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业
产
品
功
能
北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/11 14:01:49
摘要：沙牌水电站右岸1号、2号泄洪洞进水口岩性主要为志留系茂县群千枚岩，夹有石英片岩、构造片岩，岩石强度较低，遇水极易软化，是泄洪洞进口主要的工程地质问题，施工中针对这些问题进行了处理。经处理后，均满足设计要求。
关键词：泄洪隧洞；进水口；基础；工程地质评价；基础处理；沙牌水电站
1前言
沙牌水电站1号泄洪洞进口高程1846m，出口高程1775m，城门洞形，洞长274.8m，进水口基础长18m，宽12m；2号泄洪洞进口高程1805m，出口高程1778m，城门洞形，洞长301.42m，进水口基础长18m，宽8m。两洞平面上间距不到30m。
2基本地质条件
2．11号泄洪洞进水口基础
1号泄洪洞进水口基础的岩石主要为灰色中厚～薄层状千枚岩夹薄层片岩(Smx4 Sc)，岩层产状N40°～60°W/SW∠50°～70°,层间挤压错动强烈，节理裂隙较发育，主要有：①N40°～60°W/SW∠50°～70°分布普遍，产状较稳定，延伸一般大于10m，常见擦痕；②N25°～50°E/SE∠55°～75°；③N30°～50°E/SE∠40°～60°。②、③两组裂隙裂面多平直粗糙，延伸较短，长度2～6m，间距0.2～1m，在弱风化带部分裂隙中充填岩屑，少数有泥膜。进水口的基础大部分坐落在片理较发育且强烈绢云母化、遇水极易软化、性较软的岩体上，岩体为碎裂～散体状结构，完整性差，属Ⅴ类岩，仅靠近泄洪洞进口约5.00m范围内的岩体嵌合较紧密，裂面多闭合，强度略高，为次块状～碎裂状结构，属Ⅳ类岩。岩体中除①、②、③组较发育外，尚有两条小断层f1和f2分布。f1：N30°～65°W/SW∠25°～45°，断层带宽3～10cm，延伸长度超过5m，波状起伏，带内物质由片状岩、角砾岩、断层泥组成，断层泥呈灰白色，厚2～3cm，可搓成条；f2：N30°W/SW∠70°，断层带宽5～8cm，延伸长度3～6m，带内物质主要由片状岩、角砾岩组成，受其影响，岩体完整性较差，总体呈碎裂～镶嵌结构，为Ⅳ类岩。闸室外侧，即靠上游部分为Ⅴ类（0-02～0 05m）岩。该段基础岩石的力学指标建议值如下：Ⅳ类岩(饱和状态)［σ］=0.8～1.0MPa；Ⅴ类岩(饱和状态)［σ］=0.5MPa。计算表明，均不能满足闸室建基要求。
2．22号泄洪洞进水口基础
2号泄洪洞进水口基础岩体为茂县群千枚岩夹薄层片岩，局部以构造片岩为主，夹有薄层石英片岩，岩体呈片状及鳞片状。经表浅部开挖显示，岩体呈微风化～新鲜,结构较紧密，但泡水易软化，具泡水后强度急剧降低的特点。此段岩体质量等级为Ⅳ级，按技设阶段试验成果：片岩湿抗压强度26.2～45.8MPa。根据岩体完整程度和岩体挤压较紧密、裂隙不发育的特点，经工程类比后，建议允许承载力为1.3～1.7MPa，变形模量3～4GPa。岩体中结构面主要是似层面裂隙较发育，产状N40°～69°W/SW∠45°～70°，延伸较长，多大于10m，间距小，一般为5～15cm，且部分充填有绿泥石、绿帘石等软弱矿物，基础岩体完整性总体较差，呈碎裂～镶嵌碎裂结构，属Ⅳ类岩，其变形和承载能力难以满足闸室64.5m高塔体对地基的要求，因此需采取处理措施。
3主要工程地质问题及其处理
3．11号泄洪洞
1号泄洪洞在洞脸边坡开挖结束后，主洞从1998年11月开始开挖至12月底，洞内进尺达30多米时，12月29日，发现洞脸边坡产生拉裂，在1868m平台上可见有一条长度为12m顺坡向的“弧”形裂缝，产状N45°～55°W/SW∠62°～66°，局部夹有黄泥。从产生裂缝开始至完全清除前，进行了2个月的观测，刚开始的裂缝宽有3～6cm，后发展至最宽达15cm。通过对该边坡地质资料的收集及分析后，确认此条裂缝产生的原因为：裂缝原来是闭合的，1号泄洪洞开挖后，由于受重力作用有两组结构面被拉裂：①组产状N45°～55°W/SW∠62°～68°（局部倾角为43°～50°），为顺坡向裂隙，与开挖面近乎平行，张开宽5～10cm，可见深度大于2m，呈上宽下窄重力变形迹象，裂缝外侧岩体已向下蠕动5～15cm；②组产状N58°E/SE∠62°～80°，垂直坡面发育，张开5～30cm，深1～2.6m，在1868m高程马道上延伸长2～2.5m，折线型延伸。这两组结构面组合构成了“圈椅”状边坡变形的边界，变形体顺坡向长约23m，垂直坡向最大宽度5.6m，至1846m开挖平台，上下高差约为20m。由于1号泄洪洞的开挖形成了临空面，致使原来闭合的裂隙受重力作用产生塌陷，而靠外侧的边坡则被牵引也产生顺坡向的塌落，但塌落的高度没有靠洞口塌落的高，而且靠近洞口处的裂缝宽度明显比靠外侧的裂缝宽。从性状分析，其稳定性差，如果叠加爆破震动、渗透压力等外力作用，有随时垮塌的可能。为保证工程质量及安全作了如下处理：(1)对此进行开挖清除处理，坡比约为1∶0.5～1∶1.0，具体是按现场拉裂缝发育形态开挖；(2)对开挖后的坡面按间、排距为2m×2m打系统锚杆。锚杆直径原采用22mm，后改为25mm，长度原为3.5m，后改为5m，并在基岩面上喷素混凝土8～10cm，强度为C20。通过以上处理，该边坡未出现破坏。
由于该闸室基础置于Ⅳ～Ⅴ级岩体上，岩体强度较低，完整性较差，不能满足设计要求，故对基础作如下处理：对基础面上出露的f1、f2小断层，采用了混凝土置换处理，置换深度4～7m。通过置换后，整个闸室大部分坐落于Ⅳ类岩体上，同时在该部位设置齿槽，处理后经计算承载力满足设计要求。
3.22号泄洪洞
2号泄洪洞闸室高达64.5m，且闸室底板基础的地质条件较差，岩体完整性差，属于Ⅳ级岩体。针对该工程地质条件较差的特点，进行了三次基础处理：第一次，闸室底板原设计为单根锚筋，混凝土浇至1805m高程后进行固结灌浆，后根据开挖后揭示的地质条件改为：(1)把0-011.00～0 017.00m的单根锚筋全部改为钢筋束，钢筋束行、排距为2.0m×2.0m，钢筋束的孔口大小为φ291mm，深度为7m；(2)其中0-011.00～0-001.00m钢筋束由2根φ25mm钢筋组成，0-001.00～0 017.00m钢筋束由3根φ25mm钢筋组成，在孔口预埋PVC灌浆管；(3)钢筋束之间呈梅花形布置后对基础底板进行回填灌浆。第二次，在高程1809.0m以下左侧坡面范围内设置两排13个φ219mm管柱，内置4φ32mm、箍筋φ8＠30组成的钢筋笼，回填混凝土采用C30，一级配，加膨胀剂，管柱孔口高程为1821.9m（钻孔深度一般为18.00～19.30m，深入基岩7～8m），以在必要时将荷载向底部深处传递。第三次，在进水塔的左侧，因进水口与2号泄洪洞进口的开挖，中间残留的岩体高度低(1816.5m高程)、厚度薄（最宽处为15m）且较为破碎，对左侧岩体处理的措施为：(1)对左侧坡岩体的迎水面垂直于层面打系统锚杆，长4m，φ25@200，并纵横布置钢筋网一层，喷射厚10cm、C20混凝土，将该处岩体全部包裹，防止蓄水后岩体因泡水后强度剧烈降低。经过三次处理后，2号泄洪洞进水口基础及左侧岩体能够满足水工设计的承载力、抗倾覆安全等要求。
4结束语
(1)对于开挖后的建基面，尤其是软弱岩体要及时进行保护或处理，防止岩体因长时间暴露而产生松弛，以及受雨水和雪水浸泡后岩体性状变差，产生更大的破坏；
(2)对于开挖后的建基面一定要进行详细素描，并对已收集的资料及时进行分析处理，发现问题立即处理。
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