鲁基厂水电站拦河闸坝防渗系统设计及处理效果

增刊１　

２０１３年８月　广东水利水电　

ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳ０ＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲ０Ｐ０ＷＥＲ　Ｓｕｐ．１　

Ａｕｇ．２０１３　

鲁基厂水电站拦河闸坝防渗系统设计及处理效果　

徐苏晨，陈松滨，黎新欣　

（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东广州　５１０６１０）　

摘要：鲁基厂水电站拦河闸坝建在厚达４２　ｍ的砂卵砾石覆盖层上，由砼闸坝和土石坝连接段组成，其拦河坝基础及土　

石坝坝体防渗采用砼防渗墙，基岩采用帷幕灌浆，右岸坝肩采用设置灌浆洞进行多次循环灌浆的防渗方式，该工程的防　

渗系统设计须着重解决各防渗体之间的衔接处理问题。工程目前已经全面进入生产运行期，从大坝监测资料分析来看，　

大坝防渗系统的设计有效、渗流稳定，且明显减小了坝基渗透压力。　

关键词：砂卵石地基；砼闸坝；防渗处理　

中图分类号：ＴＶ２２３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—０１１２（２０１３）Ｓ１—００１７—０６　

１工程概况　

鲁基厂水电站为引水式电站，是普渡河上的第６　

级电站，主要由拦河闸坝和引水发电系统组成：拦河　

闸坝位于禄劝县则黑乡小河口村下游约１．５　ｋｍ处，设　

计总库容为０．０９４　１亿ｍ　，拦河水闸泄洪规模大于　

１　０００　ｍ　／ｓ；发电厂房位于坝址下游约４．０　ｋｍ处，电　

站装机容量为９６　ＭＷ，工程等别属Ⅲ等。拦河闸坝由　

砼闸坝和右岸土坝连接段组成，除左岸砼重力坝２个　

坝段外，其余坝段均建于河床砂卵石覆盖层，最大坝　

高为３４　ＩＴＩ，属于目前世界上建于软基上较高的砼闸坝　

之一。　

电站坝址处于Ⅷ度地震烈度区，坝址两岸为不对　

称“Ｖ”形河谷，左岸为坡度达６０。的陡壁，基岩出露，　

右岸自然边坡为４０。～４５。，大部分为坡积、崩积层覆　

盖。河床含泥砂砾卵石覆盖层最大厚度达到４２　ｒｎ，渗　

透系数为３．６７　Ｘ　１０～～１．０７　Ｘ　１０～ｃｍ／ｓ，属于中等～　

强透水，覆盖层中部含粉质粘土层，渗透系数为　

１．３４×１０～ｅｍ／ｓ，属于中等～弱透水。右岸基岩上部受　

卸荷裂隙影响，渗透系数为３．１　Ｘ１０～～２．８　Ｘ１０一ｃｍ／ｓ，　

属强透水层，左岸坝基岩体透水性为中等～弱。坝址　

相对隔水层（ｑ≤５　Ｌｕ）埋深：左岸为２１．５４～４８．６　１１１，　

相应高程为１　０６６．２３～１　０２０．１４　ｍ；河床相应高程约为　

１　００７　ｍ；右岸为３９～６１．８　１３１，相应高程为１　０３１～　

１　０６７．５　ｍ。在如此地形地质条件下修建砼闸坝，防渗　

系统的设计尤为重要，一旦防渗失效，将危机整个大　

坝安全，因此坝基、坝体的防渗处理是本工程设计的　重点及难点。　

２拦河坝布置　

鲁基厂电站拦河坝坝顶高程为１　０９２．５　Ｉｌｌ，从左至　

右建筑物依次为：左岸混凝土重力坝（１　～３　坝段）、　

冲沙泄洪底孔（４　坝段）、泄水闸（５　～７　坝段）、右岸　

混凝土重力坝（８　、９　坝段）和右岸土石坝连接段，大　

坝前缘总长为２１３．３　ｍ。除左岸１　、２　坝段建于基岩　

外，其余坝段均建于振冲处理后的砂卵砾石覆盖层。　

泄水闸布置在河床中间，基底宽度（顺水流向）为　

４５　ｍ，设３孔，孔口净宽为１６　ｍ，采用ＷＥＳ堰型，　

堰顶高程为１　０７７　ｍ。闸墩采用宽尾墩形式，墩中分　

缝，闸墩厚度为２．８　ｍ。泄水闸上游接１１　Ｉ＇Ｉ１长的砼防　

渗护坦，下游消能采用长为６２．５　ｉｎ、深为４　１１３的消力　

池，消力池底板高程为１　０６０．５　１ＴＩ，池中部设置２　ｍ和　

４　ｍ高的消力坎，参差布置。消力池下游接４０　１ＴＩ长的　

防冲钢筋石笼海漫。　

冲沙底孔位于泄水闸左侧，基底宽度（顺水流向）　

为４５　ｉｎ，设１孔，距发电引水隧洞进水口约４２　ｍ，闸　

室底坎高程为１　０６６　Ｉｎ，弧形工作门尺寸为６　Ｉｎ　ｘ　６　ｍ　

（高×宽），上游事故门尺寸为７　ｎｌ×６　ｍ（高×宽），　

闸墩厚为２．８　Ｉｎ，冲沙底孑Ｌ闸室下游以１：５的坡度接　

长为６２．５　ｍ的泄水闸消力池。　

左岸岸坡连接建筑物采用砼重力坝形式，即冲沙　

底孔与岸坡之间采用砼重力坝相连。右岸为崩坡积体，　

分布范围较广，厚度较大，基岩产状为ＳＮ／Ｗ／＿．４５。，　

为顺向坡，且卸荷裂隙发育，不适合扰动，因此采用　

收稿日期：２０１３—０７—１３；修回日期：２０１３—０７—２４　

作者简介：徐苏晨（１９７８一），硕士，工程师，从事水工结构设计工作。　

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　２０１３年８月　增刊１　徐苏晨，等：鲁基厂水电站拦河闸坝防渗系统设计及处理效果　

土石坝型式，与右岸砼重力坝相接，右岸重力坝与泄　

水闸衔接。左、右两岸砼重力坝坝顶宽为１３　ｍ，坝基　

宽为３９　ｍ，最大坝高为３２．５　ｍ，上、下游坡度均　

为１：２．５。　

３防渗系统设计　

由于工程处于Ⅷ级地震烈度区，基础为砂卵石覆　盖层，厚达２０～４０　ｍ，要求坝基防渗可靠性高，因此　

不考虑一般临时工程常用的防渗措施，而采用混凝土　

防渗墙作为砂卵石基础和土坝坝体的垂直防渗，底部　

嵌入基岩０．５～１．０　ｍ，防渗墙下部基岩采用帷幕灌浆　

进行渗流控制，灌浆底线控制在５　Ｌｕ线（拦河闸坝防　

渗系统布置见图１　Ｌ６　）。　

图１　拦河闸坝防渗系统布置（单位：ｍ）　

防渗墙的布置根据建筑物的需要在平面上大致呈　１）砼闸坝的防渗墙在布置上没有设置在坝基结构　

“工”字形，分三部分，第一部分位于坝轴线上游　范围内，而是与闸坝前齿保持了一定的距离，防渗墙　

１８．９　ｍ处，平行于坝轴线，属于砼闸坝的垂直防渗屏　和闸坝之间采用防渗铺盖相连，这种设置主要是因为：　

障，该部分防渗墙左端与左岸基岩衔接，形成防渗封　砼闸坝建于软基，虽然坝基进行了振冲处理，但坝体　

闭；第二部分平行坝轴线，位于土坝中心线上，属于　建成后仍存在一定沉降及位移变形。若将砼防渗墙设　

土坝垂直防渗，右岸崩坡积体的防渗属于第二部分防　置在坝体下，防渗墙与坝体间宜采用不透水的软接头　

渗墙在右岸的延伸，设置灌浆洞并进行洞内循环充填　以适应变形，但是软接头施工困难，且难以保证质量；　

灌浆及帷幕灌浆；第三部分垂直于坝轴线，与右岸重　若采用硬接头，显而易见对防渗墙受力不利，容易破　

力坝右侧贴边相接，首尾分别与第一第二部分垂直衔　坏墙体导致防渗失效，且不利于坝基应力稳定。此外，　

接。建筑物结构分缝部位的防渗采用的是常规的橡胶　本工程拦河闸坝施工采取分期导流的方式，二期围堰　

和铜片双道止水，以及ＳＲ防渗。　需要设置高效防渗体，所以在布置闸坝砼防渗墙时，　

本工程拦河坝的整个防渗系统设计需要重点解决　考虑了同时将其作为二期围堰防渗体，使砼防渗墙与　

以下几个问题：①砼防渗墙如何与砼闸坝衔接；②砼　闸坝前齿结构边缘保持一段距离，砼防渗墙与闸坝之　

坝与右岸土石坝之间的防渗衔接；③右岸崩积覆盖层　问采用砼铺盖相接形成水平防渗。防渗墙与各建筑物　

的防渗形式及与土石坝防渗体如何衔接。下面就以上　衔接及止水布置典型剖面见图２、图３［８ｊ。　

３个问题对防渗系统的设计做相应介绍：　

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　２０１３年８月　增刊１　广东水利水电　Ｓｕｐ．１　Ａｕｇ．２０１３　

图２泄水闸与砼防渗墙衔接及止水布置剖面示意（单位：高程ｍ；长度ｍｍ）　

图３　冲沙闸与砼防渗墙衔接及止水布置剖面示意（单位：高程ｍ；长度ｍｍ）　

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　２０１３年８月　增刊１　徐苏晨，等：鲁基厂水电站拦河闸坝防渗系统设计及处理效果　Ｓｕｐ．１　Ａｕｇ．２０１３　

防渗墙浇筑时，顶端部位施工质量不能保证，所　

以在接头施工时应先凿去墙顶５０　ｅｍ，再现浇砼接头　

图４砼防渗墙接头（单位：高程ＩＴＩ；长度ＩＴｌｍ）　

ｓＲ防渗盖片　＼　ＰＶＣ压条　

ＳＲ塑性填料　

十　３０ｒａｍ橡　窿棒　铜片止水　

砼防渗墙　

．　＼＼　＼橡胶【　水　

图６止水细部图２（单位：ｍｉｌ１）　

图８止水细部４（单位：高程ｉｎ；长度ｍｍ）　

・２０・　２　ｎｌ与砼铺盖或闸坝衔接，砼防渗墙的接头设计见图　

３，各部位结构缝的防渗细部结构见图４～图８。　

图５　止水细部１（单位：ｍｍ）　

图７止水细部３（单位：ｍｍ）　

２）右岸土石坝最大坝高达到２８　ｍ，基础仍有约　

１０　Ｉｎ的覆盖层需要进行防渗处理，大坝正常蓄水位为　

１　０９０．０　１ＴＩ，死水位为１　０８７．９　ｎｌ，水位变化不大，对土　

坝与重力坝的防渗衔接可靠性要求比较高，因此采取　

了砼防渗墙外包粘土心墙的做法，墙顶高程为　

１　０９２．１　ｉｎ，略高于正常蓄水位。因为砼重力坝基础为　

砂卵石基础，重力坝坝体刚度远大于砼防渗墙的刚度，　

存在坝体垂直或水平位移较大而拉裂砼防渗墙，导致　

防渗墙失效的可能。为减小这种情况发生的可能性，　

砼防渗墙插入砼重力坝不宜过长，墙体厚度也不宜太　

薄，考虑到施工条件，本工程取值为１．２　ｍ，即墙体　

深入砼坝为１．２　ｍ，墙厚为１．２　ｎｌ，防渗墙人岩０．５～　

１．０　ｉｎ。防渗墙的施工安排在右岸重力坝浇筑完成，以　

及土坝填筑至坝顶高程后进行。右岸砼重力坝与土坝　

砼防渗墙的接头见图９。

　２０１３年８月　增刊１　广东水利水电　

土　

銎ｌ防渗土料耄１　Ｉｌｉ一－　

ＮＴｏ＋ｏｏ２　９　Ｉ　ＩＩ＿　．　

Ｌ………　

土坝砼防渗墙　

坝［－０＋００４．１　

防渗土料　ｌ　．．　＿△　星Ｉ　言１　’　

图９　土坝防渗墙与砼坝接头（单位ｉ　ｍｍ）　３）由于右岸崩坡积体覆盖层厚达８　１ＴＩ，存在绕渗　

问题，大面积开挖至基岩面不可行，本工程采取开挖　

灌浆洞进行该部位的防渗体施工，灌浆洞尺寸为３　１ＴＩ　

×３．５　ｍ（宽×高）。因洞内挖槽施工防渗墙困难，所　

以对洞内透水率大的全一强风化部位采用了３排循环　

灌浆方式，排距为０．８　ｍ，孔距为１．０　ｍ，此处灌浆压　

力采用充填灌浆压力，待该部位板结成墙后再进行其　

下部位的帷幕灌浆，右岸防渗设计见图１０。　

４防渗处理效果　

本工程在坝纵０＋５２、０＋７３、０＋１０６、０＋１１８、０　

＋１２７．６、０＋１４９．９、０＋１７２　ｍ共７个断面基础共布设　

了２５支渗压计，每个断面埋设３～４支渗压计，用于　

监测大坝基础渗透压力及其分布。４个典型断面渗透　

压力分布见图１１～图１４。　

图１０岸坡防渗处理（单位：高程ｍ：长度ｍｒｎ）　

坝纵，ｍ　一２０　—１５　—１０　—５　０　５　１０　１５　２０　２５　３０　

ｎ　ｕ　

５　

１０　．　／‘　

２Ｏ　

，　ｊ　

—－■．＿—－２０１２—１　１—１２—－●ｒ＿－２０１２—１２－１７　

图１１坝纵０＋５２　ｍ断面（３　重力坝段）基础渗透压力分布曲线　

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