云南省硕多岗河吊江岩水电站坝址比选综合分析

　　摘要：吊江岩水电站是云南迪庆州“十一五”期间水资源开发的重点项目之一。主要以发电为主。电力送出依托云南电网，主要供电范围是迪庆州。吊江岩水电站装机规模适中，水库淹没损失小，不存在制约工程建设的技术和社会因素，工程的技术经济指标较为优越，建设条件完备，建成后发电效益良好，同时还有促进当地社会经济发展，促进环境保护，促进当地旅游资源开发等效益。

　　关键词：工程地质条件,混凝土闸坝,水库正常蓄水位,库容,装机容量

　　1概况

　　吊江岩水电站位于云南省迪庆州香格里拉县境内，开发河段为硕多岗河，属于金沙江一级支流。河流全长约153km，流域面积1966.2km2，河口多年平均流量30.4m3/s，总落差2100m，平均比降13.7‰。电站控制流域面积1635km2，坝址处多年平均流量27m3/s，采用径流式开发。

　　本工程枢纽布置主要有混凝土闸坝、压力引水系统和发电厂房。坝顶高程2554m，坝顶长度116m，最大坝高18m。引水隧洞长约2.2km，厂房为地面式厂房。

　　水库正常蓄水位2550m，库容32×104m3，无调节，装机容量30MW、保证出力9.3MW、多年平均发电量1.37亿kw·h。

　　枢纽区有214国道通往丽江、香格里拉县等地，交通十分便利。

　　2区域地质及地震

　　工程区位于青藏高原东南缘，横断山脉中段，属高山峡谷地貌，总体地势北高南低。区内地形切割强烈，山脉、水系走向受构造控制。硕多岗河为金沙江左岸一级支流，展布方向为NW～SE向，中下游谷底高程为1800～3000m之间，沿河两岸分水岭高程多大于4000m，峰谷相对高差大于2000m。

　　区内出露地层除侏罗系、白垩系外，寒武系至第四系地层均有分布。

　　沿硕多岗河河谷及楚波断裂以东、哈巴雪山以北地区也有少量石炭系、二叠系地层分布;三叠系地层主要分布于硕多岗河河谷及其以东、哈巴雪山以北地区;第三系主要分布在中甸盆地、金沙江以南等地。第四系主要分布在金沙江、硕多岗河等河谷地带及山间盆地。

　　本区位于青、藏、滇、缅“歹”字型构造北段东部，主要构造形迹由近东西转为北西向，地质构造十分复杂。本区所处Ⅰ级构造单元为松潘-甘孜褶皱系，Ⅱ级构造单元为中甸褶皱系，Ⅲ级构造单元为中甸褶皱束。该褶皱主要展布于藏北、青海、川西接壤区，中甸地区仅是由川西南延的一部分，云南省内称中甸褶皱带。区内构造形变特点表现为：西部沿金沙江泽通至金江段河谷总体组成NNW向的复式背斜构造;东部总体组成北西向展布的断裂褶皱构造带，褶皱多为紧密线状且多被断裂破坏，断裂主要为逆冲断裂。

　　近场区的主要构造形迹特征如下：松林坪背斜、克都向斜、达拉背斜、中甸断裂、克松断裂、松林坪断裂、土官村断裂、楚波断裂等。区内地形切割强烈，山脉、水系走向受构造控制。

　　本工程区的地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.2g，地震动反应谱特征周期为0.4s，区域构造稳定性较差。

　　3 坝址区基本地质条件

　　坝址区河谷狭窄，呈“V”字型，河段平均比降26‰。河谷两岸地形基本对称，地形坡度40～50°，局部为陡崖。左岸发育一级支流冲江河，距硕多岗河1～2km平行并流，距坝址区上游约0.3km汇入硕多岗河。

　　两岸山坡主要出露的地层为二叠系下统及第四系河床冲积层、坡崩积层、滑坡堆积层。此外，右岸松林坪断裂西侧和左岸支流冲江河上游河谷分别出露三叠系中统和二叠系上统地层。

　　第四系(Q)覆盖层主要为崩坡积和冲洪积堆积两种成因类型，按组成、结构、成因类型共分7层，总厚度9.98～36.00m。其中崩坡积层主要分布在两岸坝肩及坡脚处，成分主要为混合土碎石与碎石混合土。冲洪积层主要分布在河床部位，成分主要为卵石混合土、混合土卵石，层内夹有粉土质砾、粉土质砂层等。

　　第①层混合土碎石：广泛分布于左岸边坡表部及坡脚处，杂色，干燥，表部松散，中～下部密实。铅直厚度1.70～12m，水平厚度10～15m。分布特征由高向低逐渐增厚，坡脚处最厚。

　　第②层碎石混合土：广泛分布于左岸边坡，浅绿色，密实，铅直厚度10.00～16.70m,水平厚度20.00～25.00m水平埋深10.00～15.00m。

　　第③层粉土质砾：主要分布在左岸边坡及河床部位，铅直厚度4.72～5.00m，水平分布宽度20.00～30.00m，底面高程2528.22～2526.12m。

　　第④层卵石混合土：分布在河床部位，厚度为2.49～4.58m，顶板高程分别为2538.41～2537.52m。密实。层内夹有第④-1层粉土质砂及第④-2层含朽木粉土质砂层。

　　第⑤层混合土卵石：分布在河床下部，埋深为6.20～9.30m，厚度为0.95～3.78m，顶板高程分别为2532.21～2528.22m。密实。层内夹有第⑤-1层碎石混合土及第⑤-2层粉土质砂层。

　　第⑥层碎石混合土：为B1崩塌堆积体，分布于右岸边坡及坡脚处，厚度为12.30～20.00m，水平厚度40.00～50.00m，底面高程为2561.61～2542.43m。浅黄～浅灰色，密实。碎石含量为32.7%，砾石含量为54.10%，砂含量约9.80%，粉粒含量约3.4%。

　　第⑦层混合土碎石：为B1崩塌堆积体，位于第⑥层碎石混合土下部，厚度9.9～18.00m，水平厚度80.00～85.00m，埋深为12.30～20.00m，底面高程分别为2532.53～2543.61m。

　　基岩为二叠系下统(P1)岩性为板岩、千枚岩、炭质板岩、砂质板岩及钙质板岩。

　　坝址区地质构造复杂，由于背斜内断层、揉皱较发育，河谷两岸直立的软弱岩层倾倒现象明显，地表岩层产状较乱。

　　坝址区第四系覆盖范围广，基岩露头少，主要断层有：松林坪断裂，位于右岸山坡，走向NW。F1断层：沿冲江河左岸向硕多岗河右岸延伸，产状NW275°NE∠80～90°，断层宽5～10m，由断层角砾岩、糜棱岩等组成。

　　坝址区两岸物理地质作用强烈，右岸由上游至下游依次分布有：B2崩塌堆积体，长约1km，下游端距坝址约85m;B4崩塌堆积体，宽100～140m，分布高程2542～2615m，前缘抵达河床。坡体上有冲沟发育，目前处于蠕滑阶段，稳定性差;B1崩塌堆积体，沿硕多岗河分布，长度约为650m，后缘高程约为2650m，前缘抵达河床。厚度30m～36m，其物质组成为孤石、碎块石夹粉土、粘土，结构密实。该段边坡坡度不高，地形不陡，上部植被较发育，堆积体较密实，目前自然状态下稳定性较好。坝址下游左岸分布一个规模较大的滑坡H1，后缘平台及侧壁保存完好，前缘伸入河床，并覆盖了一部分原河床冲积层。滑坡长近430m，分布高程2530m～2800m，由碎块石及粉土、粘土等组成，厚度为36.94m~70m，估计方量300×104m3。

　　坝址选择考虑充分利用冲江河支流水量，故向上游不宜超过冲江河河口，并受F1断层制约，向下游不宜触及H1滑坡体，若继续向下游移避开H1，初步估算损失水头11m多。故综合考虑避开F1断层、崩塌堆积体、滑坡体等不利地质因素，以及水能利用条件即充分利用水头的要求坝址选择范围宜选在冲江河口下游约500m范围内。

　　4 坝线比选

　　4.1 各坝线地形地质条件比较

　　Ⅱ线位于Ⅲ线下游约110m，Ⅰ线位于Ⅱ线下游约60m。Ⅲ线相对于Ⅰ、Ⅱ线河床宽阔，Ⅰ、Ⅱ线宽度相当，3条坝线的风化、卸荷、崩塌等物理地质现象均较为发育，河床均为砂卵石冲积层，中部夹有粉土质砂层，相对不透水层埋深较深。3条坝线地质条件基本相当。其地形地质条件比较情况见表4-1。

　　4.2 各坝线工程地质条件综合分析

　　吊江岩水电站坝址处，河谷地形相对开阔，两岸地形基本对称完整，岸坡较缓，河床冲积层较厚，基岩埋深较大，两岸物理地质现象较发育。受坝址区左岸H1滑坡和右岸B1、B2崩塌堆积体的影响，可供坝线布置的范围非常有限。

　　为了选择合适的坝线，预可研阶段，在硕多岗河与其左岸支流冲江河河口下游300m范围的河段上，从下游向上游依次布置了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条勘探线进行地勘工作。经比较，Ⅰ勘线河床冲积层8~20m，相对较厚，左岸发育有H1滑坡堆积体，右岸发育有B1崩塌堆积体且下伏古河床，对挡水建筑物的布置及坝基防渗处理极其不利，此外，左岸引水隧洞进口处第四系覆盖层厚度较大，进洞困难，进口工程量大。Ⅱ勘线、Ⅲ勘线河床冲积层厚度分别为8~12m和6~15m，相差不大，均小于Ⅰ勘线。两勘探线左岸的工程地质条件基本相同，但右岸第四系覆盖层厚度差别较大，Ⅱ勘线为B1崩塌堆积体的前缘，最大厚度达50m，其间夹有淤泥层，岸坡稳定性差，其下还伏有古河床冲积层，基础防渗处理难度较大，而Ⅲ勘线右岸坡、崩积层最大厚度仅10m左右，基础防渗处理易于Ⅱ勘线。

　　由上可知，吊江岩水电站坝段各勘探线的工程地质条件都不理想。相对而言，Ⅲ勘线相对较好，因其右岸建筑物可以避开H1滑坡堆积体、B1崩塌堆积体及其下伏古河床的影响，故预可研阶段选择Ⅲ勘线作为坝线。预可的审查意见中也基本同意该坝线，但要求做进一步比选。

　　可研阶段对预可阶段地勘Ⅰ坝线的位置进行微调避开左岸H1滑坡体，则初步判断Ⅰ线和Ⅱ线两岸条件相当，且Ⅰ线河床宽度较窄，具有一定优势故本次在进一步查明地质条件的基础上，对调整后的Ⅰ线、预可阶段的Ⅱ线和Ⅲ3条坝线展开比选工作。

　　根据表4-1分析，三条勘探线工程地质条件均不理想，地质条件没有本质差别。相对而言，Ⅰ坝线河谷宽度比Ⅱ、Ⅲ坝线窄，地形条件Ⅰ坝线好于Ⅱ、Ⅲ坝线。

　　覆盖层厚度，Ⅲ坝线覆盖层最薄，Ⅰ坝线最厚;右岸Ⅰ坝线和Ⅱ线相差不大，均大于Ⅲ坝线;崩塌堆积体分布范围Ⅰ、Ⅱ坝线远大于Ⅲ坝线;河床覆盖层厚度及性状差别小，均为冲洪物组成;坝基岩性基本相同，均为二叠系下统板岩等，岩体极破碎，Ⅲ坝线略好。

　　通过对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ坝线地质条件综合分析可见：

　　①Ⅰ坝线河谷宽度较Ⅱ、Ⅲ坝线窄，对减少坝肩开挖量有利。

　　②Ⅰ、Ⅱ坝线右坝肩自然稳定性较好;Ⅲ坝线自然稳定性差，存在坝肩边坡稳定问题。

　　③三条坝线均存在坝基渗漏和坝肩渗漏、渗透稳定等问题，防渗处理均存在一定难度。

　　④各坝线均存在地质缺陷，采取必要的工程处理措施后，具备建坝的工程地质条件。因此Ⅰ坝线作为拦河坝线较为有利。

　　5结论

　　(1)从地质条件看，由于三条坝线相距较近，基础地质条件方面也较相似，均具备修建混凝土坝的工程地质条件。Ⅲ坝线河床相对宽阔，覆盖层较薄，右坝肩发育B4崩塌堆积体，局部不稳需要工程措施处理，对坝肩的稳定影响较大，Ⅰ、Ⅱ线河床较窄，比Ⅲ坝线窄约30m，右坝肩均处于B1崩塌堆积体上，但B1崩塌堆积体处于自然稳定状态，且右坝肩处较为平缓，开挖后坝顶以上永久边坡较低，分别为8m和21m，相比较而言Ⅰ线条件相对较优。从防渗角度分析，Ⅲ线相对不透水层埋深较浅，防渗处理相对较易;Ⅱ线风化范围略大，岩体完整程度较差，相对隔水层埋深较深，防渗范围较大，且右岸发育有B1其分布范围较大，防渗处理难度大;Ⅰ线基岩属强透水层，无相对隔水层，且右岸也发育有B1，防渗难度较大;但由于Ⅰ线坝线较短，弱风化下限埋深相对较浅，故其防渗帷幕的工程量相对最小。从基础条件的角度分析，河床覆盖层厚度及性状差别小，均为冲洪物组成，粉土质砂层差别较大，Ⅱ坝线有两层，粘粒含量3%，存在液化问题;Ⅰ、Ⅲ坝线有一层，粘粒含量9.2%，不存在砂土液化问题。

　　(2)从工程布置条件看，Ⅰ、Ⅱ线布置紧凑，坝轴线长度相当，Ⅲ线处河床开阔，坝轴线比Ⅰ、Ⅱ线长约30m，由于Ⅰ、Ⅱ线在Ⅲ线下游，相应引水洞比Ⅲ线短约170m和110m。

　　(3)从基础处理方案角度分析，由于河床覆盖层中部夹有粉土质砂层，该层摩擦系数较小，3条坝线均存在坝体深层抗滑稳定的问题，若3条坝线基础处理均采用全部挖除粉土质砂层的方案，则Ⅱ、Ⅲ线由于该粉土质砂层埋深较大分布范围大，Ⅰ线方案具有明显的优势。若采用保留该层同时进行高压旋喷灌浆处理，而Ⅰ线由于埋深过浅，经计算分析沿该层的抗滑稳定难以满足要求，对于Ⅰ线该方案不成立。故本次比选Ⅰ线采用全部挖除粉土质砂层、Ⅱ、Ⅲ线保留该层并进行高压旋喷灌浆处理。

　　(4)从施工角度分析，Ⅰ、Ⅱ线受崩塌堆积体的影响，防渗处理施工难度较大，其他条件相当。

　　综上所述，三方案中Ⅲ线坝线最长，工程量最大、该方案没有优势。Ⅰ、Ⅱ线坝线长度相当，布置条件、施工条件相当。Ⅰ坝线基础处理采用全部挖除粉土质砂层相比较Ⅱ线的旋喷桩方案施工难度减小且降低了工程的不确定性因素。综合分析，本阶段选定Ⅰ坝线为推荐坝线。

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