論述水電站高拱壩的基礎(chǔ)處理

宋永鑫

摘 要：高拱壩是水電站經(jīng)常使用的一種壩體結(jié)構(gòu)，但是在水電站高拱壩建設(shè)期間，需要對其基礎(chǔ)做好處理工作，否則將會出現(xiàn)比較多的病害，其中典型的病害有基礎(chǔ)裂縫、斷層以及壩基滲漏，這將嚴重影響水電站的正常運行。本文主要通過對水電站高拱壩基礎(chǔ)存在的病害進行介紹，探討了其處理措施，希望為我國水電站高拱壩基礎(chǔ)處理技術(shù)的發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水電站；高拱壩；基礎(chǔ)處理

水電站高拱壩經(jīng)常由于外界環(huán)境的影響而出現(xiàn)裂縫問題，但是這并不是導致其基礎(chǔ)出現(xiàn)病害的主要因素，影響水電站高拱壩基礎(chǔ)質(zhì)量的主要因素是地質(zhì)條件，因此在水電站高拱壩基礎(chǔ)施工之前，必須做好地質(zhì)勘察工作，根據(jù)勘察報告做好處理措施，以此保證水電站的正常運行。

1 水電站高拱壩基礎(chǔ)存在的病害

水電站通常都會采用高拱壩基礎(chǔ)的形式，這種基礎(chǔ)形式在發(fā)揮優(yōu)勢的同時，因為自然環(huán)境等因素的影響，使得存在的病害也比較多，其中典型病害是裂縫以及滲漏，這對水電站性能的發(fā)揮及其不利，因此需要采用措施及時解決，否則將影響水電站正常營運。其存在的主要病害筆者總結(jié)如下：

1.1 基礎(chǔ)裂縫和斷層

基礎(chǔ)裂縫以及斷層主要是由以下幾方面原因造成：

首先，基礎(chǔ)處理不符合要求，高拱壩基礎(chǔ)使用的巖體應該完整，并且其透水性要達到相關(guān)要求，正常情況下，透水性要求都比較小，除此要求之外，還需要具備一定的抗變形能力，另外，承載能力也要達到要求。但是在實際操作中，我國水電站高拱壩的基礎(chǔ)處理因為內(nèi)外部因素的影響，往往難以實現(xiàn)上述要求。地基問題經(jīng)常出現(xiàn)在局部地方，典型的位置就是軟弱膠層。水電站高拱壩對地基的要求非常嚴格，如果前期沒有認真完成勘探工作，將會為后期高拱壩基礎(chǔ)施工帶來非常不利的影響，因此在高拱壩基礎(chǔ)處理時，需要了解其地質(zhì)特性，有針對性的采取措施。

其次，施工期間因為混凝土質(zhì)量問題而出現(xiàn)了裂縫，比如混凝土施工人員并沒有按照相應的規(guī)程進行操作，使得高拱壩基礎(chǔ)使用的混凝土質(zhì)量難以保證，這是高拱壩基礎(chǔ)出現(xiàn)病害不容忽視的一個原因，雖然混凝土原材料質(zhì)量都沒有任何問題，但是其拌合以及養(yǎng)護等都不符合要求，最終導致混凝土質(zhì)量不合格，從而出現(xiàn)裂縫；盡管有些水電站工程人員為了盡可能的避免上述問題，已經(jīng)在混凝土工藝上進行了有效的改進，但是因為改進的工藝不合理，沒有進行分縫分塊處理等，使得混凝土質(zhì)量問題依然存在。

最后，采取的溫度控制措施不合理，盡管水電站高拱壩整體的形體并不大，使用混凝土量也不多，這與其他形式的水電站壩基礎(chǔ)來說，更有利于混凝土散熱，但是如果在高拱壩施工期間并沒有采取有效的措施來控制溫度，混凝土質(zhì)量依然會出現(xiàn)問題，甚至更加嚴重，因為溫度控制不當出現(xiàn)的典型問題是壩體開裂漏水。水電站高拱壩壩體通常都比較薄弱，所以受溫度變化的影響比較強烈，周圍環(huán)境溫度的變化，會導致混凝土內(nèi)外部溫度不平衡，進而產(chǎn)生溫度應力，最終出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。

1.2 壩基滲漏

壩基滲漏是水電站高拱壩基礎(chǔ)處理經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題，因為水電站高拱壩基礎(chǔ)不僅需要承受來自水電站水體結(jié)構(gòu)的壓力，還需要承受外界作用力，一旦外界作用力超出高拱壩承受范圍，壩基就會出現(xiàn)裂縫，甚至是斷層，進而出現(xiàn)滲漏情況，嚴重影響水電站日常的運營。但是這并不產(chǎn)生壩基滲漏的主要原因，其主要的原因應該是地質(zhì)條件。因此在水電站高拱壩基礎(chǔ)處理之前，必須做好地質(zhì)勘察工作，只有全面了解地質(zhì)情況，才能根據(jù)情況采取有效的控制措施，否則在水電站長期運行的過程中，地質(zhì)擠壓作用，將對壩基穩(wěn)定性產(chǎn)生非常大的影響。

2 水電站高拱壩的基礎(chǔ)處理技術(shù)要點

2.1 工程概況

某水電站攔河大壩為三心圓單曲拱壩，大壩左、右岸水平嵌深分別為26.0m和17.1m。壩址區(qū)兩岸谷坡比較陡峻，臨河坡高在200m以上，兩岸谷坡30b～60b，大致成對稱“V”型河谷。河谷寬高比約為1.7。左岸為凹型坡，右岸為單薄山脊。拱壩壩基（肩）巖體主要由花崗巖、花崗閃長巖及后期侵入的角巖、片巖組成。壩址區(qū)壩基巖體地質(zhì)構(gòu)造簡單，無順河向斷層發(fā)育。壩址區(qū)地震基本烈度為7度。

2.2 高拱壩的基礎(chǔ)處理技術(shù)

2.2.1 壩基固結(jié)灌漿處理

固結(jié)灌漿的目的是解決壩基淺層因開挖爆破和應力松馳造成的巖體損傷。壩基全面布置固結(jié)灌漿，灌漿均在有混凝土蓋重情況下進行，固結(jié)灌漿共分6個區(qū)域。A區(qū)位于壩基中部，孔深10m；B、C區(qū)位于壩基上游，孔深15m；D區(qū)位于壩基下游包括貼角上的固結(jié)灌漿，孔深15m；E區(qū)位于右岸斷層蝕變帶分布區(qū)域，孔深25～30m；F區(qū)位于兩岸壩肩附近，孔深45m。固結(jié)灌漿驗收以灌后單孔法測試聲波為主，0～2m段，要求聲波波速≥4750m/s；2m以下段，聲波波速≥5000m/s。

2.2.2 基礎(chǔ)防滲處理

帷幕的布置，在大壩基礎(chǔ)范圍內(nèi)，帷幕中心線基本平行拱壩軸線，左、右岸在不同高程分別伸入拱座山體內(nèi)，形成防滲帷幕。帷幕中心線即為基礎(chǔ)廊道或灌漿平洞的中心線，灌漿孔為傾向上游87°的斜孔，孔位距壩體橫縫不小于0.5米；帷幕控制標準及排數(shù)，根據(jù)壩高，按照拱壩規(guī)范確定帷幕控制標準：帷幕采用單排孔，孔距為2m，溶蝕裂隙f5～f8與溶洞及節(jié)理密集帶做加密布孔或增加帷幕排數(shù)，如灌砂漿封堵不住，可擴大孔徑直接灌入混凝土后再進行灌漿。透水率要求ω≤3Lu。

2.2.3 壩基排水

壩基設(shè)2排排水廊道，廊道內(nèi)設(shè)排水孔，并按封閉抽排水系統(tǒng)設(shè)計。兩岸與帷幕灌漿廊道在相同高程設(shè)排水洞，洞內(nèi)設(shè)反向排水孔。小灣壩基順河向陡傾角和順坡向節(jié)理發(fā)育，因此975.00m高程以下向下的排水孔均傾向山里，975.00m高程以上向上的排水孔均傾向山外，以穿過更多節(jié)理，增強排水效果。

2.2.4 高拱壩的基礎(chǔ)溫控防裂施工技術(shù)

高性能的混凝土配置時，不同的工程，采用不同的骨料、水泥、外加劑和摻合料，通過優(yōu)選原材料，優(yōu)化混凝土配合比，使拱壩混凝土具有“高強度、極限拉伸值、低水化熱、溫升慢、低彈模、收縮小”性能。對力學、變形、抗裂性、耐久性、溫控等性能要求較高的拱壩混凝土選用復合摻用優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、減水劑和引氣劑，以改善混凝土的性能，在條件允許的情況下提高粉煤灰的摻量以減少混凝土硬化過程中的溫度升高值。配置高性能混凝土有助于提高混凝土防裂水平。

結(jié)束語

綜上所述，可知對水電站高拱壩的基礎(chǔ)處理進行探討非常重要，因為我國水電站高拱壩基礎(chǔ)普遍存在著病害，因此對其進行探討具有一定的指導意義，處理水電站高拱壩基礎(chǔ)病害的措施比較多，但是無論哪一種措施都無法使水電站高拱壩基礎(chǔ)性能達到原有的狀態(tài)，因此處理壩基最佳的措施就是做好預防工作。

參考文獻

[1]黃海峰.高壓固結(jié)灌漿在壩肩地質(zhì)缺陷處理中的應用[J].水力發(fā)電，2009.9.

[2]劉更軍，涂懷健，楊茁.構(gòu)皮灘水電站高拱壩施工關(guān)鍵技術(shù)[J].水利水電施工，2013.4.

[3]林鵬，王仁坤，康繩祖，張海超，周維垣.特高拱壩基礎(chǔ)破壞、加固與穩(wěn)定關(guān)鍵問題研究[J].巖石力學與工程學報，2011.10.