黃京烈

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，西安，710003)

1 工程概況及地質(zhì)條件

江邊水電站位于四川省甘孜藏族自治州東南部，雅礱江左岸一級(jí)支流九龍河干流下游河段上，屬九龍河梯級(jí)“一庫(kù)五級(jí)”開(kāi)發(fā)的最后一級(jí)梯級(jí)，是以發(fā)電為主的高水頭引水式電站。工程樞紐主要由首部閘壩、引水系統(tǒng)、地下廠房三大部分組成，攔河閘壩頂高程為1799.50m，閘壩最大高32m;引水隧洞全長(zhǎng)約8.568km，一洞三機(jī)布置方式;地下廠房位于九龍河與雅礱江匯口下游約5km處的雅礱江左岸，電站總裝機(jī)容量為330MW(3×110MW)，工程屬二等大(二)型工程。

閘壩基礎(chǔ)座落在深厚的覆蓋層上，覆蓋層最厚深度達(dá)109m，按巖性和埋藏條件自上而下可分為5大層。

第①層崩坡積(Q4co1+d1)碎石土，厚2.0m～18.6m，左岸分布于高程1775m以上，右岸分布于高程1800m以上。左岸含大塊石較多，粉土含量少，結(jié)構(gòu)松散;右岸僅含個(gè)別塊石，粉土含量較高，結(jié)構(gòu)松散～稍密。

第②層河床沖洪積(Q4a1+p1)漂(塊)卵(碎)石層，厚度9.0m～40.7m，層底高程1738.93m～1794.53m，以漂塊卵碎石為主，充填砂礫，局部含塊石較大，總體結(jié)構(gòu)較均勻，以中密為主。據(jù)勘探揭露，閘址區(qū)該地層中分布有②-1含礫砂質(zhì)粉土、②-2中細(xì)砂、②-3泥質(zhì)粉砂透鏡體。

第③層沖洪積(Q4a1+1)以砂質(zhì)粉土為主，厚度6.2m～48.49m，最厚達(dá)66.3m，結(jié)構(gòu)中密～密實(shí)，以密實(shí)為主，粉砂的含量較高，局部由于粉砂集中形成透鏡體(③-2粉砂透鏡體)，并夾有厚度變化較大的③-1粉質(zhì)粘土。

第④層沖洪積(Q4a1+p1)卵(碎)砂礫，分布于古河道河槽內(nèi)，厚11m～15.3m，以砂礫為主，含少量卵(碎)石，局部砂礫成份不均勻，結(jié)構(gòu)密實(shí)，但未膠結(jié)。

第⑤層沖洪積(Q4a1+p1)卵(碎)石，分布古河道兩岸，厚度9m～20m，層底高程1722.4m～1726.91m，以卵(碎)石為主，局部磨圓差，結(jié)構(gòu)中密～密實(shí)。

根據(jù)對(duì)閘壩基礎(chǔ)地質(zhì)勘探試驗(yàn)，按巖性和埋藏條件，第④層和第⑤層埋藏較深，對(duì)閘基穩(wěn)定、沉降和滲透穩(wěn)定影響不大;第①層主要位于地表，基本位于閘基開(kāi)挖深度范圍;第②層和第③層是影響閘基抗滑穩(wěn)定、壓縮及不均勻變形、滲漏及滲透穩(wěn)定的主要地層。

2 固結(jié)灌漿試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

大部分大壩建基面在②層下部沖洪積漂(塊)卵(碎)石地層上，為提高壩基覆蓋層承載力，采取固結(jié)灌漿處理措施，改善壩基工程地質(zhì)條件，防止不均允沉陷，保證閘壩穩(wěn)定安全。攔河閘壩采用水泥固結(jié)灌漿對(duì)閘壩基礎(chǔ)漂塊卵礫石進(jìn)行穩(wěn)固處理，并以8號(hào)壩段固結(jié)灌漿單元兼作生產(chǎn)性試驗(yàn)區(qū)。

(1)實(shí)驗(yàn)孔采用六邊形布置，孔距分別為2.0m、2.5m、3.0m 三組;

(2)灌漿段設(shè)計(jì)孔深10m，采用2.0m、4.0m、4.0m分段，循環(huán)式自上而下分段灌漿;

(3)灌漿材料采用符合規(guī)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求的PC32.5水泥;

(4)灌漿水灰比采用 2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1四個(gè)比級(jí)，由稀到濃逐級(jí)變換;

(5)灌漿壓力外排孔壓力0.3MPa～0.5MPa，內(nèi)排孔壓力0.3MPa～0.5MPa;

(6)變漿標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)灌漿壓力保持不變，注入率持續(xù)減少或不變而壓力持續(xù)不變時(shí)，不改變水灰比。當(dāng)某一級(jí)漿液注入量已達(dá)到300L以上或灌注時(shí)間已達(dá)到300min，而灌漿壓力和注入率均無(wú)改變或改變不顯著時(shí)，則改濃一級(jí)灌注。當(dāng)注入率大于30L/min時(shí)，根據(jù)具體情況超級(jí)變濃;

(7)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在滲透性較弱區(qū)域和多排孔的中間孔，當(dāng)吸漿量小于一定數(shù)值或不吸漿時(shí)，即可結(jié)束灌漿。在滲透性較強(qiáng)、吸漿量大的外圍孔，只要灌入干料累計(jì)達(dá)到規(guī)定的限量時(shí)，即可結(jié)束灌漿。

2.2 試驗(yàn)后灌漿效果

閘壩基礎(chǔ)灌漿是以提高地基承載力和變形模量，減小不均勻沉陷，所以灌漿效果的檢查，應(yīng)以灌漿后的抗壓強(qiáng)度和變形模量作為灌漿質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.1 通過(guò)對(duì)三組試驗(yàn)灌區(qū)承載力試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，3.0m×3.0m、2.5m×2.5m間排距試驗(yàn)灌區(qū)變形模量指標(biāo)未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，2.0m×2.0m間排距的孔位較為合理，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的承載力及變形模量。壩基承載力檢測(cè)見(jiàn)表1。

表1 壩基固結(jié)灌漿試驗(yàn)效果承載力檢測(cè)單位:MPa

灌漿后滿足設(shè)計(jì)承載力＞600MPa～700MPa，變形模量＞50MPa～60MPa。

2.2.2 透水率檢測(cè)分析。從灌漿綜合統(tǒng)計(jì)表，平均單位注灰量、透水率加權(quán)平均值來(lái)看，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔的遞減幅度為39%、26.2%，兩者遞減幅度在25% ～60%之間，說(shuō)明孔距設(shè)計(jì)合理，符合灌漿規(guī)律;但透水率降低幅度較小，說(shuō)明地層中細(xì)微孔隙較多，水泥灌漿難以達(dá)到設(shè)計(jì)透水率要求。

2.2.3 通過(guò)對(duì)三組試驗(yàn)灌區(qū)聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，地層中漂卵塊石分布極不規(guī)則，灌后地層密實(shí)情況均有不同程度的提高。具體檢測(cè)及對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 固結(jié)灌漿試驗(yàn)效果聲波檢測(cè)

3 閘壩基礎(chǔ)處理施工

3.1 固結(jié)灌漿施工

根據(jù)試驗(yàn)壩段成果分析，綜合考慮閘壩各段布置類型，所處重要位置以及進(jìn)度、投資綜合因素，分別按2.0m×2.0m、2.5m×2.5m孔排距，共計(jì)1320個(gè)灌漿孔梅花形布置，孔深穿過(guò)設(shè)計(jì)基巖面高程入巖10m，分序進(jìn)行固結(jié)灌漿施工。灌漿施工后通過(guò)鉆孔聲波檢測(cè)(見(jiàn)表3)。

表3 固結(jié)灌漿鉆孔聲波檢測(cè)

灌漿施工后滿足聲波設(shè)計(jì)值要求。

3.2 混凝土防滲墻施工

為解決閘基滲漏和滲透穩(wěn)定問(wèn)題，利用第③層砂質(zhì)粉土層的相對(duì)隔水性質(zhì)，在壩前混凝土鋪蓋下設(shè)置0.8m厚懸掛式混凝土防滲墻。防滲墻最大成墻高度 56.2m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20W6F50，深入③層砂質(zhì)粉土5m，兩岸坡嵌入弱風(fēng)化基巖1m。閘壩左岸壩肩采用灌漿帷幕與防滲墻相連形成封閉結(jié)構(gòu)，延伸至巖質(zhì)岸坡與相對(duì)隔水層(q≤5Lu)線相接，右岸8#壩段下折向延伸至巖質(zhì)岸坡與地下水位線相接。從墻體鉆孔取芯、壓水試驗(yàn)監(jiān)測(cè)成果、混凝土及墻體芯樣抗壓強(qiáng)度檢測(cè)成果分析，防滲墻阻水效果顯著，墻體成型連接密實(shí)，從而達(dá)到防滲和保證滲透穩(wěn)定的目的，滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 基礎(chǔ)置換

由于各壩段設(shè)計(jì)建基高程變化，所處部位巖層出露差異不連續(xù)，除建基面在第②層下部沖洪積漂(塊)卵(碎)石地層上采用結(jié)灌漿外，對(duì)于設(shè)計(jì)建基面以下出露的②-2層中細(xì)砂全部挖除，采用級(jí)配良好的洞碴料回填至原設(shè)計(jì)開(kāi)挖高程?；靥盍线M(jìn)行了分層碾壓，碾壓后回填層基礎(chǔ)的干密度指標(biāo)和空隙率指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 基礎(chǔ)置換后碾壓指標(biāo)

數(shù)據(jù)檢測(cè)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

江邊水電站閘壩基礎(chǔ)處于深厚覆蓋層上，存在一定的安全隱患。通過(guò)對(duì)閘壩深厚覆蓋層基礎(chǔ)采用固結(jié)灌漿、基礎(chǔ)置換、防滲墻施工處理后經(jīng)各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，效果顯著，增強(qiáng)了基礎(chǔ)整體的穩(wěn)固完整性，提高了壩基承載力，降低了壩基不穩(wěn)定性以及地下滲水程度，減少并避免了大壩建成后的過(guò)大沉降、不均勻變形及裂縫，保證了閘壩運(yùn)行期安全。