落脚河右坝肩K3溶洞的处理及对拱坝应力的影响分析

2023-03-02

1 工程概况

落脚河水电站工程位于贵州省西部乌江流域六冲河一级支流的白甫河下游, 毕节地区大方县双山镇、响水镇境内, 是落脚河支流水电梯级开发的第七个梯级工程。水库正常蓄水位1272m, 总库容4200万m3, 拦河坝为混凝土双曲拱坝, 坝高81m, 电站装机20MW。该工程于2004年10月开始施工, 在施工过程中揭露了大量规模不等的岩溶洞穴和溶隙, 主要有分布于右坝肩的K3、K 4, 导流隧洞内的K 6, 引水隧洞内的K5、K7, 其中以右坝肩K3溶洞规模最大。与初步设计报告中描述的岩溶不发育严重不符, 出现了重大的地质情况变化, 给坝肩稳定和大坝渗漏带来隐患。通过地表地质工作、硐探、钻孔、物探、人工开挖、灌浆先导孔等勘察手段后, 对左、右岸两坝肩岩溶发育情况有了进一步的了解和发现, 对坝肩稳定有影响的K3溶洞的发育形态基本查清。根据勘察情况, 设计单位提出了对溶洞的处理措施并对落脚河水电站溶洞及其处理措施对于坝体、基础应力及拱座抗滑稳定的影响等问题进行了复核论证。

2 K3溶洞勘察结果

溶洞K3位于右坝肩, 紧靠大坝下游侧, 发育高程:洞顶约1220m, 洞底高程推测为1198m, 紧靠大坝下游侧的洞口出露高程为1213m, 溶洞长轴方向可见长度约27m, 短轴方向可见宽约7m, 溶洞容积约1100m3 (包括溶洞充填部分) , 溶洞长轴方向S40oE, 从坝基处向下游山内发育;溶洞短轴方向N 5 0 o E, 从山内斜向河床发育, 洞内1209m～1213m高程段为软塑状黄色粘土, 1209m高程以下为粉细砂夹粘土及溶塌块石充填。该溶洞仅在进口段发育石钟乳, 其余地段未见石钟乳发育, 洞壁及洞顶溶孔有明显的冲刷痕迹, 洞内潮湿。但通过冲沙底孔平台四个钻孔勘察后, K3溶洞与勘探孔揭露的洞穴有密切的关系。

3 K3溶洞处理措施

因紧靠大坝, 其充填物为细沙、粉沙土、溶塌块石等物, 对大坝稳定不利, 从地质角度考虑, 必须进行相应的处理, 根据现场溶洞位置及工程地质情况, 采取以下处理措施。

(1) 溶洞回填混凝土。

对K3溶洞继续人工开挖, 将充填物清除, 清洗洞壁, 并对紧靠坝肩溶洞段, 洞壁插锚筋锚固, 然后用混凝土回填。

(2) 回填及固结灌浆。

对清不彻底的局部地段, 采用在已回填混凝土上打孔或预埋灌浆管, 进行高压挤密固结灌浆, 高压冲洗置换固结灌浆, 对混凝土与岩体周边接触部位进行回填、固结灌浆。为处理ZK1、ZK2、ZK3、ZK4揭露出的隐伏洞穴, 确保临近该区段的坝肩稳定, 在勘探区范围 (冲沙底孔出口平台) 布置与拱端应力反方向的固结灌浆孔。在冲沙底孔出口段, 固结灌浆应兼顾冲沙底孔底板基础固结。在K3溶洞隐伏洞段进行高压固结灌浆后, 于孔内加插锚筋, 回填灌浆使其形成灌注桩, 锚筋应深入溶洞顶板和底板数米, 据勘探资料显示, 坝肩1198m高程以下岩溶发育明显减弱, 固结灌浆底板高程应不低于高程1198m。

(3) 改善坝端结构受力条件。

扩大拱座断面面积, 分担部分作用于溶洞顶板的大坝推力, 对大坝下游边缘与冲沙底孔出口间的沟槽回填混凝土, 使坝体与已锚固的岩体、溶洞内回填混凝土形成整体, 分担部分坝体推力, 增强坝肩岩体的抗滑与变形稳定性。在溶洞口拱肩位置, 设置用型钢组成的直立排架或在洞口抗滑控制性结构面上插入锚筋, 使其与坝体、溶洞内回填混凝土形成一整体。增强地基岩体的刚度和抗剪强度, 尽量让拱端推力传至溶洞的顶底及侧壁岩体上。

(4) 加强帷幕灌浆质量控制。

对洞穴内清不彻底的充填物, 在渗透压力作用下, 可能产生机械性管涌造成渗漏变形破坏。所以必须加强灌浆质量控制, 以防止水库蓄水后, 经坝区纵向裂隙或断层向坝肩岩溶洞穴渗漏。