沐若水电站大坝基础处理设计

沐若水电站大坝基础处理设计

第44卷第8期人民长江Vo1．44，No．82013年4月YahlgtzeRiverApr．，2013文章编号：1001—4179(2013)08—0027—03沐若水电站大坝基础处理设计冉红玉，杜华冬，张永胜，罗进红(长江勘测规划设计研究有限责任公司枢纽设计处，湖北武汉430010)摘要：针对马来西亚沐若水电站大坝高度高、坝址地质条件复杂等特点，有针对性地进行了基础处理设计，包括坝基开挖、加固和防渗以及排水设计。采取了包括顺流向分台阶开挖，局部掏挖，高压应力和软岩区固结灌浆，坝踵向上游扩展，坝基防渗排水和边坡排水等在内的综合措施。工程实践表明，处理措施能够满足大坝安全要求，并节约了工程投资。关键词：基础处理；帷幕灌浆；碾压混凝土重力坝；沐若水电站中图法分类号：TV543文献标志码：A坝区岩体属于第三系贝拉加(Belaga)组的Pela．1工程概况gus(P。)段，主要由砂岩、页岩及其互层构成，岩层陡沐若水电站工程位于马来西亚砂捞越州拉让河源立倾向下游，倾角约85。。坝址选定在位于第三系贝头沐若河上。工程主要任务是发电，电站装机容量拉加组(Belaga)的Pelagus段(P3pe1)第10亚段(P3pel。o)944MW，水库总库容约140亿m，为I等大(一)型工的浅灰色厚层、巨厚层砂岩夹薄层砂岩上，该亚段总厚程。度约80m。轴线处两岸均为突出的山脊，高陡单薄。大坝为碾压混凝土重力坝，坝顶高程546m，最低其上游第9亚段(P。，)为厚约70m的砂岩夹页岩。建基面高程390m，最大坝高156m。大坝平面上采用下游第11亚段(P【11)为厚约35m的浅灰色、部分呈凸向上游的弧段加右岸直段的布置形式，从左至右共桃红色，薄至中厚层状粉、细砂岩夹灰黑色薄层状页分为21个坝段。右岸20号和2l号坝段为直线坝段，岩。上下游覆盖层深厚。第10亚段(PIl0)岩体相对其余坝段为弧形坝段。左岸1～8号和右岸12—21号坚硬，第9亚段(P，pe】，)岩体和第11亚段(P，pel，。)岩体坝段为非溢流坝段，河床9—11号坝段为溢流坝段，溢相对软弱。受与河床斜交的陡倾断层F281作用，左右流坝段布置无闸控泄洪表孔，堰顶高程540m，下游设岸第1O亚段(P，。o)岩脊错开约40m，左岸错向上游，台阶挑流消能⋯。右岸错向下游。其中右岸岩脊为当地土著本南人崇拜的“圣石’’。2地形地质条件为了使坝基尽可能坐落在地质条件较好的第10沐若水电站工程坝址位于沐若河一顺直的河段亚段(P)上，大坝平面上采用了弧段加直段的布置上，直线河道长约1050m，流向243。。河床纵向坡比形式，即最右岸两个坝段贴“圣石”上游面呈直线布约1：40。轴线处河床原始高程约为418m，谷底宽30置，其余坝段呈凸向上游的弧线布置。如此一来，大坝—60m，左岸近岸山脊顶部高程约635m，右岸近岸山左岸1～6号坝段和右岸18～2l号坝段坝基基本位于脊顶部高程约630m，岩层走向与河谷近正交，为横向第l0亚段(PI10)内，左岸7、8号坝段和河床9～11谷。号坝段以及右岸11、12号坝段上游部分落于第9亚段大坝所在河段两岸谷坡大体对称，左岸谷坡总体(P，pel)，下游部分落于第11亚段(P，pe】。。)，右岸l3～坡度约为46。，右岸谷坡总体坡度约为34。。17号坝段上游部分落于第9亚段(P。，)。收稿日期：2013—03—10作者简介：冉红玉，女，工程师，硕士，主要从事坝工设计方面的工作。E—mail：ranhongyu@cjwsjy．tom．cnn28人民长江坝基岩体结构面主要有断层、剪切带、裂隙等，其(P。)岩体绝大部分为页岩，强度较低，揭露后易风中断层发育较少，主要有F7、F280、F281、F283、F194化破碎。坝基下游部分第11亚段(P)岩体为页岩等。剪切带较发育，左岸主要有T30、T32、T16、T18、砂岩互层，强度亦较低。坝基结构面发育，尤其受缓倾T54等，右岸主要有1'2、T3、T1等。角裂隙切割，存在若干危岩体。坝基右岸为“圣石”，坝基岩层及结构面分布如图1所示。在尽可能减少开挖的情况下，要确保大坝和“圣石”的安全。坝基上游部分第9亚段(P，)岩体为良好的隔水层，但在河床斜交陡倾断层处及第l0亚段(P)岩体结合处可能形成渗漏通道。针对上述复杂情况，从确保安全、经济合理的角度出发，进行了坝基开挖、加固和防渗排水设计。3．1坝基开挖设计根据坝段高度、基岩条件，并考虑基础加固处理和调整上部结构的措施，在满足坝基强度和稳定的基础图1坝基岩层及结构面分布示意上，尽可能减少大坝建基面开挖量。坝址区岩体物理力学参数见表1，结构面抗剪断在基岩风化面较平缓的部位，建基面通常为水平参数见表2。面。在基岩风化面起伏较大，且上游高、下游低的部位，建基面顺流向开挖成带钝角的大台阶状，台阶高差表1岩体物理力学参数通常3～6m。两岸岸坡坝段建基面侧向保留一定宽抗剪断强度密度变形模量度的平台，其宽度通常为坝段宽度的1／3～1／2。在名称泊松比岩体混凝土／岩接触面(kN·m)GPafC／MPa}c／rdPa地形侧向较陡的部位，通过调整坝段宽度，使其侧向稳定性满足要求。相邻坝段平台高差，尽可能控制在25m以内。对基岩中的表层夹泥裂隙、断层破碎带等局部工程地质缺陷，在基础开挖过程中予以掏挖。同时提出坝基开挖技术要求，对裂隙等结构面附近进行控制爆破，防止结构面扩展或张开，对页岩部位进行预留结构面类型抗剪断强度C／MPa保护层爆破，预防页岩风化。6～13号坝段，高度超过100m，建在新鲜、微风化基岩上。其余坝段随着建基面高程增加，可建在微风化至弱风化上部基岩上。5～8号坝段和12～13号坝段均开挖成中部高、前后低的形状。9～13号坝段对坝区地层特点主要为砂岩及页岩呈不等厚交替出第9亚段(P。)页岩部位进行了深5～10m的掏挖，现，其中第9亚段(P。)页岩隔水性相对较强，第10同时，基础向上游延伸了约10余米，开挖施工照片见亚段(PIl0)砂岩裂隙非常发育，且陡倾层面大多张图2。5号坝段宽度调整为25m，其余约20m。开、透水性好。但随着深度的增加，透水性逐渐减弱。第9亚段(P。)地层，一般建基面以下50m，透水率小于10Lu；50m以下的透水率小于3Lu。第10亚段(P)地层，一般建基面以下70m，透水率小于1OLu；70m以下的透水率小于3Lu。3坝基处理设计该工程大坝较高，最大坝高达156m。挡水高度大，上游水荷载和基底扬压力大。平面布置较复杂，弧线布置范围单坝段在地基平面呈上游宽、下游窄的形状，受力情况不利。两岸岸坡较陡，限制了坝基横河向图29—13号坝段上游深槽开挖分台阶开挖的平台宽度。坝基上游部分第9亚段n第8期冉红玉，等：沐若水电站大坝基础处理设计293．2坝基加固设计范围。坝基范围内帷幕在基础灌浆廊道内施工，两岸帷幕在灌浆平硐内施工。防渗帷幕深入透水率小于3大坝基础加固设计有针对性地采取了3种措施：Lu的岩体内。左岸帷幕端头在546m高程灌浆平硐①对坝基上游和下游一定范围进行固结灌浆，并在其内封闭，右岸帷幕线到达546m高程平台后，沿“圣他裂隙发育部位也进行固结灌浆，河床坝段进行了全石”方向平行布置，轴线总长约800m。沿帷幕线主要坝基范围固结灌浆；②对河床坝段坝基上游第9亚段分布第9亚段(P。)和第10亚段(P。-o)亚段岩层，(P。)页岩部位进行了深挖，并向上游扩大坝基范其中，10～l6号坝段坝基为第9亚段(P。)相对隔水围，同时对掏挖深槽浇筑常态混凝土；③对坝基内风岩体，长约140m，占总长的17．5％。防渗帷幕纵剖面化深槽进行掏挖，并回填混凝土。见图5。固结灌浆孔呈梅花形布置，孔距、排距2．5m，灌浆深度5～15m。固结灌浆混凝土盖重厚通常为3m。固结灌浆压力约0．4～0．7MPa。河床坝段坝基越过第9亚段(P。)页岩，扩展到上游砂岩区，坝基掏挖深度5～10m，上部采用贴坡结构，坡比1：1。局部剖面如图3所示。图5防渗帷幂总剖面防渗帷幕由两排灌浆孔组成，河床部位断层破碎带附近和右岸坝肩靠近“圣石”上游T2夹层部位，第二排帷幕孔深度与第一排帷幕孑L深度一致，其余部位第二排帷幕孔深度为第一排帷幕孔深度的一半。帷幕孔间距2．5m，局部加密，排距1m。坝基排水功能由3种形式的排水廊道及深入基岩图3河床坝段掏挖及贴破典型剖面的排水孔共同形成的排水系统承担。一是横贯整个坝3号坝段顺流向有一风化深槽，长约30m，宽2～基的基础灌浆廊道兼做防渗帷幕后的排水廊道；二是3m，掏挖深度约3m，进行常态混凝土回填，并加强固河床坝段网格状基础排水廊道；三是左、右岸顺流向和结灌浆。3号坝段掏挖深槽如图4所示。右岸“圣石”底部的岸坡排水廊道。4结语马来西亚沐若水电站大坝为碾压混凝土重力坝，坐落在横向陡倾岩层上，岩层为页岩砂岩互层结构，部分基岩抗剪断强度低，多种结构面发育，地质条件复杂。通过有针对性地采取开挖、加固、防渗和排水措施，不仅满足了大坝安全要求，而且节约了工程投资。参考文献：[1]长江勘测规划设计研究院．马来西亚沭若水电站大坝设计专题报告[R]．武汉：长"Lr-勘测规划设计研究院，2012．[2]长江勘测规划设计研究院．马来西亚沐若水电站工程地质报告[R]．武汉：长江勘测规划设计研究院，2012．[3]混凝土重力坝设计规范SL319—2005[S]．[4]周建平，钮新强，贾金生．重力坝设计二十年[M]．北京：中国水利图4左岸3号坝段顺流向深槽掏挖水电出版社。2008．(编辑：李慧)3．3坝基防渗排水设计坝基采用防渗帷幕防渗，并向两岸岩体延伸一定(下转第50页)n50人民长江2013年MetalstructurelayoutanddesignofMurumHydropowerStationinMalaysiaSHIBing，CHENZhihai，ZENGXiaohui(HydraulicComplexDesignDepartmentChangjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China)Abstract：MurumHydropowerStationislocatedinprimitiveforestregionwherethewaterisofaciditywithcomparablystrongeorrosivity．TheenvironmentisrarelyseeninhydropowerstationconstructioninChina．Inordertoensurethesafeoperationofthepowerstationinalongperiodandquickandsmoothcloseofemergencyoverhaulgateattheintake，SuperAustenitic—ferritieduplexstainlesssteelof$32750and$32205ofUNSseriesinAmericanStandard，whichisrarelyusedinChina，areusedforthemaintrackandthefixedpulleyoftheemergencyoverhaulgate，andthecontrolloopforquickcloseoftheoverhaulgateadoptsredundancydesign．Theapplicationofstainlesssteelof$32750and$32205willimprovethecorrosion—resistantfeatureofthemetalstructureandtheredundancydesignofthecontrolloopensuresthequickcloseoftheoverhaulgateevenifthecontrolele—mentfailures．Keywords：metalstructure；duplexstainlesssteelof$32750；duplexstainlesssteelof$32205；gatecontroldesign；MurumHydropowerStatio(上接第29页)DamfoundationtreatmentdesignofMurumHydropowerStationinMalaysiaRANHongyu，DUHuadong，ZHANGYongsheng，LUOJinhong(HydraulicComplexDesignDepartment，ChangfiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China)Abstract：ThedamfoundationtreatmentofMurumHydropowerStationwasdesignedconsideringitscharacteristicsofhighdam，complicatedgeologicalconditionsatdamsite，includingthedesignsoffoundationexcavation，reinforcement，anti—seepageanddrainage．Thecomprehensivemeasuresincludesteppedexcavationalongtheflowdirection，diggingpartly，consolidationgroutinginsoftrockzone，expandingdamheeltowardupstream，anti—seepageanddrainageofdamfoundationandslopedrain—age．Theengineeringpracticeshowedthatthetreatmentmeasurescouldmeetthesafetyrequirementandsavethecost．Keywords：foundationtreatment；curtaingrouting；RCCgravitydam；MurumHydropowerStation⋯，⋯，-o●，一(上接第45页)DesignandstudyofemergencymaintenancegateofwaterintakeofMurumHydropowerStationQIANJunxiang，WANGBifei，HUANGWen(HydraulicComplexDesignDepartment，ChangjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China)Abstract：TheemergencymaintenancegateofwaterintakeofMurumHydropowerStationisfiatfixedgate，andthesizeoftheorificeis8．0m×8．65mwithadesignwaterheadof44．0m．Thecheckandrepairofthegateandotherembeddedpartsisdif-ficultduetoabsenceofemergencygatebeforetheemergencymaintenancegate．Therefore，theownerrequiredthatstainlesssteelshouldbeadoptedfortheappearanceofalltheembeddedpansandtheroller．Thedesignofstainlessmain—railandrollerwasthekeyofemergencymaintenancegatedesign．Afterresearchandsurvey，itwasdecidedthat$32205and$32750withU．S．trademarkwereselectedforthematerialofrollerandtreadsurface，butthemanufacturerisChineseenterprises．ThetestshowedthatallperformanceindexesoftheChineseproductsmetthedesigndemand．Thedesignprocesswasintroducedindetail．Keywords：emergencymaintenancegate；designofsluicegate；waterintake；MurumHydropowerStation