王永旺

(四川大學(xué)工程設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610065)

1 工程現(xiàn)狀

某水庫工程大壩壩型為碾壓混凝土重力壩。樞紐主要建筑物布置從左至右依次為左岸非溢流壩段、取水、放空孔壩段、表孔溢流壩段、儲門槽壩段、右岸非溢流壩段。共分為13個壩段，其中1#～4#為左岸非溢流壩段，5#～9#壩段為河床壩段，10#～13#為右岸非溢流壩段。

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，7#壩段位于壩縱 0+000.00～0+042.20、壩橫0+109.50～0+125.50處，壩基高程344.0 m～347.5 m，置于J2S②層弱風(fēng)化至微風(fēng)化長石石英砂巖，分布有軟弱夾層，編號為 C11～C8、C6、C5、B4、B3、C1，至上而下出露于壩基以下5.38 m～26.03 m。經(jīng)分析，7#壩段壩基以下有軟弱夾層，編號為 C11、C10～C8、C6、C5、B4、B3、C1，沿壩軸線方向，均貫通整個壩段。沿河方向，C11距離壩基最近，高程為338.62 m，在壩基范圍貫通，上、下游延伸較長，延伸至壩后樁號為壩縱0+140.90 m處，為最危險滑面。壩后樁號壩縱0+140.16 m為跌坎，地面高程突降為336.20 m，C11在壩后跌坎后出露，存在不利臨空面，可能形成沿C11夾層滑動情況，此為最不利情況，為壩基抗滑穩(wěn)定淺層控制性滑面，故采用單滑面全聯(lián)通計算。

采用單滑面計算模型對C11軟弱夾層進行抗剪公式計算，計算結(jié)果見表1。基本工況（二）、特殊工況（一）抗剪安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，基本工況（一）抗剪安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求；對C11軟弱夾層進行抗剪斷公式計算，基本工況（一）、基本工況（二）、特殊工況（一）均不滿足要求。故需對C11軟弱夾層進行加固處理。

表1 7#壩段深層抗滑穩(wěn)定計算成果表（單滑面）

2 加固處理方案

由于重力壩基礎(chǔ)置于厚層長石石英砂巖上，要充分利用此厚層長石石英砂巖，且壩線上游有已建的混凝土重力壩，處理方案盡量減少開挖和爆破對壩基的擾動[1～2]。根據(jù)計算成果及滑動模型分析，對軟弱夾層處理措施擬采用抗剪樁和深齒墻兩種方案進行比選。

2.1 抗剪樁方案

由于本工程上游側(cè)有原混凝土重力壩，結(jié)合帷幕及固結(jié)灌漿布置要求，第一排樁需在壩軸線下游10.8 m處開始布置，由于壩段寬度有限，順水流向需布置為三排，每排3根，間排距5.0 m，樁長考慮嵌入C11軟弱層以下巖體深度不小于5.0 m，故7#壩段樁長15.0 m，樁頂承臺嵌入壩體1.0 m。

2.2 深齒墻方案

結(jié)合工程地形情況，在壩踵位置布置深齒墻，齒墻切斷軟弱夾層，齒墻基礎(chǔ)深度達到下部完整巖體，通過齒墻提供抗力來滿足深層抗滑穩(wěn)定要求?；炷辽铨X墻布置于7#壩段河床壩踵位置，齒墻深14.0 m，深齒墻底寬2.0 m，采用1∶0.3坡比至底板高程。

2.3 方案優(yōu)化選擇

抗剪樁方案：施工工藝成熟可靠，對原平灘壩體擾動較小，機械化施工具有工期優(yōu)勢。

混凝土深齒墻方案：為避免采用爆破開挖對砂巖基礎(chǔ)的擾動和對原壩體的影響，需采用人工開挖齒墻，由于齒墻深度部分大于10 m，開挖量巨大，施工較為困難，施工工期不可控，施工安全也難以得到保證。

在施工安全、施工難度、施工工期及工程投資方面，抗剪樁方案優(yōu)勢明顯。選擇抗剪樁方案為軟弱夾層的處理方案。

3 抗剪樁加固分析

對某水庫工程重力壩7#壩段進行單滑面深層抗滑穩(wěn)定計算，計算成果見表2。

表2 7#壩段單滑面計算成果表

由表2可知，工程抗剪樁加固措施設(shè)計中，抗剪樁設(shè)計抗力的大小由7#壩段C11單滑面計算確定。

3.1 抗剪樁加固分析

根據(jù)本工程基礎(chǔ)受力情況，抗剪樁僅計算水平承載力，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》計算，群樁水平承載力計算成果見表3。

表3 群樁水平承載力計算成果表

3.2 抗剪樁布置

3.2.1 樁徑選擇

據(jù)表2、表3可知，在滿足規(guī)范要求的樁間距情況下，每個壩段根據(jù)樁徑不同，所需布置樁的排數(shù)為2～5排，由于新老壩體結(jié)合方案中，樁基只能布置在壩基中下部范圍，故布置2～3排樁較為合適，則樁徑需大于等于1.6 m。據(jù)國內(nèi)樁基工程施工資料顯示，已成機械鉆孔灌注樁樁徑范圍為1.0 m～3.4 m，花崗巖地質(zhì)情況，最大樁徑為2.0 m?；谟嬎愠晒筒贾靡螅竟こ啼摻罨炷凉嘧稑稄讲捎弥睆?.60 m較為合適。

3.2.2 樁基布置

根據(jù)表3計算成果可知，7#壩段在配筋率為8%的情況下，均需要布置9根抗剪樁。結(jié)合帷幕及固結(jié)灌漿布置要求，第一排樁需在壩軸線下游10.8 m處開始布置，由于壩段寬度有限，順水流向需布置為三排，每排3根，間排距5.0 m，樁長考慮嵌入C11軟弱層以下巖體深度不小于5.0 m。根據(jù)C11軟弱夾層在壩基下的展布及壩基開挖情況，7#壩段樁長15.0 m，樁頂承臺嵌入壩體1.0 m。

3.3 抗剪樁水平承載力分析

群樁水平承載力及參數(shù)計算公式見式（1～9）。

考慮地震且Sa/d＜6情況下：

式中：ηh為群樁綜合效應(yīng)系數(shù)；ηi為樁的相互影響效應(yīng)系數(shù)；ηr為樁頂約束效應(yīng)系數(shù)，取為2.05；ηl為承臺側(cè)向土抗力系數(shù)為沿水平荷載方向的距徑比；n1/n2為分別沿水平荷載和垂直于水平荷載方向的每排樁數(shù)；x0a為樁頂?shù)乃轿灰圃试S值，m；Bc'為承臺受側(cè)向土抗力一邊的計算寬度，m；hc為承臺高度，m；μ為承臺底與基土間的摩擦系數(shù)；Pc為承臺底地基土分擔(dān)的豎向總荷載標準值，kN；ηc為承臺效應(yīng)系數(shù)；A為承臺總面積，m2；Aps為樁身截面面積，m2。

群樁水平承載力計算時，7#壩段計算采用參數(shù)見表4。經(jīng)計算7#壩段群樁水平承載力為11686.09 kN。故群樁的水平承載力大于其在荷載效應(yīng)組合下作用于基樁樁頂處的水平力，群樁水平承載力滿足要求。

其他情況：

4 結(jié)語

表4 7#壩段群樁水平承載力計算參數(shù)

本工程地質(zhì)條件較差，壩基抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求，故需進行加固處理。經(jīng)混凝土深齒墻與抗剪樁方案對比分析，采用抗剪樁方案，即在壩基布置3排9根直徑1.6 m抗剪樁。計算結(jié)果表明，經(jīng)加固處理后，抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

由于工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性、隱蔽性、難預(yù)見性，再細的地質(zhì)勘探工作也難完全查清所有的地質(zhì)問題。加固方案雖在充分吸收、分析現(xiàn)有的地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上進行研究，但在施工過程中，仍應(yīng)根據(jù)開挖鉆孔實際地質(zhì)條件對加固方案進行補充、修改和完善[3]。

參考文獻參考文獻

[1]潘家錚.建筑物的抗滑穩(wěn)定和滑坡分析[M].水利出版社,1980.

[2]李旭.重力壩抗滑穩(wěn)定問題分析[J].四川水利,2007,28(06)：30-33.

[3]周偉,常曉林,袁林娟.對重力壩設(shè)計規(guī)范中雙斜面抗滑穩(wěn)定的補充討論[J].水力發(fā)電學(xué)報,2005,24(2)：95-99.