江边水电站闸坝基础深厚覆盖层基础处理

黄京烈

(中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，西安，710003)

1 工程概况及地质条件

江边水电站位于四川省甘孜藏族自治州东南部，雅砻江左岸一级支流九龙河干流下游河段上，属九龙河梯级“一库五级”开发的最后一级梯级，是以发电为主的高水头引水式电站。工程枢纽主要由首部闸坝、引水系统、地下厂房三大部分组成，拦河闸坝顶高程为1799.50m，闸坝最大高32m;引水隧洞全长约8.568km，一洞三机布置方式;地下厂房位于九龙河与雅砻江汇口下游约5km处的雅砻江左岸，电站总装机容量为330MW(3×110MW)，工程属二等大(二)型工程。

闸坝基础座落在深厚的覆盖层上，覆盖层最厚深度达109m，按岩性和埋藏条件自上而下可分为5大层。

第①层崩坡积(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。左岸含大块石较多，粉土含量少，结构松散;右岸仅含个别块石，粉土含量较高，结构松散～稍密。

第②层河床冲洪积(Q4a1+p1)漂(块)卵(碎)石层，厚度9.0m～40.7m，层底高程1738.93m～1794.53m，以漂块卵碎石为主，充填砂砾，局部含块石较大，总体结构较均匀，以中密为主。据勘探揭露，闸址区该地层中分布有②-1含砾砂质粉土、②-2中细砂、②-3泥质粉砂透镜体。

第③层冲洪积(Q4a1+1)以砂质粉土为主，厚度6.2m～48.49m，最厚达66.3m，结构中密～密实，以密实为主，粉砂的含量较高，局部由于粉砂集中形成透镜体(③-2粉砂透镜体)，并夹有厚度变化较大的③-1粉质粘土。

第④层冲洪积(Q4a1+p1)卵(碎)砂砾，分布于古河道河槽内，厚11m～15.3m，以砂砾为主，含少量卵(碎)石，局部砂砾成份不均匀，结构密实，但未胶结。

第⑤层冲洪积(Q4a1+p1)卵(碎)石，分布古河道两岸，厚度9m～20m，层底高程1722.4m～1726.91m，以卵(碎)石为主，局部磨圆差，结构中密～密实。

根据对闸坝基础地质勘探试验，按岩性和埋藏条件，第④层和第⑤层埋藏较深，对闸基稳定、沉降和渗透稳定影响不大;第①层主要位于地表，基本位于闸基开挖深度范围;第②层和第③层是影响闸基抗滑稳定、压缩及不均匀变形、渗漏及渗透稳定的主要地层。

2 固结灌浆试验

2.1 试验设计

大部分大坝建基面在②层下部冲洪积漂(块)卵(碎)石地层上，为提高坝基覆盖层承载力，采取固结灌浆处理措施，改善坝基工程地质条件，防止不均允沉陷，保证闸坝稳定安全。拦河闸坝采用水泥固结灌浆对闸坝基础漂块卵砾石进行稳固处理，并以8号坝段固结灌浆单元兼作生产性试验区。

(1)实验孔采用六边形布置，孔距分别为2.0m、2.5m、3.0m 三组;

(2)灌浆段设计孔深10m，采用2.0m、4.0m、4.0m分段，循环式自上而下分段灌浆;

(3)灌浆材料采用符合规定质量标准和设计要求的PC32.5水泥;

(4)灌浆水灰比采用 2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1四个比级，由稀到浓逐级变换;

(5)灌浆压力外排孔压力0.3MPa～0.5MPa，内排孔压力0.3MPa～0.5MPa;

(6)变浆标准。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少或不变而压力持续不变时，不改变水灰比。当某一级浆液注入量已达到300L以上或灌注时间已达到300min，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，则改浓一级灌注。当注入率大于30L/min时，根据具体情况超级变浓;

(7)结束标准。在渗透性较弱区域和多排孔的中间孔，当吸浆量小于一定数值或不吸浆时，即可结束灌浆。在渗透性较强、吸浆量大的外围孔，只要灌入干料累计达到规定的限量时，即可结束灌浆。

2.2 试验后灌浆效果

闸坝基础灌浆是以提高地基承载力和变形模量，减小不均匀沉陷，所以灌浆效果的检查，应以灌浆后的抗压强度和变形模量作为灌浆质量评价的主要标准。

2.2.1 通过对三组试验灌区承载力试验检测数据分析，3.0m×3.0m、2.5m×2.5m间排距试验灌区变形模量指标未达到设计要求，2.0m×2.0m间排距的孔位较为合理，达到了设计要求的承载力及变形模量。坝基承载力检测见表1。

表1 坝基固结灌浆试验效果承载力检测单位:MPa

灌浆后满足设计承载力＞600MPa～700MPa，变形模量＞50MPa～60MPa。

2.2.2 透水率检测分析。从灌浆综合统计表，平均单位注灰量、透水率加权平均值来看，Ⅱ序孔比Ⅰ序孔的递减幅度为39%、26.2%，两者递减幅度在25% ～60%之间，说明孔距设计合理，符合灌浆规律;但透水率降低幅度较小，说明地层中细微孔隙较多，水泥灌浆难以达到设计透水率要求。

2.2.3 通过对三组试验灌区声波检测数据分析，地层中漂卵块石分布极不规则，灌后地层密实情况均有不同程度的提高。具体检测及对比见表2。

表2 固结灌浆试验效果声波检测

3 闸坝基础处理施工

3.1 固结灌浆施工

根据试验坝段成果分析，综合考虑闸坝各段布置类型，所处重要位置以及进度、投资综合因素，分别按2.0m×2.0m、2.5m×2.5m孔排距，共计1320个灌浆孔梅花形布置，孔深穿过设计基岩面高程入岩10m，分序进行固结灌浆施工。灌浆施工后通过钻孔声波检测(见表3)。

表3 固结灌浆钻孔声波检测

灌浆施工后满足声波设计值要求。

3.2 混凝土防渗墙施工

为解决闸基渗漏和渗透稳定问题，利用第③层砂质粉土层的相对隔水性质，在坝前混凝土铺盖下设置0.8m厚悬挂式混凝土防渗墙。防渗墙最大成墙高度 56.2m，混凝土强度等级为C20W6F50，深入③层砂质粉土5m，两岸坡嵌入弱风化基岩1m。闸坝左岸坝肩采用灌浆帷幕与防滲墙相连形成封闭结构，延伸至岩质岸坡与相对隔水层(q≤5Lu)线相接，右岸8#坝段下折向延伸至岩质岸坡与地下水位线相接。从墙体钻孔取芯、压水试验监测成果、混凝土及墙体芯样抗压强度检测成果分析，防渗墙阻水效果显著，墙体成型连接密实，从而达到防渗和保证渗透稳定的目的，满足设计要求。

3.3 基础置换

由于各坝段设计建基高程变化，所处部位岩层出露差异不连续，除建基面在第②层下部冲洪积漂(块)卵(碎)石地层上采用结灌浆外，对于设计建基面以下出露的②-2层中细砂全部挖除，采用级配良好的洞碴料回填至原设计开挖高程。回填料进行了分层碾压，碾压后回填层基础的干密度指标和空隙率指标见表4。

表4 基础置换后碾压指标

数据检测均达到设计要求。

4 结语

江边水电站闸坝基础处于深厚覆盖层上，存在一定的安全隐患。通过对闸坝深厚覆盖层基础采用固结灌浆、基础置换、防渗墙施工处理后经各项检测数据分析，效果显著，增强了基础整体的稳固完整性，提高了坝基承载力，降低了坝基不稳定性以及地下渗水程度，减少并避免了大坝建成后的过大沉降、不均匀变形及裂缝，保证了闸坝运行期安全。