□邵 穎 □邵 蔚 □趙麗華（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

寶泉電站上庫(kù)瀝青混凝土面板基礎(chǔ)處理研究

□邵 穎 □邵 蔚 □趙麗華（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

寶泉上庫(kù)地處太行山脈，工程區(qū)山高坡陡，多大雨和暴雨。從地形、地貌上看，山體天然形成的基巖面非常陡峭，庫(kù)區(qū)常見(jiàn)幾十米高的絕壁，開(kāi)挖揭露的基巖面多為幾十米深的陡坎。采用瀝青混凝土面板護(hù)岸防滲,施工階段面板基礎(chǔ)開(kāi)挖揭露大、小不等的7個(gè)“V”形沖溝，地勢(shì)切割劇烈，為避免防滲面板由于不均勻沉陷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞,對(duì)沖溝進(jìn)行了換填、過(guò)渡或設(shè)支撐板等基礎(chǔ)處理措施。

瀝青混凝土面板；換填；沖溝

1 上庫(kù)工程概況

寶泉抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)寶泉電站）位于河南省輝縣市薄壁鎮(zhèn)，電站裝機(jī)1200MW。

上庫(kù)正常蓄水位789.60m，由庫(kù)盆、主壩、副壩、排水洞及攔渣壩等建筑物組成。庫(kù)盆采用簡(jiǎn)式結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土防滲面板結(jié)構(gòu)，面積17萬(wàn)m2，總厚度20.20cm，自上而下由0.20cm厚封閉層、10cm厚防滲層、10cm厚整平膠結(jié)層組成。面板下設(shè)0.60m厚排水墊層，基礎(chǔ)要求坐于基巖。

工程區(qū)山高坡陡，點(diǎn)暴雨強(qiáng)度大，庫(kù)岸巖石岸坡與沖溝交錯(cuò)分布，沖溝內(nèi)部充填物質(zhì)組成多為第四系崩、坡積物，由壤土夾碎塊石或碎塊石夾壤土組成，碎塊石之間充填細(xì)顆粒的礫和壤土。

庫(kù)岸地層以饅頭組為主，巖石為頁(yè)巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r互層，在降雨期，沿巖層界面有明顯滲水，局部滲水量較大。

2 沖溝地形及充填物特性

2004年6月上庫(kù)主體工程開(kāi)工，隨著庫(kù)盆的全面開(kāi)挖，揭露環(huán)庫(kù)兩岸發(fā)育有大小不一的沖溝共7個(gè)（見(jiàn)圖1），沖溝出露面積21700m2，占整個(gè)庫(kù)岸瀝青混凝土面積13%，其中2#、3#、5#、6#、7#沖溝規(guī)模較小，1#、4#沖溝與左岸脫空段規(guī)模較大。

1#沖溝位于庫(kù)盆右側(cè)，出露樁號(hào)庫(kù)1+200～1+318m，左岸脫空段位于庫(kù)盆左側(cè)，出露樁號(hào)庫(kù)0+687～0+555m，兩沖溝類(lèi)型類(lèi)似，均為庫(kù)岸自768m高程左右向下基巖面變陡，形成約60°的基巖陡坎，造成瀝青混凝土面板下部基礎(chǔ)脫空。取樣分析表明，覆蓋層>20mm的粗粒含量（質(zhì)量比）>50%，天然干密度1.84～2.36g/cm3。

圖1 上庫(kù)庫(kù)盆沖溝平面位置分布圖

4#沖溝位于庫(kù)岸樁號(hào)0+780m處，匯流面積0.25km2，25年一遇洪峰流量16m3/s。沖溝走向與岸坡斜交，高程791.60m處寬度約85m，沖溝內(nèi)主要為第四系壤土夾碎塊石或碎塊石夾壤土，>20mm的粗粒含量（質(zhì)量比）占50%以上，局部含有粒徑>1m的塊石。

3 瀝青混凝土面板基礎(chǔ)缺陷處理

為保證上庫(kù)防滲結(jié)構(gòu)體系的安全性，原設(shè)計(jì)要求瀝青混凝土面板基礎(chǔ)坐于基巖。考慮到庫(kù)岸地質(zhì)條件改變對(duì)工期和造價(jià)的影響，參考其他工程經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)及三維模型分析，沖溝段瀝青面板基礎(chǔ)按3條原則控制：①瀝青混凝土面板沉降梯度控制在1%以?xún)?nèi)；②墊層表面變形模量≥35MPa。③根據(jù)沖溝出露規(guī)模，簡(jiǎn)化規(guī)模小的2#、3#、5#、6#、7#沖溝的處理措施，重點(diǎn)研究1#、左岸脫空段和4#沖溝處理方案。

3.1 2＃、3＃、5＃、6＃、7＃ 沖溝面板基礎(chǔ)缺陷處理

2#、3#、5#、6#、7#沖溝規(guī)模較小，出露最深點(diǎn)高程多在770m以上，770m以下沖溝較淺或尖滅，該部分合計(jì)回填處理方量 1.83萬(wàn)m3。

基礎(chǔ)處理比較了削坡回填級(jí)配碎石、漿砌石補(bǔ)坡+回填級(jí)配碎石、全挖全填漿砌石（素混凝土）3個(gè)方案，由于回填級(jí)配碎石需分層斜坡碾壓，上部環(huán)庫(kù)路挖斷后，碾壓機(jī)械上部牽引設(shè)備不具備施工場(chǎng)地，同時(shí)斜坡碾壓與交通廊道存在施工干擾，因此選定挖除覆蓋層后采用C10素混凝土回填，局部采用M7.50水泥砂漿砌60號(hào)塊石回填的處理方案。

3.2 1＃沖溝及左岸脫空段的面板基礎(chǔ)缺陷處理

1#沖溝與左岸脫空段脫空量合計(jì)達(dá)12.66萬(wàn)m3；經(jīng)施工期連續(xù)監(jiān)測(cè)，開(kāi)挖揭露面無(wú)滲水點(diǎn)出露，因此處理重點(diǎn)是采用經(jīng)濟(jì)、快速的措施加以處理，以避免基礎(chǔ)不均勻沉降對(duì)防滲面板造成的破壞。

通過(guò)上庫(kù)局部三維鄧肯-張E-B非線性彈性模型計(jì)算成果類(lèi)比分析顯示，順坡向基礎(chǔ)突變、軟硬相間對(duì)面板拉應(yīng)變影響很大，面板最大應(yīng)變大于設(shè)計(jì)允許應(yīng)變，因此需要對(duì)基礎(chǔ)加以處理。

處理方案比較了以普通混凝土面板替代瀝青混凝土面板、回填增模碾壓堆石+砂礫石（干貧）碾壓混凝土、回填堆石混凝土+素混凝土等方案，從技術(shù)可行性、施工可操作性、工期及投資等方面綜合考慮，結(jié)合開(kāi)挖現(xiàn)狀，1#沖溝處理：庫(kù)岸及廊道基礎(chǔ)挖至基巖，局部廊道基礎(chǔ)挖至722m高程不見(jiàn)基巖時(shí)不再開(kāi)挖，廊道底板高程以下采用C10堆石混凝土，以上采用C10素混凝土回填；左岸脫空段廊道底板高程（739m）以上岸坡挖至基巖，采用堆石混凝土和素混凝土相結(jié)合的方式回填；廊道基礎(chǔ)原則上按設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖至基巖，局部基巖埋置較深段，廊道基礎(chǔ)設(shè)置托梁或廊道支撐梁跨過(guò)覆蓋層基礎(chǔ)。

3.3 4＃沖溝的處理

4#沖溝脫空方量約5.20萬(wàn)m3。從地形上看，4#沖溝為兩支溝匯流形成，溝內(nèi)充填物具有一定透水性。雨季在沖溝上部山體可見(jiàn)明流，雨量大時(shí)形成短時(shí)瀑布。因此，4#沖溝處理的關(guān)鍵點(diǎn)在于采用合適的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不均勻沉降，采用內(nèi)排外截的措施緩解面板的反向水壓力。

由于4＃沖溝發(fā)育區(qū)域較大，地形不規(guī)則、覆蓋層厚度不均一，全部挖除工程量大，工期較長(zhǎng)，直接影響到總工期控制，因此在滿(mǎn)足穩(wěn)定及變形要求的情況下，覆蓋層較窄、薄部位全部挖除采用C15素混凝土回填；覆蓋層開(kāi)口寬闊、層厚較大部位保留部分覆蓋層，在墊層建基面下設(shè)C20混凝土（鋼筋混凝土）支撐板：770m高程以上支撐板為等厚度1.20m，770m高程以下支撐板外坡1:1.70不變，內(nèi)坡1：1.50，厚度由1.20m漸變至3.63m。支撐板下設(shè)0.30m厚C10無(wú)砂混凝土排水層、排水層內(nèi)設(shè)φ100PVC排水管網(wǎng)與庫(kù)底排水廊道連接，支撐板周邊與基巖搭接寬1.00m。

為避免表面徑流和地下徑流滲入面板基礎(chǔ)形成反向水壓，在環(huán)庫(kù)公路外側(cè)設(shè)置截水溝排走表面來(lái)水，在4＃沖溝較窄處設(shè)一道截水墻，阻斷地下滲水。截水墻墻高10m，寬13m，厚1.00m，采用C25W6混凝土，墻基礎(chǔ)及兩側(cè)嵌入基巖0.80m，布置見(jiàn)圖2。

4 超挖和地質(zhì)缺陷處理

4.1 庫(kù)岸超挖處理

圖2 4#沖溝支撐板典型剖面圖

庫(kù)岸瀝青混凝土面板下臥層為0.60m厚排水墊層，墊層基礎(chǔ)要求坐于基巖，設(shè)計(jì)允許超挖0.30m厚。

庫(kù)岸地層以饅頭組為主，巖石為頁(yè)巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r互層?；?guī)r裂隙發(fā)育，爆破時(shí)沿巖石裂隙面形成臺(tái)階，臺(tái)階高差多在2m左右，頁(yè)巖及泥灰?guī)r開(kāi)挖后存在崩解風(fēng)化和泥化現(xiàn)象，造成庫(kù)岸邊坡開(kāi)挖過(guò)程中和開(kāi)挖后存在地質(zhì)超挖現(xiàn)象。為保證基礎(chǔ)墊層厚度的均勻性，超挖深度超過(guò)0.30m(垂直坡面)厚時(shí)，采用C10素混凝土或漿砌石補(bǔ)坡，補(bǔ)坡表面粗糙深度≥2mm。

4.2 庫(kù)岸巖體滲水處理

庫(kù)岸邊坡開(kāi)挖完成后，有多處巖體層面和點(diǎn)狀滲水出露，滲水和上庫(kù)降雨歷時(shí)和強(qiáng)度無(wú)明顯關(guān)聯(lián)，經(jīng)地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)查勘，滲水出露點(diǎn)（線）均位于庫(kù)盆左岸岸坡，共23處，分為點(diǎn)狀滲水和帶狀滲水兩類(lèi)。

4.2.1 點(diǎn)狀滲水

集中于k0+337.57m～k0+977.00m之間，沖溝與巖石岸坡交界處滲水出露點(diǎn)多屬于集中滲流點(diǎn)滲水，除4#沖溝底部出水點(diǎn)高程較低，其他出水點(diǎn)多分布于780m高程附近。對(duì)于該類(lèi)型庫(kù)岸滲水，采用摳槽回填無(wú)砂混凝土，埋設(shè)φ100mm塑料排水盲管將滲水引至庫(kù)底排水廊道，摳槽斷面0.30m×0.20m（b×h），滲水點(diǎn)處局部擴(kuò)挖為臺(tái)階，臺(tái)階和摳槽采用C10無(wú)砂混凝土回填至庫(kù)岸排水墊層建基面，塑料排水盲管埋設(shè)于無(wú)砂混凝土中，盲管外包土工布一層，土工布滲透系數(shù)≥10-2cm/s，盲管與已澆筑排水廊道預(yù)留排水管可靠連接，或水平連接至附近未澆筑的排水廊道或交通廊道。

4.2.2 線狀滲水

集中于k0+132.17m～k0+337.57m之間，主要由地質(zhì)構(gòu)造斷層的巖石裂隙引起，滲水線分布雜亂，整體出水量較大。針對(duì)該型滲水型式，采用沿滲水線開(kāi)挖臺(tái)階回填無(wú)砂混凝土+埋設(shè)φ100mm塑料排水盲溝，排水管縱向坡度3‰，端部順岸坡?lián)覆勐裨O(shè)排水管通至庫(kù)底排水廊道或水平連接通至附近未澆注排水廊道和交通廊道。在開(kāi)挖臺(tái)階時(shí)，若遇到臺(tái)階裂隙發(fā)育，采用C10素混凝土回填為1:5坡，坡腳傾向庫(kù)岸，以利滲水匯流。

現(xiàn)場(chǎng)滲水點(diǎn)處理于2006年完成，經(jīng)歷了2007年7-10月雨季，庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定，未見(jiàn)滲水出露，說(shuō)明庫(kù)岸滲水處理比較成功。

5 結(jié)論

為避免上庫(kù)建成蓄水后瀝青混凝土面板防滲系統(tǒng)破壞，采用開(kāi)挖置換回填剛性材料、混凝土（鋼筋混凝土）板過(guò)渡+上截下排等工程措施對(duì)沖溝加以處理，針對(duì)庫(kù)岸地質(zhì)缺陷采取回填素混凝土補(bǔ)坡，有效疏導(dǎo)庫(kù)岸滲水等措施，保證瀝青混凝土面板基礎(chǔ)均勻性，從而確保瀝青混凝土面板防滲的安全性。

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1673-8853(2014)08-0001-02

邵 穎（1972-），女，高級(jí)工程師，主要從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2013-03-03

李 迪）