浅析水利工程施工中大坝基础处理关键技术论文
1工程概况
甘肃某水利工程的主要用途是防洪，大坝为砼重力坝，最大高度达80m。在坝基的四周，共有6条NE向断层及河床基岩槽，其中以河床F1与右岸F2对建筑物的影响最为明显。坝基岩体包括砂岩、页岩及灰岩，具有较强的透水性，同时坝址处地下水以裂缝(承压)水为主。据不透水规定，河床及两岸位置应分别设在37～59m、52～93m。在总体上，坝基岩石的实际强度与砼重力坝的建设要求相符。但因断层地质的影响，在水利工程施工中应注意软弱夹层和坝基渗漏等问题。
2坝基开挖
在水利工程施工中大坝基础及岸坡采用台阶式开挖方式。为了方便施工，每一坝段台阶的宽度应比坝段总宽度的1/2大，且应≥4m;岸坡按每15米高差开挖一马道，并控制开挖坡比，注意如若岩体产状不利或遇顺向坡，应在放宽坡比的同时，采取排水、设边坡截水沟、锚杆支护、预应力锚杆加固、表面喷护砼封闭保护及设砼阻滑键等支护措施，注意密切监测边坡的变形情况。
在基坑开挖中，针对两岸坝段高程过高的情况，应以基岩施工标准为依据改进河床，如若存在裂缝或间隙夹层等问题，无疑会使基面风化加剧。据地勘资料显示，河床基岩顶板的最低高程及弱—强风化的下限高程分别为152.74m、150.84m，为了适应建筑物布置、坝基岩体质量及剪切带性状等的需要，应控制建基面的高程。在坝基开挖中，针对遇到的断层、软弱夹层及岩溶等地质问题，建议在综合分析客观实际的基础上，制定针对性的处理方案。
2.1断层
针对宽度>1m的断层、裂隙密集带及剪切交汇带，建议采取“槽挖+置换砼”的处理措施。其中，砼塞深度应为破碎带宽度的1.0～1.5倍;槽挖断面设为梯形及其侧边坡度比为1∶0.5;对于坝趾、坝踵出露处的断层，应适当延长其开挖范围及加深其回填深度;断层开挖与回填砼塞后，应对其四周做固结灌浆处理，注意灌浆深度应至断层下盘一两米处。同时，剪切带性状差、裂隙发育及岩石破碎的重要地段也应做
固结灌浆处理，以提高地基的承载力。
2.2软弱夹层
在水利工程施工中，如若未妥善处理存在软弱夹层的地基，则会危及建筑物的安全稳定性。
案例工程坝基中软弱夹层的组份以软弱的风化土为主，并具有形状不规则、影响范围广及贯穿整个坝基等特点。因此，为了保护建筑物的安全稳定性，应通过灌浆处理来提高坝基的承载力，这是一种置换法，即将砼灌入软弱夹层中，使其与夹层物质混合，继而通过改变夹层的`组份来提高其承载力。
2.3岩溶
在坝基开挖中应妥善处理岩溶，即含泥质生物灰岩是一种强岩溶层，建议在基坑开挖时，用砼置换处理坝基发育的缓倾角、浅层溶蚀裂隙;针对埋深较大及无法通过地表开挖回填砼来处理的溶蚀带，建议进行井挖追踪回填或固结灌浆处理;针对坝基右岸的KW64岩溶系统和溶洞，建议先洞挖或明挖清除，再回填厚度一定的砼，并设专门的管路来引出KW64岩溶系统的水流;针对平洞开挖中所遇的溶洞，建议先扩挖清理或追索
掏挖，再回填砼，并在必要时进行回填灌浆和固结灌浆。
3基渗流控制
为了降低坝基的渗漏量及稳定软弱夹层，应对坝基渗流进行有效控制，具体采取“竖直灌浆帷幕+排水”的坝基渗流控制方案，即先在坝基前缘及坝肩设竖直帷幕，再在其后设排水设施，以消减幕后的残余水头。在这一方案下，防渗面积达3.89万m2及帷幕灌浆、排水进尺分别达2.83万m和1.38万m。
3.1设置防渗帷幕
防渗帷幕是一种应用效果较佳的排水方式，其在案例工程中的应用如下：先将防渗帷幕设在上游基础灌浆廊道中，再分别延伸至坝肩山体，并停在地下水位与正常蓄水位相交的145m高程处，此时防渗帷幕总长超过549m;水垫塘上按“一”字形设防渗帷幕及保证其处在二道坝基灌浆廊道中，并按山体走向延伸至30m，此时防渗线路总长应低于295m。依照经验，防渗帷幕的设置应满足如下标准：坝基防渗帷幕的透水率q应≤3Lu;水塘、山体及坝肩的透水率应≤5.0Lu。通常而言，防渗帷幕单排设孔，其中F1、F2沿河流流向及在具有较好渗水性的地段上设孔，具体设深度超过13m的固结灌浆孔，以使坝基岩体的抗渗性更强。在帷幕灌浆中，孔形以垂直孔为主及其排距、间距分别为0.2m和2.0m。调查结果发现，仅F1和F2的岩体具有较好的透水性，建议选用悬挂式防渗帷幕，并保证坝基帷幕深度超过30m、封闭帷幕深度超过16m。在实际施工中，防渗帷幕应以灌浆孔段的客观实际为依据采取分段钻灌和孔内循环灌注法，并选用525#普通硅酸盐水泥，同时针对帷幕表层段而言，其灌浆压力应为其他孔段的一两倍。
3.2设置基础排水
坝基中的排水孔可对控制坝基的扬压力具有重要作用，建议按如下要求设排水孔：在防渗帷幕后设基础排水孔;在水垫塘附件上设成排封闭型排水孔;在封闭抽排区间设纵横3排辅助排水孔。在设置排水孔时，应控制好如下技术参数：孔距设为3m;孔径设为90～113mm;排水孔倾斜向下游及其倾角设为75°;辅助排水孔设为垂直孔;主排水孔孔深设为帷幕孔深的2/3，其中封闭型排水孔、辅助排水孔的孔深分别设为12m和9m。通过分析发现，坝基软弱夹层具有较弱的抗渗破坏力，其临界渗透比、破坏渗透比分别为2.5～6、20～46。因此，任一类排水孔从剪切破碎带穿过时都应采取孔内保护措施，以防软弱夹层出现渗透破坏。
4结语
综上所述，在水利工程施工中坝基处理的关键在于缺陷地质的处理及渗流控制。但在未来的发展中，坝基处理的要求有待进一步提高，以充分发挥水利工程对社会经济的服务能力。
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