桐子林水電站下游岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)

曹明偉，王小波，雷運(yùn)華

(1.中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司 成都 611130；2.中國電建成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072)

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桐子林水電站下游岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)

曹明偉1，王小波2，雷運(yùn)華2

(1.中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司 成都 611130；2.中國電建成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072)

摘要：桐子林水電站位于四川省鹽邊縣境內(nèi)的雅礱江干流上，為雅礱江流域最后一個電站，電站總裝機(jī)為600 MW，正常蓄水位1 015.00 m，總庫容為0.912 億 m3，屬于二等大(2)型水庫。地質(zhì)條件差，流量大，下游右岸沖刷嚴(yán)重，影響邊坡及導(dǎo)流明渠安全。經(jīng)綜合分析，需對邊坡進(jìn)行噴錨支護(hù)，并對坡腳采用混凝土灌注樁保護(hù)，根據(jù)各工況計(jì)算及試驗(yàn)結(jié)果，可滿足工程度汛及抗沖刷要求。

關(guān)鍵詞：岸坡防護(hù)；混凝土灌注樁；導(dǎo)流明渠；錨噴支護(hù)

1工程概況

桐子林水電站位于四川省攀枝花市鹽邊縣境內(nèi)的雅礱江干流上，是雅礱江干流下游最末一級梯級電站。電站總裝機(jī)為600 MW。水庫正常蓄水位為1 015.00 m，總庫容0.912 億 m3，水庫具有日調(diào)節(jié)性能。工程屬二等大(2)型工程，永久性主要建筑物按2級建筑物設(shè)計(jì)，次要建筑物按3級設(shè)計(jì)，施工導(dǎo)流建筑物按4級設(shè)計(jì)。電站樞紐建筑物由重力式擋水壩段、河床式電站廠房壩段、泄洪閘(7孔)壩段等建筑物組成，壩頂總長440.43 m，最大壩高69.5 m。

桐子林水電站下游右岸邊坡位于導(dǎo)流明渠出口下游，為水流沖刷區(qū)，桐雅公路位于邊坡上，該邊坡是工程防護(hù)重點(diǎn)。

2基本地質(zhì)條件

下游右岸邊坡巖性為F1斷層下盤晚三疊系白果灣群砂頁巖，為砂頁巖互層；天然邊坡覆蓋層為坡殘積碎石土，桐雅公路路基及外側(cè)邊坡部分覆蓋層為人工堆積碎石土。河床覆蓋層厚約15～25m，沿深槽分布，河床覆蓋層按其成因和地層結(jié)構(gòu)特征自下而上分為3層，上下2層為砂卵石，中間為粉質(zhì)黏土。

3岸坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)

通過綜合分析計(jì)算，對公路以下采取如下措施保護(hù)：

3.1邊坡防護(hù)

通過清坡揭示的地質(zhì)條件，邊坡巖性主要為頁巖，巖石條件較差，因此，通過邊坡穩(wěn)定計(jì)算對邊坡進(jìn)行表層噴錨支護(hù)和深層錨索支護(hù)。

邊坡清坡后支護(hù)，坡面掛網(wǎng)噴15 cm厚的混凝土(鋼筋網(wǎng)規(guī)格：Ф8@20 cm×20 cm)，設(shè)Ф25(L=6.0m、4.5m)間排距1.5m的系統(tǒng)錨桿，邊坡開口線處設(shè)置兩排Ф32(L=9.0m，間排距1.5m)的鎖口錨桿，根據(jù)施工情況對部分坡面設(shè)置3Ф32(L=18.0m，間距2.0m)的錨筋束。根據(jù)計(jì)算，對邊坡采用錨索加固，公路以上錨索采用間排距5.0×5.0的框格梁錨索支護(hù)，錨索長55.0m、60.0m間隔布置，高程1038.00m以上單根錨索為1000kN，高程1018.00～1038.00m單根錨索為2000kN；公路以下錨索采用間排距4.0×5.0的框格梁錨索支護(hù)，錨索長55.0 m、60.0 m間隔布置，單根錨索為2 000 kN[1]。

另外，按永久泄洪考慮，為避免水流淘刷邊坡，在高程1006.00m以下設(shè)置1.0m厚的護(hù)坡混凝土板。

3.2坡腳基礎(chǔ)加固

坡腳基礎(chǔ)抗沖加固采用鋼筋混凝土灌注樁加固，樁徑1.0m，樁間距1.8m，排拒0.44m，經(jīng)水力學(xué)模型試驗(yàn)，選擇抗沖樁深40.0m。

另外，根據(jù)計(jì)算，在樁頂設(shè)置混凝土連系梁連接各樁，連系梁底寬2.5m，梁高2.5m，在連系梁上設(shè)置錨索，將連系梁錨固在邊坡山體上，單根錨索200t，長55.0～60m，間距4.0m。

3.3邊坡穩(wěn)定計(jì)算

由于邊坡緊鄰導(dǎo)流明渠出口，為永久泄洪建筑物出口邊坡，該邊坡應(yīng)為樞紐工程區(qū)邊坡，因此，根據(jù)規(guī)程規(guī)范，邊坡為2級。

3.3.1計(jì)算理論

根據(jù)《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T5353—2006，對于風(fēng)化、卸荷的自然邊坡，宜采用下限解法進(jìn)行穩(wěn)定分析，推薦采用摩根斯頓-普賴斯法(Morgenstern-Price)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計(jì)算。

3.3.2計(jì)算工況

對以下工況進(jìn)行計(jì)算：

1)短暫工況，由于邊坡地質(zhì)條件差，結(jié)合邊坡淺層排水孔設(shè)置，短暫工況選取為坡面3.0m以下均為飽水情況。

2)結(jié)合深排水孔設(shè)置，同時根據(jù)汛后邊坡開挖情況，即邊坡鉆孔10.0m左右邊坡出水，因此，持久工況選擇邊坡坡面8.0m以下均為飽水。

3)偶然工況為地震工況，為持久工況下發(fā)生地震，壩址區(qū)50 a超越概率10%的烈度值為7.3°(相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ°)，基巖水平峰值加速度為0.122cm/sec2[2]。

3.3.3計(jì)算成果

典型斷面滑裂面見圖1所示，各工況下典型斷面邊坡安全系數(shù)值見表1。

圖1　典型斷面滑裂面圖

注：由于該邊坡為樞紐泄洪建筑物出口下游邊坡，故安全系數(shù)取規(guī)范下限值

3.4坡腳鋼筋混凝土灌注樁計(jì)算

3.4.1計(jì)算程序

鋼筋混凝土灌注樁配筋計(jì)算采用理正巖土系列6.0版中擋土墻排樁式錨桿擋墻分析計(jì)算模塊。

排樁式擋土墻計(jì)算包括：土壓力計(jì)算、立柱內(nèi)力、配筋、位移計(jì)算、錨桿設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定計(jì)算。

3.4.2計(jì)算模型

計(jì)算模型圖見圖2。

圖2　樁計(jì)算斷面

3.4.3計(jì)算假定

1)假定1：考慮邊坡在實(shí)施錨噴支護(hù)后處于穩(wěn)定狀態(tài)，鋼筋混凝土樁樁身巖石壓力計(jì)算高度取樁頂高程。

2)假定2：墻身巖石壓力分布按主動土壓力計(jì)算，壓力分布按上三角形下矩形計(jì)算。

3.4.4計(jì)算簡化

1)簡化1：巖體物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)一按Ⅴ類巖體取用。

2)簡化2：間距2.0m、直徑1.0m雙排樁簡化成間距1.0m、直徑1.0m單排樁。

3.4.5內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

樁內(nèi)力計(jì)算圖見圖3。

圖3樁內(nèi)力圖

3.4.6配筋計(jì)算結(jié)果

樁配筋計(jì)算見表2。

表2　樁配筋計(jì)算表　mm2

4結(jié)論

1)右岸邊坡沖刷以明渠單獨(dú)過流時為主，邊坡地質(zhì)條件差，邊坡穩(wěn)定性差，考慮到工程的重要性，邊坡及坡腳采用噴錨支護(hù)+混凝土灌注樁防護(hù)是合適的。

2)根據(jù)右岸淘刷水力學(xué)模型試驗(yàn)成果，右岸防護(hù)設(shè)計(jì)滿足工程度汛抗沖刷要求。

3)根據(jù)后續(xù)運(yùn)行情況，通過檢查，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對右岸下游邊坡進(jìn)行局部加固。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T5397—2007水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京: 中國電力出版社，2007.

[2]雷運(yùn)華, 王小波.桐子林水電站下游岸坡防護(hù)設(shè)計(jì)專題報(bào)告[R].成都：中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院, 2012.

中圖分類號：TV861

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

[作者簡介]曹明偉(1965-)，男，四川蓬安人，高級工程師，從事水電工程施工與管理工作。

[收稿日期]2015-10-24

文章編號：1007-7596(2016)01-0031-03