淺析水利工程施工中大壩基礎(chǔ)處理關(guān)鍵技術(shù)論文
1工程概況
甘肅某水利工程的主要用途是防洪，大壩為砼重力壩，最大高度達80m。在壩基的四周，共有6條NE向斷層及河床基巖槽，其中以河床F1與右岸F2對建筑物的影響最為明顯。壩基巖體包括砂巖、頁巖及灰?guī)r，具有較強的透水性，同時壩址處地下水以裂縫(承壓)水為主。據(jù)不透水規(guī)定，河床及兩岸位置應(yīng)分別設(shè)在37～59m、52～93m。在總體上，壩基巖石的實際強度與砼重力壩的建設(shè)要求相符。但因斷層地質(zhì)的影響，在水利工程施工中應(yīng)注意軟弱夾層和壩基滲漏等問題。
2壩基開挖
在水利工程施工中大壩基礎(chǔ)及岸坡采用臺階式開挖方式。為了方便施工，每一壩段臺階的寬度應(yīng)比壩段總寬度的1/2大，且應(yīng)≥4m;岸坡按每15米高差開挖一馬道，并控制開挖坡比，注意如若巖體產(chǎn)狀不利或遇順向坡，應(yīng)在放寬坡比的同時，采取排水、設(shè)邊坡截水溝、錨桿支護、預應(yīng)力錨桿加固、表面噴護砼封閉保護及設(shè)砼阻滑鍵等支護措施，注意密切監(jiān)測邊坡的變形情況。
在基坑開挖中，針對兩岸壩段高程過高的情況，應(yīng)以基巖施工標準為依據(jù)改進河床，如若存在裂縫或間隙夾層等問題，無疑會使基面風化加劇。據(jù)地勘資料顯示，河床基巖頂板的最低高程及弱—強風化的下限高程分別為152.74m、150.84m，為了適應(yīng)建筑物布置、壩基巖體質(zhì)量及剪切帶性狀等的需要，應(yīng)控制建基面的高程。在壩基開挖中，針對遇到的斷層、軟弱夾層及巖溶等地質(zhì)問題，建議在綜合分析客觀實際的基礎(chǔ)上，制定針對性的處理方案。
2.1斷層
針對寬度>1m的斷層、裂隙密集帶及剪切交匯帶，建議采取“槽挖+置換砼”的處理措施。其中，砼塞深度應(yīng)為破碎帶寬度的1.0～1.5倍;槽挖斷面設(shè)為梯形及其側(cè)邊坡度比為1∶0.5;對于壩趾、壩踵出露處的斷層，應(yīng)適當延長其開挖范圍及加深其回填深度;斷層開挖與回填砼塞后，應(yīng)對其四周做固結(jié)灌漿處理，注意灌漿深度應(yīng)至斷層下盤一兩米處。同時，剪切帶性狀差、裂隙發(fā)育及巖石破碎的重要地段也應(yīng)做
固結(jié)灌漿處理，以提高地基的承載力。
2.2軟弱夾層
在水利工程施工中，如若未妥善處理存在軟弱夾層的地基，則會危及建筑物的安全穩(wěn)定性。
案例工程壩基中軟弱夾層的組份以軟弱的風化土為主，并具有形狀不規(guī)則、影響范圍廣及貫穿整個壩基等特點。因此，為了保護建筑物的安全穩(wěn)定性，應(yīng)通過灌漿處理來提高壩基的承載力，這是一種置換法，即將砼灌入軟弱夾層中，使其與夾層物質(zhì)混合，繼而通過改變夾層的`組份來提高其承載力。
2.3巖溶
在壩基開挖中應(yīng)妥善處理巖溶，即含泥質(zhì)生物灰?guī)r是一種強巖溶層，建議在基坑開挖時，用砼置換處理壩基發(fā)育的緩傾角、淺層溶蝕裂隙;針對埋深較大及無法通過地表開挖回填砼來處理的溶蝕帶，建議進行井挖追蹤回填或固結(jié)灌漿處理;針對壩基右岸的KW64巖溶系統(tǒng)和溶洞，建議先洞挖或明挖清除，再回填厚度一定的砼，并設(shè)專門的管路來引出KW64巖溶系統(tǒng)的水流;針對平洞開挖中所遇的溶洞，建議先擴挖清理或追索
掏挖，再回填砼，并在必要時進行回填灌漿和固結(jié)灌漿。
3基滲流控制
為了降低壩基的滲漏量及穩(wěn)定軟弱夾層，應(yīng)對壩基滲流進行有效控制，具體采取“豎直灌漿帷幕+排水”的壩基滲流控制方案，即先在壩基前緣及壩肩設(shè)豎直帷幕，再在其后設(shè)排水設(shè)施，以消減幕后的殘余水頭。在這一方案下，防滲面積達3.89萬m2及帷幕灌漿、排水進尺分別達2.83萬m和1.38萬m。
3.1設(shè)置防滲帷幕
防滲帷幕是一種應(yīng)用效果較佳的排水方式，其在案例工程中的應(yīng)用如下：先將防滲帷幕設(shè)在上游基礎(chǔ)灌漿廊道中，再分別延伸至壩肩山體，并停在地下水位與正常蓄水位相交的145m高程處，此時防滲帷幕總長超過549m;水墊塘上按“一”字形設(shè)防滲帷幕及保證其處在二道壩基灌漿廊道中，并按山體走向延伸至30m，此時防滲線路總長應(yīng)低于295m。依照經(jīng)驗，防滲帷幕的設(shè)置應(yīng)滿足如下標準：壩基防滲帷幕的透水率q應(yīng)≤3Lu;水塘、山體及壩肩的透水率應(yīng)≤5.0Lu。通常而言，防滲帷幕單排設(shè)孔，其中F1、F2沿河流流向及在具有較好滲水性的地段上設(shè)孔，具體設(shè)深度超過13m的固結(jié)灌漿孔，以使壩基巖體的抗?jié)B性更強。在帷幕灌漿中，孔形以垂直孔為主及其排距、間距分別為0.2m和2.0m。調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，僅F1和F2的巖體具有較好的透水性，建議選用懸掛式防滲帷幕，并保證壩基帷幕深度超過30m、封閉帷幕深度超過16m。在實際施工中，防滲帷幕應(yīng)以灌漿孔段的客觀實際為依據(jù)采取分段鉆灌和孔內(nèi)循環(huán)灌注法，并選用525#普通硅酸鹽水泥，同時針對帷幕表層段而言，其灌漿壓力應(yīng)為其他孔段的一兩倍。
3.2設(shè)置基礎(chǔ)排水
壩基中的排水孔可對控制壩基的揚壓力具有重要作用，建議按如下要求設(shè)排水孔：在防滲帷幕后設(shè)基礎(chǔ)排水孔;在水墊塘附件上設(shè)成排封閉型排水孔;在封閉抽排區(qū)間設(shè)縱橫3排輔助排水孔。在設(shè)置排水孔時，應(yīng)控制好如下技術(shù)參數(shù)：孔距設(shè)為3m;孔徑設(shè)為90～113mm;排水孔傾斜向下游及其傾角設(shè)為75°;輔助排水孔設(shè)為垂直孔;主排水孔孔深設(shè)為帷幕孔深的2/3，其中封閉型排水孔、輔助排水孔的孔深分別設(shè)為12m和9m。通過分析發(fā)現(xiàn)，壩基軟弱夾層具有較弱的抗?jié)B破壞力，其臨界滲透比、破壞滲透比分別為2.5～6、20～46。因此，任一類排水孔從剪切破碎帶穿過時都應(yīng)采取孔內(nèi)保護措施，以防軟弱夾層出現(xiàn)滲透破壞。
4結(jié)語
綜上所述，在水利工程施工中壩基處理的關(guān)鍵在于缺陷地質(zhì)的處理及滲流控制。但在未來的發(fā)展中，壩基處理的要求有待進一步提高，以充分發(fā)揮水利工程對社會經(jīng)濟的服務(wù)能力。
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