◎ 李社鳳 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
固滴水電站系水洛河干流(額斯~捷可)水電規(guī)劃“一庫十一級”的第六個梯級,上游接鉆根水電站,下游接新藏水電站,閘址位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內。固滴水電站采用引水式開發(fā),正常蓄水位2311.00m,相應庫容91萬m3,總庫容104萬m3。電站裝機容量138MW,工程開發(fā)任務以發(fā)電為主,兼顧下游生態(tài)環(huán)境用水。
通過對固滴水電站地質勘察:①左岸壩基以大塊石、孤石夾少量碎石土為主,多具架空現象,為極強透水,滲透變形的形式以管涌為主;②泄洪閘和沖沙閘基礎為砂礫石覆蓋層,極強透水;③右岸壩基礎為弱風化玄武巖,屬中等透水巖體。具體參數見表1所示。
通過地質勘察,固滴水電站攔河大壩整體基礎透水性較強,必須進行防滲設計,針對不同地段,具體防滲布置方案設計如下:
2.2.1 攔河壩閘室段。
該位置采用“水平防滲與垂直防滲”相結合形式,以垂直防滲為主。其中水平防滲具體措施為“鋼筋混凝土鋪蓋”,垂直防滲為“混凝土防滲墻和帷幕灌漿”。
(1)鋼筋混凝土鋪蓋設計。設計鋼筋混凝土鋪蓋范圍在攔河壩上游50m范圍內。攔河壩上游鋪蓋層設計總體較為簡單,主要保證每個結構層厚度和密實度即可,在此不再詳述。
(2)帷幕灌漿設計。帷幕灌漿是目前壩基防滲中應用較廣泛的技術措施,而且可根據現場實際情況來實時調整灌漿參數,對相關技術水平要求高,但綜合成本低,這也是本項目防滲的核心技術之一。在此對帷幕灌漿技術主要設計要點進行詳細分析。
①漿液制備。本項目帷幕灌漿用的是純水泥漿液,水泥標號為P.O.42.5,采用重量稱量法確定水泥用量,誤差控制在±5.0%;水泥攪拌時間不少于5min,漿液在使用前過篩,從制備到用完不得超過5h。
②灌漿量計算。灌漿量估算直接涉及到購買材料量,灌漿量計算一般采用“體積法”或“噴量法”,本項目選擇體積法來估算灌漿量Q,計算公式見(2-1)。
式中:D1—噴射體直徑,m;
K1—充填率,0.8~0.9;
h1—噴射長度,m;
β—損失系數,0.15;
D0—灌漿管直徑,m;
K2—未噴射范圍土的充填率,0.6;
表1 滲流計算參數表
表2 噴射灌漿固結體抗壓強度
圖1 綜合防滲方案實施前閘基滲流場分布圖
圖2 綜合防滲方案實施后閘基等勢線分布圖
h2—未噴射長度,m。
③固結體設計。本項目設計采用高壓擺噴灌漿技術來組成防滲帶,壩基處孔距設計1.4m,分為三序孔施工。防滲墻厚度要求25cm,由于為30°擺噴,折線軸之間夾角120°。
固結體強度按規(guī)定28d檢測,但會因土質、水灰比、灌漿參數等存在一些差異,具體標準見表2所示,本項目均按照砂類土標準進行相關指標檢測。
④灌漿參數設計。本項目設計防滲標準為帷幕深入基巖5Lu線以下,新三管法高壓灌漿其壓力可達20~30MPa,為了保證填充率會進行二次切割填充,由表部至深部依次增加,注漿流量控制為50~75L/m i n;高壓水泵額定流量控制在50~80L/min;空壓機工作壓力控制在0.7MPa。
2.2.2 泄洪閘及沖沙閘壩基
該段壩基采用“C20混凝土防滲墻”形式,布置于閘底板上游側,設計墻厚1.0m,頂部嵌入鋪蓋或壩體0.5m,底部嵌入基巖1m,最大深度約14.5m。
2.2.3 閘壩基礎以下基巖
該位置采用“高壓擺噴帷幕灌漿”形式,灌漿孔設計為單排,孔距1.0m,漿液也采用P.O.42.5。設計防滲標準為帷幕深入基巖5Lu線以下,灌漿壓力0.8~2MPa由表至深部逐漸增加。由于上文已經對本工程帷幕灌漿施工分析較多,在此不再詳述。
(1)防滲墻檢測。防滲墻施工完畢,待墻體混凝土達到凝期后,對防滲墻進行鉆孔取芯和壓水檢查試驗。經現場監(jiān)理工程師結合施工現場實際情況指定,對上游鋪蓋防滲墻布置2個檢查孔,每個檢查孔分2段進行壓水試驗檢查,其透水率最小值為0.55Lu、最大值為0.89Lu,均滿足設計和相關規(guī)程規(guī)范的要求。
(2)高壓擺噴帷幕灌漿檢測。高壓擺噴灌漿施工結束28d后,施工單位對其施工質量采取鉆孔取芯、壓水和超聲波物探檢查試驗。根據要求,在高噴灌漿施工區(qū)內共布置3個檢查孔。通過鉆孔法進行靜水頭壓水試驗,在防滲處理之前,閘基透水率為11.1Lu,處理之后其透水率范圍在3.95~3.98Lu,均小于5Lu,因此可以得出高壓擺噴帷幕灌漿防滲取得了較好效果。
(3)綜合防滲措施實施前后閘基滲流場對比。下圖1和2分別為綜合防滲措施實施前后閘基滲流場、等勢線分布圖,由圖可知:①采取綜合防滲方案前,閘基單寬滲流量為1.0×10-3m3/s,采取綜合防滲方案后,閘基單寬滲流量為6.78×10-6m3/s,各段水力坡降均小于允許坡降,滿足滲透穩(wěn)定要求;②閘前帷幕灌漿顯著降低了閘室底部滲透壓力,減小滲透流量和坡降,增強了閘基抗?jié)B性能,大大改善了壩體的滲透穩(wěn)定性,取得了良好效果。
閘基(壩基)防滲工作是保證攔河工程安全穩(wěn)定性的基礎,而目前往往需要特定部位采取不同的防滲手段,一起組合成綜合防滲體系。固滴水電站工程共用到“高壓擺噴帷幕灌漿、防滲墻、鋪蓋”三種綜合手段,本文主要針對高壓擺噴帷幕灌漿進行了較詳細分析,并且最后給出了防滲措施的檢測方法和效果,得出了該項目綜合防滲滿足相關要求。