、调节库容2.76亿m3,具有多年调节能力;电站最大水头64.sm,最小水头546.m7,额定水头58m0,装两台120WM水斗式水力发电机组。电站枯水年枯水期平均出力108.ZWM,多年平均发电电量6.47亿kw·h。,,·,电站建成后可增加下游5个梯级电站保证出力160WM可增加年发电量7亿kWh同时可,减少系统内其他水电站的弃水损失电量本工程建设总工期为6年,其中准备工期1.5年0.5,(与主体工程搭接年)第一台机组投产工期为4年,工程完建期1.5年。按2001年2季度价格水平,冶勒水电站设计概算静态投资231390.3万元,总投资253765.75万元,单位千瓦投资9641元,单位电度投资3.57元,发电成本0.394元k/W·h。2工程总布置整个工程由首部枢纽、引水系统和地下厂房三大部分组成。坝址位于冕宁县冶勒乡两岔,,、,河下游约Zkm处厂址位于石棉县栗子坪乡南娅村坝址厂址相距约13km引水隧洞全长.7m。,,118s厂址离川云西公路(108国道)边的栗子坪乡约7km距石棉县城43km距成昆铁,。,路乌斯河站147km距成都市407km根据工程区域地质构造及地形地质条件引水系统和厂,,区枢纽布置相对比较简单较容易从工程安全和技术经济上确定方案工程布置的关键问题,是如何在复杂的地质构造背景下合理有效地利用冶勒构造断陷盆地进行首部枢纽布置如何解决好深厚覆盖层及严重不对称地基上修筑高坝的防渗和基础处理问题。,、,首部枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝左岸泄洪洞放空洞(兼导流洞)等建筑物组成首部枢纽布置如图1。大坝坝顶高程2654.m5,最大坝高125.m5,坝顶宽1m4,坝轴线长约。、、,m4ll坝体填料分区由沥青混凝土防渗心墙上下游过渡层坝壳主副堆石料等部分组成上游坝坡1:2(中间设一级m4宽马道)、下游坝坡1:1.8(中间设三级m4宽马道)。坝基左岸,,、,基岩埋藏较浅河床及右岸为深厚覆盖层左右岸基础严重不对称且右坝肩基础相对隔n,“”水层埋藏深度约ZO经O综合比较设计推荐采用混凝土防渗墙+水泥灌浆帷幕进行基础。,.,:m,防渗处理坝体主要工程量为覆盖层开挖236万m3沥青混凝土心墙3n万心墙过,,.Z,6m3551万m3万onI渡料18万扩坝壳料填筑约50万混凝土防渗墙基础帷幕灌浆图1首部枢纽布置图考虑到高地震区、深厚不均匀覆盖层上修筑高沥青混凝土心墙堆石坝的复杂性,首部枢,,纽放空洞利用施工导流洞改建而成其主要承担大坝检修放空水库的任务并兼作施工期导流和初期蓄水期间泄放流量之用。泄水建筑物布置,结合冶勒构造断陷盆地的特殊地形地质,,、条件通过大量设计研究比较和水力模型实验验证最终确定泄洪洞采用涡室竖井消能型式,,m尾部与放空洞结合(利用放空洞长30余共用出口消力池及海漫)较合理有效地解决了大坝导流、泄洪、放空等多种功能要求。,,、电站装两台12OWM机组地下厂房枢纽布置采用两列洞室方案即主副厂房洞室断路,、:器室与尾水闸门廊道洞室两列主要洞室均避开卸荷带布置于岩石相对完整区域内主副厂房洞室全长72.14m,其中安装间长15.7m2,主机间长36.60m,副厂房长16.8m2;主机间洞室上部开挖跨度2.m2,下部开挖跨度20.m5,最大高度38.78m8。两列洞室之间设有二条,,母线道和二条尾水支洞厂房尾水由两条尾水支洞经闸门廊道后汇流成尾水主洞主洞出口后接尾水明渠,最后与南梗河衔接。、、、:引水系统由左岸取水口引水隧洞调压室蝶阀室和压力管道等组成取水口采用岸,,,,坡竖井式位于坝轴线上游左岸约SOOm处进水底板高程2590m上设固定式拦污栅竖井内设平板工作、检修闸门。引水隧洞全长7118.m8,断面尺寸4.6x4.m6,根据不同围岩情况。,进行喷锚或钢筋混凝土等组合衬砌方式调压井为双室结构上室长260呱断面尺寸为6.4x7m,下室长76m、断面尺寸为4火(4~6)m,上下室连接竖井直径4m、最大高度85m。、,’夕、.,。,、“”“、压力管道采用地下式斜井敷设四平三斜全长1768m8斜井仰角60上中n下斜段长度分别达40、270和210m,5全管段采用钢板混凝土衬砌,主管长1706.弘、直径.,,。34m;在调压室下游设事故检修蝶阀分岔管采用月牙形加强肋对称布置3设计标准及参数,,、根据有关规程规范冶勒水电站为二等大(2)型工程泄洪引水发电系统及水库放,。空洞等永久性建筑物按2级建筑物设计次要建筑物按3级建筑物设计由于河床及右岸坝,,基覆盖层深厚(最大深度超过420m)工程区地震基本烈度高达姗度(设防烈度为XI度)沥青混凝土心墙堆石坝的最大坝高125.m5gom),1。(超过故确定大坝按级建筑物设计电站装,,。机容量为240WM厂房按3级建筑物设计次要建筑物按4级设计临时建筑物均按4级建。..:、=3S,、二3;筑物设计相应洪水标准大坝设计洪水P=0%2Q45m3/校核洪水P=00%1Q62m3s/=.、=.m3S,=.、=.m。P333%13s厂房设计洪水Q449/校核洪水P05%Q1525/,根据四川省地震局1986年9月关于冶勒工程场址的地震烈度鉴定意见冶勒水电站水工建筑物的抗震设计为姗度。考虑到大坝按一级建筑物设计,大坝坝坡稳定按XI度进行校核。水库正常蓄水位265Om,调洪水位264m7,死水位2600m。电站水轮机安装高程20O5.m2,.,.sm3。m额定引用流量47243/最大引用流量526s/4水文气象条件,,,、冶勒工程处在低温多雨区全年无夏季冬季长达6一7个月n月一次年3月为降雪,,,,积雪期多年平均降雨天数达2巧天年平均气温7℃年平均相对湿度在8%6以上最大风。,,IOs;速m/河源和坝区均属高山峡谷地形坡陡流急河床自然坡降近%6坝址以上集水面2,,,,积323km径流主要来源于降雨其次是融雪和地下水径流年内分配与降水一致每年6~9月份为汛期、1~3月份为枯水期,多年平均流量为14.smas/。.,.,00359kg33t坝址处多年平均含沙量m/多年平均悬移质年输沙量08万多年平均推移质输砂量0.558万t。5地质条件5.1区域地质构造背景工程区位于川滇南北向构造带北段(冕宁以北)的菩萨岗东西向隆起北侧。西部以小,。金河断裂为界与甘孜断褶带相邻东部以石棉断裂为界与凉山拗褶带毗连安宁河深大断,。裂带在境内呈南北向延展将本区分裂为西部冶勒断块和东部小相岭断块冶勒水电站即处于安宁河断裂带与小金河断裂所切割、南面以南河断裂为界的冶勒断块上。工程区历史,,。上无强震活动记载其地震效应属工程区外围强震活动的波及区区域构造属次稳定地块,。,经四川省地震局鉴定冶勒水电站地震基本烈度为姗度冶勒水库处于单侧型断陷盆地内总库容.,,、298亿耐库区分布断层自晚更新世晚期以来无明显活动性从构造背景岩体(组)介,,质状况和水文地质条件等综合分析即使水库蓄水后诱发地震其影响烈度不会高于地震基本烈度值。n地形地貌.,、坝段位于冶勒盆地内的石灰窑河与勒丫河汇合口下游由第四系中上更新统卵砾石层。,。及粉质壤土构成的峡谷中南梗河自两岔河口始河流婉转曲折向东经三岔河出盆地坝段长约3.skm。河谷两岸2700m高程以上基本保持宽约2~3.skm的原始山间盆地的地貌形态,,;且左岸距盆地边缘基岩较近而正常蓄水位265m0以下则呈现出深切90~11m0的峡谷景观,。。,,,谷坡陡峻河道束窄两岸谷坡约30一40枯水期河水面高程254m0河面宽约巧~2m5。,,河床全新统冲积层厚1一1m0坝段现代冲沟较发育地形欠完整两岸谷坡尚残存有I~W,。级阶地反映出本区更新世晚期以来呈现出间歇性抬升的特点5、3地层岩性,坝址处于安宁河断裂带北段西侧的冶勒断陷盆地边缘左岸及河谷盆地底部基岩由晋宁,,、,期石英闪长岩组成岩石致密坚硬具块状或条带状网纹状构造岩石单轴湿抗压强度128一。、、a150MP坝址右岸及河床下部覆盖层由第四系中上更新统卵砾石层粉质壤土和块碎石土,,组成该套地层属冰水河湖相沉积层在地质历史时期里经受了不同程度的泥钙质胶结,—、,、和超固结压密作用地基的渗透性较弱抗渗稳定性较好结构密实力学强度和变形指标,。,,、较高抗地震液化能力较强根据钻探揭示坝基覆盖层厚度大于42Om按沉积环境岩性,。组合及工程地质特征自下而上(由老至新)分为五大岩组。2(l)晋宁期中酸性混染石英闪长岩(占)“”,、,,、即前人称谓冶勒杂岩灰绿灰黑色中一细粒结构矿物成分以斜长石角闪石为,、,、、,主石英黑云母次之具块状或条带状网状片麻状等构造三岔河一带显示出混合岩,。化特点出露于盆地边缘及深埋于盆地底部、、Z~3(2)中上更新统卵砾石层粉质壤土层及块碎石土夹黄色硬质土层(QQ),,系坝址区内第四系主要地层不整于石英闪长岩之上广泛分布于270m0高程以下的盆,。,。地内最大厚度约50余m(X孔深42m0未揭穿其底)为一套冰水一河湖相沉积层该套地,、`层具有明显的沉积韵律和不同程度的泥钙质胶结及固结特征据抱粉乞和热释光等测龄资料,其沉积时代距今约60一3,2万年。根据其沉积韵律、岩性变化及工程地质特征自下而上可划分为五大岩组。Z①中更新统卵砾石层(Q)Z::,,第一岩组一弱胶结卵砾石层(Q)I以厚层卵砾石为主偶夹薄层状粉砂层属冰水河湖相堆积层。卵砾石成分主要为闪长岩、花岗岩、玄武岩和大理岩,凝灰岩少量,粒径一般,,。2~6cm空隙为泥砂质充填泥钙质空隙式胶结状态偶见溶蚀小空洞该岩组深埋于盆地及,、,。,河谷之底部具有一定含水透水性构成盆地及坝址区深部承压水层最大厚度>IOm0m。盆地边缘仅厚15一35,,据钻孔揭示在坝趾址区靠近盆地边缘之河谷一带该岩组底部有一深灰一浅黄色碎石,,。土夹豁性土层(Q力直接覆盖于石英闪长岩体之上厚度28一36m不等、3②上更新统卵砾石层粉质壤土层及褐黄色块碎石土夹硬质土层(Q)、、`。:,第二岩组一褐黄灰黄灰绿色块碎石土夹硬质土层(Q川系冰川(水)堰塞堆积物。,,物质主要来源于三岔河古冰川谷块碎石土含量约占30%一62%成分单一以近源石英闪长、、,,,岩块为主间夹少量辉绿岩花岗岩粒径大小悬殊一般约2一10cm大者可达3Ocm分选,,,。性及磨蚀度均差其间为赫性土充填具泥砾混杂堆积特征结构密实层中夹数层褐黄色n硬乳性土略显层理,单层厚一般在1.5一3.m5,最厚5.5一9.lm。该岩组主要分布于坝址左岸、,,、下游河谷两侧及三岔河沟内深埋于坝址及上游和盆地内具有盆地边缘向中心倾覆且厚度逐渐减薄以至尖灭的趋势。在坝址河段勘探范围内,其分布沿河长约3km,自右岸向盆地,,。,m中心延伸宽约600厚度一般为31~5m4薄者仅10~2m2该岩组具有较好的隔水性能构成深层承压含水层隔水顶板。在坝址靠盆地左岸边缘一带,偶有古坡崩积黄色泥块碎石层穿插其中。,:,第三岩组一卵砾石层与粉质壤土互层(可一m)总厚46~15m4不等系湖沼相为主的河。,、、,湖相沉积层卵砾石成分杂主要由大理岩玄武岩闪长岩及花岗岩等组成粒径以2~,,,,,cm6居多圆一次圆状砂角砾充填泥钙质空隙式弱胶结为主局部钙质基地式胶结存在溶蚀小空洞现象。粉质壤土呈青灰、浅灰色包层状,其间夹数层炭化植物碎屑或粉质砂壤土、含粉质壤土,,、透镜体具超固结微胶结特征其沉积韵律层合厚度均有由盆地边缘向盆地中心逐渐增多增厚的变化趋势。其中,具有一定分布范围的粉质壤土夹炭化植物碎屑层或含砾粉质壤土有。.、b、。、d,m,,,四小层(自上而下分别为111Ill11Ill)其厚度分别为7一1507一220一22m0~。24m、,、,该岩组岩性岩相及厚度在纵横向上变化较大其含水透水性不均一卵砾层粒度相,,,,;对较小含砂率较高胶结较紧密具有较弱的含水透水性粉质壤土层结构密实透水性,,。极弱具有相对隔水性能为坝址区河床浅层承压水之隔水层“、#,另据大坝右岸防渗墙施工廊道(2562m高程)及12交通洞(256Om高程)开挖揭示第三岩一,、,组=(Q产m)上部为青灰一浅灰色粉质壤土夹黄褐色灰色砂卵砾石透镜体和黑色炭化植物碎屑,:“。。:总体上以粉质壤土为主粉质壤土总体产状为N30WS/W匕10(倾上游偏右岸)(1)粉质壤土,,、,,结构紧密透水性微弱超固结微胶结状态天然状态下物理力学特性较好但在水和扰动联,,;:合作用下迅速崩解并迅速丧失其力学强度在震动作用下易发生液化现象(2)砂卵砾石呈,,,;透镜体分布以砂卵砾石为主夹厚20~3scm角粒状中粗砂具一定的沉积韵律总体上该透·镜体结构松散,但局部具微弱胶结现象,厚度一般在l一1.sm,最大可达3一m4,卵砾石粒径在,,,。cm;2一6磨圆度好(3)炭化植物碎屑厚度2一20cm结构较紧密透水性微弱Z:,,第四岩组一弱胶结卵砾石层(可一W)出露厚度65~85m厚~巨厚层状单层厚度一般2一10m,层间夹数层透镜状粉砂层或厚约0.2~m3粉质砂壤土,具冰水河湖相沉积特征。、、,、,卵砾石成分以大理石玄武岩闪长岩为主花岗岩辉绿岩次之颗粒大小以5一15cm居,,,,,、cm多大者达到35具有一定分选性表面磨圆度较好以圆一次圆状为主并有长条状马鞍状、灯盏状、扁平状和不规则状,颗粒间为砂角砾充填。泥钙质空隙式弱胶结为主,局`,,。部基地式钙质胶结卵砾石层多呈层状或透镜状分布地貌上多形成陡壁存在溶蚀现象该岩组具有较弱的含水、透水性能。、2:第五岩组一粉质壤土粉质壤土夹炭化植物碎屑层s(Q弓V)系一套以湖沼相为主的冰,,。水一河湖相沉积层厚约90~IOm7与下伏巨厚卵砾石层呈整合接触粉质壤土单层厚度一,,、、,,,mm般约巧~20最厚达30余青灰浅灰浅黄色薄层状层纹清晰遇水易软化其间,。,夹数层厚约5一15cm的炭化植物碎屑层工程地质性状较差层内夹3一8层砾石层具有单.,层厚度08一m5粒度小、胶结程度相对较差的特点。(3)上更新统~全新统松散堆积层(Q3一Q刁n、、。其成因类型有冰水沉积层冲积层洪积层及崩积层等冰水堆积层fl以黄褐色卵砾石土组成~级阶地。冲积砂卵砾石层多1分布于工、·级阶地、漫滩及现代河床中。H,。洪积层常见于冲沟出口处由泥块碎石和泥砾组成5.4地质构造,3坝段处于冶勒单侧型断陷盆地北东侧边缘的峡谷中其东侧的安宁河西支断裂北段(F)于三岔河坝址附近隐伏于巨厚的第四系堆积层之下,距坝址的最近距离为1.skm,该断层于晚更新世晚期以来无明显的差异活动迹象。,“、坝段内分布的中上更新统冰水一河湖相五大岩组总体产状以走向N20~65E倾角5一,、12度向SW方向缓倾斜其产状的变化显示出该套地层具有由下向上自盆地边缘往中心缓,,倾斜的总趋势未发现其构造褶曲及错断形迹表明该套地层堆积之后即晚更新世晚期以来变形是微弱的。,,坝址左岸石英闪长岩体无大的断裂切割低序次低级别的小断层按其产状方位可分为近南北向、近东西向、北东向和北西向四组,破碎带宽仅0.05~0.4m5左右,其规模和延伸均叫。:。;““;短小岩体中的节理裂隙有5组①Ew/S或N乙70一80②NZo~30w/NE乙40一60③O。““”。,;;N30一50W/SW艺50一60④N50~60E/SE乙40一60⑤N40一50E/NW匕70~85节、。理裂隙一般较短小裂面平直且闭合5.5物理地质现象,,坝址区物理地质作用不显著仅在一些冲沟上源及谷坡局部地段第四系松散堆积层在,、,。暴风雨等自然因素触发下时有崩塌土溜及泥石流发生但规模较小坝址左岸石英闪长岩以弱、微风化为主。但谷坡浅部岩体卸荷明显,据左岸施工开挖揭,,,,m示谷坡岩体水平向强卸荷深度一般20一3m0卸荷裂隙张开宽度约1~Zln个别达1一c3一般无充填或仅有岩屑、泥质物质充填,表明河谷下切时期,谷坡浅部岩体利用原有结构面,。向临空方向松弛卸荷是较为显著的但其卸荷作用仍具有随深度的增加而逐渐减弱的特点5.6水文地质条件(一)各岩组透水特性,。,坝段位于冶勒山间盆地边缘的峡谷中属地下水的排泄区构成坝址的五大岩组其含水性、透水性不均一。其中第一、第四、第三岩组之卵砾石层具弱透水特性,第五、第三岩组之粉质壤土和第二岩组块碎石土夹硬质土具微弱一极弱透水性。,、:水文地质测试成果表明各岩组的含水透水性具有如下一般特征(l)第一、四岩组以弱透水的卵砾石层为主,间夹薄层微弱透水的粉细砂或粉质壤土透镜体。由于卵砾石层的充填与胶结程度不一以及局部存在溶蚀空洞,其透水、含水性也是不,..x10一3,x一4,均一的渗透参数一般为(l一5)cms/小者仅(158~316)10cms/第四岩组卵砾.一3em。石层局部达986x10/s,(2)第二岩组为微弱透水的块碎石土夹硬质土第五岩组以极弱透水的粉质壤土及粉质,,.一sS,。砂壤土为主其含水性亦差渗透系数一般小于35x10cm/具有相对隔水的特点,(3)第三岩组以弱透水卵砾石层与极弱透水的粉质壤土互层具有弱透水层与局部隔水...。一3,x层相间分布的特点其中卵砾石层渗透系数一般为(127~519)x10cms/小者约432.一`S;一sS,。10cm/粉质壤土渗透系数一般小于22x10cm/其透水性极其微弱(4)坝址左岸石英闪长岩在铅直深度2m6及70m范围内(不包括上覆盖层厚度)属卸荷岩n体,具有较严重透水性能(其单位吸水量。)0.儿/min.m.m者占总试验段数的7%0以上),该深度之下为中等~微透水岩体。表明岩体的透水性有随深度的增加、卸荷的减弱而逐渐缓慢减弱的一般规律性。(二)地下水基本类型,、坝段地下水主要受盆地周边地下水和地表径流的补给地下水的基本类型依其运移赋.存和排泄方式可分为承压水和潜水两大类。(l)承压水,、据钻孔揭露坝段承压水按其埋藏条件又可分为一深层承压水浅层承压水和基岩裂隙。,:承压水三种类型其中在坝段范围内有下列一般特征。,①深层承压水埋藏于河床下部深达49一7m0以下的第一岩组卵砾石层(Q六)中以其3,,上覆第二岩组(Q工)I为相对隔水层(坝址右岸靠盆地中心一带当第二岩组逐渐减薄乃至于,“d”。尖灭后则以上覆的第三岩组工I工之粉质壤土层为相对隔水层)其承压水位一般在257m0,、、、。高程左右具有埋藏深水头高流量较稳定矿化度较低的特点据水化学及水同位数资,,,料分析补给来源主要分盆地周边基岩裂隙水的汇入并与上源河水有一定联系其补给位,、、,“置高径流缓慢排泄不畅水交替较弱为50年代之前进入地下的古水”。②浅层局部承压水多埋藏于河床下部深约2一3lm以下的第三岩组之弱透水卵砾石层32一`,,、、、(Q工工)I中以其上覆粉质壤土为隔水层具有层次多埋藏浅水头低逞流不强以及含水层较薄等特点。根据右岸防渗墙施工廊道内帷幕灌浆钻孔揭示,当揭穿其隔水层(粉质壤土),,,时多见地下水或承压水溢出现象其承压水头冒出孔口管高度一般在5一1scm之间具流量,。小且随时间推移而逐渐消失的特点③基岩裂隙承压水。主要赋存于坝址河谷下部石英闪长岩体之裂隙含水系统中,以其上2,,,、。覆块碎石土(Q工)I为相对隔水层系谷坡基岩裂隙水补给其埋藏较深流量较大(2)潜水主要赋存、运移于第三、四岩组之卵砾石层中,并以下降泉的形式向河床及其下游方向排泄,泉水露头一般高于河水面约0.5~6m,流量约28一7乱/imn,最大可达10oL/imn。其补给主要源于大气降水、地表水或基岩裂隙水,且与河水有着较好的水力联系。、,坝址右岸谷坡主要由弱透水的第四三岩组之卵砾石层组成其上为相对隔水的第五岩,,,;组所覆盖且上下游都有冲沟深切故地下水位较低坝址左岸谷坡表部岩体卸荷较明显,。岩体透水性较好其地下水埋藏亦较深5.7建筑材料,,,作为当地材料坝的碎石土心墙防渗料近坝料源初查储量满足要求开采运输条件较好,、,,细粒含量较多击实后抗渗力学指标尚可但天然含水量大于最优含水量约10%在多雨潮,,,;湿气候条件下不易翻晒达到降水目的不宜作为大坝防渗体远坝料源储量不足细粒含量,,。、,,偏低质量较差运距较远坝壳堆石料以三岔河坝址左岸两处储量丰富质地良好开采,。。,运输方便可满足要求反滤料可利用近源库内汉格姆天然料场泥浆固壁料近坝源料质量差需分选开采或外购。混凝土骨料,粗、细天然料源均不理想,宜采用堆石料源进行加工。5.8引水发电系统地质条件引水系统沿岸山体雄厚,地势陡峻,洞室埋深较大。围岩为致密坚硬的石英闪长岩,岩,体基本上为块状~镶嵌状结构的n~m类围岩需穿越的主要断层破碎带走向均与洞线呈大n,,,;局部存在不利地质角度相交整体成洞条件较好结构面组合断层破碎带及其影响带岩,,,。体破碎地下水活动较强施工中须采取有效的工程处理并设置相应的排水措施,,、厂址区位于栗子坪乡南娅村附近西倚石英闪长岩体构成的中高山东临南娅河左岸I,。,mn级阶地南北两侧均为沟谷切割厂址区东临安宁河东支活动断裂北段约80岩体由晋,、,;宁期石英闪长岩组成以弱微风化为主具混合岩化变质特点岩体浅部具有较严重透水,,特性其含水程度或储水条件主要受构造控制在断层破碎带旁侧之影响带或裂隙发育带可,,形成脉状或束状含水网络透水率为10~79uL较大涌水量达100~150L/imn;岩体历经多,。次构造运动低序次低级别的构造破碎带相对发育地下厂房处于f8断层以西的较完整的石,,、英闪长岩体内围岩以n一m类岩体为主但由于NE向的小断层或岩脉与中缓倾角裂隙不,,,利组合使局部顶拱与边墙围岩有塌落的可能适宜布置一定跨度的地下洞室并采取适当的工程措施。6大坝结构设计,根据南娅河流域水能资源开发利用规划和冶勒坝址所处工程建设条件如高地震烈度区、深厚不均匀覆盖层上修建高坝,工程区潮湿、低温多雨,可用防渗土料含水量(平均天然含水量为27.%5,填筑最优含水量为16.5%)明显偏大,采用土心墙坝降含水量施工极为困,,难采用混凝土面板堆石坝难于适应深厚覆盖层的不均匀沉陷变形故最终采用了沥青混凝土心墙堆石坝方案。,考虑到坝基相对隔水层承压水头高(约7%0上下游水头差)在坝趾下游还增设了平均厚、,m21;度2长约m5的压重区并对心墙下游所有填筑体底部采取适当的基础反滤和排水措施,“”,,同时利用坝址区Z字河弯和导流建筑物布置条件将上游围堰与大坝堆石体结合以提,。高坝体整体稳定坝基顺河向最大底宽约90m0心墙采用碾压式沥青混凝土,梯形结构,顶宽0.6m,向下逐渐加厚,最大底部厚度为1,Zm。心墙底部为钢筋混凝土垫座3x3,,(断面尺寸约m)垫座下接混凝土防渗墙心墙与垫座之间、垫座与防渗墙之间均为刚性连接。通过大量计算分析和试验研究,该坝体和心墙工,,,,作性态良好应力和变形较均匀坝体各部位不均匀沉降量不大最大沉降量小于坝高的%l,;水平位移量约合最大沉降量的(13/~1/4)由于地基的不均匀沉陷坝体与心墙有整体向右,,岸和向下游的位移趋势并在心墙底部垫座和基础防渗墙内产生了应力变形复杂区设计首先采取了优化坝体结构、极尽可能地降低上述影响,其次采取了尽可能的工程设防措施,如采用高标号结构混凝土、混凝土内掺微纤维并加强结构配筋、应力复杂区采取裂缝预处理措施、心墙上游增设防渗土工膜等。,根据坝体抗震设防要求和结构计算分析,在借鉴有关工程经验的基础上,在坝体顶部约3m0,。高度范围采用了高强度土工格栅柔性抗震网格梁进行坝体结构加固较大程度地方便了施工7坝基防渗处理设计由于坝基左右岸基础严重不对称,以及右岸深厚覆盖层坝基相对隔水、抗水层下伏深度约,,。200m决定了坝基不可能采用全封闭防渗方案同时坝基的防渗深度将超过Zom1989年初n,,步设计时根据对坝基地质条件的认识和当时国内基础处理施工水平通过大量的计算分析和,,、、,试验研究在广泛吸取国内外先进经验的基础上从工程安全技术经济的角度提出了坝,“十”:基悬挂式垂直防渗方案即防渗墙帷幕灌浆的联合防渗方案按国内防渗墙的技术水平,、,和实践经验并考虑到坝址覆盖层地基超固结弱胶结和粒径较小等有利条件确定防渗墙控、,10;K=10刃S制深度为m0根据现场渗水管涌试验反映出的基础渗透系数一10飞耐该套地层,,具有一定的可灌性研究确定防渗墙下部与第二岩组搭接采用帷幕灌浆来解决帷幕灌浆的厚,。m度按规范要求确定6~9排灌浆孔(阶梯分布三层灌浆廊道)最大帷幕深度100余,1991年初步设计报告审查通过后设计院配合业主单位进行了一系列优化设计和现场实,,验验证了坝址覆盖层内10枷成墙的技术施工可行性但同时揭示出该套地层内帷幕灌浆可灌性差、灌浆效果不够理想的现实。根据工程参建单位的研究成果,并综合了国内外专家的,,咨询意见在2000年冶勒工程招投标阶段设计提出在维持坝基防渗型式及防渗总深度不变,、;的前提下尽可能加深防渗相对可靠的墙体深度缩短帷幕灌浆深度考虑到目前国内防渗,,墙施工深度尚未突破8m0的现状并适应水电工程招投标建设有关管理规定设计综合提出“m”,、了140余深防渗墙+7m0深帷幕灌浆方案其中14m0的防渗墙分两段施工中间通过防,;渗墙施工廊道连接下墙与廊道整体连接上墙与廊道的连接型式按彼此的施工先后顺序分,,。m为两种即先墙后廊道的嵌入式或接触式连接先廊道后墙的帷幕连接整个70余长的:坝基防渗大体分为以下几段一:,“”,(l)坝O巧O~0+007段左坝肩基岩绕渗区采用帷幕灌浆处理帷幕深入弱风。,.,.,m。化岩体内一定深度设2排帷幕灌浆排距1m2孔距2m5最大帷幕深度SO:,“”,(2)坝O+007~0+150段左坝肩基岩浅埋区采用防渗墙十帷幕灌浆处理防渗,。,m墙嵌入基岩1~m2帷幕深入弱风化岩体内一定深度设1道l厚的混凝土防渗墙最大墙深53m;2排帷幕灌浆,灌浆孔排距lm,孔距Zm,帷幕深度3.5一80m。:,“”,(3)坝O十巧0~0十308段河床基岩深埋区采用悬挂式防渗墙处理墙体深入基.。1,础相对隔水第n岩组内m5以上墙厚m2墙深25一74mo.:,”,十30十3435“(4)坝O08~段右坝肩深覆盖层基础采用悬挂式防渗墙处理墙体。,,、,深入基础相对隔水第n岩组内m5以上墙厚m1最大墙深约IOm0墙体分廊道上下两段,。上层墙采用坡内人工掏槽明浇下层墙为廊道内劈槽成墙.:,”,(5)坝+3435一O+414“+0段右坝肩深厚覆盖层基础采用防渗墙帷幕灌浆处理,。,防渗墙最大深度约14m0帷幕深入基础相对隔水第1岩组内sm以上防渗墙厚度lm墙体、,,,,;分廊道上下两段上层墙分台阶施工下层墙为廊道内劈槽成墙3排帷幕灌浆孔距m2上游两排间距约o.sm,下游排距中间排1.sm,最大帷幕深度30余m。:,“+”,(6)坝0+414一0+610m段右坝肩深厚覆盖层绕渗区采用防渗墙帷幕灌浆处理,。,防渗墙最大深度约14m0帷幕深入基础相对隔水第1岩组内m5以上防渗墙厚度lm墙体、,,,S;3排帷分廊道上下两段上层墙在右岸台地施工下层墙为廊道内劈槽成墙幕灌浆,0.,下游排离中间排.,12。孔距m2上游两排间距约m81m5最大帷幕深度约m0:,“”,(7)坝O+61m0~O+71m0段右坝肩深厚覆盖层绕渗区采用悬挂式防渗墙处理.墙体深入第1岩组一定高程下的粉质壤土内。为台地上劈槽成墙,墙厚lm,深78m5。,。,坝基防渗体连接分段长度调整后下段防渗墙将在廊道内施工为满足防渗墙施工要求需要在粉质壤土层和卵砾石层互层覆盖体内形成较大廊道断面X二X6.s。(净尺寸宽高m6m)n,由于洞室所处覆盖层物性和结构变化较大壤土层内局部粉细砂粒含量偏大并有囊状承压水,,。分布大断面廊道成洞施工难度较大上墙与廊道的连接段防渗处理需要慎重对待,通过对大坝与防渗体系的多次渗流试验与模拟计算分析现行大坝及基础防渗体系较切实可行。在坝基混凝土防渗墙不开裂的情况下,坝体沥青混凝土心墙以及坝基混凝土防渗墙,;的作用是明显的心墙及防渗墙后的渗压力值明显降低坝基混凝土防渗墙以及右岸防渗墙、;接头处上下游土体的渗透梯度均未超过其允许梯度值通过坝轴线断面坝体坝基及两岸绕渗的渗流总量为0.090.lma/S,其中坝体下坝基渗流量占1%4,左岸渗流量占%3,有8%3的渗流量从右岸渗漏。8大坝及基础防渗系统施工验证,、。冶勒水电站规模虽然不大却以极其复杂的地质条件大量技术难题而几经周折整个,,工程勘测设计过程从20世纪70年代开始到2000年开工建设足足跨越了整整一代人其间熔铸了无数国内外水电工程者的心血和智慧。按照若千次专家们的一致认识,冶勒大坝与基、“,”;,础变形协调坝基防渗处理难度国内领先国际少有大坝基础防渗墙深度超过14m0分两段施工、中间通过钢筋混凝土廊道连接,结构处理复杂,无现成技术资料和成熟经,。验可以借鉴其设计和施工难度极大。,冶勒大坝与基础防渗系统工程正式开工始于2001年4月大坝采用全年导流施工坝,,区于2002年9月28日顺利实现河道截流后工程总体进展基本顺利大坝与基础处理工程:现有形象面貌如下、、;(l)右坝肩防渗墙施工廊道2条交通廊道1条排水廊道永久结构基本形成:,,(2)防渗墙左岸坝肩河床廊道内下层墙及右岸台地悬挂段等部位的防渗墙施工己,;经完成仅剩余除右坝肩廊道上层墙段正在紧张施工:,,(3)帷幕灌浆左岸绕渗左坝肩墙下帷幕施工基本完成右坝肩廊道内墙下帷幕正在,;施灌右坝肩上层防渗墙与廊道间的连接帷幕正在生产试验中:,(4)坝体填筑上游围堰已填至设计高程257m9河床基坑最低处沥青混凝土心墙上升高、,、,度已达30m高程256m1上下游堆石体上升高度30余m高程2560~2565m下游盖重区已。填至设计高程256Om,到截稿时为止冶勒工程已成功解决了坝址区较复杂粉质壤土与卵砾石互层内大断面、,(如9x10m)洞室的安全开挖预埋灌浆管和永久结构混凝土衬砌问题解决了深厚覆盖层内与地下廊道内深防渗墙(最大深度85m)的劈槽、固壁、预埋灌浆管、下放钢筋笼和浇筑,,混凝土等施工难题在正常化沥青混凝土与坝体填筑的同时还突破性地开展了雨雪气候及,、、高强度作业下沥青混凝土的摊铺试验和施工作业基本解决了防渗墙基座心墙之间的接,,头处理问题基本解决了深厚不均匀覆盖层内的深孔(约120m)帷幕灌浆作业基本解决了,“”右坝肩较短渗径带上层墙与廊道顶拱的嵌入式或接触式连接剩余的墙一廊帷幕接头关键施工技术,也正在有序的控制之中。