大石门水电站位于内蒙古赤峰市西北部 300 km 处的克什克腾旗( 以下简称克旗) 境内,工程位于克旗西南部,在西拉沐伦河干流上游,地理坐标: 东经 117°20',北纬 40°03'。距离旗政府所在地经棚镇 44 km。大石门水电站坝址多年平均径流量为 2. 24 亿 m3,水库总库容 1. 8 亿 m3,为大( 2) 型水库。大石门水电站工程建筑物包括沥青混凝土心墙堆石坝、发电引水隧洞、竖井式溢洪道及电站厂房。
大石门水电工程坝基
大石门水电站的拦河建筑物为沥青混凝土心墙堆石坝,由于心墙结构比较单薄,因此对基础的稳定性要求非常高,基础的合理设计对于工程的安全至关重要。经过深入研究,根据坝基的实际地质情况,对本工程大坝的基础进行了详细的设计。
2、基础处理设计
2. 1、基础开挖
大石门水电站坝址区地层岩性为侏罗系中统( J2) 及上统上兴安岭组( J3S) 及第四系松散堆积层细砂。因为河床覆盖层为细砂,比较松散,坝体座在其上会产生较大的沉降,所以需将表面覆盖及冲积层全部清除,心墙基础挖至强风化中部且具备灌浆条件,坝体其余部位置于原河床岩石基础上。
对于贯穿心墙基础上下游的破碎带及张开节理,逐条进行处理,对较小的构造破碎带,清理深度为其底部宽度的 2 倍,采用 C20 混凝土塞回填,同时在破碎带两侧加强灌浆,并在基础下游侧用砂砾石垫层覆盖保护。堆石体范围内的破碎带也采用混凝土塞处理。位于心墙基座、过渡层范围内的钻孔,皆用高标号水泥砂浆封堵。
2. 2、坝基帷幕灌浆
坝基帷幕灌浆的目的,在于减少坝基渗透流量及提高基础岩体的渗透稳定性,根据坝高及等级,灌浆深度按基岩单位吸水率 3 Lu 控制,下部深入相对不透水层 5 m。帷幕灌浆主要是充填岩石裂隙,由于坝基岩石强分化层较厚,故设置两排孔,孔距 1. 8 m,排距 1. 5 m,以上灌浆皆在混凝土基座上进行。灌浆压力由灌浆试验确定。表层压力以不抬动上覆岩层及混凝土基座为准,其余部分灌浆压力为水库水头的 1 ~ 1. 5 倍,勘探孔、先导孔及检查孔的布置均由监理工程师根据现场情况确定。本次设计帷幕灌浆配置水灰比为 0. 5∶ 1 的纯水泥浆液,浆液浓度最终根据现场试验进行了适当调整。
2. 3、两岸坝肩帷幕灌浆
两岸坝肩帷幕灌浆,主要目的在于增加两岸坝基的稳定性,防止和减少绕坝渗流,保持两岸坝肩地层的渗流稳定。两岸坝肩帷幕灌浆和坝基帷幕灌浆联成整体,形成完整的防渗系统。两岸坝肩帷幕灌浆长度延伸至正常蓄水位与相对不透水层的相交处。两岸坝肩帷幕灌浆深度、排数、孔距及灌浆压力与坝基帷幕灌浆相同。
2. 4、大坝基础固结灌浆
固结灌浆的目的,在于提高坝基岩体整体性及变形模量。固结灌浆布置于帷幕灌浆两侧,在沥青心墙混凝土基座上进行。固结灌浆设 2 排,排距 2. 0 m,孔距 1. 8 m,孔深为入基岩7. 0 m。灌浆压力控制到 0. 2 MPa 左右,同时,通过观测设备进行监控,绝对不可抬动上部混凝土基座。用于帷幕灌浆和固结灌浆的水泥标号不低于 425 号,固结灌浆配置水灰比为 0. 5∶ 1的纯水泥浆液( 二序孔灌注 1∶ 1 和 0. 5∶ 1 两个比级的水泥浆) ,浆液浓度最终根据现场试验进行了适当调整。
3、大坝基础处理设计的实际效果及结论
本工程已建成投入运行。蓄水已到正常高水位,上下有水头差为 48 m。通过坝后量水堰实际观测记录,年渗漏量为 90万 m3,设计允许年渗漏量为200 万 m3,占年径流量的5%,坝基处理效果良好,满足设计要求。通过坝顶及把体内部的观测设备观测,坝顶沉降量不足最大坝高的 0. 5%,设计要求坝体沉降量小于最大坝高的 1. 0%,满足设计要求。
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