金安橋水電站樞紐布置及主要技術(shù)問題

金安橋水電站樞紐布置及主要技術(shù)問題［摘要］:金安橋水電站樞紐工程位于強(qiáng)震地區(qū)，大壩地震設(shè)防烈度高達(dá) 9度，相應(yīng)地震動峰值加速度為0.3995g。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高160m。壩基分布有4層凝灰?guī)r、河床壩基主要為裂面綠泥化巖體、節(jié)理裂隙及擠壓面較發(fā)育，左岸分布有 3個較大的堆積體，工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜。本文介紹了在強(qiáng)震地區(qū)且復(fù)雜地質(zhì)條件下的樞紐布置和主要建筑物設(shè)計(jì)，以及本工程主要技術(shù)問題的研究結(jié)論。［關(guān)鍵詞］:金安橋水電站；強(qiáng)震地區(qū)；地質(zhì)復(fù)雜；樞紐布置； 主要技術(shù)問題1工程概況金安橋水電站為金沙江干流中游河段規(guī)劃一庫八級的第5個梯級，工程開發(fā)任務(wù)為發(fā)電。壩址位于云南省麗江市境內(nèi)，壩址距麗江及永勝的公路里程均約52.5km，距昆明公路里程約589.5km，距四川省攀枝花公路里程約225.5km。壩址控制流域面積約23.74萬km2，占金沙江流域面積47.32萬km2的50.2%，壩址處多年平均流量為1640m3/s，年徑流量約517億m3。電站樞紐由擋水、泄洪、沖沙、引水發(fā)電等建筑物組成，電站為河床壩后式廠房布置。擋水建筑物為碾壓混凝土重力壩，最大壩高160m。水庫正常蓄水位為1418.00m，相應(yīng)庫容為8.47億m3，其中調(diào)節(jié)庫容3.13億m3，具有周調(diào)節(jié)性能。壩后廠房安裝4臺單機(jī)容量為600MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量2400MW，枯水期平均出力為472.9MW（無上游虎跳峽水庫）。設(shè)計(jì)施工總工期為87個月，根據(jù)初擬的建設(shè)進(jìn)度，金安橋水電站淤積于2009年年底第一臺機(jī)組投產(chǎn)。2工程地質(zhì)2.1區(qū)域地質(zhì)工程區(qū)位于青藏地震區(qū)鮮水河-滇東地震帶西部邊緣，緊臨滇西南地震帶。壩址外圍地震活動強(qiáng)烈，但壩趾外圍20km范圍內(nèi)未發(fā)生過5級地震。壩址區(qū)的地震烈度主要受外圍地震的影響，根據(jù)國家地震局地質(zhì)研究所提供的研究成果，并經(jīng)國家地震安全性評--定委員會審定，壩址地震基本烈度為伽度,基準(zhǔn)期50年內(nèi)超越概率10%和5%的基巖水平加速度峰值分別為0.185g和0.246g，基準(zhǔn)期100年內(nèi)超越概率2%的基巖水平加速度峰值為0.399g。2.2樞紐區(qū)工程地質(zhì)壩址河流流向自北向南，河道順直，枯水期水位為1294.00m,相應(yīng)水面寬60m?100m，水深10m。兩岸地形基本對稱，山體雄厚，無較大沖溝切割，地形較完整，為縱向谷。左岸受多層凝灰?guī)r夾層控制，岸坡地表呈階梯狀，高程1420m以下地形坡度約40。?45°，右岸壩基范圍在高程1320m?1350m分布有寬約100m?170m的緩坡基巖臺地，臺地以上地形坡度約30。?40°。壩址分布基巖主要為玄武巖、杏仁狀玄武巖、火山角礫熔巖并夾有t1a、t1b、t1c及t2四層薄層凝灰?guī)r。凝灰?guī)r夾層順層分布，緩傾右岸偏下游。其中t1c、t2具順層錯動擠壓現(xiàn)象并在淺表部有泥化現(xiàn)象，t1c在左岸壩基上部出露，對左岸壩基開挖邊坡穩(wěn)定有較大影響。t2在右岸壩基上部出露，右岸上部的部分壩段存在深層抗滑穩(wěn)定問題。河床部位壩基分布有t1a、t1b兩層凝灰?guī)r，t1b埋藏在基巖面以下30m?50m，t1a埋藏深度大于85m,基本未發(fā)現(xiàn)泥化及崩解現(xiàn)象，與其相鄰的上、下層玄武巖接觸面緊密。t1b、t1a巖心呈柱狀、短柱狀，RQD值一般在80%以上。河床部位基巖主要為裂面綠泥化巖體，節(jié)理面充填綠泥石膜，膜厚一般為0.2mm?0.5mm，風(fēng)化后形成鐵銹膜，裂面綠泥化巖體可分為碎裂狀和塊裂狀。裂碎裂狀裂面綠泥化巖體，節(jié)理發(fā)育，多為隱微裂隙，巖石破碎，塊度小，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度稍低。塊裂狀裂面綠泥化巖體，節(jié)理發(fā)育，但隱微裂隙少發(fā)育，巖石塊度小于30cm，屬微?新巖體具較高的強(qiáng)度，節(jié)理多閉合，巖塊咬合緊密。河床沖積層厚度約5m?9m,沖積層底部至t1b層凝灰?guī)r層頂面之間分布有厚約30m?50m的裂面綠泥石化巖體，兩岸基巖裸露。玄武巖、杏仁狀玄武巖巖石堅(jiān)硬，壩基巖體完整，壩址基巖裸露。除左岸t1c上盤局部地段風(fēng)化卸荷較深外，總體風(fēng)化卸荷普遍較淺。一般強(qiáng)風(fēng)化帶垂直埋深＜10m，壩基弱風(fēng)化帶下限垂直埋深；左岸40m?60m；河床10m?15m；右岸20m?50m。左右岸卸荷作用較強(qiáng)烈，左岸卸荷裂隙水平分布深度30m?48m,右岸卸荷裂隙水平發(fā)育深度一般＜30m。基巖臺地部位發(fā)育有平緩卸荷回彈裂隙，發(fā)育深度約28m。壩址構(gòu)造簡單，主要表現(xiàn)為單斜構(gòu)造。壩址巖體流層產(chǎn)狀N5oE，NW/20o，走向與河道近平行，傾向右岸。斷裂構(gòu)造相對不發(fā)育，壩基范圍內(nèi)無II級以上結(jié)構(gòu)面。兩岸W、V級結(jié)構(gòu)面小斷層（f）及擠壓面（g）較發(fā)育，主要為順河與橫河向兩組。左岸分布有順坡分布的緩傾角綠簾石、石英脈錯動面（EP），該類結(jié)構(gòu)面在弱風(fēng)化下帶以下的巖體中一般屬硬性結(jié)構(gòu)面，無軟弱物質(zhì)充填，但在淺表部位受卸荷作用，常張開并充填巖屑及次生泥。壩址攔河壩上游左岸分布有B1崩塌堆積體，體積約246X104m3，距離壩軸線約490m，其下緣分布高程為1400m，自然狀態(tài)穩(wěn)定，經(jīng)分析對大壩安全影響不大。壩下游左岸分布有B2崩塌堆積體和松馳巖體，其中松馳巖體沿tic泥化夾層產(chǎn)生蠕滑拉裂，形成卸荷松動巖體，體積約52X104m3，其上部覆蓋有厚約15m?25m的崩塌坡積層，體積約32X104m3，總體積84X104m3距離壩軸線約250m，分布高程1370m?1495m，處于廠房及尾水渠的邊坡部位，自然狀態(tài)穩(wěn)定。B20位于B2下游，距壩軸線450m?650m，體積約226X104m3,前緣最低點(diǎn)已延伸至江邊。水文地質(zhì)條件簡單,相對隔水層(qW1Lu)頂板埋深：左岸60m?100m，河床30m?40m，右岸30m?60m。壩址存在的主要工程地質(zhì)問題是：左岸邊坡穩(wěn)定問題。因壩基開挖對凝灰?guī)r泥化夾層t1c造成切腳，將影響右岸壩基開挖邊坡的巖體穩(wěn)定；B1堆積體近壩分布，水庫蓄水對穩(wěn)定有一定影響；B2、B20堆積體分布在廠房尾水及下游河道的邊坡范圍，施工開挖及雨霧作用，對穩(wěn)定有一定影響。順坡分布的緩傾角綠簾石、石英脈錯動面(EP)和t1a、t1b、t1c及t2四層凝灰?guī)r泥化夾層對部分壩段的壩基抗滑穩(wěn)定有影響。裂面綠泥石化巖體對河床壩段變形穩(wěn)定及壩基的抗滑穩(wěn)定有影響。3樞紐工程布置及主要建筑物3.1工程等別和標(biāo)準(zhǔn)工程等別金安橋水電站是以發(fā)電為主的大型水電工程，水庫核洪水位為1421.07m，總庫容9.13億m3；正常蓄水位1418.00m，相應(yīng)庫容8.47億m3，有效庫容3.46億m3?；炷林亓巫畲髩胃?60m，裝機(jī)容量為2400MW。本工程為大(1)型，工程等別為一等。其主要建筑物：大壩、泄洪建筑物和引水發(fā)電建筑物為1級建筑物。次要建筑物為3級建筑物。地震設(shè)防烈度按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073-2000)規(guī)定，壅水建筑物應(yīng)提高1度設(shè)防，故本工程大壩地震設(shè)防烈度為9度，即大壩按基準(zhǔn)期100年超越概率2%基巖水平加速度峰值a=0.399g進(jìn)行抗震設(shè)計(jì);其他主要建筑物地震設(shè)防烈度為8度,即按基準(zhǔn)期50年超越概率5%基巖水平加速度峰值a=0.246g進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。洪水標(biāo)準(zhǔn)及特征水位本工程以混凝土重力壩為基本壩型，按照上述工程等別和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本工程設(shè)計(jì)的洪水標(biāo)準(zhǔn)和洪峰流量及相應(yīng)水位見表3-1。3.2樞紐工程布置及主要建筑物3.2.1樞紐工程布置金安橋水電站工程樞紐主要由攔河壩、河床壩后式廠房、右岸壩身溢流表孔、右岸泄洪兼沖沙底孔、右岸消力池、左岸沖沙底孔及左岸進(jìn)廠交通洞等組成。表3-1 洪水標(biāo)準(zhǔn)和洪峰流量及相應(yīng)水位工況項(xiàng)目單位擋水建筑物廠房消能防沖建筑物混凝土重力壩設(shè)計(jì)洪水洪水重現(xiàn)期年500200100洪峰流量m3/s147001340012400庫水位m1418.00校核洪水洪水重現(xiàn)期年50001000洪峰流量m3/s1790015600庫水位m1421.07攔河壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1424.00m，最大壩高160m，壩頂長度640m。攔河壩從左到右由左岸非溢流壩段、左岸沖沙底孔壩段、河床廠房壩段、右岸泄洪兼沖沙底孔壩段、右岸溢流表孔壩段及右岸非溢流壩段組成。左岸非溢流壩段為0#?5#壩段,全長192m,壩頂寬度17m。左岸沖沙底孔壩段為6#壩段，沖沙壓力鋼管從廠房安裝間下方延伸到下游。河中壩后廠房壩段為7#?10#壩段，全長156m,壩頂寬度26m。右岸泄洪兼沖沙底孔壩段為12#壩段，緊鄰廠房壩段右端墻布置,壩段長26m,壩頂寬度21m,布置2孔泄洪兼沖沙底孔。右岸溢流表孔壩段為13#?15#壩段，全長93m,壩頂寬度31m，布置5個表孔，采用底流消能。右岸非溢流壩段為16#~19#壩段，全長192m，壩頂寬度17m。壩后廠房4臺機(jī)采用單機(jī)單管引水形式，管徑10.5m，為壩后采用半背壓力鋼管，外包2m厚鋼筋混凝土。電站進(jìn)水口為壩面立式進(jìn)水口，進(jìn)水口高程1370.00m。主廠房體型尺寸為213mX34mX79.2m(長X寬X高)，內(nèi)裝4X600MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組。從左到右布置安裝間和主機(jī)段。機(jī)組安裝高程1285.00m，發(fā)電機(jī)層高程1303.00m，單臺機(jī)組段長34m。工程樞紐總布置如圖3-1所示3.2.2主要建筑物3.2.2.1碾壓混凝土壩壩體布置攔河壩為混凝土重力壩，壩頂高程1424.00m，最大壩高160m，壩頂長度640m，下游壩坡為1：0.75，上游壩坡以高程1335.00m為起坡點(diǎn)，以上為垂直壩面，以下壩坡為1:0.3。--金安橋電站為壩后式廠房，因布置電站進(jìn)水口、引水鋼管及閘門需要，對全采用RCC筑壩受到一定影響。經(jīng)初步研究，本工程混凝土重力壩采用部分碾壓混凝土，受閘墩及孔口等結(jié)構(gòu)影響的部位采用常態(tài)混凝土。壩體總方量約360X104m3，其中碾壓混凝土240X104m3，常態(tài)混凝土120X104m3。大壩不設(shè)縱縫，橫縫的設(shè)置是根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)要求及國內(nèi)外碾壓混凝土壩的分縫經(jīng)驗(yàn)，在常態(tài)混凝土的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大了橫縫的間距，分縫間距最大控制在30m?34m左右。為防止上游壩面出現(xiàn)劈頭裂縫，凡壩段寬度超過30m者，在壩體上游的壩段中心線的二級配碾壓混凝土中設(shè)置3m深的短縫。河床壩段按廠壩聯(lián)合受力進(jìn)行設(shè)計(jì)，廠壩分縫1278.5m高程以下進(jìn)行接縫灌漿。壩體混凝土分區(qū)根據(jù)壩體動、靜應(yīng)力分析、滲流分析成果，類比工程經(jīng)驗(yàn)對壩體結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)。分區(qū)設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個方面的因素：壩體強(qiáng)度要求各分區(qū)混凝土的強(qiáng)度指標(biāo)必須滿足規(guī)范對壩體承載力極限狀態(tài)的要求。根據(jù)材料力學(xué)法、平面有限元法及三維有限元法對壩體應(yīng)力的分析復(fù)核。壩體材料分區(qū)按應(yīng)力成果控制，正常工況及校核工況采用90天混凝土強(qiáng)度復(fù)核，地震工況采用180天混凝土強(qiáng)度復(fù)核。壩體防滲要求壩體上游面防滲層分為三個區(qū)，壩體內(nèi)部混凝土以1335.00m高程為界，以下為C9020三級配碾壓混凝土，以上為C9015三級配碾壓混凝土，采用C9020二級配碾壓混凝土防滲。根據(jù)不同的作用水頭，采用不同的防滲層厚度，上游面1335m高程以下，為5m厚二級配防滲碾壓混凝土；1335m?1398m高程(死水位)，為4m厚二級配防滲碾壓混凝土；1398m高程以上，為3m厚二級配防滲碾壓混凝土。二級配碾壓混凝土防滲層的防滲標(biāo)號為W8，上游面50cm變態(tài)混凝土及碾壓層面砂漿中摻防水劑，上游壩面涂防水涂料?；炷猎牧吓c溫控設(shè)計(jì)混凝土原材料本工程采用麗江水泥股份有限公司生產(chǎn)的42.5級中熱硅酸鹽水泥；大壩混凝土摻合料擬采用攀鋼發(fā)電廠生產(chǎn)的II級粉煤灰；骨料采用玄武巖石料場開采石料和工程開挖料的弱風(fēng)化下帶玄武巖渣料。混凝土溫控設(shè)計(jì)強(qiáng)約束區(qū)基礎(chǔ)溫差控制標(biāo)準(zhǔn)：碾壓混凝土最低12°C；常態(tài)混凝土最低14°C。新老混凝土溫差控制標(biāo)準(zhǔn)為：碾壓混凝土不大于13C；常態(tài)混凝土不大于15C。相鄰塊高差控制：相鄰塊高差不超過12m，相鄰壩塊澆筑時間的間隔宜小于20d。整個大壩最高和最低壩塊高差控制在30m以內(nèi)。碾壓混凝土最低澆筑溫度為17C，常態(tài)混凝土最低澆筑溫度為16C，為滿足壩體混凝土溫控要求，壩體混凝土施工中需埋設(shè)水管冷卻20天。大壩建基面確定原則及防滲帷幕設(shè)計(jì)大壩建基面確定原則主要根據(jù)巖體分類，同時考慮巖體風(fēng)化及卸荷程度、抗滑穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算成果，確定建基面開挖標(biāo)準(zhǔn)。原則上壩基中I類、II類巖體是優(yōu)良的高混凝土重力壩壩基，可直接利用；III類巖體，經(jīng)適當(dāng)工程處理后，應(yīng)充分利用；對河床分布范圍較廣的裂面綠泥石化巖體(塊裂狀為IIIb、碎裂狀HIc)，已不可能全部挖除，進(jìn)行專門研究并采取工程工程處理措施后，予以利用。河床廠房壩段的基礎(chǔ)擬挖除弱風(fēng)化上帶以上的裂面綠泥石化巖體，利用弱下及微?新裂面綠泥化巖體作為壩基基礎(chǔ)。防滲帷幕設(shè)計(jì)壩基以1Lu線相對不透水線，上游灌漿帷幕以1Lu和0.5倍正常庫水水頭底線作為帷幕底線，兩岸壩頭帷幕延伸之正常蓄水位與地下水位線相交處。在下游校核洪水位以下，電站廠房下游側(cè)或壩趾附近設(shè)一道灌漿帷幕，帷幕孔深取下游校核洪水位作用水頭的0.5倍。在上游灌漿帷幕的下游側(cè)和下游灌漿帷幕的上游側(cè)各設(shè)一排排水帷幕，排水孔深取灌漿帷幕孔深的0.5倍。河床壩段及兩岸低高程壩段的兩道帷幕灌漿廊道之間設(shè)6道排水廊道，廊道內(nèi)設(shè)3m間距15m孔深的排水孔。3.2.2.2泄洪消能建筑物泄洪沖沙建筑物的設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為5000年一遇；消能防沖建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。相應(yīng)洪峰流量分別為14700m3/s、17900m3/s、12400m3/s。經(jīng)水庫調(diào)洪后5000年一遇時下泄流量為17653m3/s。天然情況下金安橋水電站壩址年平均輸沙量3995X104t，正常蓄水位1418m以下水庫總庫容8.47億m3，庫沙比約為26，在上游上虎跳峽調(diào)節(jié)水庫建成前電站單獨(dú)運(yùn)行時工程泥沙問題突出。為此，通過右岸泄洪兼沖沙雙底孔和左岸沖沙底孔的排沙作用，采用水庫排渾蓄清的運(yùn)行方式，以期達(dá)到保證水庫的調(diào)節(jié)庫容，降低壩前淤沙高程及保障進(jìn)水口“門前清”的目的。右岸溢洪道右岸表孔溢洪道由閘室控制段、泄槽段、消力池及出池護(hù)坦組成。泄槽末端設(shè)6m跌坎，在消力池中形成混合流消能，最大臨底流速約14.96m/s。溢洪道水平投影總長為394m?594m，消力池凈寬為88m。堰頂高程1398.0m(死水位)，采用WES堰型，設(shè)5孔13mx20m工作弧門，校核洪水位時最大泄量為14980m3/s。消力池前段底板高程1276.5m，后段底板高程1282.5m，出池護(hù)坦高程1298.00m。左岸沖沙底孔左岸沖沙底孔進(jìn)口底高程1305m。壓力鋼管管徑6.5m，前段穿壩布置，后段從主房安裝間下方通過，出口設(shè)孔口尺寸為4mx4m弧形工作門，采用扭鼻坎挑流消能。左岸沖沙底孔不參與泄洪，主要功能是沖沙及下閘蓄水時向下游供水，最大下泄流量為560m3/s。（3）右岸泄洪沖沙底孔右岸泄洪沖沙底孔布置在12號壩段，位于主廠房和表孔溢洪道之間。進(jìn)口高程1335m，設(shè)孔口尺寸為5mx8m的工作弧門，在水庫校核水位時最大泄量為2674.9m3/s。其功能為泄洪兼沖沙，泄槽末端采用挑流消能。3.2.2.3引水發(fā)電建筑物電站廠房布置在河中7號~11號壩段，進(jìn)水口為沿壩面立式布置，進(jìn)口高程1370.0m，分別設(shè)檢修門及事故門，孔口尺寸分別為9mx14m和9mx12m。攔污柵平臺懸出上游壩面10m，平臺底高程1366.0m。引水管為單機(jī)單管布置，管徑10.5m，采用鋼襯壓力半背管，外包1.5m鋼筋混凝土。壩后主廠房體型尺寸為215mx34mx79.2m（長x寬x高），安裝4臺600MW水輪發(fā)電機(jī)組。從左至右依次布置安裝間、主機(jī)段及副安裝間，機(jī)組安裝高程1285.0m，發(fā)電機(jī)層高程1303.0m，機(jī)組間距34m。水機(jī)副廠房共分7層，布置在尾水管的上方，布設(shè)抽水、通風(fēng)及輔助設(shè)備。尾水管設(shè)置8扇檢修門（11.64mx11m）。上游電氣副廠房布置電氣設(shè)備、母線及GIS，樓頂為出線場；廠壩間填筑至1320.0m高程，以作主變平臺利用。中控樓布置在上游側(cè)電氣副廠房的左端頭。進(jìn)廠交通洞（10mx12m）布置在左岸，從安裝間端進(jìn)入主廠房。3.3工程主要技術(shù)問題3.3.1碾壓混凝土重力壩動力分析及抗震安全評價(jià)本工程大壩的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（概率水準(zhǔn)）取為：基準(zhǔn)期100年超越概率P100=2%，根據(jù)地震危險(xiǎn)性分析，該概率水準(zhǔn)對應(yīng)的基巖水平動峰值加速度高達(dá)0.399g。經(jīng)對左岸壩段的動力分析表明，在豎向地震荷載及順河向水平地震荷載與靜力組合下，各壩段單獨(dú)工作時的抗滑穩(wěn)定可滿足要求。但同時考慮豎向地震荷載、橫河向和順河向水平地震荷載并與靜力組合時，側(cè)向穩(wěn)定性稍差，經(jīng)參考國內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，對壩體每一澆筑層，橫縫的切縫深度僅取穿2/3澆筑層厚度，并在切縫中填充無紡布，使橫縫具有弱連接誘導(dǎo)縫的性質(zhì)，以達(dá)到既能滿足溫控要求，又可增強(qiáng)大壩的整體性的目的。采用材料力學(xué)法和線彈性有限元法對壩體進(jìn)行了動、靜應(yīng)力和變形分析，結(jié)果表明，在地震動作用下，壩踵、上下游壩坡變化部位及壩體體型變化部位為壩體的抗震薄弱部位，這些部位的最大拉應(yīng)力一般為2MPa左右，極個別部位超過了3MPa，但這些拉應(yīng)力集中部位分布僅在壩體表面或角緣處，按C9020混凝土180天強(qiáng)度控制，大多數(shù)部位的動抗拉強(qiáng)度可滿足要求，個別應(yīng)力集中較大部位通過配置適量抗震鋼筋也可滿足壩體抗裂要求。此外，通過地震振動臺壩體斷面模型破壞試驗(yàn)，壩體的破壞過程表現(xiàn)出以下規(guī)律：①壩體頭部（下游壩坡轉(zhuǎn)折高程附近的上游側(cè)）最先出現(xiàn)水平裂縫，起裂加速度在0.36g左右;在地面輸入地震動0.50g以上時壩體頭部裂縫才會貫通；壩后廠房壩段的攔污柵墻體是抗震最薄弱環(huán)節(jié)，最先開裂，需采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施；在輸入0.399g地震幅值下，僅在壩體頭部出現(xiàn)裂縫，壩體全斷面不會貫穿，大壩整體上是穩(wěn)定的。通過多家科研單位采用多種分析方法和試驗(yàn)研究表明，金安橋水電站大壩的抗震性能整體上是穩(wěn)定的，局部采取配置適量的抗震鋼筋后大壩的抗震是安全的。3.3.2 廠壩分縫研究對廠壩分縫的并縫灌漿高程1278m、1297m和廠壩分縫完全分開三種情況進(jìn)行了廠壩連接形式分析，結(jié)果表明考慮廠壩聯(lián)合受力可提高大壩的抗滑穩(wěn)定性，并縫灌漿高程的高低對抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)的影響不明顯，但對縫面應(yīng)力和廠房應(yīng)力的分布有影響，即廠壩間分縫的并縫灌漿高程高于水輪機(jī)層，對蝸殼外圍混凝土及廠房上部結(jié)構(gòu)影響將增大。此外，引水壓力鋼管穿廠壩分縫還存在安裝制安難度大和可能需采取結(jié)構(gòu)措施等問題，從這一點(diǎn)出發(fā)，廠壩分縫的并縫灌漿高程不宜高于鋼管底部為宜，考慮鋼管施工安裝2m空間，即選擇廠壩間分縫的并縫灌漿高程為1278m較為合適。3.3.3裂面綠泥化巖體影響研究廠房壩段基礎(chǔ)分布的裂面綠泥化巖體變形模量及抗剪強(qiáng)度稍偏低，經(jīng)非線性有限元分析，壩體變形符合混凝土重力壩變形的一般規(guī)律，壩頂水平位移在基本組合條件下小于5cm，在地震工況條件下小于6cm。經(jīng)對廠房壩段建基面的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，基本組合工況反算的結(jié)構(gòu)分項(xiàng)系數(shù)為1.96，特殊組合的地震工況下抗滑穩(wěn)定反算的結(jié)構(gòu)分項(xiàng)系數(shù)為1.05，有一定的安全裕度。當(dāng)壩基開挖時裂面綠泥化巖體因卸荷松弛作用可能會惡化其物理力學(xué)性能，采取預(yù)留2m開挖保護(hù)層，并在保護(hù)層開挖后立即噴混凝土覆蓋保護(hù)等工程措施?；A(chǔ)處理擬采用高壓固結(jié)灌漿，經(jīng)現(xiàn)場固結(jié)灌漿試驗(yàn)擬I、II序孔采用普通水泥灌漿，111序孔采用磨細(xì)水泥灌漿，最大灌漿壓力達(dá)4MP，以期提高壩基裂面綠泥化巖體的變形模量及允許承載力，增加安全裕度。3.3.4凝灰?guī)r夾層影響研究壩基分布有t1c、t2、t1a及t1b等凝灰?guī)r夾層，t1c及t2在右岸壩基內(nèi)出露，均存在順層擠壓并有連續(xù)分布的泥化夾層，但由于兩者均傾向山里，僅對基礎(chǔ)的局部有影響，擬采取混凝土塞處理。t1a埋藏較深對大壩基本不影響。t1b位于河床壩段的建基面以下最小深度為20m，但范圍不大，大部分埋藏較深。t1b在壩基范圍多為熔結(jié)凝灰?guī)r，性狀較好，接觸與玄武巖較緊密總體強(qiáng)度較高，僅局部有少量泥化現(xiàn)象，在廠房基礎(chǔ)部位t1b巖性已相變?yōu)楹屹|(zhì)的火山角礫熔巖，巖體堅(jiān)硬完整且強(qiáng)度高。經(jīng)采用剛體極限平衡法和非線性有限元法分析，設(shè)計(jì)中按偏于安全取凝灰?guī)r夾層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，對大壩沿t1b深層抗滑穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)果表明，抗滑穩(wěn)定的安全裕度較大，所以不考慮對其進(jìn)行專門處理。3.3.5綠簾石石英錯動面影響研究左岸壩基內(nèi)分布有少量綠簾石石英錯動面，屬剛性結(jié)構(gòu)面，可灌性好。抗剪強(qiáng)度呈各向異性的特征，即沿走向的抗剪強(qiáng)度大于沿傾向的抗剪強(qiáng)度，經(jīng)對地質(zhì)資料分析這種結(jié)構(gòu)面延伸不長，通過對其與巖體其他構(gòu)造組合的抗滑穩(wěn)定計(jì)算，能滿足規(guī)范要求，故除結(jié)合基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理外，不作特殊處理。3.3.6 泄洪消能研究壩址主要有玄武巖、杏仁狀玄武巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性差，單塊強(qiáng)度高，河床部位基巖主要為裂面綠泥化巖體，節(jié)理面充填綠泥石膜，抗沖性能差。此外，壩下游河道左岸分布有B2和B20崩塌堆積體，B2分布高程1360m?1495m，處于廠房及尾水的開挖邊坡部位。b20位于B2下游，前緣最低點(diǎn)已延伸至江邊。如將右岸溢洪道下泄水流直接挑入河床，泄洪易形成下游堆丘和電站尾水波動，影響電站運(yùn)行，泄洪產(chǎn)生的雨霧對左岸堆積體b20和B2的穩(wěn)定影響較大。利用右岸緩坡臺地可布置溢洪道泄槽及消力池，即采用底流消能，下泄水流通過消力池消能以后歸入下游河槽，降低泄洪產(chǎn)生的雨霧強(qiáng)度，對電站運(yùn)行和邊坡穩(wěn)定影響較小，水流歸槽流態(tài)平穩(wěn)。經(jīng)對各泄洪建筑物泄量分配計(jì)算和水工模型試驗(yàn)，各種特征頻率的下泄流量均滿足要求。金安橋電站上游水位和下游水位的最大水頭差達(dá)110m，消力池底流流速最大達(dá)40m/s，經(jīng)水工模型研究在溢洪道泄槽末端設(shè)高為6m的跌坎，使下泄水流在消力池內(nèi)產(chǎn)生混合流消能，池內(nèi)最大臨底流速可降到13.95m/s以內(nèi)，出池水流與下游河道實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡，采用消力池消能是可行的。3.3.7邊坡穩(wěn)定分析及加固處理樞紐區(qū)主要邊坡包括：壩軸線上游近壩庫岸B1堆積體邊坡、壩下游左岸B2、B20堆積體。通過大量的研究后得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識：（1） 近壩庫岸分布有B1崩塌堆積體，經(jīng)分析研究表明：當(dāng)壩前水位發(fā)生驟降時，t1c凝灰?guī)r夾層以上的堆積體可能發(fā)生失穩(wěn)破壞，以牽引式滑移為主。對該范圍布置鋼筋混凝土網(wǎng)格梁護(hù)坡后，可避免水下邊坡滑動而牽引堆積體失穩(wěn)。堆積體中部靠上游部位，位于t2?t3夾層之間的堆積體可能發(fā)生淺表層（厚度5m?7m）或以堆積體與基巖接觸帶為滑面產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。為此，在失穩(wěn)區(qū)設(shè)置鋼筋混凝土網(wǎng)格梁，節(jié)點(diǎn)處間隔布置錨桿與預(yù)應(yīng)力錨索加固。t3凝灰?guī)r夾