林璐斌

【摘要】大壩是水利樞紐中重要的組成部分，在進(jìn)行水力發(fā)電配套建設(shè)時(shí)，也是至關(guān)重要的能源生產(chǎn)單位組成部分。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)保障其工程質(zhì)量。文章從大壩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工角度出發(fā)，對(duì)水利樞紐大壩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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】水利大壩；基礎(chǔ)處理；設(shè)計(jì)方法

1、水利大壩工程的基礎(chǔ)處理特點(diǎn)

1.1 水利大壩所受的各種危險(xiǎn)因素

因?yàn)樗髩喂こ痰氖┕きh(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)施工過(guò)程中需考慮的荷載數(shù)目較多，并且實(shí)際實(shí)施過(guò)程中可能出現(xiàn)的未知因素也會(huì)比較多。由于這些因素都無(wú)法輕易確定和理論控制，所以對(duì)基礎(chǔ)質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)掌控的重要性也就非常顯著。大壩的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)若不能嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)程規(guī)范，會(huì)嚴(yán)重危及整個(gè)大壩，導(dǎo)致重大的工程事故。

1.2 大壩工程技術(shù)復(fù)雜及基礎(chǔ)工作重要性

大壩竣工投入使用后，復(fù)雜多樣的地質(zhì)環(huán)境會(huì)對(duì)大壩下部造成影響，而大壩上部也會(huì)受到結(jié)構(gòu)物的各種工程指標(biāo)要求。在這種上、下部結(jié)構(gòu)都受到影響的情況下，大壩基礎(chǔ)工程的重要性可見(jiàn)一斑。因此，在進(jìn)行水利大壩基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)施工之前，要先對(duì)壩基進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的地質(zhì)勘探，實(shí)際施工前還必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)。

1.3 大壩工程的質(zhì)量評(píng)估困難

水利大壩基礎(chǔ)工程為隱蔽工程，故在工程竣工后，就難以對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效的評(píng)估和檢驗(yàn)。工程質(zhì)量的好與壞只有在水利樞紐整體運(yùn)行之后才能充分體現(xiàn)，一旦大壩在運(yùn)行之后出現(xiàn)基礎(chǔ)工程質(zhì)量問(wèn)題，處理工作難度很大，有效的解決方案相對(duì)較少。正因如此，工程施工前期就需要特別重視施工設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的質(zhì)量把關(guān)。

1.4 大壩工程施工工期較短

一般大壩的建筑選址在河流上面，并且其基礎(chǔ)工程施工日期通常為河流枯水期或者水位較淺時(shí)間。然而往往這段時(shí)間天氣變化較大、施工工期也比較短、工程任務(wù)也比較多，所以在這之前應(yīng)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行周密的計(jì)劃和布置，盡可能多的選擇施工效率高、效果可靠的機(jī)械設(shè)備和方法。

2、水利大壩工程基礎(chǔ)的處理方法

2.1 大壩斷層處的處理方法

2.1.1 對(duì)于重力壩，首先要清除斷層處的覆蓋層或軟弱巖層，然后回填混凝土，視情況布置錨筋并額外進(jìn)行灌漿處理，來(lái)增強(qiáng)巖石與混凝土的粘結(jié)能力。

2.1.2 對(duì)于拱壩，拱壩基礎(chǔ)存在斷層時(shí)，應(yīng)首先確定斷層的大小和所在位置。若大壩承受拱推力太大，壩基極易產(chǎn)生滑動(dòng)而導(dǎo)致壩體變形，此時(shí)可以采用刻槽回埋混凝土的方法處理。

2.1.3 對(duì)于大壩上下游方向斷層的處理，首先要檢測(cè)斷層處巖石的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度是否達(dá)到規(guī)范要求，若檢驗(yàn)結(jié)果未達(dá)規(guī)范要求，可采用刻槽回填混凝土的辦法處理，以增強(qiáng)其抵抗剪切的能力。

2.2 大壩壩基混凝土處理方法

設(shè)計(jì)工作中，在選擇壩址時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)軟弱基礎(chǔ)。這主要是由于軟弱基礎(chǔ)抗滑能力差，極有可能導(dǎo)致大壩抗滑安全系數(shù)不滿足要求，無(wú)法承擔(dān)極端工況下的水推力，致使大壩發(fā)生滑移失穩(wěn)。

2.3 大壩混凝土支撐的處理方法

在筑壩施工過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到壩基中有較多斷層出露，最理想的處理方法是把這些斷層全部使用刻槽回填混凝土方法進(jìn)行置換處理，然而多數(shù)情況下并不切合實(shí)際，需要科學(xué)的選擇混凝土支撐方法來(lái)解決壩基不穩(wěn)、抗壓能力弱的問(wèn)題。

2.4大壩巖基預(yù)應(yīng)力拉錨的處理方法

在水流沖擊作用下，無(wú)論大壩的壩基基巖是否存在斷裂層，壩基都會(huì)產(chǎn)生些許形變。對(duì)于這種情況，一般采用基礎(chǔ)錨筋加固處理來(lái)減小水沖力對(duì)大壩造成影響。先在壩基進(jìn)行鉆孔，鉆到設(shè)計(jì)深度后，插入鋼筋加固，之后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。預(yù)應(yīng)力的大小由當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、變形特征等決定。

3、水利大壩工程基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)實(shí)例分析

3.1 案例簡(jiǎn)介

某攔河大壩，壩高83m，壩頂長(zhǎng)度340m。該大壩主要用途為防洪，大壩的類型為混凝土重力壩，位于峽谷之中。大壩對(duì)地質(zhì)條件沒(méi)有過(guò)高要求，在壩基周圍揭露有6條斷層。壩基巖體透水性適中，防滲性能較好。

3.2 大壩基礎(chǔ)處理的主要內(nèi)容

軟弱夾層。軟弱夾層的工程特點(diǎn)為各項(xiàng)指標(biāo)顯著降低，其變形模量為0.02～0.04Gpa，抗剪強(qiáng)度f(wàn)值僅有0.22～0.33，與周圍巖體相比，參數(shù)均比較低，容易造成大壩壩基整體抗剪強(qiáng)度過(guò)小。

壩基滲漏問(wèn)題。雖然壩基附近的巖石防滲性能較好，但壩基存在數(shù)條較長(zhǎng)的斷層，易導(dǎo)致基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫、滲水等問(wèn)題，這些問(wèn)題均要采取相關(guān)的措施處理。

3.3 大壩基礎(chǔ)處理方法

3.3.1 壩基開(kāi)挖方法。大壩基礎(chǔ)的基本開(kāi)挖方式為臺(tái)階式開(kāi)挖，臺(tái)階高度差和平臺(tái)寬度要求可以滿足大壩的抗滑需求。該工程壩基開(kāi)挖的平臺(tái)幅寬與大壩底部的深度比為14：1，臺(tái)階高差超過(guò)7.5m，最終開(kāi)挖坡之比為1：0.32。為滿足實(shí)際施工需要，把大壩基面向上游處傾斜約5°，使壩基處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的位置。泄洪過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生霧化水，而且這些霧化水會(huì)對(duì)大壩的兩岸產(chǎn)生侵蝕作用，在邊坡開(kāi)挖中對(duì)壩基產(chǎn)生作用，這種現(xiàn)象要求我們采取相應(yīng)方法處理。

3.3.2 壩基的開(kāi)挖高程處理。該大壩兩岸壩段高程較高，所以要根據(jù)壩基巖石的工程特點(diǎn)來(lái)改善基礎(chǔ)承載力；壩基裂隙或斷層導(dǎo)致巖石的風(fēng)化程度加重，且壩基表面巖石的完整性較差。設(shè)計(jì)工作前應(yīng)多方面勘察大壩巖體的工程情況，主要方面有壩基巖體的風(fēng)化厚度、表部巖體的完整性以及巖體各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。其次對(duì)于河床溢流壩段，在進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)應(yīng)將開(kāi)挖高程控制在65m附近，且兩岸的擋水壩段高度應(yīng)逐漸增加。

3.3.3 壩址區(qū)地質(zhì)缺陷處理。大壩壩基的地質(zhì)缺陷以斷層和軟弱夾層兩部分為主，在壩基地質(zhì)缺陷處理前需要充分了解地質(zhì)的實(shí)際情況，并制定相應(yīng)的解決方案。在開(kāi)挖壩基斷層時(shí)需要將開(kāi)挖深度與開(kāi)挖寬度的比控制在1～16左右，斷層處理需擴(kuò)展至壩基上下游2～4m處。若采用刻槽回填混凝土的方法，不但要將把深度與寬度比控制在1～16，還需要對(duì)夾層密集區(qū)域和斷層交匯區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性處理。

結(jié)束語(yǔ)

大壩壩基開(kāi)挖質(zhì)量對(duì)于整個(gè)工程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工單位均必須高度重視大壩壩基施工，嚴(yán)格規(guī)范管理，加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督。施工單位施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)規(guī)范要求，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，應(yīng)在實(shí)踐中不斷提高施工水平，確保施工質(zhì)量，為水利工程的建設(shè)質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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