殷国锋

(浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司，浙江 杭州 310002)

1 工程概况

南极洛河水电站位于云南省迪庆州维西县巴迪乡，首部枢纽位于澜沧江上游右岸一级支流南极洛河上，厂址位于澜沧江右岸，距南极洛河与澜沧江交汇处下游直线距离约1.0 km处。电站为高水头有压引水式电站，水库正常蓄水位高程2 918 m，最大设计静水头1 087 m，装机容量70 MW。工程建筑物主要由首部枢纽、发电引水隧洞、调压井、压力管道、地面厂房等组成。工程于2012年8月开工，2015年12月投入运行。

本工程前期开展了一定的勘察工作，以地质测绘为主，坝址和厂址进行了少量钻探。

2 工程区地质概况

2.1 地形地貌

工程区位于青藏高原东南缘，横断山脉中段的“三江”并流区，工程区群山纵横，河流穿插切割，山脉和峡谷相衬，构成了流域高中山、山地及谷坝镶嵌其中的总体地形地貌，属典型高原峡谷地形。

2.2 地层岩性

区内出露的地层由老到新有：元古界崇山群(Ptch)片麻岩、二云片岩、变粒岩等、石炭系(C)片岩、板岩、大理岩等、二叠系下统(P1)千枚岩、砂岩、板岩等；二叠系上统(P2)砂岩、千枚岩、板岩等；三叠系中统(T2)流纹岩、千枚状板岩等；侏罗系中统(J2)砂岩、板岩等；第四系松散堆积体。局部有燕山晚期酸性岩浆的侵入。

2.3 地质构造

工程区位于欧亚板块与印度板块碰撞挤压带东南缘，大地构造单元上为三江地槽的唐古拉—兰坪思茅地层褶皱系，东部为松潘甘孜地槽，西边为唐古拉地槽褶皱系。受印度板块和欧亚板块碰撞的影响，新构造运动十分强烈，区域断裂构造复杂，一系列的近南北向深断裂构成区域构造格架(如澜沧江深断裂等)。

工程区地质构造主要以北北西向断裂为主，发育的主要断裂带有：獐子山断裂(F1)、南极洛断裂(F2)、巴东断裂(F3)、洛扎洛断裂(F4)、结义断裂(F5)、热水塘断裂(F6)和巴迪断裂(F7)。区域地质构造分布如下所示(见图1)。

3 首部枢纽主要工程地质问题及施工处理

3.1 工程地质条件

首部枢纽挡水建筑物位于南极洛河上，坝型为混凝土重力坝，最大坝高21.5 m。坝轴线处河谷地形较开阔，地表高程2 897～2 900 m，宽约80 m，河水面宽约15 m，水流湍急。河床覆盖层为第四系冲洪积砂卵砾石夹孤石，局部见漂石，上部较松散，下部较密实，中等—强透水性，最大厚度57 m。坝址基岩为元古界崇山群片麻岩，岩层产状N35°W，SW∠65°，与坝轴线交角约25°，倾向上游右岸；左岸弱风化基岩裸露，右岸崩坡积覆盖层厚度达8～11 m，成分为粉质粘土夹碎块石。坝址区地质构造简单，断层不发育。

图1 南极洛河水电站区域地质图

3.2 主要工程地质问题

首部枢纽主要工程地质问题是河床覆盖层深厚，上部砂砾石层堆积松散，承载力低，不能直接作为重力坝坝基，需进行地基处理。同时，坝基河床砂卵砾石层属中等～强透水性，存在渗漏和渗透稳定问题，两岸上部基岩透水率大于10 Lu,亦存在渗漏问题，需防渗处理。

3.3 施工处理措施

3.3.1 地基处理

南极洛河首部枢纽为混凝土重力坝，从左岸到右岸依次为左岸非溢流坝段、溢流坝段、泄洪冲沙闸、发电进水口、右岸土石连接坝段组成。坝顶总长147.5 m。

施工中坝基开挖分两期进行，右岸为一期基坑，左岸为二期基坑，一期基坑先开挖。一期基坑开挖至2 890 m高程后未见基岩，加深开挖至2 885 m 高程后仍为砂卵砾石层；后经过补充勘察，发现原勘察单位将河床漂石局部误判为基岩，实际河床覆盖层最大厚度57 m(自原始地表起算)。

由于覆盖层太深，坝基按原设计方案开挖至弱风化基岩已经不可行。经分析论证，决定对坝基左右岸开挖至不同的高程并回填处理。具体方案如下：一期基坑右岸坡连接坝段，挖除地表松散砂卵砾石和崩坡积层，挖深至2 894 m高程；一期基坑及右岸坡连接坝段基坑均采用碎块石分层碾压回填至2 898 m 高程；二期基坑挖除河床上部砂卵砾石至2 894 m高程，采用碎块石分层碾压回填至2 898 m高程。经过上述地基处理后，大坝建基面统一抬升至2 898 m高程。

回填完成后进行了10组载荷试验，试验结果表明回填后地基承载力均不低于350 kPa，满足设计要求。

3.3.2 渗控处理

为了解决坝基渗漏和渗透稳定问题，河床段坝基采用混凝土防渗墙处理，两岸基岩进行帷幕灌浆。河床段防渗墙轴线位于坝轴线上游14.70 m，轴线方向在右岸坝横0+062.9往下游拐向发电洞进水口方向，右岸防渗墙延伸到正常蓄水位与相对不透水层线(q≤5 Lu)的交点。防渗墙中采用冲击钻机造孔，粘土泥浆固壁，墙底深入弱风化基岩深度不少于0.5 m。为了与河床坝段上游防渗墙形成封闭的防渗体系，两岸坝段基岩进行了帷幕灌浆，灌浆孔深度深入到相对不透水层界线(q≤5 Lu)以下5 m。

4 发电引水系统主要工程地质问题及施工处理

4.1 概况

本工程发电引水系统包括进水口、发电引水隧洞、调压井和压力管道。进水口位于首部枢纽右岸7号坝段位置，进水口与发电引水隧洞进口之间采用外包混凝土钢管连接。发电引水隧洞为长5 300 m的有压隧洞，圆拱直墙型开挖断面，调压井布置于隧洞末端，调压井后接压力管道；压力管道全长1 989 m，采用洞内埋管方式，由8段平洞(城门洞形开挖断面)和7段斜井(圆形开挖断面)组成。

4.2 工程地质条件

发电引水隧洞穿越陡峭的中高山峡谷区，隧洞埋深一般200～1 000 m。发电引水隧洞从上游到下游依次为元古界崇山群、燕山晚期、三叠系中统、侏罗系中统、二叠系上统、二叠系下统地层，岩性以花岗岩、砂岩、板岩、片岩为主。隧洞沿线穿越3条区域断裂，从上游到下游依次为：南极洛断裂(F2)，从隧洞桩号2+225 m附近通过，近SN向延伸，向西倾，倾角65°～75°，主要由片状岩、构造角砾岩组成，夹少量糜棱岩、断层泥，断裂带宽约80 m。巴东断裂(F3)从隧洞桩号3+975 m附近通过，产状N0°～10°W，SW∠70°～85°，主要由压碎岩、夹少量断层，两侧岩层挤压倒转，牵引褶曲发育,断裂带宽约110 m。洛扎洛断裂(F4)从隧洞桩号4+375 m附近通过，产状N0～10°W，NE∠60°～80°，断裂破碎带见压碎岩、千枚岩、糜棱岩等,断裂带宽约100 m。另外结义断裂(F5)从压力管道中段通过，产状N15°W，NE∠80°～90°，断裂带强烈挤压，岩石破碎，片理发育。

依据《水利水电工程地质勘察规范》，进行隧洞围岩分类，以岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状五项因素之和的总评分为基本判据，围岩强度应力比为限定判据。发电引水隧洞围岩分类结果如下：Ⅱ类围岩长498 m，占总长的9.4%；Ⅲ类围岩长2 240 m，占总长的42.3%；Ⅳ～Ⅴ类围岩长2 562 m，占总长的48.3%。压力管道围岩分类结果如下：Ⅱ类围岩长215 m，占总长的10.8%；Ⅲ类围岩长320 m，占总长的16.1%；Ⅳ～Ⅴ类围岩长1 454 m，占总长的73.1%。

4.3 主要工程地质问题

发电引水系统沿线通过4条大断裂，工程地质条件复杂，主要受断层、节理发育程度、岩性和地下水控制，除了进口段(围岩为花岗岩)Ⅱ类围岩占比较高外，其余洞段Ⅳ～Ⅴ类围岩占比在50%以上。Ⅳ～Ⅴ类围岩洞室极不稳定，为施工期临时支护造成了极大的挑战。

4.4 施工处理措施

Ⅱ类围岩不进行临时支护，局部不稳定岩体采用随机锚杆处理。Ⅲ类围岩结合永久支护要求采用随机(系统)锚杆、挂钢筋网、喷C25混凝土支护等措施。Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖中临时支护采用钢拱架、超前小导管等措施，二次支护需采用混凝土衬砌。压力管道段管道安装完成后回填混凝土处理。

5 厂址主要工程地质问题及施工处理

5.1 工程地质条件

厂址位于澜沧江右岸一级阶地上，厂后边坡坡度35°～40°，覆盖层为第四系残坡积碎石土，厂址地表厚度5～12 m。基岩为二叠系下统(P1)千枚状板岩和长石细砂岩，呈不等厚互层，岩层产状N16°E，NW∠65°。压力管道平洞开挖揭露强卸荷带埋深10～42 m，边坡岩层卸荷变形强烈，岩体破碎。

5.2 主要工程地质问题

厂址工程地质条件一般，挖除地表覆盖层后，厂房基础可置于弱风化基岩上，满足承载力要求。存在的主要工程地质问题是厂房基础开挖量较大，开挖后形成厂后高边坡。虽然厂址岩层倾向澜沧江上游，斜倾山体内，自然边坡总体稳定，但由于厂后山体风化卸荷强烈，施工时需要重视边坡稳定问题。

5.3 施工处理措施

厂后边坡开挖过程中，由于坡体上部强卸荷带岩体松散破碎，且开挖后未及时支护，导致主厂房段和装配厂之间边坡发生坍方，坍塌段上下游长约20 m，高差40 m，幸未造成人员伤亡。坍塌发生后，清除表层松动岩石后，采取喷混凝土临时封闭破面，挂网锚喷处理，坍方坡口线外委布设2排锁口锚筋桩。

厂后边坡永久处理措施：预应力锚索加贴坡混凝土，坡面布设排水孔加强排水，坡顶外侧设置被动防护网、截水沟等处理措施。厂后边坡共布置了18只振炫式多点位移计进行边坡变形监测，监测周期为30 d电子读数1次。监测资料显示，厂房自2015年底投产至今，各监测点位移在小范围内浮动，与时间季节有关且呈周期性变化，说明边坡稳定。

6 结 语

(1)南极洛河水电站地处滇西北“三江”并流区，坝址位于澜沧江深大断裂河谷的支流，地形地质条件复杂。

(2)坝址河谷分布有深厚松散层，坝基基坑开挖15 m深后发现原勘察单位将河床漂石局部误判为基岩，后经补充勘察，查明了坝址区深厚松散层的分布。坝基基坑采用碎块石分层碾压回填至原始地表，作为重力坝基础；河床段坝基采用混凝土防渗墙，两岸坡基岩进行帷幕灌浆来解决坝基防渗问题。

(3)发电引水系统沿线工程地质条件复杂，穿越多条断裂带，岩性以片岩板岩为主，成洞条件差。隧洞开挖期间，通过加强施工地质工作，及时进行围岩编录和超前预报，保障了隧洞的安全顺利贯通。

(4)厂址后边坡岩体风化卸荷强烈，边坡开挖时由于未及时支护，曾发生浅层滑坡，后采用了预应力锚索加贴坡混凝土处理。

(5)南极洛河水电站自2015年底投产至今，已安全运行5年多。实践表明，所采取的工程处理措施是合理、成功的，可供复杂地质条件下类似工程借鉴。

(6)由于受多方面因素制约，中小型水电工程前期勘察周期一般均较短，外业勘察手段通常以地表地质测绘为主。因此，施工阶段应加强施工地质工作，及时预测、发现并处理施工揭露的重大地质问题，弥补前期勘察工作的不足，保障工程施工顺利进行。