湾头水利枢纽工程枢纽拦河闸坝基础处理

第４７卷第３期　甘肃水利水电技术　Ｖｏ１．４７．Ｎｏ．３　２０１１年３月　Ｇａｎｓｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍ　．２０１１　・设计与研究・　湾头水利枢纽工程枢纽拦河闸坝基础处理　冯庆群　（广东省水利电力勘测设计研究院，广东广州５１０６３５）　摘要：着重介绍了在初步设计阶段，通过对湾头水利枢纽工程拦河闸坝基础处理比较的相关因素的分析。确定其基　础处理方案的过程。　关键词：湾头水利枢纽；拦河闸坝；基础处理；方案比选　中图分类号：ＴＶ２３３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：２０９５—０１４４（２０１１）０３—００３６—０３　１工程概述　核。水库防洪高水位７０．８５　ｍ，总库容为９　６２８万ｍ３；正常蓄水　广东省仁化县湾头水利枢纽位于韶关市浈江区与仁化　位６５．０　ｍ，相应库容为３　１１１万ｍ３；发电死水位（汛限水位）　县大桥镇交界处，坝址位于浈水下游湾头村附近，下距韶关　６３．０　ｍ；防洪库容为７　６９５万ｍ３；电站装机容量为３０．０　ＭＷ＂。　市区１３　ｋｍ，坝址以上集雨面积６　７９９　ｋｍ２，是一座以防洪为　２拦河闸坝布置　主，结合发电，兼顾航运、灌溉等综合利用的水利枢纽工程。　拦河闸坝为带胸墙式闸坝，布置１０孔泄洪闸，每孔净宽　湾头水库与武江上的乐昌峡水库和堤防工程联合运行，两库　１２．５　ｍ，闸墩厚度：缝墩３．０　ｍ、中墩２．３　ＩＴＩ、边墩１．５　ｍ。闸顶高　联合调度，乐昌峡水库分级控泄、湾头水库凑泄，使韶关市城　程７３．０　ｒｆｌ，溢流堰顶高程５３．０　ｍ，闸坝高度为２３．０　ｍ。泄　区防洪标准提高至１００年一遇洪水标准。　水前缘总宽度为１５１．５　ｍ，采用消力池消能，设计下泄流量为　本工程等别为Ⅲ等中型，枢纽由拦河闸坝、电站厂房和　６　５１０　ｍ３／ｓ，校核下泄流量为８　６４０　ｍ３／ｓ。拦河闸坝平面布置如　船闸组成。工程按１００年一遇洪水设计、１０００年一遇洪水校　图１所示。　童　爹　水流方向　莹一　－－１，－　毫　ｔ５ｌ　５００　鐾　导　１５１５０　ｊ　１５１５０　　】ｌ５１５０　Ｉ　１５１５０　　Ｉｌ５１５０　Ｉ　１５ｌ５０　１５１５０　　１Ｉ５１５０　Ｉ　Ｉ５１５０　ｆ　１５１５０　永　　Ｉ　ｉ　ｌ　ＩＩ　ｌ　Ｉ　渠　导水墙　坝纵０－０１６．３００　————＼　圆　８　：　公路　电缆沟｛　　结构缝　／　ｒ—１、　、—八　｛　坝纵０＋０００．０００　上：　Ｉ　Ｉ　“　＼　ｔ　　ｅ＼　Ｉ＼ｎ　Ｉ　｛　Ｕ　、　Ｉ　暑Ｌ　Ｉ　Ｉ【Ｉ　Ｉ　．圃｛　闸　ｌ　Ｉ１Ｉ　ｌ　Ｉ厄面＿＿Ｔ　『　＼　卜　、　厂　（、　Ｉ　ｌ　Ｉ；ｌ　Ｉ　首　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ　１　）　ｆ　…　Ｉ　ｌ　ｌ　Ｉ　ｌ　一　坝纵０＋０２１．１０量星　。　　—重　一　ｌＩ　　ｌＩ划Ｕ　ｌ　【　Ｉ一　ｌ　Ｉ　｝ｃ　ＩＪ　ｌ　　ｌＩ　ｌＩ　—　Ｉ　Ｉ一　【［Ｉ　ｌ　Ｉｊ　Ｉｌ　Ｉ　圃　【　Ｉ　Ｉ　ｌｌ　／＼—　｝ｆＪ　ｌ（口ｌＩ　＼结ｌ　构缝Ｉ　Ｉｌ　ｃｒ】／　ｌｌ　ｌ　Ｉｌ　６ａＩＪｊ　Ｉ　Ｉ　Ｊ　ｋ：　蘑　埂纵Ｏ删．１００　曰日目目　日目日日　曰曰曰日　Ｅｊ『日日　日日曰日　日目目　目目目目　日目目日　曰日目日　目目口目　堡　丝　一　＿　一　缸盈　］　图１　拦河闸坝平面布置图　收稿日期：２０１１—０２—２１　作者简介：冯庆群（１９７９一），女，广东人，工程师，学士，主要从事水工建筑设计。　・３６・　第３期　３拦河闸坝基础处理　冯庆群：湾头水利枢纽工程枢纽拦河闸坝基础处理　第４７卷　水泥７％，压实度大于等于０．９６，干重度大于２０　ｋＮ／ｍ’，并在　３．１基础处理方案比选　上游侧设置～道６００　Ｉ／ＩＩＴＩ厚的混凝土防渗墙提高基础抗渗　能力，防渗墙深入强风化下限以下１．０　ｌＩＩ。根据类似工程经　根据地质勘察资料，拦河闸坝闸室底板开挖后，闸室底　板在桩号坝０＋３８２．２８～０＋４５８．４段主要置于弱风化基岩上，当　验，回填后的地基承载力可达５００　ｋＰａ以上，满足地基承载　力的要求。　（２）方案二　闸室底板长度取２２．４　ｍ时，抗滑稳定和地基承载力均能满　足要求。　桩号坝０＋４５８．４～０＋５３３．７８之间的闸底板地基主要分布　仍然与方案一相同，采用回填置换方法，但回填材料采　用Ｃ１０块石混凝土（含２０％块石）。根据类似工程经验，回填后　的地基承载力可达１　０００ｋＰａ以上，满足地基承载力的要求。　（３）方案三　有第四系冲积层、砾质粗砂、砂卵砾石层及全风化岩层，总的　层厚约为２．０～８．０　Ｉｎ。当闸室底板长度取２２．４　ｍ时，闸室抗滑　稳定能满足设计要求，但基底最大应力及基底应力最大比值　均出现在设计洪水工况，　别为４４１．２　ｋＰａ及２．２２，均大于该　闸室底板长度保持２２．４　ｍ不变，采用钻孔灌注桩对软弱　地基进行加固处理，提高其基础承载力。灌注桩直径１　ｍ，桩　底高程按至强风化下限以下１．０　ｍ确定；桩群的布置沿坝轴　线间距５　ｍ，顺河向排距５　ｒｎ，顺水流方向的闸室底板共布置　闸坝段的地基允许承载力（３００　ｋＰａ）和基底应力比值允许值　（２．０），因此，该段闸室的地基承载力及基底应力比值不能满　足规范要求。为此，对该段闸室拟定四种基础处理方案进行　比选。　５排灌注桩，并在上游侧设置一道６００　ｍｉｌｌ厚的混凝土防渗　墙提高基础抗渗能力，防渗墙深入强风化下限以下１．０　ｍ。　（４）方案四　（１）方案一　闸室底板长度保持２２．４　ｍ不变，采用回填置换软弱地基　的方法对基础进行处理，将所揭露的闸室底板５０．０　ｎ高程　Ｉ以下的第四系冲积层、砾质粗砂、砂卵砾石层及全风化岩层　将闸室顺河向底板长度由２２．４　ｎ加长至２５．Ｉ５　ｍ，以降低　下游侧的最大基底应力，并在上游侧设置一道６００　ｍｍ厚的　混凝土防渗墙提高基础抗渗能力，防渗墙深入强风化下限以　下１．０ＩＴＩ。　挖除，以强风化层作为地基持力层（承载力允许值４００～５００　ｌｄ＇ａ）。回填碎石、砂、水泥混合料并进行分层碾压，混合料的　配合比（重量比）为碎石（粒径２Ｏ～４０　ｍｍ）５２％，中粗砂４１％、　各方案增加的工程量及工程投资如表１所列。　表１　基础处理各方案工程量及增加投资比较　经复核，加长底板后，基底最大应力为３０６　ｋＰａ，而全风　化岩层的地基承载力允许值为３００　ｋＰａ，满足规范要求的最　大基底应力不大于允许承载力的１。２倍；沉降计算结果表　方案一在进行换填处理的同时，还需增加一道混凝土防　渗墙，所增加的工程投资较大；方案二采用换填Ｃ１０埋石混　凝土的处理措施，可不设混凝土防渗墙，施工简便易行　但所　明，该段基础上的最大沉降约为４．６　ｃｍ，与相邻闸孔的最大　沉降差不大于４．６　ｃｎｌ。根据规范要求，天然土质地基上水闸　地基最大沉降量不宜超过１５　ｃｍ，相邻部位的最大沉降差不　宜超过５　ｃｎ，ｌ。因此，方案四加长闸室底板后，其地基承载力　及沉降均可满足设计要求。　（５）方案比较结论　增加的工程投资最大；方案三，灌注桩施工难度较大，地基处　理所占用的施工工期较长，此外，仍需设置一道６００　ｍｍ厚　的混凝土防渗墙提高基础抗渗能力，所增加的投资仍较大；　方案四除在上游侧增加一道６００　１７１／／１厚的混凝土防渗墙之　外，仅需将闸室底板加长３．１　ｍ（底板分缝位置向下游方向移　动３．１　ｍ），施工简便易行，有利于缩短施工工期，所增加的投　３７　・　・　２０１１年第３期　甘肃水利水电技术　第４７卷　资最少。因此，推荐方案四为闸坝基础处理方案。　四系冲积层、砾质粗砂、砂卵砾石层及全风化岩层，采用把底　３Ｉ２基础处理设计　板分缝位置向下游方向移动３．１　ｍ的方案将闸室底板加长　桩号坝０＋３８２．２８—０＋４５８．４０的建基面主要为弱风化基　至２５．５　ｍ后，抗滑稳定、基础承载力和沉降置均能满足设计　岩，抗滑稳定及地基承载力均能满足要求；桩号坝０＋４５８．０４～　要求（图２）０　０＋５３３．７８之间的闸室底板地基，主要分布有弱风化基岩、００ｆ一８　１第　Ｉ；辱　桩号坝０＋４５８．４０—０＋５３３．７８的建基面岩体主要为弱风化　０Ｓ高口十Ｑ森蓦　量Ｉ　毫　Ｉ　薹　图２拦河闸坝基础处理横剖面图（桩号坝０＋３８２．２８　坝０＋４５８．４０）　基岩，并在５　Ｌｕ线以上，为提高基础抗渗能力，在上游侧设　全风化岩层，为强透水层，为此，在上游侧设置一道６００ｍｍ　置帷幕灌浆，单排灌浆孔，间距为２．５　ｍ，嵌入相对不透水层　厚的混凝土防渗墙，深入强风化下限以下１．０　ｍ，在防渗墙以　（ｑ＜５　Ｌｕ）以下１．０　ｍ；桩号坝０＋４５８．４Ｏ～０＋５３３．７８之间的闸底　下设置帷幕灌浆，单排灌浆孔，间距为２．５　ｍ，嵌入相对不透　板基础主要分布有第四系冲积层、砾质粗砂、砂卵砾石层及　水层（ｑ＜５Ｌｕ）ＰＸＦ　１．０　Ｅｌｌ（图３）。　ｃ瓯———ｌ地面Ｏ混凝土辔层厚ｌ线＼　０ｏｍ｝雨垫星　止永　｝　ｌ　—　肿　一　…　箧　ｅ　ｌ　．，　Ｉ　Ｊ．　　３．０　６　．…　．　群　ＩＩ　　Ｉ。Ｉ．１　业０　辞　ｌ　　磐｛Ｉ．—　ＩＴ１＿　ｒ　ｒ　ｌ．　ｌ　１　Ｉ卜Ｈ・Ｈ　Ｉ　Ｈ。　。＼蒜　豢　麴墅霎壅鼬　誊　帆　怒　±　Ｉ化层——／　弱　一　—一　—　一根　——一一；　。．　５ｌ　４０ｏ　．．１２００ｏ．．　２３ｏ０ｏ　．．８００ｏ．　鸯　晕童蜇　　懂　ｒ．深Ａ５【上趱以下ｌｍ　蟊奏　　蓦晕　　群姜量　　量耋占鼋蓦；　毫　望　占　　季　　Ｉ霉　图３拦河闸坝基础处理横剖面图（桩号坝０＋４５８．４０一坝０＋５３３．７８）　４结语　参考文献：　经过以上的拦河闸坝基础设计，即根据地质情况的差　［１］ＳＬ　２６５—２００１，水闸设计规范Ｉｓ］．　异，闸坝基础分两大块，一块作防渗墙和帷幕灌浆的处理，另　［２］ＤＬ　５０７７—１９９７，水工建筑物荷载设计规范Ｉｓ］．　外块作纯帷幕灌浆处理，有效缩短了湾头水利枢纽拦河闸坝　［３］ＳＬ　３２８—２００５，水利水电工程设计工程量计算规定Ｉｓ］．　［４］广东省水利电力勘测设计研究院．广东省仁化县湾头水利枢纽　的工期，并节省了工程投资。通过施工期与运行期的观测，闸　工程初步设计报告［Ｒ］．广州：广东省水利电力勘测设计研究　坝基础没有发生明显的沉降，保证了工程结构的安全。　院，２００８．　・３８・