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(qiáng)

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)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(qiáng)

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)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(jìn)行全面治理。重建工程施工期間，為確保老壩安全穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)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(yán)重的先天性缺陷：大壩整體性差；壩體混凝土強(qiáng)度低；壩體混凝土強(qiáng)度等級、抗?jié)B抗凍等級等混凝土耐久性指標(biāo)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(yán)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(yùn)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(yùn)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?jǐn)鄬幽嗷瘞А?qiáng)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)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(jìn)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(jì)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小（抵消滑動力效果好）、不破壞大壩上游帷幕幕體、壩基錨固可靠的原則進(jìn)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(jìn)行開挖，臨時開挖坡比1∶1.25，開挖完成騰出施工場地后進(jìn)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(jìn)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(hù)，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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)。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(jìn)行創(chuàng)造了良好條件，確保施工期大壩安全運(yùn)行。

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