瀘定水電站壩基灌漿廊道設計

索慧敏，姜媛媛，金 偉，王黨在

（中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，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。為了節省工期及便于后期防滲系統檢修補強，在壩基防滲墻頂部設置壩基灌漿觀測廊道。由于河床、右岸灌漿觀測廊道均置于覆蓋層上，且右岸廊道起坡點下覆基覆界線局部凸起，廊道基礎工程地質條件比較復雜。因此，廊道設計需要重點解決廊道的沉降變形、抗裂、抗滲等問題。

1 廊道結構布置

壩基灌漿廊道總長為425.75 m，其中河床段長240.92 m，右岸岸坡段長184.83 m，左岸廊道與基巖搭接長度為6.0 m，并與1 310.50 m高程灌漿平洞連接，中間設2 cm寬的結構縫。

灌漿廊道為城門洞形，結合灌漿施工需要，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），廊道側墻和頂拱厚1.0 m，底板厚2.5 m；底部設置頂寬3.9 m，底寬2.0 m，高2.0 m的倒梯形混凝土擴大段與防滲墻連接。廊道采用C30混凝土，廊道內設置30 cm×30 cm的排水溝，以便將廊道內滲水經左岸交通洞排至下游河道。

灌漿觀測廊道兩側及頂部鋪設高塑性粘土料，廊道與防滲墻之間設置倒梯形擴大段以改善防滲墻應力應變。為了防止廊道產生不均勻沉降，廊道底板下部兩側采用C15素混凝土翼板以起支撐作用，廊道與翼板之間設2 cm寬結構縫，縫內填充瀝青麻片。

2 廊道結構計算

壩基灌漿觀測廊道位于覆蓋層上，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，兩者基礎條件差異較大，需在灌漿觀測廊道與左岸灌漿平洞接頭處設置結構沉降縫，以適應不均勻沉降。同時，右岸廊道起坡點下基覆界線局部凸起，使得廊道受力條件比較復雜。因此，廊道分縫位置的確定成為結構計算的關鍵問題。

結合瀘定水電站防滲工程特點，技施階段開展了大壩三維應力應變分析，廊道應力應變分析的焦點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。針對廊道分縫位置不同，共擬定了11個不同方案進行了對比研究。

計算結果表明，結構縫分縫位置對廊道兩端沿壩軸向應力影響明顯：

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

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

（3）結構縫位置對廊道順河向應力和剪應力影響不大，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分縫，雖然可以減小此處拉應力值，但縫的錯動值較大，基覆界線處豎向錯動達4.5 cm，右岸起坡點法向張開量達3 cm，給止水的設置帶來一定難度；在左岸基巖上分縫和右岸起坡點不分縫，盡管受巖臺和防滲墻等約束的反彎影響，造成局部應力較大，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 結構縫止水措施

（1）對河床灌漿廊道擱置段基巖進行固結灌漿，孔深6 m，間排距均為2 m，梅花形交錯布置。

（2）結構縫混凝土襯砌內埋設兩道銅片止水，襯砌外表面縫口安設了氯丁橡膠管，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蓄水的影響，廊道與左岸灌漿平洞連接部位結構縫可能會因施工缺陷、廊道與平洞基礎條件不同，出現結構縫張開、錯動等現象，嚴重的可能導致結構縫止水破壞，出現滲水、接觸帶粘土細顆粒被帶出等情況。為此，對結構縫部位做了如下處理：結構縫兩側各1.0 m范圍內預埋錨筋；若出現由于施工缺陷導致止水損壞或在大壩填筑、蓄水期間結構縫出現較大錯動時，通過結構縫兩側預埋錨筋澆筑混凝土進行加固處理。

4 廊道抗裂、抗滲措施

（1）加強配筋。根據三維有限元計算的成果，按非桿件體系鋼筋混凝土結構的配筋計算原則對廊道進行配筋計算，特別加強了基覆界線及右岸起坡點附近拉應力較大的廊道段的配筋。

（2）廊道混凝土中摻聚丙烯纖維。為了提高廊道結構自身的抗裂、抗滲、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將來運行因受力過大表面產生裂縫而漏水，在廊道混凝土外表面涂刷水泥基滲透結晶型防水堵漏劑。

（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力，由于廊道在右岸起坡點不設置結構縫，河床中央與兩岸沉降差較大，此段形成拉應力亦較大。為了盡量避免由于應力過大導致廊道開裂漏水，在廊道拉應力區 （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 結語

針對瀘定水電站壩基灌漿觀測廊道特殊地質條件，根據廊道三維應力應變分析成果并參考類似工程經驗，瀘定水電站大壩壩基灌漿觀測廊道結構設計中采用了設沉降縫、加強配筋、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、抗裂等技術難度問題，可為類似工程提供參考。