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        豐滿水電站新壩建設(shè)期老壩F67斷層壩段加固處理方案

        2015-11-01 10:06:51馬志強
        東北水利水電 2015年12期
        關(guān)鍵詞:壩段基巖錨索

        馬志強

        (中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司,吉林長春130021)

        豐滿水電站新壩建設(shè)期老壩F67斷層壩段加固處理方案

        馬志強

        (中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司,吉林長春130021)

        豐滿大壩二次定檢時被評為“病壩”,豐滿采用重建方案對原工程進行全面治理。重建工程施工期間,為確保老壩安全穩(wěn)定運行,通過對老壩F67斷層壩段的穩(wěn)定分析,提出了加固處理方案,確保了老壩安全運行。

        F67斷層;抗滑穩(wěn)定;加固;豐滿水電站

        1 概述

        豐滿水電站始建于1937年的偽滿特殊歷史時期,具有嚴重的先天性缺陷:大壩整體性差;壩體混凝土強度低;壩體混凝土強度等級、抗?jié)B抗凍等級等混凝土耐久性指標不滿足規(guī)范要求,壩體滲漏滲壓異常,混凝土凍融凍脹和溶蝕破壞較嚴重;F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定安全性不滿足規(guī)范要求;防洪能力不足。2003—2006年,豐滿大壩二次定檢被評定為“病壩”。豐滿水電站大壩全面治理加固工程于2012年10月正式開工。

        老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定安全裕度不足,不滿足規(guī)范要求。為落實國家發(fā)改委“新壩建設(shè)期間必須確保原大壩安全穩(wěn)定運行”的要求,審查單位提出了新壩建設(shè)期間,應(yīng)采取措施提高老壩F67斷層壩段的抗滑穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求,以確保其在新壩建設(shè)期的安全穩(wěn)定運行。

        2 老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定分析

        2.1壩基地質(zhì)條件

        F67斷層為壩址區(qū)發(fā)育規(guī)模最大、性狀最差的一條斷層破碎帶,在右岸階地部位順江通過壩址區(qū),與壩軸線近于正交,總體走向N15°~50°W,傾向SW,傾角60°~85°。F67斷層破碎帶寬度總體上自上而下逐漸變小,破碎程度隨深度的增加而逐漸減弱。整個破碎帶巖石破碎程度不均一,按其破碎情況大致可分斷層泥化帶、強烈擠壓破碎帶和擠壓破碎帶三部分。

        根據(jù)可行性研究階段地質(zhì)勘查成果以及老壩歷史資料,F(xiàn)67斷層壩段擠壓破碎帶及斷層影響帶基巖與基巖之間的抗剪斷參數(shù)采用 f′=0.85,c′=0.6MPa,所占比例為44%;強烈擠壓破碎帶基巖與基巖之間的抗剪斷參數(shù)采用f′=0.7,c′=0.5MPa,所占比例為56%;加權(quán)平均綜合得F67斷層壩段基巖與基巖之間的抗剪斷參數(shù):f′=0.77,c′=0.55 MPa,相應(yīng)標準值取fdk′=0.607,cdk′=0.35MPa。設(shè)計采用的地質(zhì)參數(shù)見表1。

        表1 基巖/基巖 基巖/混凝土抗剪斷參數(shù)設(shè)計采用值

        2.2老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定計算成果

        重建工程大壩壩軸線與原大壩壩軸線相距120m,原大壩溢流壩挑流尾坎與新建大壩上游壩踵相距僅4m,因此,新建大壩的施工對原大壩抗滑穩(wěn)定有一定影響。主要表現(xiàn)在:1)下游由于施工圍堰的存在使老壩下游暫時處于無水運行狀態(tài);2)新壩開挖基坑較深,老壩下游尾巖抗力減少,對于基礎(chǔ)巖體較差的F67斷層壩段的穩(wěn)定可能會產(chǎn)生影響;3)新壩建設(shè)期遭遇洪水需要從老壩溢流壩泄洪時,由于下游水位的變化,可能會對老壩的穩(wěn)定產(chǎn)生影響。

        經(jīng)計算分析,新壩施工對原大壩的抗滑穩(wěn)定分析結(jié)果影響微乎其微,除老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定原本就不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求外,其余壩段的抗滑穩(wěn)定均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

        豐滿大壩34—36號壩段建基于F67斷層上,其中35號壩段完全建基于F67斷層,34和36號壩段部分建基于F67斷層。以老壩35號斷層壩段為代表,新壩施工前老壩現(xiàn)狀、新壩基坑開挖后及新壩度汛期壩基抗滑穩(wěn)定計算成果見表2。

        表2 老壩F67斷層壩段沿建基面的抗滑穩(wěn)定計算成果

        按照 DL5108-1999《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》,采用承載力極限狀態(tài)設(shè)計式進行抗滑穩(wěn)定計算,需要滿足γ0ψS(·)≤R(·)/γd。其中,γ0ψS(·)為作用函數(shù),R(·)/γd為抗力函數(shù)。

        計算結(jié)果表明,老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求,控制工況為設(shè)計洪水位工況。各施工年段,隨著下游水位的變化,老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定安全度有所不同,除施工期第六年外,其余施工年段度汛時,控制工況下老壩斷層壩段的抗滑穩(wěn)定性均不滿足規(guī)范要求。

        3 提高老壩F67斷層壩段抗滑穩(wěn)定的措施

        可研設(shè)計階段,根據(jù)新壩施工期基坑開挖料暫存與老壩壩后的有利條件,結(jié)合施工道路布置,設(shè)計比較了壩后混凝土壓重、基坑開挖料堆放于老壩壩后并結(jié)合壩后坡錨索加固、壩后混凝土壓重結(jié)合壩后坡錨索加固等3個方案,通過技術(shù)經(jīng)濟及施工方面的綜合比較,最終采用基坑開挖料堆放于老壩壩后并結(jié)合壩后坡錨索加固的方案做為新壩建設(shè)期老壩F67斷層壩段的加固方案,解決了其抗滑穩(wěn)定不滿足規(guī)范要求的問題。

        壩后坡錨索布置遵循盡量與水平方向夾角?。ǖ窒瑒恿πЧ茫?、不破壞大壩上游帷幕幕體、壩基錨固可靠的原則進行方向及壩后布置優(yōu)化。根據(jù)此原則,經(jīng)試算,錨索最優(yōu)布置角與水平方向的夾角為65°,采用2000kN級壓力分散型預(yù)應(yīng)力錨索。3個壩段共布置54根錨索,間排距3m×3m,梅花形并長短相間布置,壩軸線方向上布置6排,上下游方向上布置9排。

        老壩F67斷層壩段下游現(xiàn)狀地面高程204m左右,錨索施工前需對壩后的回填土進行開挖,臨時開挖坡比1∶1.25,開挖完成騰出施工場地后進行預(yù)應(yīng)力錨索施工,錨索施工完成后結(jié)合施工道路布置進行壩后碎石混合土回填,回填頂高程225.00m,坡比1∶1.5,同時分別在高程217.00 m和高程204.00m布置10m寬的施工道路?;靥钸吰虏捎勉U絲石籠防護,防止新壩度汛期新老壩之間的橫向水流對其產(chǎn)生沖刷破壞。

        4 結(jié) 語

        豐滿大壩到目前為止已經(jīng)進行過兩次大壩安全定期檢查,并于二次定檢時被評定為“病壩”。采用重建方案來對豐滿水庫進行全面治理技術(shù)可行,安全可靠,能夠徹底解決豐滿大壩的隱患,確保大壩長治久安,意義重大而深遠。而在大壩重建施工期,對老壩F67斷層加固,使其滿足抗滑穩(wěn)定要求,為豐滿大壩全面治理工程的順利進行創(chuàng)造了良好條件,確保施工期大壩安全運行。

        TV698.2+31

        B

        1002-0624(2015)04-0006-01

        2015-08-19

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