浅析软基闸坝消能设施下游河床冲坑成因分析及治理措施

1、202x年第7期浅析软基闸坝消能设施下游河床冲坑成因分析及治理措施毋舂(大唐理安电力开发.四川检安625500)doi ：10.19679/j ki.cjjsu，202x.0718摘要:随着科技的进步,在软基上建.顼技术越来越成熟，但消能防冲设苑随运行时间推移，消力池护坦 下游河床冲别影响也逐步显现，个别水电站基至已危及护坦结构安会本丈以某水电站为例，其闸 坝他于白斐系溢口下纽的粉砂质泥岩,受洪水冲刷影响,其下游河床冲坑深度达14m,护坦末就反洵 深度达6m,it过分析表找冲脱形成原因，采用猊挖桩治理拼施,到达消除大坎平安隐愚效杲，为类似 大坝下游冲剧治理积累了 一定经验， 关键词:冲刷治理；

2、款基闸坎；水电站 中盼类号:tv653码:a1 i：程概况某水电站位于四川省洪雅县境内的背衣江上， 为长尾水河床式开发方式。工程于2()00年4月下闸 参水投入运行：枢纽控制流域面积11735km：,坝蚌 处多年平均流*49511171,多年平均年径淹量国如亿 设计洪水流域i6kw / s.校核洪水流域 血73村/脆枢纽建筑物由左右岸非溢流坝、河床式 厂房,20孔冲砂泄洪厕组成.最大闸高27.5m。泄洪冲砂闸位于主河床上，共2。孔.闸孔宽度均 为12m,全闸段k314nu l#-3#孔为冲砂闸,堰顶 高程437.00m.建基面高程430.00m .闸室k 35m; 4# 20#孔为泄洪m,堰顶

3、高程438.00m，建基面商程 425.50 429.0ftm,闸室长30mc泄洪冲砂闸为平底 溢流.斜坡式消能，斜坡i=3%,池长75m部洪闸为底 流消能,消力池深2.伽】,底板高程435.40m.池长62- 52m&消力坎顶高程437.40m.后彼海漫长度12 15m,厚度2m,末端齿槽底高程428.(x)m，以后为回填 砂卵石外表睑长13m厚40on保护，的坝建基面为白室系下统澜口组k,g,层:泥 岩夹薄层粉砂质泥岩，其间分布有角砾岩透镜体，该 层岩性较弱.遇水易软化.崩解快.易风化.程区内 该层呈强风化状，厚度12 16m,其fk心-层为粉 ie薄层泥岩,钙、泥质胶结,层理z

4、,沿 层面而侵蚀孔洞分布。有石洋脉分布.盼度18 21 mo2河床冲刷状况2.1大坝运f亍水库每年汛期时段为5-9月,泄洪时间主要集 中在6t月.运行以来超过两年一遇标准(q= s640m7$)以上洪水8次.截至2u19年经历的最大洪 峰流扯为10m0 m冗近十年一遇洪水标准.2.2啷jw兄20xx年实测水下地形图显示护坦下游共有2个 较深冲坑，其中7#-8#泄洪伸j卜.游冲坑深约12m, 12# 14#泄洪闲下游冲坑深约15m; 20xx年实测 11# 13#泄洪闸下游冲坑深约15m>7#8#泄洪向 下游深约12m的冲坑巳消失，说明在20xx-20xx年 下游河床的冲淤发生j'

5、变化.11# 13#泄洪闸下游 冲坑的深度变化不大，已根本到达平衡深度,但在泄 流条件发生改变时有可能会出现新的冲坑消边池水卜检查显示池身、消力坎及护护坦结 构完好,但护坦末端河床与混凝土连接部位整体淘 刷破坏严重,混凝十.后齿带处于悬空状态,淘空高度 <>.2-6.5m不等，反淘深度0.65 -小，随冲坑深度增 大而逐步加大:冲刷坑地形见图1收稿日期：202x-10-15作者简介:王友敏罗.本科，工程仲妍究方向：京利水电工程建设及逐行安会管理202x年第7期3冲刷成因分析根据冲刷变化及水文地质条件综合分析.造成 冲刷主要原因为:运行期间闸坝下游河床高程较 初设降低约2m.河势发生

6、改变.流速、流态均发生较 大变化 根据消能变核现右消力池出池水跃lj下游 河床水面不能平蚊衔接消能不充分尚余局部剩余 能站没有消除 由于河床基岩以泥岩,粉砂质泥 岩为主,抗冲浪速较低.经过长期冲刷.冲坑逐步加 大加深 根据冲坑的变化分析.冲坑大小、位置与 的开启方式密切相关，原那么上是先中间、后两边 对称均匀升启.以减小对下游冲剧：但在实际运行 中，存在水流在局部区域单宽流址、流速加大的情 况.进而形成集中冲刷4治理方案设计为防止水流继续向上游反淘护坦根底致护坦悬 空段越来越k而垮塌进而危及消力池的平安，对护 坦末端根底悬空段进行回填封闭加固.消除平安隐 患是必要的） 4.1佥十颇在满足护坦根

7、底防冲前提下结构型式尽河 能简单、便于施t.和节省t.程投资等，到达程平安 可靠运行为目的一因需加固部位均位丁水下.范围 较大，从方便施工、经济w 、技术成熟性等综合分 析,垂宜防护加固方案优于水平防护方案.即设置垂 直防冲墙可保护护坦不被水流继续淘刷,也可防止 外侧已有冲坑对根底的影响4.2方案一:护坦末端钢筋碇灌注桩方案采用3600c30钢筋呆用注桩在护坦末端形成 -堵钢筋径连续墙来抵挡水流对护坦根底的海耐. 起到保护消力池作用，在冲坑底部一定范朋内铺设 一层磔四面体来抵抗水流对河床的湖刷钢筋酷连 续墙形成后在护坦尾部帖孔采用c3o细石疑对护坦 下部的孔洞避行回填该方案需在护坦末端网填一

8、5m宽的施工平台。方案二:护坦末端膜袋皎固脚方案采用80cmj5t c抓膜袋险对护坦下游河床冲坑进 行封闭 先采用混合料在护坦末端回填一宽2m坡 比1:2.5的回填体,撤除护坦下游端5mx 2.4m磔,在 回填体及河床上铺设80cmj?c40膜袋碇，上游端将 4m长膜袋皎浇丁 c3o护坦磔中.每板膜袋径搭接 5<km:膜袋皎形成后在护坦足部钻孔采用c3o细石 皎对护坦下部的孔洞进行回填方案三:护坦内置钢筋是濯注桩方案该方案看重对消力池t.程的保护措施，在护坦 中后部位光:设置一排<p0k）c3o钢筋磔灌注桩形成 一堵钢筋碎连续墙来抵挡高速水流对护坦的淘财, 起到保护消力池作用.在冲

9、坑底部一定范闱内铺设 一层险四面体来抵抗水淹对河床的淘刷方案四:护坦末端设钢管酷灌注桩方案该方案与方案一类似，仍采用平1600钢管於灌注 桃在护坦末端形戒连续墙起到保护护坦消力池作 用，但不填筑施.平台:4.3林比选经比照,各方案优缺点及程造价如表1所示 经过对技术经济、平安比拟.推荐采用护坦内 皆钢筋碎溜注桩（方案.三）方案：结构剖面见图2：4.4御电本本桩施工采用泥浆护壁回转钻孔波注桩工 艺：流程为放线-,钻机就位f钻孔注泥浆下套 管t继续钻孔一排渣-清孔一吊放钢筋笼-射水清 底-插入混嵌土导管t浇筑混凝土-拔出导管-桩 顶清理 为确保桩施工质量钻孔机就位必须保持 平稳，不发生倾斜、位移，

10、并在机架上设置控制标尺，能控制钻孔深度;当钻机钻进到达一定深度俄 土质和地卜水情况）时停钻，并在孔内注入事先i同制 好的泥浆.再继续进钻;钻孔深度到5m左右时.提钻 下奁管.癸管内径应大于钻头100mm. 管与孔壁之 间应用粘土填实，与桩孔中心线偏差不大于50mm 套管埋深在粘性上中不宜小mm. ft砂上中不宜小 于1.5nu并应保持孔内泥浆而高出地下水位im以 上:孔底清理采用注入清水.以原土造浆护壁一钢筋 笼吊装后应立即固定，防止上浮，并在钢筋笼内插入 混凝土导管（管内设射水装卷），通过软管与高压系 连接，射水让孔底沉渣悬浮于泥浆之中停止射水 后,立即连续浇筑混凝土，水下混凝土而上升速度不

11、 小于o.25m/h,浇筑前导管中应设置球塞等隔水. 导管的第一节底管长度应由m,保持导管底端始终埋 入混凝土中0.8l3m,桩顶混凝土灌注标高高于设 计桩顶标高0.8m°质械检测采用声波法，按灌注桩 总数的埋设点测管.每根桩埋设3根,管口高ii! 水面。5结语202x年第7期方案护坦末端钢筋校滥注桩表1各方案优缺点及程/伦优点连坟墙抚神性能较好防止冲坑itt级向上游扩大构刷护坦根底:防止大型机械在护坦上施工作业平安风险缺点护坦末端叫项5m宽的施匚平台所需混合料方址约4.5万卜游河床取料会降低河床高程,对涓能有一定影响护坦末端睽袋碇固阳护坦内置钢筋玲滞注桩护坦末端钢管玲溢注桩般袋校可

12、防止护坦下游冲坑城续加深和扩大不需要网填施工平台，对下游河床无影响不需妥回填施工平台护坦下曲描酷在撤除时可住发生断绽回填体发生沉降时,映袋校可能发生断裂,存在耐久性缺乏旬题在原有岭护坦上钻孔逢度较慢对钻机有定要求由于护坦眼部齿槽已悬空.大主机械在护坦上也工存在安全风险"1下游水位较探倒管桩定位有定碓度该工程于2。浏年4月完成施工,8月流域出现连 沈强降雨电站坝址处'发生屡次大洪水，其中最大洪 峰流址达1620（加必.为流域仃历史记录以来第大 洪水,超大坝洲年一遇设计洪水标准 经洪水后巡 查及汛后水下检查.大坝消力池护坦结构及旋挖桩 完好，左右岸护岸无明显裂缝、沉 院整个大坝

13、消力池及下游河床完好,旋挖灌注桩治理效果良好. 可供类似软基闸坝消能设旅冲刷治理参考借鉴同 时，对于强风化泥岩闸坝，运行过程中应严格按!力学模型试脸确定的倒门开启方式控制伽cl并加 强下游河床保护,保证消力池下游淹没水深，以到达消能敖果，必耍时w设置二级消能设施,参考文献四川奇水利水电批测设计研完陇.20xx.四川毛潍水电北 苗城下游消能设魂抢险修发整治设计方素.郭宗御，1998.水工定筑物 中国水判水电出版社.水闸设计标准.北京：中国木利水电出版铿.sl 265- 20xx. 20xx.软基水间消毙防冲设骨规程.db 44/t 2143-20xx. 20xx. ius兴，筝,20xx冰力孕.

14、北京两华大孕出版社.汪握.芋,20xx.«觇化戒去坝基途行盼态及会会讦价.大 顼与平安.2:27-31.analysis on cause analysis and control measures of shufling pit in down-stream river bed of soft-base dam energy-dissipating facilitywang youchun(datang ya'an electric power development co., ltd.,ya' an 625500,china)/vbsrkict: with the

15、 progress of science and technology, the technology of dam constmction on soft f(hin(lation is becoming more and more mature, but with the ninning time, the influence of river bed scour in the lower reaches of stilling pool is gradually apparent and individual hydropower stations have even endangere

16、d the safety of dam stnicture. taking chengdong hydropower station as an example, the silt mudstone built in the ix)wer cretaceous giuinkou fonnation is affected by flood scour. the depth of the downstream river bed flushing pit is 14 m. and the end of the dam is 6 m. through analyzing and finding out the cause of i he formation of the