176---乌江渡发电厂尾水右岸冲坑的研究处理及探索

乌江渡发电厂尾水右岸冲坑治理措施的探索
王安东
摘要：在弄清乌江渡发电厂尾水河道冲坑及两岸“耳状”崩塌区发展过程的基础上，探讨了以往冲坑治理的经验和教训，分析了尾水右岸冲坑目前尚存在的问题，提出了如何治理及对主要混凝土护坡基础进行彻底加固的建议。

关键词：乌江渡发电厂；尾水冲坑；治理措施；探索
0概况
乌江渡发电厂尾水冲抗位于大坝下游0+296～0+388m（即图1Y9～Y11断面间），如图1
所示。

是放空洞和右泄洪洞水舌主击部位。

该区地层属茅草铺灰岩第二大层的第一小层（12
1
m
T），系角砾状灰岩或灰岩夹炭质页岩，岩石受构造挤压后极为破碎，裂隙密度30～111条/m2，裂隙率为0.29%～10.7%，呈架空状及弱胶结的碎石、块石，空隙率高、力学强度低。

乌江渡发电厂尾水冲坑主要是放空洞和右泄洪洞挑流冲刷所形成的。

它的形成可分为2个阶段。

第一阶段为1979年12月至1982年5月。

在1979年底大坝建成开始蓄水后，水库主要开启放空洞泄洪，经过2个汛期的泄洪冲刷（运行508d，历时11790h），原先顺直的尾水河段分别向左、右岸拓宽20m和30m，冲坑处630m高程水垫的最大宽度和面积增至150m和8000m2，初步形成冲刷体积达7.5万m3的“耳状”冲坑雏形。

第二阶段为1982年5月至今。

1982年后右泄洪洞等各泄洪建筑物相继建成并投入运行，放空洞停止使用。

由于右泄洪洞水舌主击中心较放空洞偏左40m左右，冲坑进一步扩展且向左侧发
展，至1988年11月冲坑水垫宽度已达200m，较建库前水面宽增加了一倍，至此冲坑“耳状”冲塌区已基本形成。

1冲坑的研究及处理情况
由于冲坑的逐年扩展，致使两岸边坡发生坍塌，危及到两岸坡体和进厂公路的安全。

乌江渡发电厂对此非常重视，1982年11月至1984年4月，首次对尾水右岸冲坑坍塌区进行了护坡衬砌处理，浇筑了从坡脚到670m高程进厂公路的混凝土护坡；当时并预计到冲坑左岸岸坡崩塌后可能中断804m高程公路，故1984年在左岸山体内另开避了开冲塌区的交通洞，以保证左岸公路畅通。

由于右岸混凝土护坡基础变化座落在茅草铺灰岩扭曲破碎带上，且长期受汛期泄洪水流冲刷，到1988年护坡基础已基本淘空，底板部分崩塌。

1989年，乌江渡发电厂与武汉水利电力学院合作，在分析研究乌江渡水电站右岸冲坑实测资料的基础上，对冲坑的稳定形态及发展作了深入的研究，提出了《乌江渡发电厂尾水冲坑稳定形态及尺度的研究》报告，指出自1984年汛后至今，右岸护坡护坦已形成数千立方米空腔，0+3.00～0+19.00的混凝土坠入江中的原因是基础处理不好造成的，应对基础进行及时加固处理，以确保右岸护坡的整体稳定及670m高程进厂公路的安全，于是又对混凝土护坡基础进行了局部加固处理。

1993年8月冲坑左岸进一步发展，考虑到可能产生更大的山体崩塌、堵塞河道抬高尾水位等恶果，于1994年12月至1998年2月利用枯水期对冲坑左岸及坡岸进行了防护处理。

1998年检查时，发现右岸护坡水下部分又已普遍被淘蚀，其中上游段基础形成垂直深度15m、水平宽度9m、长16m的三棱椎状倒悬空腔，体积约1200m3，严重威胁到原混凝土护坡的稳定。

1998年至2001年，乌江渡发电厂按照“内、外兼顾”的原则（内部加强基础强度，增强基础抗冲刷能力；外部再将原混凝土护坡水毁部分修复，并增加防护面积），分Ⅲ期对右岸混凝土护坡进行了加固处理。

1.1第Ⅰ期在1998年12月至1999年5月进行，用混凝土封闭冲坑上、下游侧软弱岩石，采用水下混凝土将原冲坑护坡外缘及上游水下空腔填充；部分地区进行基础灌浆；在原护坡重要部位设置Φ75mm的固结灌浆锚筋桩；护坡外缘水下抛投150个2m3的钢筋笼块石护脚。

该期工程完成的工程量为护坡混凝土2906.66m3，水下混凝土3744.1m3，固结灌浆1639m，钢筋笼块石480m3。

1.2第Ⅱ期在2000年1月至2000年3月进行，在630m高程平台布设Φ32mm的插筋桩171.8m，固结灌浆167.2m。

1.3第Ⅲ期在2000年12月至2001年3月进行，在Ⅰ、Ⅱ期的基础上又分别在630m、635m高程平台布设Φ180mm的抗冲抗滑桩3421.74m，对基础进行固结灌浆3325.6m，在原护坡背布设Φ32mm的插筋桩。

2对右岸冲坑治理措施的探索
乌江渡水电站尾水右岸冲坑，从形成开始就引起各级领导的高度重视，并切实进行了研究和处理。

通过初期的混凝土护坡工程和后期的加固处理，有效地确保了多年来护坡的稳定，延缓了冲坑向右岸的横向扩展。

但由于在混凝土护坡处理之初，对泄洪水流的冲蚀扩展以及基础地质特性的认识不足，导致
对混凝土护坡处理的轻视，致使护坦下部相继发生淘空及混凝土护坡坠落现象，严重影响混凝土护坡的安全，更严重威胁冲坑右岸坡体和670m高程进厂公路的安全。

虽然在后期的研究处理中已经清楚认识到了混凝土护坡基础的薄弱性，以及泄洪水流冲蚀的巨大影响，但还是没有从根本上解决护坡基础薄弱的问题，这已经从第Ⅲ期加固工程的钻孔资料中得到证实，通过钻孔发现：1）几乎所有桩孔都存在漏水现象；
2）630m、635m高程平台的混凝土与基岩之间都存在一些连续的空洞并与河道串通；
3）大部分桩孔的混凝土与基岩之间都是一些松散砂石堆积体和泥夹石，在灌浆过程中需采用多次回填砂浆的方式才最终起压；部分桩孔遇空洞，甚至连砂浆都无法回填，最后只能采取钢管隔离的方式成桩。

这些情况说明：
1）630m、635m高程平台原混凝土浇筑前基岩未得到充分的处理，可能是由于未清基的原因，导致混凝土与基岩结合面之间形成一些松散砂石堆积体和泥夹石；
2）由于泄洪水流的冲刷和淘蚀，使混凝土与基岩间的松散砂石堆积体和泥夹石逐渐被水流剥落带走形成一些空洞，有的甚至直接与河道串通；
3）基础存在较大的裂隙或空洞；
4）部分桩孔遭遇的空洞较大，并且有的直接与河道串通。

虽然在Ⅲ期加固工程中通过固结灌浆和在630m、635m平台增设抗冲抗滑桩的方式，在一定程度上确保了混凝土护坡的稳定，减少了护坡混凝土的坍塌，但还是没有从根本上解决护坡混凝土基础薄弱的问题。

随着泄洪水流的不断冲蚀和淘蚀，不仅原护坡混凝土与基岩间的松散堆积体会被尽数带走，而且才建成的抗冲抗滑桩也会遭到磨损，那时整个护坡混凝土下部仍将形成一个巨大的空腔，严重威胁整个混凝土护坡、右岸坡体以及670m高程进厂公路的安全。

因此，当务之急应是在已采取加固措施的基础上采取工程措施对主要混凝土护坡基础进行彻底的加固和处理。

在处理的过程中尽量将空腔周围、护坡与基岩间的松散堆积物及泥夹石清除，可依据《乌江渡发电厂尾水冲坑稳定形态及尺度的研究》，考虑从河床的最低冲刷高程612m基岩位置立模浇筑水下混凝土至630m高程平台，从而使它与以前采取的工程措施和整个混凝土护坡形成一个严密的整体，彻底巩固混凝土护坡的基础。

同时，还可以根据设计泄洪流量计算出坡脚相应的水流速度，再投抛不会被该流速冲走的石笼或混凝土块于坡脚进行护坡，这样可以减轻水流对基础的冲刷和淘蚀，确保整个混凝土护坡的稳定。

参考文献:
[1]武汉水利电力学院.乌江渡发电厂.乌江渡发电厂尾水冲坑稳定形态及尺度的研究[R].武汉.1989.
[2]国家电力公司贵阳勘测设计研究院岩土工程公司.乌江渡水电站尾水右岸冲坑Ⅲ期加固处理工程施工报告
[R].贵阳.2001年.
[3]赵煜.乌江渡水电站尾水右岸冲坑护坡加固处理[J].贵州水力发电.2000.14(1).57-60.
(选自《贵州水力发电》2002年第3期)。