范志強

（山西省水利水電勘測設計研究院有限公司 山西太原 030024）

山西省淜頭水電站工程位于平順縣北耽車鄉(xiāng)北耽車村上游約400 m 的濁漳河干流上，控制流域面積10 458 km2。樞紐由攔河閘壩和水電站組成，工程任務以發(fā)電為主。水庫總庫容425 萬m3，總裝機1 200（400×3）kW，工程規(guī)模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等，設計洪水標準為30年一遇洪水，最大泄量4 210 m3/s；校核洪水標準為200年一遇洪水，最大泄量7 865 m3/s。

主要建筑物有攔河閘壩和左岸壩后引水式電站。攔河閘壩主要包括：左右岸擋水壩段、水閘段。左岸壩后引水式電站進水口布置在左岸擋水壩段，水電站主廠房布置在距大壩下游280 m 處的河道左岸。

1 設計難點及先進性

由于本工程建于濁漳河干流下游，泄洪規(guī)模較大，受地形、地質條件的限制，不便布設岸邊溢洪道和岸邊泄洪導流隧洞等泄洪建筑物。本工程特點是樞紐擋水高度低（最大擋水高度20.5 m），但設計洪水和校核洪水時最大泄量較大，泥沙較大，河床覆蓋層較厚。水閘方案可以采用閘門抬高水位發(fā)電，又可減少重力壩方案基礎開挖和河床以下壩體砌筑工程量，減少工程投資，且水閘具有較強的泄洪能力，大大降低了調洪庫容，因此本工程采用了擋水壩與水閘相結合的閘壩結構型式。從工程技術條件方面具有以下優(yōu)越性和創(chuàng)新性：

1）多種類型擋水建筑物組合布置，多達4 種不同擋水建筑物組合應用在同一永久擋水建筑物上，屬國內首次。樞紐擋水建筑物由左至右依次為左岸鋼筋混凝土箱式擋墻段，閘壩段（2 孔底孔閘、7 孔表孔閘），右岸素混凝土重力式擋水壩段，共計四種形式的擋水建筑物。壩軸線垂直主河道布置，壩軸線長200.6 m，其中：左岸擋水壩段長39.48 m，水閘段全長135.62 m，右岸擋水壩段長25.5 m。

左岸擋水壩段采用C25 鋼筋混凝土箱式擋墻形式，墻厚1.0 m，其后為空箱，空箱內部用土回填；右岸擋水壩采用C20 素混凝土結構，壩頂寬6.5 m，上游側邊坡1∶0.3，下游側邊坡1∶1.0，最大壩高19 m；閘壩段共布置9 孔泄洪閘和1 孔電站進水閘，總長135.62 m，從左至右依次為電站進水口，1 孔底孔閘、7 孔表孔閘和1 孔底孔閘，閘室下游布置消力池、海漫、防沖槽等消能設施。

2）采用最大墻高17.5 m 箱式擋墻做為永久擋水建筑物，屬國內最高。左岸擋水壩段采用C25 鋼筋混凝土箱式擋墻形式，分成兩個結構單元，分別長20.46 m和19.0 m，中間縫寬20 mm，箱式擋墻高3.0～17.5 m，頂寬7.0～19.0 m，距上游側墻2.5 m 布置垂直水流方向的隔墻，墻厚1.0 m，其后為空箱；平行水流方向根據擋墻高度不同，依次間隔4.5～3.0 m 布置隔墻，墻厚1.0 m，空箱內部用土回填。擋墻底部根據岸坡地形布置為臺階狀，臺階底高程分別為602.5 m、595.0 m 和588.0 m，垂直水流方向邊坡分別為1∶1 和1∶2。底板厚2.0 m，上游側底板外伸2.0 m，下游側底板外伸1.0 m。箱式擋墻底板通過連接板與上游防滲墻連接。

3）多種防滲型式聯(lián)合運用。左壩肩岸坡較緩，除局部出露基巖外，絕大部分為第四系堆積物覆蓋。左岸受地形地質條件及施工機械設備等因素影響，擋水壩防滲上部覆蓋層采用高壓旋噴混凝土防滲墻，下部基巖采用帷幕灌漿。

河床段地形較平坦，主河床寬50 m 左右，地層巖性自上而下為：4.0～12.5 m 低液限黏土，5.0～10.5 m厚卵石混合土；10～32 m 厚由低液限黏土、卵石混合土、級配不良礫互層相間組成的早期沉積物；5～8 m厚紫紅、豬肝色頁巖夾薄層灰?guī)r。閘壩段防滲采用混凝土防滲墻。右壩肩岸坡較陡，為泥質頁巖岸坡。因此右岸擋水壩采用固結灌漿+帷幕灌漿的組合型式。

左岸擋水壩樁號0+000～0+034.50 段為高壓旋噴混凝土防滲墻，采用雙排旋噴成墻，排距0.4 m，單排孔距1.0 m，樁徑不小于1.0 m，鉆孔深入基巖0.5 m。施工后通過圍井注水試驗確定高壓旋噴混凝土防滲墻滲透系數滿足設計要求。閘壩段樁號0+034.50～0+175.00 段為混凝土防滲墻，墻厚0.6 m，頂部3 m 為C20 鋼筋混凝土防滲墻，3 m 以下部分為C20 素混凝土，墻底深入基巖不小于1.0 m，抗?jié)B等級均為W6。防滲墻頂部通過C25 鋼筋混凝土連接板與水閘底板相連。沿防滲墻軸線，左壩肩在樁號0-042～0+034.50范圍內，右壩肩在樁號0+152.4～0+200.0 范圍內，進行帷幕灌漿。灌漿孔單排布置，孔距2.0 m。右岸連接段（樁號0+175.10～0+200.6）基巖基礎進行固結灌漿，灌漿深度6 m，孔距3 m。

4）地基加固處理。根據工程地質資料，清基后閘室段上部覆蓋層厚度為5～23.3 m，下部基巖為紫紅、豬肝色頁巖夾薄層灰?guī)r。設計中通過計算，對混凝土灌注樁和高壓旋噴樁方案進行對比，由于覆蓋層較薄，混凝土灌注樁僅靠摩擦作用不能滿足承載力要求，若采用灌注樁端承來提高承載力，則由于下部基巖的承載力較低，若滿足承載力要求則需要的灌注樁根數又較多，由于灌注樁的延米投資較大，所以采用混凝土灌注樁來處理地基費用較高。高壓旋噴樁方案為采用同等樁徑及樁間距的高壓旋噴樁加固地基，通過旋噴樁和樁間土共同承載以提高承載力，旋噴樁的費用相較灌注樁要便宜很多。通過分析比較并結合地基防滲處理及施工導流等多種因素進行綜合比較，左壩肩及閘室段地基加固采用高壓旋噴樁法處理。

通過計算并結合現場試驗成果，確定高壓旋噴樁的施工參數為：有效樁徑1.0 m，樁間距2.2 m（加密區(qū)1.7 m），呈梅花形布置，鉆孔深入巖面以下0.5 m，處理深度7.4～19.4 m。水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于42.5 級。加固后基底復合地基容許承載力不低于250 kPa，加密區(qū)不低于332.1 kPa。施工后通過樁體芯樣的抗壓強度檢測、單樁復合地基載荷試驗和單樁豎向抗壓載荷試驗，均滿足設計要求。

2 結論

淜頭水電站為山西省的第一座采用了多種類型擋水建筑物組合布置的攔河閘壩，在設計中采用了多達4 種不同擋水建筑物組合應用在同一永久擋水建筑物上，尚屬國內首次，該組合合理的解決了工程運行期蓄水水位低與泄洪規(guī)模大的矛盾；左岸擋水壩采用最高17.5 m 鋼筋混凝土空箱式擋墻，在已建同類擋水擋墻中屬于國內最高，既節(jié)省了工程量和投資，又縮短了工期；高壓旋噴混凝土防滲墻+帷幕灌漿、固結灌漿+帷幕灌漿的多種防滲組合型式，有效的解決了深覆蓋層壩區(qū)防滲問題；高壓旋噴樁方案有效的解決了地基承載力問題，同時節(jié)省了工程投資。從工程設計及技術方面均具有一定的設計難度及創(chuàng)新性，同時可供類似的工程借鑒。