恰甫其海工程壩基不良地質(zhì)部分的處理措施及成果分析

(伊犁河建設(shè)開發(fā)管理局，新疆 伊犁 835400)

1 前 言

對(duì)水工建筑物來說，基礎(chǔ)處理是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)以往水利水電建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，由于地基基礎(chǔ)方面的原因而引發(fā)水工建筑物事故的，占相當(dāng)大的比例，由于地基方面的原因而影響工程發(fā)揮正常效益的，則數(shù)量更多。故很多水利工程十分重視地基處理工作，在地基處理方面做了大量工作，恰甫其海水利樞紐工程也不例外。

2 恰甫其海工程地質(zhì)概況

恰甫其海工程是位于我國(guó)新疆的一個(gè)大型水利工程，以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪等綜合利用效益。該工程采用黏土心墻壩作為擋水建筑物，屬Ⅰ級(jí)建筑物。該黏土心墻壩壩址區(qū)岸坡陡峻河谷狹窄呈“V”字形，巖層走向與河谷近正交，屬橫向河谷； 心墻防滲體鑲嵌在相對(duì)應(yīng)的兩條沖溝內(nèi)，心墻基礎(chǔ)處在溝底分部的同一巖組上，巖體完整性較好，不易產(chǎn)生不均勻變形；主要發(fā)育的順層斷層規(guī)模小，走向與心墻軸線平行，有利于抗?jié)B穩(wěn)定和防滲處理。順層走向的沖溝兩側(cè)邊坡高陡、整體穩(wěn)定，但在地基處理的過程中，不斷暴露出F34斷層及葫蘆裝沖刷坑兩項(xiàng)較大的地質(zhì)缺陷，嚴(yán)重影響地基的防滲效果。

3 壩基不良地質(zhì)情況介紹及處理措施

3.1 F34斷層

3.1.1 F34斷層情況介紹

在恰甫其海黏土心墻壩地基處理過程中暴露出樁號(hào)0+096～0+139.5分布的F34斷層。平面位置示意圖見圖1。

圖1 F34斷層平面位置示意圖

該斷層切穿壩基，斷層產(chǎn)狀：走向NE30～40°、SE∠85°，長(zhǎng)37m，斷層破碎帶寬2～4m，影響帶3～4m，斷層內(nèi)巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，夾有斷層泥，易形成壩基的滲漏通道?！赌雺菏酵潦瘔卧O(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 274—2001)中第6.3.1規(guī)定：當(dāng)巖石壩基有較大的透水性、軟弱夾層、風(fēng)化破碎或有化學(xué)溶蝕以致通過地層的滲漏量影響水庫(kù)效益，影響壩體和壩基的穩(wěn)定或滲透穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)對(duì)壩基進(jìn)行處理。因此，為提高F34斷層的基巖完整性，防止順斷層產(chǎn)生滲漏及滲透破壞，必須對(duì)F34斷層作工程處理。

3.1.2 F34斷層處理措施

3.1.2.1 混凝土塞處理

對(duì)F34斷層破碎帶采用混凝土塞處理，破碎帶長(zhǎng)約37m，開挖寬度2～4m，開挖深度1～2.5m，開挖邊坡1∶0.5。 為保證混凝土塞與心墻蓋板的一致性，回填混凝土標(biāo)號(hào)與心墻蓋板標(biāo)號(hào)相同，錨筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋(RL335),d=25mm，孔徑φ50mm，孔向?yàn)槠旅娣ň€方向。采用先注漿后插筋的方法，注漿配合比為1∶1.4，砂子粒徑1.15～2.5mm?；炷翝仓繉愉伭虾穸炔怀^30cm，振搗采用ZN50型振搗器人工振搗，間距不超過40cm。

3.1.2.2 破碎帶內(nèi)的巖體采用灌漿加固處理

在原帷幕兩側(cè)斷層破碎帶范圍內(nèi)各增加8個(gè)帷幕孔，間、排距各2m，孔深50m，沿?cái)鄬悠扑閹ё呦蛟谄扑閹е虚g增設(shè)一排固結(jié)灌漿孔，孔深15m，孔距2.0m，帷幕和固結(jié)灌漿孔均采用斜孔，傾角85°與斷層傾角相同。施工時(shí)先進(jìn)行原設(shè)計(jì)帷幕孔的灌漿，再進(jìn)行增加帷幕孔的灌漿； 先進(jìn)行下游排帷幕孔的灌漿，再進(jìn)行上游排孔的灌漿； 灌漿分兩序進(jìn)行，先1序孔后2序孔。

鉆孔上部20～30m深度容易塌孔，因此30m以上采用自上而下灌漿、以下采用自下而上。出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象時(shí)，不論鉆孔深度的大小，均要停止鉆進(jìn)，對(duì)鉆孔進(jìn)行沖洗灌漿，灌漿結(jié)束后，進(jìn)行待凝，待凝時(shí)間不少于24h。待凝結(jié)束后，重新掃孔，按設(shè)計(jì)要求重新進(jìn)行灌漿施工。具體情況見圖2。

圖2 F34處灌漿加密布置

3.1.2.3 下游反濾料覆蓋

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，從心墻蓋板下游邊緣到下游67m對(duì)河床段壩基斷層采取了用50cm的反濾料覆蓋，再用50cm的過渡料覆蓋，覆蓋后再填筑壩料的反濾保護(hù)工程措施。覆蓋填筑前對(duì)基面人工進(jìn)行細(xì)致的清理。回填分兩部分進(jìn)行，先對(duì)下基坑路部分進(jìn)行回填，兩岸坡部位的保護(hù)層回填保持與壩殼砂卵石料同層升高?；勇凡糠址礊V保護(hù)層回填時(shí)，先對(duì)局部坑凹部位進(jìn)行回填找平，人工薄層攤鋪，找平后采用推土機(jī)和光面振動(dòng)輾壓實(shí)。岸坡部位回填時(shí)，先進(jìn)行反濾料保護(hù)層施工，人工配合裝載機(jī)攤鋪。過渡料回填時(shí)，嚴(yán)格控制超徑和集中現(xiàn)象。填筑過程中對(duì)厚度和高度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.2 葫蘆狀沖刷坑

3.2.1 葫蘆狀沖刷坑情況介紹

樁號(hào)0+153～0+175心墻軸線上游側(cè)顯露一葫蘆狀(上游寬、下游窄)的沖刷坑，順河流方向長(zhǎng)27m，寬22m，低于建基面約6～7m。沖刷坑及其附近巖性為凝灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及其互層。該河段無大的斷裂通過，發(fā)育斷層主要為低序次構(gòu)造，規(guī)模不大，共有4條順層斷層。斷層在沖刷坑處交匯，交匯處巖體完整性差，形成局部相對(duì)的軟弱帶，經(jīng)水流沖刷形成葫蘆狀的沖刷坑。

3.2.2 沖刷坑處理措施

施工中對(duì)沖刷坑內(nèi)的砂礫石和大孤石全部清除，并將坑內(nèi)及坑周圍較破碎巖體清除，采用C15抗硫酸鹽水泥回填至895m高程； 位于沖刷坑范圍內(nèi)的心墻蓋板固結(jié)灌漿孔深入基巖6m，C15混凝土回填完成后測(cè)出回填混凝土與基巖的接觸邊線，在心墻蓋板澆筑完成后延接觸邊線增加間距3m的固結(jié)灌漿孔，孔深8m。

圖3 0+123斷面帷幕前后滲壓水位差與庫(kù)水位關(guān)系曲線

圖4 0+175斷面帷幕前后滲壓水位差與庫(kù)水位關(guān)系曲線注由于保密要求，水位數(shù)據(jù)經(jīng)過處理。

4 不良地質(zhì)部位處理效果分析

為做好該大壩壩基滲流的監(jiān)測(cè)工作，建設(shè)初期將大壩分為五個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，埋設(shè)了滲壓計(jì)、土壓力計(jì)等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器。F34斷層和沖刷坑正好位于0+123斷面和0+175斷面處，分別于帷幕前后埋設(shè)了滲壓計(jì)。滲壓計(jì)S26、S27分別埋設(shè)于0+123斷面的帷幕前和帷幕后，滲壓計(jì)S1、S2分別埋設(shè)于0+175斷面的帷幕前和帷幕后。該水庫(kù)2005年蓄水投運(yùn)，至今已運(yùn)行達(dá)8年，工程運(yùn)行人員加強(qiáng)了對(duì)兩斷面帷幕滲流情況的監(jiān)測(cè)，對(duì)2007～2012年兩斷面帷幕前后水位變化情況和庫(kù)水位變化情況進(jìn)行了比較分析，0+123斷面分析情況見下頁圖3，0+175斷面分析情況見下頁圖4。

經(jīng)分析：帷幕前后水位差值在7～12m之間，帷幕前后水位與庫(kù)水位正相關(guān)，即庫(kù)水位較高時(shí)水位差較大，庫(kù)水位較低時(shí)水位差較小，符合大壩帷幕滲流變化的規(guī)律。在監(jiān)測(cè)期間，未發(fā)生滲流突變，該斷面防滲效果較好。

1 祁慶和.水工建筑物[M].第三版.北京：中國(guó)水利水電出版社，2004.

2 SL 274—2001 碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].