泸定水电站工程防洪分析

泸定水电站工程防洪分析

1定港枢纽建筑物组成泸州水电站位于四川省甘孜藏族自治省泸州县。这是三库22年计划中的第12个级水电站。泸定水电站正常蓄水位高程1378m,总库容约2.195亿m3,最大坝高84m,装机容量920MW。枢纽建筑物主要由粘土心墙堆石坝、左右岸泄洪洞和右岸岸边式发电厂房等组成。左岸布置1#泄洪洞(非常规泄洪洞),右岸布置2#、3#泄洪洞(3#泄洪洞兼景观生态泄洞),两条引水隧洞布置在右岸泄洪洞右侧,地面发电厂房布置在泸定公路桥附近。2工程地质及活动层体系坝址河床枯水期河水位高程为1308.2m,水面宽124m,正常蓄水位高程1378m时,谷宽413m,坝顶高程1384m时,谷宽431m。坝址区出露的基岩为前震旦系康定杂岩,主要岩石类型为闪长岩、花岗岩。河床坝基覆盖层深厚,一般为120~130m,最大厚度148.6m(SZK16孔),由四大层、七个亚层组成。第(1)层:漂(块)卵(碎)砾石层。系冰水堆积(fglQ3),分布于坝址区河谷底部。厚度为51.85~75.31m,顶板埋深62.2~81.8m。第(2)层:冰缘泥石流、冲积混合堆积(prgl+alQ3),主要分布于河床中下部及上坝址右岸谷坡。根据其物质组成及结构特征,可分为三个亚层。(2)-1亚层:漂(块)卵(碎)砾石层。物质组成及性状与第(1)层基本相同,厚26.25~28.06m,顶板埋深46.2~56.8m。(2)-2亚层:碎(卵)砾石土层。呈灰绿色或灰黄色,厚8.2~79.45m,顶板埋深1.85~68.2m,局部见砂层或粉土层透镜体。结构较密实。(2)-3亚层:粉细砂及粉土层,透镜状展布于坝址河谷中下部。厚6.52~32.8m,顶板埋深29.68~39.36m。以粉、细砂为主,底部见粉土层。第(3)层:系冲、洪积堆积(al+plQ4),按其物质组成分为两个亚层。(3)-1亚层:含漂(块)卵(碎)砾石土层。展布于坝址区Ⅰ级阶地和河谷右岸。厚5~39.36m,顶板埋深0~39.36m。细粒以粉细砂或粉土为主,局部呈透镜状成层产出;结构较密实。(3)-2亚层:砾石砂层。不连续分布于坝址右岸Ⅰ级阶地浅表部,厚度约8.3m,以中、粗砂为主。第(4)层:冲积(alQ4)堆积之漂卵砾石层。分布于坝址区现代河床及漫滩。厚度为5.6~25.5m。局部见粉细砂层,呈透镜状展布,结构较密实。坝址区位于川滇南北向构造带北段,泸定断裂从坝址左岸外围1km处通过,在平面上大体呈NNE向展布,于坝址下游泸定原公路桥斜切大渡河后沿右岸向下游延伸。该断裂最新活动时期主要为中更新世中期-晚更新世,晚更新世晚期以来活动性相对较弱。坝址区无大的断层通过,但小断层及挤压破碎带较发育。3坝肩传统坝肩段土体左坝肩山体雄厚,基岩裸露,岩性为闪长岩、花岗岩,岩体多呈次块状结构,边坡整体基本稳定。浅表卸荷及风化岩体具强~中等透水性,相对抗水层埋藏较深,存在坝肩绕渗问题。右岸坝基(肩)为软基,地形坡度较缓,边坡整体稳定。右岸坝基(肩)主要由(3)-1亚层含漂(块)卵(碎)砾石土、(2)-2亚层碎(卵)砾石土层组成,具有一定的承载力和抗变形能力,但具中等~强透水性,存在坝肩绕渗问题。右岸坝肩接头部位基岩垂直和水平埋深均较大,岩体浅表部风化、卸荷较强,完整性差,多具强~中等透水性。坝基主要由第(4)层漂卵砾石、(3)-2亚层砾石砂、(3)-1亚层含漂(块)卵(碎)砾石土、(2)-3亚层粉细砂及粉土、(2)-2亚层碎(卵)砾石土及(2)-1亚层、第(1)层漂(块)卵(碎)砾石组成。坝基土体局部有架空现象,且局部有砂层或粉土层透镜体分布,因粗粒含量较高,土体具中等~强透水性,因此存在沿坝基覆盖层向下游渗漏的可能性。右坝肩为软接头,土体由厚约数米的崩坡积块碎石土、(3)-1亚层含漂(块)卵(碎)砾石土、(2)-2亚层碎(卵)砾石土组成,以中等透水性为主,存在沿坝肩覆盖层向下游渗漏问题。两岸坝肩强卸荷岩体结构松弛,具强透水性,弱卸荷岩体中等透水,故存在沿坝肩岩体向下游绕渗问题。坝基覆盖层结构不均一,颗粒大小悬殊,粗颗粒基本形成骨架,局部细粒充填较少,渗透性较强,土体具强~中等透水性,破坏型式为管涌。由于各层颗粒悬殊、结构的不均一性,存在沿接触界面产生接触冲刷和接触流失的可能。4水库防护体系4.1心墙、反滤保护坝体分为心墙、坝壳堆石、反滤层、过渡层四大区。坝体防渗采用粘土心墙,坝壳采用堆石填筑,心墙与上、下游坝壳堆石之间均设有反滤层、过渡层。心墙上、下游设反滤保护层,反滤层水平厚度分别为6m、8m。在心墙、反滤保护层与坝壳堆石之间设置过渡层协调该两部位的变形,过渡区厚度上、下游均为12m。过渡区外侧为堆石区。在堆石区上、下游两侧设弃渣压重以加强坝体整体稳定。上游弃渣压重设在围堰与坝体之间,顶高程为1335m。下游弃渣压重设在堆石区坝脚下游外侧,压重顶部高程为1330m,顶部宽50m(图1)。4.2心墙防渗材料(1)心墙料。心墙料选用海子村土料场料。颗粒级配及物理性能试验成果表明该土料具有良好的颗粒级配和较高的防渗抗渗性能以及中等压缩特性,除抗剪强度较低和压缩性较大外,质量基本满足防渗土料的要求,可作为心墙防渗体的主要料源。(2)反滤料、过渡料。由于工程区附近有天然砂砾石料,本工程选用的料场有烹坝、岔道、五里沟三个料场。根据颗粒级配及物理性能试验成果,三个料场料主要质量指标可满足规程、规范及设计要求。(3)坝壳堆石料。堆石料选用九叉树块石料场料源。根据相关试验成果分析,其指标均能满足大坝填筑需要。4.3坝体结构及基岩结构坝基河床覆盖层深厚,最大厚度148.6m,坝轴线处一般为120~130m。前期勘探试验成果表明:(1)层渗透系数多介于1.73×10-2~8.96×10-4之间,(2)-1亚层渗透系数多介于1.63×10-4~8.75×10-5之间。(2)-2亚层渗透系数多介于2.86×10-2~3.06×10-4之间。(2)-3亚层以细粒为主,力学性能较差,具中等透水。(3)-1亚层渗透系数介于9.07×10-2~1.72×10-4之间,(3)-2亚层以砂(土)和砾石为主,具中等透水性。第(4)层渗透系数介于4.9×10-1~5.34×10-2之间。该坝基覆盖层具中~强透水。防渗体系上部采用防渗墙防渗。根据国内防渗墙施工能力,本工程防渗墙深度为110m。防渗墙封闭范围为高程1310~1200m,防渗墙厚度初选为1m。防渗墙至基岩还有40~50m的覆盖层地基需要防渗封闭。从工程措施上采用覆盖层帷幕灌浆进行处理,防渗墙底置于覆盖层(1)层之中。覆盖层内的防渗帷幕采用均厚式帷幕,各排灌浆孔均进入基岩,中心一排深入基岩的深度应根据灌浆压水试验(<5Lu)确定,其它排帷幕进入基岩深度为2m。最终设计的大坝防渗体系见图2。4.4槽段混凝土浇筑高度大坝防渗墙施工已于2009年顺利完成,左右岸坝肩基岩灌浆已至设计深度。在防渗墙施工中,防渗墙的8#、22#、30#槽段因掉钻影响墙体混凝土未浇筑至1200m高程。其中8#槽浇筑至97m(1213m高程),离设计高度差13m,22#槽浇筑至90m(1220m高程),离设计高度差20m,30#槽浇筑至90m(1220m高程),离设计高度差20m(图3)。4.5防渗体系现状及问题2011年9月底,水库蓄水至1370m左右高程。据大坝监测显示,坝后量水堰测量数据一直较大,一般为500L/s。同时,坝后渗压计显示,大坝下游基础最大水头值发生在大坝0+105断面、(坝)0+003.5处渗压计P12,其实测水位高程为1324.21m。从监测数据看,泸定水电站防渗体系达到初步效果,但可能还存在着一定缺陷。主要有以下两个原因:(1)覆盖层帷幕灌浆未全部完成,未形成封闭防渗体系,不能达到设计的效果;(2)防渗墙存在一定的缺陷,墙体未完全发挥效用。因此,坝后渗水的原因还有待进一步论证。5大坝防渗体系泸定水电站区域地质构造背景复杂。上坝址河床覆盖层