響水澗抽水蓄能電站進出水口基礎處理設計

摘要：根據地質條件，對響水澗抽水蓄能電站進出水口各結構部位采取有針對性的處理措施，如基礎開挖，系統錨桿，掛網噴護，回填灌漿，固結灌漿等措施，保證進出水口的邊坡穩定，地基承載力，抗滑穩定，抗浮穩定等滿足工程正常運行要求。

關鍵詞：抽水蓄能電站；基礎處理；開挖支護；灌漿；

1 工程概況

響水澗抽水蓄能電站位于安徽省蕪湖市峨橋鎮，裝機容量1000MW，是一座日調節純抽水蓄能電站。電站由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房、地面開關站等建筑物組成。輸水系統建筑物主要由上進出水口、引水隧洞上平段、事故閘門井、豎井、壓力鋼管、尾水隧洞、尾水事故閘門井、下進出水口等組成。

進/出水口按2級水工建筑物設計，防洪標準為設計情況洪水重現期100年，校核情況洪水重現期2000年，工程區地震基本烈度為6度，地震設計烈度6度。

2 進/出水口地質

上進/出水口覆蓋層厚度不大，一般為1～2m，基巖為花崗巖，主要有F2、F18、F19、F12等斷層，斷層寬度為2～150cm不等，走向為N 0～80? E，傾角均在80?以上。主要的破碎帶有f1、f2、f3、f34等，寬度為10～50cm不等，走向除f34為N 81? E外，其余為N 8～10? E，傾角為70?以上。探洞PD5的0～40m洞深內，PD12的0～60m洞深內，節理裂隙為發育～較發育，其余部分為較發育～不發育，主要產狀以N5?W～N 15? E/SW或NW∠80～85?為主。緩傾角裂隙僅局部可見，且不發育及延伸不長。據探洞PD5和PD12、鉆孔、地表測繪資料，近山脊緩坡地段，巖石風化較深，弱風化帶下限水平深度為44～47.0m，垂直分布深度在20.0m以內。

上平段上覆巖體厚20～60m，覆蓋層厚度為0.5～2.5m，基巖為微風化或新鮮花崗巖，巖心率RQD>80%。

豎井及高壓隧洞段，基巖為微風化或新鮮花崗巖，裂隙較發育，產狀為N 60～75? E/NW∠80～85?和N 0～15? E/NW∠80～85?，緩傾角裂隙不發育，巖心率RQD>80%。

尾水道段基巖為新鮮花崗巖，無較大規模的斷層破碎帶，Ⅳ級結構面的節理主要有N30～40? W/SW∠75～80?，N 0～5? W/SW∠65～80?，N 60～70? E/NW∠80～85?三組。

下進出水口段地形平緩（10～25?），自然邊坡穩定，覆蓋厚度2～10m，基巖為三疊系上統黃馬青組泥巖、粉砂巖，花崗巖埋藏較深，黃馬青組泥巖、粉砂巖受構造及風化作用影響，工程地質性質較差，成洞工程地質條件復雜，花崗巖巖性良好。黃馬青組與花崗巖的接觸面大致為N 10～15? E/SE∠40～50?。

輸水系統地下結構圍巖除上、下進出水口附近及部分引水道豎井段為Ⅲ類外，其余均為Ⅱ類。

3 上進/出水口基礎處理設計

3.1 邊坡開挖及支護

上進/出水口的邊坡自上而下分層開挖，上部覆蓋層、全風化層清除，3#引水洞以北開挖邊坡由1：0.5過渡到1：1，3#引水洞以南邊坡設203.85m高程馬道，馬道以上開挖坡比取1：1；馬道以下開挖坡為比取1：0.5。根據水工模型試驗成果，進/出水口南、北兩側分別擴大開挖形成186.45m高程平臺。進/出水口前平臺開挖底坡水平，北側開挖邊坡1：1，南側開挖邊坡1：2.5。

在上進/出水口1：1邊坡坡頂設擋渣墻，擋渣墻后的水位變幅區坡面取消噴素混凝土，擋渣墻以下邊坡采取系統錨桿（Φ22錨桿，長3m，間距1.5m，入巖2.9m）、掛網噴C20混凝土厚150mm、設淺排水孔（D50，長0.7m，間距2m）等處理措施。

根據現場開挖揭露的地質情況，南側203.85m高程馬道后有一斷層較深，因此在南側馬道以下1：0.5邊坡采用4根錨筋樁加強支護，錨筋樁采用3Φ32，長12m。

上進/出水口引水隧洞洞臉處采用Φ22鎖口錨桿，長6m，間距1.5m，入巖5.9m，掛網噴C20混凝土厚150mm。實際施工時，為確保進洞安全，在洞臉系統噴錨支護的基礎上，對1#、2#及4#洞洞臉近開挖輪廓線頂板以上加設兩排隨機鎖口錨桿進行支護，支護參數為：錨桿為Φ25，間距1.5m，梅花型布置，錨桿長6m，外露10cm；對3#洞開挖輪廓線以上洞臉布置兩排Φ32錨桿，間距0.5～1.0m，梅花型布置，錨桿長7m，外露10cm；兩側邊墻開挖輪廓線外，自上而下布置一排側向鎖口錨桿，支護參數與頂拱鎖口錨桿參數相同。

在1#、2#引水隧洞之間滑道部位，斷層f366從滑道斜穿過，受斷層與裂隙及開挖的影響，滑道部位斷層附近巖石較破碎，穩定性較差。邊坡裂隙中以近NS向、陡傾角為主，該組裂隙延伸長，表部呈微張～張開狀，間距0.5～2m，特別是在1#、2#洞臉邊坡發育。該組裂隙控制局部邊坡開挖的坡比，受該組裂隙的影響，局部邊坡開挖坡比陡于設計坡比。整個邊坡采取了系統錨桿、掛網噴護的聯合支護措施，對局部穩定性較差的部位采取放坡及加強支護。

①施工開挖過程中對不穩定塊體加強清撬，如無法清除加強隨機支護。

②對滑道范圍內f366斷層及破碎帶進行挖除，開挖面深入斷層下盤內較完整的巖石1m，斷層開挖面布置Φ22@1500、L=4m錨桿及回填C20混凝土塞，斷層以下布置6根Φ32（長12m）錨筋樁。原滑道兩側的邊坡由直挖改成放坡開挖。

③滑道兩側邊坡的系統錨桿由原來的3m加長到4.5m。

④滑道南側1#洞洞臉邊坡高程224.90m～218.32m段由于巖石較破碎、風化較強烈，將設計坡比由1：1放緩至1：1.3；高程203m～186.55m段增加5根Φ32（長12m）錨筋樁加強支護。

3.2 探洞封堵

PD5探洞位于進/出水口2#引水隧洞與3#引水隧洞之間175.85m高程，全長采用C15混凝土封堵。PD12探洞位于進/出水口左側164.54m高程，洞口長20m采用C15混凝土封堵，封堵段采用埋石混凝土，洞頂拱采用同強度等級砂漿進行回填灌漿。

3.3 攔污柵段、擴散段基礎處理

攔污柵段建基面巖石以花崗巖為主，局部有閃長玢巖巖脈，巖石呈弱風化。本段未發現規模較大的斷層，裂隙比較發育，以陡傾角為主，巖石較破碎，巖石呈塊狀。對規模較小的斷層進行刻槽處理并回填混凝土找平。

擴散段基巖以弱～微風化的花崗巖為主，局部有閃長玢巖細脈。開挖揭露規模較大大的斷層有F2，在樁號上進0+30以南沿斷層蝕變范圍較寬1.0～1.5m，向北逐漸收斂，斷層寬10～30cm。裂隙比較發育，以陡傾角為主，局部巖石較破碎。對裂隙密集帶適當挖深并用混凝土找平。對F2斷層采取槽挖、回填混凝土并適當布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0m），錨桿Φ22mm，長4m，外露800，間距1.5m。

上進/出水口攔污柵段、擴散段的底板采用Φ22mm錨桿與基巖連接，間距1.5m，長4m，入巖3.2m。1#攔污柵段及擴散段南側直立坡和4#攔污柵段及擴散段北側直立坡采用Φ22錨桿與攔污柵段及擴散段邊墩連接，間距2m，長6m，入巖5m。引水洞之間的巖臺采用系統錨桿（Φ22錨桿，長3m，間距1.5m，入巖2.9m）、掛網噴C20混凝土厚150mm、設淺排水孔（D50，長0.7m，間距2m）等處理措施。

3.4 上平洞及事故閘門井基礎處理

上平洞及閘門井巖性主要為花崗巖，局部閃長玢巖巖脈侵入。1#～4#引水隧洞上平洞段巖石呈微風化狀；閘門井除井口段巖石呈弱風化外，其余井壁段巖石呈微風化狀。引水洞段除3#引水洞樁號引0-73～0-40m、4#引水洞樁號引0-73～0-60m段斷層、裂隙比較發育、巖石較破碎，圍巖類別屬Ⅳ～Ⅲ類外；其余洞段巖石相對較完整，圍巖類別屬Ⅲ類。1#～4#閘門井除井口部位巖石風化裂隙較發育呈Ⅳ～Ⅲ類，其余呈Ⅲ類。

根據揭露的地質情況采取的工程處理措施如下：

①1#～4#洞內的矩形段、漸變段的頂拱、邊拱采用Φ22mm錨桿與基巖連接，間距1.5m，長3m，出露70mm，掛網噴C20混凝土厚100mm。隧洞段噴C20素混凝土厚100。矩形段、漸變段、隧洞段襯砌結構施工完成并達到設計強度后進行回填灌漿和固結灌漿，每排8孔，排距3m，入巖4m，頂拱120°范圍內各孔兼作回填灌漿孔。

②3#引水洞引0-73.00～引0-65.00段洞口上覆巖體較薄，增加8榀工字鋼進行支撐；引0-53.00～引0-40.00段受斷層、裂隙及巖脈發育的緣故，巖石破碎，采用Φ22mm錨桿與圍巖連接，間距1.5m，長3m，出露70mm，掛網噴C20混凝土厚100mm。

③對1#～4#引水洞在裂隙發育、斷層部位增加隨機錨桿處理。

④上事故閘門井采用Φ22mm錨桿與圍巖連接，間距1.5m，長4m，出露70mm，掛網噴C20混凝土厚100mm，豎井 與引水洞交匯部位設兩排鎖口錨桿Φ25mm，排距1.25m，間距1.5m，長6m，出露70mm。襯砌結構施工完成并達到設計強度后對事故閘門井下部、豎井段及上室底板進行固結灌漿，灌漿孔排距3m，入巖4m。

4 上進/出水口基礎處理設計

4.1 邊坡開挖及支護

下進/出水口正面邊坡自上而下分層開挖，山坡側邊坡設46.35m高程和31.35m高程二級馬道，46.35m高程馬道以上開挖坡比取1：1； 46.35m高程馬道以下到16.15m高程道路開挖坡比取1：0.7，道路以下開挖邊坡取1：0.8，洞臉兩側開挖邊坡由1：0.8過渡到1：2。邊坡除開口線附近有厚1～2m的坡積碎石土覆蓋外，其余均為巖質邊坡。邊坡巖性以花崗巖為主，在高程16.15m以下3#、4#引水洞洞臉邊坡分布有石英角巖。邊坡巖石除頂部1～3m及北側邊坡風化較強烈巖石呈全～強風化狀外，其余巖石以弱風化為主。

16.15m高程馬道以上邊坡根據巖體完整性采取系統錨桿、隨機錨桿、掛網、噴混凝土等一種或多種聯合處理措施，進/出水口北側轉彎段邊坡（D0-002.67m～D0+070.00），由于邊坡自穩條件差，將原來1：1的邊坡削緩為1：1.2。對16.15m高程以下邊坡采取掛網錨噴處理。邊坡支護的具體措施：系統錨桿采用Φ22錨桿，長3m，間距1.5m，入巖2.9m；隨機錨桿采用Φ22錨桿，長3m，間距1.5m，入巖2.9m；掛網噴C20混凝土厚150mm；在正面16.15m高程以上邊坡坡底設置一排深排水孔D150，長15m，間距2.5m，其余邊坡設淺排水孔D50，長0.7m，間距2m。

下進/出水口尾水隧洞洞臉處采用Φ22鎖口錨桿，長6m，間距1.5m，入巖5.9m，掛網噴C20混凝土厚150mm。

4.2 漸變段、下事故閘門井基礎處理

漸變段、下事故閘門井基礎座落在弱風化花崗巖上，其基礎采用Φ22mm錨桿與基巖連接，間距1.5m，長4m，入巖3m。上部結構澆筑完成并達到設計強度后對基巖進行固結灌漿，灌漿孔間距3m，入巖3.5m。

4.3 事故閘門井工作橋基礎處理

下事故閘門井工作橋的1#橋臺、1#橋墩承臺底座落在全風化泥質粉砂巖、砂巖上，巖性軟弱，強度不滿足要求，每個基礎底部采用兩根直徑1.2m的C25鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁端置于弱風化巖石上。2#橋墩承臺基礎座落在弱風化花崗巖上， 3#橋墩承臺基礎座落在弱風化石英角巖上，強度和穩定均可滿足要求，采用天然地基，基礎與基巖之間采用兩排Φ25mm錨桿連接，間距1m，長4m，入巖3m。

4.4 矩形段、擴散段、防渦梁及整流段基礎處理

矩形段、擴散段、防渦梁及整流段建基面巖石以石英角巖為主，局部為花崗巖，巖石呈弱風化。開挖揭示基巖有斷層f507、f508通過，斷層寬度0.05～0.4m，陡傾角，斷層規模較小。巖石裂隙發育，部分石英角巖沿裂隙蝕變。

開挖過程中對斷層破碎帶、蝕變帶寬度大于等于0.5m的，采用槽挖并回填混凝土塞，并適當布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0m），錨桿Φ22mm，長4m，外露800，孔距1.5m，排距2.0m。，對寬度較小處采取了刻槽處理，并回填混凝土。

下進/出水口矩形段、擴散段、防渦梁及整流段的底板采用Φ22mm錨桿與基巖連接，間距1.5m，長4m，入巖3m。上部結構澆筑完成并達到設計強度后對基巖進行固結灌漿，灌漿孔間距3m，入巖3.5m。

4.5 攔污柵交通橋基礎處理

兩側岸坡段攔污柵交通橋橋墩（臺）根據承臺底開挖揭示基巖出露情況采取相應的基礎處理型式。6#橋墩、9#橋墩基礎落在弱風化石英角巖上，采用天然地基，基礎與基巖之間采用兩排Φ25mm錨桿連接，間距1m，長4m，入巖3m；2#橋臺、3#橋臺、4#橋墩、5#橋墩、7#橋墩、8#橋墩基礎座落在全～強風化砂巖、泥質粉砂巖上，每個基礎底部采用兩根直徑1.2m的C25鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁端置于弱風化巖石上。

4.6 前池基礎處理

前池基巖巖性主要為石英角巖，靠近庫內局部為泥質粉砂巖、砂巖，巖石呈強～弱風化狀?；A開挖面發育一條寬0.5～0.8m斷層f509，層面裂隙和陡傾角節理發育，巖石較破碎。對斷層進行槽挖、回填混凝土并適當布置錨桿的方式處理，開挖深度為1.5倍斷層寬度（最小不少于1.0m），錨桿Φ22mm，長4m，外露800，孔距1.5m，排距2.0m。

前池水平段底板用Φ22mm錨桿與基巖連接，間距1.5m，長4m，入巖3.25m。底板上設置排水孔，直徑100mm，間距1.5m，用土工布袋裝粗砂塞滿。前池斜坡段開挖坡比1：15，采用M10漿砌塊石護底。

前池南北兩側邊坡開挖坡比1：1.5，北側邊坡巖性為石英角巖及泥質粉砂巖、砂巖，南側邊坡巖性為泥質粉砂巖、砂巖，巖石多呈全～強風化為主?？拷逻M/出水口側邊坡坡度高、但風化強度弱，靠近庫盆側坡度小，風化強烈。整個邊坡坡面采用了M10漿砌塊石護坡。

5 結語

針對響水澗抽水蓄能電站進出水口各結構部位，根據地質條件采取有針對性的處理措施，保證進出水口的邊坡穩定，地基承載力，抗滑穩定，抗浮穩定等滿足工程正常運行要求。工程實踐效果明顯，可為同類工程提供參考借鑒。

參考文獻

[1]GB50086-2001，錨桿噴射混凝土支護技術規范.

[2] DL/T 5148-2012，水工建筑物水泥灌漿施工技術規范.

[3] SL 212-2012，水工預應力錨固設計規范.

作者簡介：戴雙慶，男，1982.07，漢族，江蘇南通

工作單位：上?？睖y設計研究院有限公司

職稱：碩士研究生，工程師，水工專業