夏瑞英

（南陽(yáng)市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河南南陽(yáng)473000）

1 水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理的重要性

近年來(lái)，水利樞紐工程建設(shè)得到了快速發(fā)展，與此同時(shí)，大壩地基處理受到了越來(lái)越多的關(guān)注，相應(yīng)的地基處理技術(shù)也日趨成熟和完善。之所以如此強(qiáng)調(diào)大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)，是因?yàn)榛A(chǔ)施工是大壩建設(shè)的重中之重。

2 水利樞紐大壩基礎(chǔ)常見的處理技術(shù)

2.1 固結(jié)灌漿處理技術(shù)

該處理技術(shù)的目的在于改善基巖的彈性模量和整體性，增強(qiáng)基巖的抗壓和抗剪強(qiáng)度，減少大壩基礎(chǔ)滲透量。該技術(shù)雖然優(yōu)勢(shì)顯著，但工程量較大，需要注意灌漿材料的選擇、施工時(shí)間的控制和工序的規(guī)范。一般在施工時(shí)，需要孔內(nèi)循環(huán)進(jìn)行分段灌漿，根據(jù)先稀后濃的原則調(diào)整漿液濃度，準(zhǔn)確把握鉆孔位置，注意平穩(wěn)鉆進(jìn)，鉆孔偏斜量要小于1.5%的孔深，若發(fā)現(xiàn)偏斜超過允許范圍，應(yīng)及時(shí)糾正，確定孔深及其垂直度符合設(shè)計(jì)要求后埋設(shè)灌漿管，至于液壓鉆孔、灌漿塞和灌漿泵的選擇和灌漿壓力的控制需要參考大壩基礎(chǔ)實(shí)際情況，因隨著施工進(jìn)度的推移，大壩碾壓高度會(huì)提高，故需要嚴(yán)格鉆孔與灌漿操作管理。若在灌漿過程中遇到耗漿量的大孔段，可借助降低灌漿壓力、限量、限流、濃漿等方式加以處理[1]。

2.2 帷幕灌漿處理技術(shù)

帷幕灌漿是指將漿液注入孔距合理的鉆孔中，使其中的注漿體相互搭接形成一道類似帷幕的混凝土防滲墻，通過截?cái)嗨鬟_(dá)到防滲堵漏的目的，適用于各種需要增強(qiáng)抗?jié)B能力的基礎(chǔ)。帷幕灌漿采用的是全孔分段灌漿，包括鉆進(jìn)、鉆孔清洗、壓水試驗(yàn)、灌漿等工序，其中鉆孔作為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)施工質(zhì)量有著極高的要求，通常采用自下而上的施工方法，并設(shè)置下游和上游兩排帷幕孔，鉆孔孔徑和終孔孔徑應(yīng)分別小于91mm和大于56mm，鉆孔傾斜度應(yīng)符合要求，可控制在5～10mm以內(nèi)，至于灌漿壓力則應(yīng)視情況而定。為防止出現(xiàn)穿漿，需要先對(duì)其原因進(jìn)行了解，若確定為灌漿孔間相互連通，則對(duì)問題灌漿孔設(shè)置灌漿泵，結(jié)合灌漿塞封堵鉆孔來(lái)減少串漿或漏漿，以此保障灌漿質(zhì)量。

2.3 地基置換處理技術(shù)

所謂地基置換，就是挖除不良地基土壤，然后使用密實(shí)度較好的土壤進(jìn)行回填和夯實(shí)，形成良好的持力層，以此改變地基的承載能力、穩(wěn)定能力和抗變形能力，但要注意挖盡轉(zhuǎn)換土層以及分層夯實(shí)回填土。有時(shí)為了進(jìn)一步穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，會(huì)適當(dāng)加寬置換范圍，雖然有助于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的改善，但在堤身加固與基礎(chǔ)抵抗變形能力增強(qiáng)方面效果并不明顯。

3 水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 重視基巖加固設(shè)計(jì)

考慮到水利樞紐大壩基礎(chǔ)的使用環(huán)境為水下，期間會(huì)受到長(zhǎng)期的水平推力和壓應(yīng)力，對(duì)此，建議結(jié)合下游側(cè)應(yīng)力實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整灌漿作業(yè)，若側(cè)應(yīng)力小于或等于大壩基礎(chǔ)應(yīng)力，可按照設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行固結(jié)灌漿，反之則需要適當(dāng)擴(kuò)大固結(jié)灌漿的范圍，最大值不應(yīng)超過30m。但是，若下游施工條件不允許，則應(yīng)另做調(diào)整。至于加固標(biāo)準(zhǔn)，需要具體情況具體分析，如施工位置存在地質(zhì)缺陷，固結(jié)灌漿范圍應(yīng)處于30～35m，重力墩和河床壩段分別控制在15～23m和8～15m，用于基礎(chǔ)防滲的帷幕灌漿孔深應(yīng)達(dá)到20～30m。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)加固技術(shù)的施工管理，如固結(jié)灌漿孔要求逐序加密，若出現(xiàn)相互串漿，則要群孔并聯(lián)灌注，孔數(shù)不應(yīng)超過3個(gè)，在鉆孔沖洗環(huán)節(jié)，要在灌漿孔裂隙沖洗結(jié)束后立即連續(xù)灌漿，所用灌漿材料為硅酸鹽水泥，強(qiáng)度和性能必須滿足設(shè)計(jì)規(guī)定，攪拌要均勻密實(shí)，按照自上而下分段灌漿，當(dāng)灌漿壓力為設(shè)計(jì)最大值時(shí)，注入率應(yīng)小于1L/min，繼續(xù)灌注30min后可結(jié)束灌漿，最后借助導(dǎo)管注漿或全孔灌漿予以封孔，并在灌漿結(jié)束后3d或7d進(jìn)行灌漿壓水試驗(yàn)，檢查孔數(shù)量需小于5%的灌漿孔數(shù)量。此外，不同的排水方案，降壓效果也不同，如表1所示。

表1 不同排水方案降壓效果對(duì)比

3.2 妥善處理基礎(chǔ)排水

為增強(qiáng)大壩的穩(wěn)定性和安全性，建議在其基礎(chǔ)內(nèi)部設(shè)計(jì)封閉式抽排結(jié)構(gòu)用于基礎(chǔ)排水，最大程度地降低墊塘和泄洪壩段的揚(yáng)壓力，雖然一般要求低于0.4，但若能控制在0.25以下更好。針對(duì)山體和近岸地段則無(wú)須設(shè)計(jì)內(nèi)部排水，借助帷幕排水即可，因?yàn)椋藭r(shí)其揚(yáng)壓力為0.25符合理想狀態(tài)。此外，兩岸壩肩也可以利用帷幕排水保證良好的排水效果，如圖1所示。

圖1 大壩基礎(chǔ)排水設(shè)計(jì)圖

排水孔是大壩基礎(chǔ)排水的重要構(gòu)成，根據(jù)其功能的不同可分為主排水孔以及輔助性、封閉性排水孔。其中，主排水孔與封閉性排水孔的位置設(shè)在墊塘U型區(qū)域和主帷幕后方，角度傾斜值控制在約80°，輔助性排水孔的位置設(shè)在封閉抽排區(qū)域，需采用垂直形式，同時(shí)考慮到主排水孔對(duì)于主帷幕揚(yáng)壓力的降低有著明顯的推動(dòng)作用，故其孔深可為2/3的主帷幕孔深。對(duì)于3類排水孔的直徑最好在90～120mm，間距適當(dāng)控制在5m。

3.3 有效應(yīng)對(duì)特殊地質(zhì)

這里提及的特殊地質(zhì)主要指的是斷層與軟弱夾層2種情況，針對(duì)斷層大壩基礎(chǔ)，應(yīng)先調(diào)整其基面銳角至50°以上，然后按照h=0.0067bH+1.5計(jì)算處理深度（h為混凝土填塞深度，m；H為缺陷地質(zhì)的壩高，m；b為斷層寬度，m）。若基面銳角小于50°，則要立足實(shí)際適當(dāng)調(diào)整完整巖體厚度的最小值。針對(duì)軟弱夾層大壩基礎(chǔ)，需要對(duì)夾層密集位置和斷層與夾層較差位置分別進(jìn)行處理，具體方法便是洞挖和明挖，前者是根據(jù)軟弱夾層的傾斜角度對(duì)平洞進(jìn)行布置，待挖出夾層后選擇固結(jié)灌漿或者接觸灌漿予以加固，后者則是處理軟弱夾層的淺表層，相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，只需完成明挖即可，但是，處理深度要處于100%～150%的夾層寬度，過小或偏大往往適得其反。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，大壩基礎(chǔ)處理是水利樞紐工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是施工質(zhì)量管理難點(diǎn)，因此，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全施工，提高施工質(zhì)量，必須重視大壩基礎(chǔ)施工設(shè)計(jì)，妥善處理加固與排水，同時(shí)加強(qiáng)特殊地質(zhì)的針對(duì)性處理，配以施工監(jiān)督與質(zhì)量管理，為水利樞紐大壩發(fā)展提供質(zhì)量保證。