淺析水利水電大壩工程基礎(chǔ)的處理設(shè)計

■祝衛(wèi)靈 ■江西省江南水利建設(shè)有限公司，江西 上饒 334000

1 水利水電大壩工程基礎(chǔ)處理的作用和特點

1．1 影響水利水電大壩的安危

水利水電大壩工程由于環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜、需要考慮的荷載數(shù)量較多、運行過程中不確定因素較多。這些因素都很難確定和控制的條件下，對基礎(chǔ)質(zhì)量控制顯得愈加重要，基礎(chǔ)設(shè)計不夠科學(xué)合理會給整個大壩都會帶來安全隱患，導(dǎo)致工程事故或者無法抵御自然災(zāi)害。

1．2 技術(shù)復(fù)雜，基礎(chǔ)工作重要

水利水電大壩下部受復(fù)雜多樣的地質(zhì)條件影響，上部受結(jié)構(gòu)物的各種要求，在上部和下部結(jié)構(gòu)都復(fù)雜的情況下，基礎(chǔ)工程顯得十分重要。在進行基礎(chǔ)工程之前，首先要對施工區(qū)域進行嚴密的勘探工作，施工前有必要還可以進行現(xiàn)場試驗。

1．3 工程質(zhì)量評價較難

由于基礎(chǔ)工程屬于隱蔽工程，工程完工后，對其質(zhì)量難以進行有效的驗收和評價，工程的可靠性智能在運行之后才能了解，但是如果大壩運行之后發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)工程質(zhì)量問題，其返修工作很難開展，因此在前期應(yīng)特別重視施工設(shè)計和施工過程中的質(zhì)量控制。

1．4 施工工期短

大壩一般建立在河流上，其基礎(chǔ)工程一般在枯水期、水位較淺的時段施工，而這段時間受天氣影響較大、工期也比較短、工程任務(wù)也較多，對施工過程需要進行周密的準備和布置，盡量選擇施工效率高、效果可靠的機械設(shè)備和方法。

2 水利水電大壩工程基礎(chǔ)的處理方法

2．1 斷層的處理

(1)重力壩，將斷層處的土質(zhì)抽出，并澆灌混凝土，如果需要提高混凝土與巖石之間的粘結(jié)，可以進行灌漿處理。(2)大壩上下游方向的斷層，需要檢測巖石的抗壓強度，并檢驗其抗剪摩擦系數(shù)是否符合相關(guān)規(guī)定，如果檢測的結(jié)果不符合規(guī)范要求，可以進行混凝土回填處理，從而提高其抗剪強度。(3)拱壩的斷層處理，當(dāng)拱壩壩基存在斷層時，需要判斷斷層的規(guī)模和具體位置，如果拱推力過大，可能使壩基產(chǎn)生滑動或變形時，可以用混凝土回填處理。

2．2 混凝土壩基礎(chǔ)處理

在進行壩基選址時，應(yīng)盡量避免軟弱基層，因為軟弱基層的抗滑能力較小，很容易造成大壩抗滑安全系數(shù)不足而無法承擔(dān)水流的壓力，使大壩壩基發(fā)生位移。

2．3 混凝土支撐

修建大壩時，我們會看到基巖中存在很多不連續(xù)的巖層，最理想的情況是將這些斷層全部用混凝土回填進行置換處理，但是不符合現(xiàn)實情況，需要科學(xué)合理的選擇混凝土支撐方式以解決壩基不穩(wěn)、抗壓能力弱的情況。

2．4 巖基預(yù)應(yīng)力拉錨

由于壩基基巖會受到水的沖擊作用，在受到水壓的情況下，無論基巖是否存在斷裂層，都會或多或少發(fā)生形變。為了降低水能對大壩的影響，通常用鋼筋來進行加固處理。向基巖鉆孔至預(yù)定深度，然后插入鋼筋，并進行拉張預(yù)應(yīng)力處理，預(yù)應(yīng)力的大小視地質(zhì)條件、應(yīng)力分布和變形特征而確定。

3 水利水電大壩工程基礎(chǔ)處理設(shè)計

3．1 案例簡介

某攔河大壩，壩高79m，壩軸線長度為334m。大壩用途為防洪，大壩的類型為混凝土重力壩，大壩對地質(zhì)條件要求不算很好，壩基附近有發(fā)現(xiàn)6條斷層。壩基巖體透水性一般，防滲功能較好。

3．2 處理內(nèi)容

(1)軟弱夾層，軟弱夾層的工程特性存在明顯的降低，其變形模量為0．03 ～0．05Gpa，抗剪強度 f值僅有0．24 ～0．34，相比于周圍的巖體，這些力學(xué)特性都顯著的降低，導(dǎo)致壩基整體抗剪強度容易過小。(2)壩基滲漏，雖然壩基周圍巖石防滲性能較好，但是由于有部分斷層貫穿了壩基，使巖基容易出現(xiàn)裂縫、滲水等情況，對于這些問題都需要進行相應(yīng)的處理。

3．3 基礎(chǔ)的處理方式

(1)基礎(chǔ)開挖方式。大壩的基礎(chǔ)開挖方式通常為臺階式，臺階的高差和平臺的寬度需要能夠保障壩體抗滑要求。本工程開挖平臺的寬度比壩底的深度之比為1．5∶1，臺階高差超過8m，確定開挖坡比為1∶0．35?？紤]到實際工程需求，設(shè)計時將壩基面向上游方向傾斜6度左右，使壩基處于一個較好的狀態(tài)。對于泄洪過程中會產(chǎn)生霧化水，這些霧化水會侵蝕兩岸，使邊坡開挖過程中對壩基造成一定的影響，這個需要我們采取一定的措施進行處理。(2)建基面的開挖高程。該大壩兩岸高程壩段過高，需要根據(jù)基巖的工程特性來改進河床，裂隙和間隙夾層使巖石的風(fēng)化程度加重，表部巖石的完整性較差。我們應(yīng)從多個方面來考察建壩巖體的使用情況，對壩基巖體的風(fēng)化厚度、表部巖體的完整性以及巖體巖性都需要進行一個了解，另外由于該河段存在河床溢流壩段，在基面建設(shè)時需要將開挖高程控制在64m左右，而且對于兩岸的擋水壩段應(yīng)不斷增加。(3)對地質(zhì)缺陷進行處理。壩基中的地質(zhì)缺陷主要是斷層和軟弱夾層這兩方面，在進行地質(zhì)處理之前應(yīng)該對地質(zhì)的實際情況進行深入的了解，制定出有針對性的方案，通常情況下主要為利塞和掏挖這兩種處理方法。開挖斷層時其開挖深度與開挖寬度之比應(yīng)控制在1～1．5左右，處理范圍需要延伸到壩外2～3m處。如果采用掏挖的方式，除了需要將深度與寬度之比控制在1～1．5倍以外，還應(yīng)對夾層密集區(qū)域和斷層交匯區(qū)域進行處理。

4 壩基滲流控制

4．1 設(shè)計方案

該河床泄洪壩段的抗浮穩(wěn)定性較差、高程較低、水頭位置較高。本工程的排水方案主要有兩種，一是封閉帷幕抽水排水，試驗表明，能夠有效的降低地基的揚壓力，使壩的穩(wěn)定性較好;二是封閉抽水排水方案，其揚壓力折減系數(shù)控制在0．25為宜。

4．2 防滲帷幕的設(shè)置

本工程防滲帷幕設(shè)置在上游基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)，并沿著兩岸的壩肩進行擴展。設(shè)置的標準為河床壩基的透水率應(yīng)不超過1Lu;山體、壩肩的透水率應(yīng)不超過3Lu。通常情況下選擇單排孔的防滲帷幕，經(jīng)過考察發(fā)現(xiàn)壩基只有兩處透水性較好，根據(jù)實際情況分別采用分段鉆灌和孔內(nèi)循環(huán)灌注，漿材為525號普通硅酸鹽水泥。

4．3 基礎(chǔ)排水的設(shè)置

設(shè)置基礎(chǔ)排水孔主要是為了降低壩基揚壓力，在防滲帷幕后面和水墊塘附近都需要設(shè)置排水孔，另外在封閉抽排區(qū)內(nèi)設(shè)置輔助排水孔，從而完善封閉抽排的作用。從滲透流變試驗結(jié)果來看，壩基軟弱夾層的抗?jié)B能力較弱，排水孔設(shè)置時，應(yīng)盡量避免軟弱夾層。

5 結(jié)束語

大壩的選址需要考慮多方面因素的影響，選擇時需要充分協(xié)調(diào)好這些因素。在進行壩基選擇時，要考慮到自然因素、巖石工程性質(zhì)和建設(shè)經(jīng)濟性的問題。在對工程整體進行綜合評估之后，科學(xué)合理的選定具體的位置和設(shè)計方案，在保障大壩安全性的條件下做大經(jīng)濟利益最大化。

［1］王飛．水利工程中大壩基礎(chǔ)處理的措施［J］．中國水運，2012(12):)184-185．

［2］李海英．探討水利工程中大壩基礎(chǔ)處理措施［J］．城市建筑，2012(9):33-34．

［3］劉旭．水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理的設(shè)計［J］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010(16):251-253．