瀘定水電站壩基灌漿廊道設(shè)計(jì)

索慧敏，姜媛媛，金 偉，王黨在

（中國(guó)水電顧問集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072）

0 引 言

瀘定水電站大壩壩基覆蓋層深度最厚達(dá)148.6 m，且河谷較寬，防滲墻采用了110 m深懸掛式布置。為了節(jié)省工期及便于后期防滲系統(tǒng)檢修補(bǔ)強(qiáng)，在壩基防滲墻頂部設(shè)置壩基灌漿觀測(cè)廊道。由于河床、右岸灌漿觀測(cè)廊道均置于覆蓋層上，且右岸廊道起坡點(diǎn)下覆基覆界線局部凸起，廊道基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜。因此，廊道設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)解決廊道的沉降變形、抗裂、抗?jié)B等問題。

1 廊道結(jié)構(gòu)布置

壩基灌漿廊道總長(zhǎng)為425.75 m，其中河床段長(zhǎng)240.92 m，右岸岸坡段長(zhǎng)184.83 m，左岸廊道與基巖搭接長(zhǎng)度為6.0 m，并與1 310.50 m高程灌漿平洞連接，中間設(shè)2 cm寬的結(jié)構(gòu)縫。

灌漿廊道為城門洞形，結(jié)合灌漿施工需要，河床部位灌漿廊道尺寸為3.5 m×4.5 m （寬×高），廊道側(cè)墻和頂拱厚1.2 m，底板厚3.64～4.81 m；右岸岸坡灌漿廊道尺寸為3.0 m×4.0 m （寬×高），廊道側(cè)墻和頂拱厚1.0 m，底板厚2.5 m；底部設(shè)置頂寬3.9 m，底寬2.0 m，高2.0 m的倒梯形混凝土擴(kuò)大段與防滲墻連接。廊道采用C30混凝土，廊道內(nèi)設(shè)置30 cm×30 cm的排水溝，以便將廊道內(nèi)滲水經(jīng)左岸交通洞排至下游河道。

灌漿觀測(cè)廊道兩側(cè)及頂部鋪設(shè)高塑性粘土料，廊道與防滲墻之間設(shè)置倒梯形擴(kuò)大段以改善防滲墻應(yīng)力應(yīng)變。為了防止廊道產(chǎn)生不均勻沉降，廊道底板下部?jī)蓚?cè)采用C15素混凝土翼板以起支撐作用，廊道與翼板之間設(shè)2 cm寬結(jié)構(gòu)縫，縫內(nèi)填充瀝青麻片。

2 廊道結(jié)構(gòu)計(jì)算

壩基灌漿觀測(cè)廊道位于覆蓋層上，而與之相連接的左岸1 310.50 m高程灌漿平洞底部位于基巖之上，兩者基礎(chǔ)條件差異較大，需在灌漿觀測(cè)廊道與左岸灌漿平洞接頭處設(shè)置結(jié)構(gòu)沉降縫，以適應(yīng)不均勻沉降。同時(shí)，右岸廊道起坡點(diǎn)下基覆界線局部凸起，使得廊道受力條件比較復(fù)雜。因此，廊道分縫位置的確定成為結(jié)構(gòu)計(jì)算的關(guān)鍵問題。

結(jié)合瀘定水電站防滲工程特點(diǎn)，技施階段開展了大壩三維應(yīng)力應(yīng)變分析，廊道應(yīng)力應(yīng)變分析的焦點(diǎn)主要集中于左岸基覆界線和右岸基覆界線局部凸起處是否需要分縫和分縫位置的選擇上。針對(duì)廊道分縫位置不同，共擬定了11個(gè)不同方案進(jìn)行了對(duì)比研究。

計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)縫分縫位置對(duì)廊道兩端沿壩軸向應(yīng)力影響明顯：

（1）左岸端隨著分縫位置由基巖向河谷內(nèi)移動(dòng)，受基巖約束減小，廊道兩端的反彎拉應(yīng)力逐漸減小，最大反彎拉應(yīng)力從17.6 MPa減小到0.5 MPa，但結(jié)構(gòu)縫處的相互位移錯(cuò)動(dòng)逐漸增大，順河向最大錯(cuò)動(dòng)從0.09 cm增加到1.8 cm，最大豎直向錯(cuò)動(dòng)從0增加到4.5 cm。

（2）當(dāng)廊道在右岸起坡點(diǎn)分縫且允許防滲墻屈服開裂時(shí)，由于受防滲墻約束相對(duì)變小，應(yīng)力能較好地釋放，壩軸向拉應(yīng)力值較小，最大值為3.1 MPa，結(jié)構(gòu)縫法向張量、豎直向和順河向錯(cuò)動(dòng)值最大分別3、0.4 cm和0.3 cm；廊道在右岸起坡點(diǎn)不分縫時(shí)，由于河床中央與兩岸沉降差較大，此處壩軸向拉應(yīng)力有所增大，最大值為5.7 MPa。

（3）結(jié)構(gòu)縫位置對(duì)廊道順河向應(yīng)力和剪應(yīng)力影響不大，最大值分別為4.7 MPa和5.6 MPa。

綜上所述，在左岸基覆界線分縫及右岸起坡點(diǎn)分縫，雖然可以減小此處拉應(yīng)力值，但縫的錯(cuò)動(dòng)值較大，基覆界線處豎向錯(cuò)動(dòng)達(dá)4.5 cm，右岸起坡點(diǎn)法向張開量達(dá)3 cm，給止水的設(shè)置帶來一定難度；在左岸基巖上分縫和右岸起坡點(diǎn)不分縫，盡管受巖臺(tái)和防滲墻等約束的反彎影響，造成局部應(yīng)力較大，但可以通過配筋和其他的輔助防滲措施加以解決。因此，最終廊道分縫選定在伸入基巖6 m的位置。

3 結(jié)構(gòu)縫止水措施

（1）對(duì)河床灌漿廊道擱置段基巖進(jìn)行固結(jié)灌漿，孔深6 m，間排距均為2 m，梅花形交錯(cuò)布置。

（2）結(jié)構(gòu)縫混凝土襯砌內(nèi)埋設(shè)兩道銅片止水，襯砌外表面縫口安設(shè)了氯丁橡膠管，縫周圍外包柔性嵌縫填料和橡膠板，用膨脹螺栓固定在混凝土襯砌上。

隨著壩體填筑量的不斷增加以及水庫(kù)蓄水的影響，廊道與左岸灌漿平洞連接部位結(jié)構(gòu)縫可能會(huì)因施工缺陷、廊道與平洞基礎(chǔ)條件不同，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫張開、錯(cuò)動(dòng)等現(xiàn)象，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)縫止水破壞，出現(xiàn)滲水、接觸帶粘土細(xì)顆粒被帶出等情況。為此，對(duì)結(jié)構(gòu)縫部位做了如下處理：結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)各1.0 m范圍內(nèi)預(yù)埋錨筋；若出現(xiàn)由于施工缺陷導(dǎo)致止水損壞或在大壩填筑、蓄水期間結(jié)構(gòu)縫出現(xiàn)較大錯(cuò)動(dòng)時(shí)，通過結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)預(yù)埋錨筋澆筑混凝土進(jìn)行加固處理。

4 廊道抗裂、抗?jié)B措施

（1）加強(qiáng)配筋。根據(jù)三維有限元計(jì)算的成果，按非桿件體系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的配筋計(jì)算原則對(duì)廊道進(jìn)行配筋計(jì)算，特別加強(qiáng)了基覆界線及右岸起坡點(diǎn)附近拉應(yīng)力較大的廊道段的配筋。

（2）廊道混凝土中摻聚丙烯纖維。為了提高廊道結(jié)構(gòu)自身的抗裂、抗?jié)B、抗沖擊、抗老化等性能，在廊道混凝土中增加了聚丙烯纖維，其摻入量約為0.9 kg/m3。

（3）廊道表面涂刷防水堵漏劑。為了避免廊道施工過程中由于溫度或?qū)磉\(yùn)行因受力過大表面產(chǎn)生裂縫而漏水，在廊道混凝土外表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水堵漏劑。

（4）廊道外包特種瀝青防滲膜。廊道左岸基覆界線附近范圍受基巖約束形成較大的反彎拉應(yīng)力，由于廊道在右岸起坡點(diǎn)不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，河床中央與兩岸沉降差較大，此段形成拉應(yīng)力亦較大。為了盡量避免由于應(yīng)力過大導(dǎo)致廊道開裂漏水，在廊道拉應(yīng)力區(qū) （左岸0+061.60～0+086.40； 右岸0+272.00～0+352.00）外包一層特種瀝青防滲膜。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)瀘定水電站壩基灌漿觀測(cè)廊道特殊地質(zhì)條件，根據(jù)廊道三維應(yīng)力應(yīng)變分析成果并參考類似工程經(jīng)驗(yàn)，瀘定水電站大壩壩基灌漿觀測(cè)廊道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了設(shè)沉降縫、加強(qiáng)配筋、混凝土摻聚丙烯纖維、廊道表面涂刷防水堵漏劑、外包特種瀝青防滲膜等方法，解決了廊道的沉降、防滲、抗裂等技術(shù)難度問題，可為類似工程提供參考。