水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)分析

摘 要：水利大壩是重要的水利樞紐，在進(jìn)行水力發(fā)電配套建設(shè)的時(shí)候，也是重要的能源生產(chǎn)單位組成部分，大壩的長(zhǎng)期正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和周邊群眾生命財(cái)產(chǎn)安全有著十分重要的意義。大壩基礎(chǔ)對(duì)于整個(gè)大壩的質(zhì)量安全影響重大，必須確實(shí)保障工程質(zhì)量。文章從基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)水利大壩基礎(chǔ)施工有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和探討，介紹了大壩地基處理技術(shù)與設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：水利水電大壩；基礎(chǔ)處理；設(shè)計(jì)方法

引言

水利水電大壩是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)設(shè)施工程，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中占據(jù)著十分重要的地位。由于工作條件嚴(yán)苛，水利水電大壩施工質(zhì)量要求很高。特別是大壩工程的基礎(chǔ)部分，由于長(zhǎng)期位于水面以下，受水浸潤(rùn)、侵蝕，如果質(zhì)量不過(guò)硬，極容易引發(fā)質(zhì)量事故，不但會(huì)妨礙正常生產(chǎn)，甚至?xí)斐删薮蠼?jīng)濟(jì)損失和人身傷害?；谏鲜鲈颍A(chǔ)部分的施工處理一直是水利樞紐工程建設(shè)項(xiàng)目施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在進(jìn)行大壩基礎(chǔ)施工時(shí)，要在嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙等技術(shù)規(guī)范文件的基礎(chǔ)上，充分考慮當(dāng)?shù)赝寥劳临|(zhì)、水文氣候等自然因素的影響，確保大壩基礎(chǔ)施工質(zhì)量滿(mǎn)足水利大壩工程整體安全和強(qiáng)度方面的要求，進(jìn)而為大壩工程的順利運(yùn)行提供保障。為了達(dá)到這個(gè)目的，大壩工程施工單位要積極推動(dòng)技術(shù)革新，強(qiáng)化施工人員技術(shù)培訓(xùn)，加大新材料、新工藝和新設(shè)備的引入、使用力度，不斷提高技術(shù)水平，保障施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益各個(gè)方面的最優(yōu)化。

1 水力樞紐大壩地基處理技術(shù)方案

基于水利大壩基礎(chǔ)工程質(zhì)量的重要性，技術(shù)人員開(kāi)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期摸索與實(shí)踐，總結(jié)出多種處理方案，下面就簡(jiǎn)要介紹下常用的幾種大壩基礎(chǔ)處理技術(shù)方案，以供廣大施工單位和設(shè)計(jì)同行參考。

1.1 固結(jié)灌漿

壩基固結(jié)灌漿的施工方法一般采用孔內(nèi)循環(huán)分段式灌漿工藝，循環(huán)方向從上向下。施工時(shí)根據(jù)河床的上下游河段進(jìn)行施工，在施工過(guò)程中，大壩的碾壓高度會(huì)隨施工進(jìn)度增加而提高，因而必須嚴(yán)格控制固結(jié)灌漿孔的施工質(zhì)量，確保施工安全與穩(wěn)定。固結(jié)灌漿孔深度要保證5米，在灌漿時(shí)必須嚴(yán)格遵循灌注作業(yè)技術(shù)規(guī)范，依照孔序施工。灌漿作業(yè)涉及液壓鉆孔、氣囊式灌漿塞和3SNS型灌漿泵等設(shè)備，其中，LJ-Ⅲ型灌漿自動(dòng)記錄儀是壓水作業(yè)的主要設(shè)備，承擔(dān)著自動(dòng)記錄壓水情況的重要職責(zé)。

1.2 帷幕灌漿

鉆孔作業(yè)是帷幕灌漿工藝中的重要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，其中，鉆孔孔徑不能超過(guò)91毫米，終孔孔徑需要大于56毫米。在進(jìn)行帷幕灌漿鉆孔作業(yè)時(shí)應(yīng)使用專(zhuān)用設(shè)備對(duì)孔的傾斜程度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)間距控制在5到10米，對(duì)孔斜的要求不是很高，但是也要符合一定的規(guī)范要求。

1.3 地基置換

對(duì)于施工地點(diǎn)土質(zhì)嚴(yán)重不符合施工要求時(shí)，需要對(duì)土壤進(jìn)行置換。為保證大壩工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在條件允許的情況下，可以適當(dāng)擴(kuò)大置換寬度。雖然這種措施對(duì)于加固堤身及基礎(chǔ)應(yīng)力變形影響微弱，但對(duì)于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定水平提高作用明顯。

需要注意的是，由于水利設(shè)施基礎(chǔ)工程一般都位于水下，屬于隱蔽工程，一旦完工后就很難進(jìn)行檢測(cè)、檢驗(yàn)，發(fā)生問(wèn)題修復(fù)成本也很高。因此，施工單位必須強(qiáng)化質(zhì)量，加強(qiáng)灌漿作業(yè)等工程施工質(zhì)量管理。地方政府及相關(guān)管理部門(mén)要充分發(fā)揮行政管理單位的職責(zé)，加強(qiáng)灌漿作業(yè)過(guò)程中的監(jiān)督管理、規(guī)范指導(dǎo)工作，同時(shí)要發(fā)揮群眾的力量，構(gòu)建全社會(huì)的工程質(zhì)量監(jiān)管體系。施工單位在進(jìn)行施工時(shí)，要認(rèn)真貫徹執(zhí)行質(zhì)量管理體系相關(guān)要求，各道工序、各項(xiàng)作業(yè)都要詳細(xì)記錄在案，確保一切行為可以追溯。要做好施工自檢自查工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整改。施工人員要堅(jiān)持持證上崗制度，嚴(yán)格審查施工人員上崗資質(zhì)。總歸一句話(huà)，就是要強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)，明確工作職責(zé)，嚴(yán)格管理，落實(shí)監(jiān)督。只有這樣，才能保證水工灌漿工程質(zhì)量。

2 水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)分析

2.1 基巖加固處理設(shè)計(jì)

（1）加固處理設(shè)計(jì)原則。針對(duì)大壩基礎(chǔ)會(huì)長(zhǎng)期承受水平方向的推力和壓應(yīng)力的實(shí)際情況，在進(jìn)行灌漿作業(yè)施工設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的妥善安排，如果大壩基礎(chǔ)下游存在過(guò)大側(cè)應(yīng)力，可以在下游條件允許的部位擴(kuò)大一定固結(jié)灌漿范圍，擴(kuò)大范圍一般控制在20米到30米，并在考察大壩基礎(chǔ)實(shí)際應(yīng)力的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)加固處理深度。

（2）根據(jù)處理對(duì)象的不同情況，采用不同的加固標(biāo)準(zhǔn)。如果固結(jié)灌漿的部位有地質(zhì)缺陷存在，則處理范圍應(yīng)該控制在30米到35米，重力墩控制在15米到23米，河床壩段控制在8米到15米。同時(shí)，大壩基礎(chǔ)防滲帷幕的灌漿孔深度要控制在20米到30米。帷幕防滲設(shè)計(jì)要求為，水墊塘、近岸山體及壩肩的透水率不能大于3Lu，河床壩基不能大于1Lu。

（3）混凝土質(zhì)量對(duì)于大壩固結(jié)灌漿施工影響巨大，必須嚴(yán)格控制混凝土拌合比例，混凝土蓋重要控制在2.5米到5.5米，固結(jié)灌漿施工通常使用普通或大壩硅酸鹽水泥作為施工材料，并將灌漿壓力設(shè)計(jì)為0.3兆帕。

2.2基礎(chǔ)排水設(shè)計(jì)

（1）水壩基礎(chǔ)長(zhǎng)期與水體接觸，科學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)內(nèi)部排水，通常對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)部結(jié)構(gòu)采取封閉式抽排處理，可以有效降低墊塘壩段、泄洪壩段的揚(yáng)壓力，直至0.4及0.25以下，有效保證壩體安全。而近岸地段、山體及兩岸壩肩等部分，則采用常規(guī)形式的帷幕進(jìn)行排水技術(shù)，兩岸壩肩揚(yáng)壓力設(shè)計(jì)為0.35，近岸地段設(shè)計(jì)為0.25。

（2）排水孔也是大壩基礎(chǔ)中常見(jiàn)的排水設(shè)施之一。根據(jù)功能不同，大壩基礎(chǔ)排水孔包括輔助性排水孔、封閉性排水孔及主排水孔三種。其中，封閉性排水孔與主排水孔的位置被安排在主帷幕后方、水墊塘U型區(qū)域，輔助性排水孔則設(shè)置于封閉抽排范圍當(dāng)中。排水孔直徑一般位于90毫米到120毫米這個(gè)區(qū)間，間距控制在5米，封閉性排水孔與主排水孔采用80度角傾斜設(shè)計(jì)。而輔助排水口則采用垂直形式設(shè)計(jì)，鑒于主排水孔承擔(dān)著降低主帷幕揚(yáng)壓力的功能，所以在主排水孔的孔深應(yīng)控制在主帷幕實(shí)際孔深的2/3左右。

2.3基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題處理設(shè)計(jì)

（1）斷層處理設(shè)計(jì)。在處理地質(zhì)斷層時(shí)，首先要進(jìn)行基面調(diào)整，保證基面銳角達(dá)到50度角以上。處理深度按照公式h=0.0067bH+1.5進(jìn)行計(jì)算，其中，H為地質(zhì)缺陷部位的壩高，單位為米，b為斷層寬度，單位為米，h為混凝土填塞的深度，單位為米。對(duì)于基面銳角低于50度角的情況，可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)完整巖體的最小厚度值進(jìn)行調(diào)整。

（2）軟弱夾層處理設(shè)計(jì)。一般采用掏挖處理方式進(jìn)行大壩基礎(chǔ)中的軟弱夾層部分。夾層寬度的100%到150%確定為掏挖深度，施工重點(diǎn)為斷層與軟弱夾層交叉部位、夾層密集部位。挖掘方式有洞挖和明挖兩種，其中明挖主要用于清除淺層軟弱夾層，洞挖則是通過(guò)沿軟弱夾層傾角交叉布置平洞，將部分夾層挖出后采用接觸灌漿工藝或固結(jié)灌漿工藝進(jìn)行處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

大壩基礎(chǔ)質(zhì)量對(duì)于大壩整體工程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，政府部門(mén)和施工單位必須高度重視大壩基礎(chǔ)施工，嚴(yán)格規(guī)范管理，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督。施工單位要認(rèn)真執(zhí)行相應(yīng)技術(shù)規(guī)范，針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取有效措施妥善應(yīng)對(duì)解決，不斷提高施工水平，確保施工質(zhì)量，為水利水電工程的建設(shè)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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