德泽水库大坝基础地质缺陷处理

德泽水库大坝基础地质缺陷处理
付永春;张冰泉;戴宏宇
【摘要】德泽水库是牛栏江滇池补水的水源工程,其水库大坝为混凝土面板堆石坝,坝高142.4 m,大坝基础地质条件复杂.为妥善处理开挖揭露出的地质缺陷,采取开挖、置换、封堵、回填、补坡、削坡、垫层料过渡等多种基础处理措施,使大坝基础能
满足设计要求.大坝建成16个月后的监测数据显示,坝体沉降平稳,沉降量处在正常
范围,表明基础处理措施效果显著.
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2013(044)012
【总页数】3页(P53-55)
【关键词】地质缺陷;基础处理;处理措施;德泽水库
【作者】付永春;张冰泉;戴宏宇
【作者单位】云南水投牛栏江滇池补水工程有限公司,云南昆明650051;云南水投
牛栏江滇池补水工程有限公司,云南昆明650051;牛栏江-滇池补水工程协调领导小组办公室,云南昆明650051
【正文语种】中文
【中图分类】P642
1 工程概况
德泽水库是牛栏江-滇池补水的水源工程，位于曲靖市沾益县、金沙江支流牛栏江
上游的德泽乡境内，距沾益县城72 km，距昆明市214 km。

水库枢纽工程主要建筑物由大坝、导流泄洪隧洞、输水发电隧洞、溢洪道和坝后电站等组成。

大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高142.4 m。

水库正常蓄水位1 790 m(相应库容4.16亿m3)，死水位1 752 m，总库容为4.48亿m3，为大(二)型水库。

坝后电站装机2×10 MW，额定水头111 m，设计引用流量21 m3/s。

德泽干河泵站采取一级提水，安装4台机组，水泵单机功率22.5 MW，总装机
90 MW，设计流量23 m3/s，设计扬程221.2 m，最大提水扬程233.3 m。

输水线路布置在牛栏江左岸，自干河泵站出水池到昆明，线路起始高程为1 973.178 m，落点昆明(盘龙江左岸)高程1 902.950 m。

输水线路总长度为
115.84 km。

其间有隧洞10条，总长104.52 km，渠道6段，长8.83 km，倒虹吸两座，长1.45 km，渡槽1座，长1.04 km。

德泽水库大坝是混凝土面板堆石坝，坝顶高程为1 796.30 m，最大坝高142.4 m，坝顶长386.9 m，宽12.0 m。

上游坝坡坡比1∶1.4，下游坡采用上缓下陡布置，高程1 796.3～1 766.30 m坝坡坡比为1∶1.60；高程1 766.30～1 713.30 m坝坡坡比为1∶1.50；高程1 713.30 m以下坝坡坡比均为1∶1.45。

在1 766.30，
1 713.30 m高程处分别设3 m宽马道。

大坝地震设计烈度为9度。

2 坝基地质条件
坝址区地貌单元为岩溶-高原亚区之构造侵蚀中山河谷地貌。

河谷地形切割强烈，
坝址段河流流向大致呈N-NNE向，河谷总体呈相对对称的“V”字形。

左右岸近河床自然山坡坡度一般40°～50°，局部为悬崖峭壁，基岩大部裸露。

坝址两侧山
体基本对称，两岸高原岩溶地貌特征明显，多显露石芽原野、残留峰丛等岩溶景观，最高夷平面高程为2 250～2 300 m。

坝址区处于区域向斜的次生背斜轴部，岩层产状变化较大，坝址区岩层出露总体受褶皱控制发育呈起伏状。

坝址区主要构造线方向以NE向为主，次为NNE-NW、
NNW向。

受主构造的控制，主要表现为形成规模大小不等、性质各异的次级褶皱和相对不发育的次级断裂。

坝址区出露地层主要有：① 第四系冲洪积层，砂、卵砾石夹漂石，厚度2.0～10.0 m；一级阶地冲洪积层，中粗砂含卵砾石、砂卵砾石夹漂石、块石层，厚度5.0～15.0 m；崩塌及坡积混合堆积体，孤石、块石、碎石加砂壤土及碎块石土层，组
成松散，具明显架空现象，厚度5.0～15.0 m；残坡积层，含碎石砂壤土、黏土及砾质土，厚度一般为5.0～10.0 m；溶蚀崩塌堆积体，块石、孤石层，分布于坝址左岸，厚度1.0～20.0 m。

② 泥盆系地层，上统宰格组，白云岩夹角砾状白云岩
与灰质白云岩互层，岩层呈厚层状构造，厚度120～150 m，主要分布于坝址两
岸坡高程1 820 m以上山体；中统海口组，上部石英砂岩、长石石英砂岩夹粉砂岩、泥岩，底部砂质、钙质泥岩与长石石英砂岩互层，层理发育，厚度一般为10～50 m；受褶曲的控制呈起伏状分布。

③ 寒武系下统地层，泥岩、粉砂岩及石英砂岩互层，厚度235～297 m。

3 坝基开挖要求
坝基按3个区域进行开挖，即：趾板区、趾板X线下游0.3 H(其中H为坝高)条带、堆石区及河床冲积层区。

趾板区为大坝趾板基础范围，除两坝肩岸坡外，要求清除强风化层，并深入弱风化层2 m。

从趾板X线至下游0.3 H条带范围，要求清除
强风化层及部分弱风化层。

0.3 H条带下游大坝基础部分，要求清除覆盖层及部分强风化表部松动层。

大坝基础范围内的河床冲积层全部清除。

4 坝基地质缺陷及应对处理措施
4.1 封堵勘探孔
大坝坝基范围内有地质勘探钻孔13个，其中8个在趾板区，5个在0.3 H条带及下游。

为消除人为地质缺陷，对地质勘探孔进行封孔灌浆处理。

根据勘探孔平面坐标，利用全站仪精确定位，地质钻机原孔钻进，终孔深度超深0.5 m，孔口封闭采
用自下而上分段压力封孔灌浆，灌浆压力P=0.3+0.035 h(h为孔深)，浆液水灰比0.5∶1。

4.2 封堵勘探平硐和施工支洞
大坝坝基范围内有地质勘探平硐10条，导流洞施工支洞1条，其中左岸6条，右岸5条。

为消除人为地质缺陷，对地质勘探平硐和施工支洞进行回填混凝土封堵处理。

回填之前对洞内进行人工清理，达到混凝土开仓要求。

浇筑C20混凝土时每隔5 m预埋2根φ50钢管，钢管悬挂在洞顶基岩面上，1根为进浆管，1根为排气管。

混凝土采用HB60输送泵入仓，人工振捣密实，混凝土浇筑完成14 d后开始水泥回填灌浆，灌浆压力0.3 MPa，浆液水灰比0.5∶1，当排气管返浆后终止回填灌浆。

勘探平硐和施工支洞洞口回填混凝土坡度与四周开挖边坡接近或平顺过渡。

4.3 开挖置换
开挖中对大坝趾板基础达不到设计要求的地质缺陷，采取开挖后用同强度等级的混凝土做置换处理。

(1) 大坝趾板河床段0+280.10～0+292.20(趾板X线桩号)、高程1 653.92 m区域受褶皱构造影响，出露基岩结构较破碎，呈强风化状态，总体强度较差，不能满足设计要求。

对该地质缺陷采取在建基面高程上再向下深挖1.5 m，经地质工程师确认满足设计建基面要求，验收后用同强度等级趾板C30混凝土置换回填到设计高程。

(2) 大坝右岸趾板0+477.87～0+551.275(趾板X线桩号)、高程1 735～1 777.8 m区域为寒武系下统沧浪铺组第五段灰绿色、灰色页岩夹粉砂岩、泥质粉砂质及长石石英砂岩，呈强风化状，最深6.5 m。

为保证趾板建基面置于弱风化基岩上，对该段趾板基础进行槽挖处理，清除表面覆盖层、红土层及强风化基岩，使趾板基础处于弱风化岩基上。

趾板上游面开挖坡度不缓于1∶0.3，且不得影响趾板上游
边坡；下游面开挖坡度1∶0.3，开挖面大致平顺，趾板下游面0.3 H条带全面清除。

趾板区开挖后采用同强度等级C30混凝土置换回填到设计趾板线高程。

回填
混凝土前，在底部设置锚杆，锚杆长度、间排距与趾板锚杆相同(锚杆直径28 mm、间排距1.5 m)，锚入基岩4.15 m，锚杆垂直开挖面。

固结灌浆孔布置形式不变，深度为深入基岩10 m。

0.3 H条带深挖部分采用C20混凝土回填，回填坡度
1∶0.5，并与趾板底部补坡混凝土平顺连接。

4.4 混凝土补坡
大坝左岸趾板0+38.2～0+86.82(趾板X线桩号)段为冲沟影响区，对应下游的0.3 H条带受地形限制，在开挖之前部分是亏坡、部分是陡坎，不能满足坝基开挖技
术要求。

为保证0.3 H条带地形地质条件能满足设计要求，减小地形突变带来的不均匀沉降，对亏坡、陡坎采用C20混凝土进行回填补坡，补坡混凝土顶部高程与
趾板底部高程相齐平，为保证垫层料宽度，顶部宽度不小于3 m，靠下游方向采
用1∶1坡度平顺过渡至岸坡。

坝轴线上游基础，在两岸边坡局部存在坡度陡于1∶0.5的陡坎和冲沟，不利于大
坝填筑施工和坝体均匀沉降，对此采用混凝土补坡处理。

补坡陡坎和冲沟开挖成基础面宽度大于0.8 m的平台，在距离平台底部高0.5 m的边坡上设置2排Ø28砂浆锚杆，锚杆长2.5 m，间、排距1 m，锚入基岩2.0 m。

补坡采用C20混凝土，补坡混凝土外露坡度不陡于1∶0.5，并与周边岸坡平顺连接。

补坡完成后，在大坝填筑到补坡混凝土底高程时，沿混凝土面在补坡混凝土与堆石料之间填筑一层宽1 m的垫层料，以利于平顺过渡。

4.5 岸坡处理
大坝基础在右岸岸坡(坝横0+255.744～0+265.826、坝纵0-45.473～0+85.705)高程1 687.086～1 705 m区域的边坡陡于1∶0.5，根据坝基开挖技术要求，陡
坎应削至不陡于1∶0.5的坡度，但若对此段进行开挖，则工程量较大。

为减少开
挖量并保证坝体堆石料能与岸坡接合部位接触紧密，采取对坡面作适当修整，与岸坡相接触部位先铺筑一层3 m宽的过渡料缓和，过渡料与堆石料同层碾压密实。

大坝基础左岸岸坡(坝横0+05.25～0+109.85、坝纵0-24.62～0+82.97)高程1 687.03～1 747.11 m区域出露石灰岩溶蚀堆积体，溶蚀堆积体表面崎岖不平，主要组成物质为钙质胶结体，孔洞发育，孔洞内局部由红黏土充填。

在受到堆石体挤压后会产生不均匀沉降，因钙质胶结体单块强度较高，全部开挖清除难度大。

为减少开挖量并保证坝体堆石料能与溶蚀堆积体岸坡接合部接触紧密，采取对坡面作修整，与岸坡相接触部位先铺筑一层3 m宽的过渡料缓和，过渡料与堆石料同层碾
压密实。

4.6 延长趾板基础渗径
为延长趾板基础渗径、增强趾板基础抗渗性，并防止趾板基础在灌浆时水泥浆液侵入垫层料，从趾板后沿垂直坝轴线一定长度内，增设岸坡喷射C20混凝土，厚度10 cm。

5 处理效果
经过处理，大坝基础能满足设计要求。

大坝于2010年3月26日开始填筑，按设计分3期进行，填筑高程分别为：1 707，1 745，1 793.5 m，2011年11月30日封顶，历时20个月。

2012年9月18日下闸蓄水，目前上游水位1 754.08 m，水头100.2 m，蓄水量1.98亿m3。

坝体建成16个月后,经水管式沉降仪观测，大坝1 706 m高程目前最大沉降量为74.60 cm，位于AV25测点(坝横0+193.96、坝纵0+00.00)；大坝1 728 m高
程最大沉降量为88.60 cm，位于AV19测点(坝横坝横0+193.96，坝纵
0+035.00)；大坝1 751 m高程最大沉降量为61.0 cm，位于AV14测点(坝横
0+193.96，坝纵0+035.00)。

截至到2013年3月12日，大坝最大沉降值为88.60 cm，沉降率为0.62%，各测点沉降速率明显减小，沉降量基本呈现“U”
形分布，符合大坝因填筑施工分区的沉降规律，沉降趋势基本正常。

自取得沉降观测数据以来，大坝沉降量处于正常范围，坝体沉降平稳，沉降观测数据及沉降变化速率和趋势均符合一般大坝沉降规律，达到了设计要求。