三里坪水电站大坝坝基与拱座基岩地质缺陷处理

陈艳艳

（中国水电建设集团第十五工程局有限公司 陕西 西安 710065）

1 工程概述

三里坪大坝位于湖北省房县境内，工程为Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物为2级，大坝采用碾压混凝土对数螺旋线形双曲拱坝，坝顶高程420m，河床建基面高程279m，最大坝高141m。

大坝坝基岩体主要为Ⅰ、Ⅱ类岩体，部分为Ⅲ类岩体，仅局部小范围存在Ⅳ～Ⅴ类岩体。岩体中局部呈互层状、薄层状泥质条带灰岩夹碎裂结构体及裂隙密集发育带，岩体完整性差，属差岩体（Ⅳ）；岩体中局部有溶蚀较强的断层带，呈碎裂、散体结构，属于极差岩体（Ⅴ类）。Ⅳ类、Ⅴ类岩体分布占大坝基础岩体的5%以下。

2 地址缺陷处理方案

在工程施工过程中，两岸及坝基进行爆破开挖后，发现了新的裂隙和断层，对工程施工和后期运行形成较大的不安全隐患，必须尽快进行处理，保证后续工程施工正常进行。

左坝肩缓倾角裂隙极为发育，对左岸坝肩抗滑稳定构成了控制因素，处理方案研究了预应力锚索方案、抗滑桩方案和抗剪洞方案。考虑到需增加的抗滑力达到十万吨级，采用预应力锚索方案需要预应力锚索的量巨大，布置困难，且处理效率低，投资大。抗滑桩方案由于左坝肩山体单薄，抗滑桩布置及施工较为困难，且置换效率低，对坝肩岩体损伤较大。抗剪洞方案由于对缓倾结构面集中处理，置换面积大，处理效率高，抗剪洞整体刚度大，施工简单可靠，且能很好的适应随着高程的增加需增加的抗滑力逐渐减小的趋势。经方案综合比较，左坝肩深层处理采取在高程EL302m～EL319m间设置两个横向和纵向抗滑洞的处理方案。

根据补充地勘成果和开挖揭露的实际地质条件，对f5断层及f21、f30断层破碎带进行混凝土置换处理，置换高程为306m、318m、330m、345m。对控制右岸抗滑稳定的f23断层破碎带采取水平置换洞的处理方式，置换洞布置高程为306m。通过以上处理，右岸的抗滑稳定及变形稳定均得到了很好的解决。

现场施工中主要采用在左岸布置抗剪洞（见图1）及卸荷岩体处理，右岸布置置换洞及坝肩二次开挖（见图2）。左右岸坝肩下游布置锚索进行支护施工，坝基进行二次开挖及加固处理等措施。

3 坝肩二次开挖及支护施工

由于在大坝坝肩大部分开挖完成后，裸露的基岩面及自然边坡卸荷岩体裂隙极为发育，所以需要进行二次开挖及支护施工。坝肩二次开挖施工主要包括左坝肩EL360m～EL438m下游侧卸荷岩体，右坝肩建基面二次开挖及回填以及支护施工等。

开挖主要采用手风钻进行剥离，人工出渣至河床，由于对岩石走向及裂隙发展情况需要在现场进行判断，所以是边施工边规划，确保开挖质量符合设计要求。

左右坝肩支护主要为锚索和锚桩支护，其中预应力锚索为2000kN级，L＝20m～40m，根据部位不同，深度有所变化。锚索及锚桩施工采用搭设脚手架，在脚手架上架设钻机，按照设计孔位和方向进行钻孔，钻孔深度要比设计深度超出20cm左右，钻孔完成后开始进行锚索、锚桩的安装以及灌浆工作，并对锚索在14天后进行张拉。

4 坝基二次开挖及处理

根据现场开挖揭示的情况，EL287m河床建基面由于构造运动裂隙张开连续，局部岩体较为破碎，缓倾结构面发育，不能满足大坝建基面的要求。参建各方经过共同研究决定，将大坝河床建基面全断面开挖至高程EL279.0m，按基础填塘处理回填C20混凝土。

河床建基面下调8m后，根据现场开挖揭露及补充钻孔勘探及物探测试成果综合分析评价，大坝高程EL279m建基面岩体大部分坚硬完整，可满足大坝建基的要求，但对局部地质缺陷进行了适当处理。

左岸Ⅲ1区岩体裂隙发育密集，清基过程中发现由于开挖卸荷松弛及雨水浸泡后充填物软化成泥，表层2m～3m范围内的岩体已不能满足建基面的要求，予以清除。底部布置Φ32@20cm×20cm的钢筋网，以保证基础受力均匀及整体性。

左岸Ⅲ2类岩体位于拱坝左岸上游，考虑其夹泥影响承载能力，采用了锚桩加固处理措施。根据现场实际施工能力及为加快施工进度，锚桩L=9m、孔径φ110，采用3Φ28钢筋捆绑焊接，梅花形布置。

横河向长大裂隙Lj1横穿河床建基面下游侧直至左右两岸边坡，裂面平整光滑、钙质及连续风化方解石冲填，并具有一定的宽度，最宽达0.8m。由于Lj1长大裂隙正好位于下游开挖边界，不利于拱坝受力及荷载传递。为消除其不利影响，采取了扩挖1.5m的浅层槽挖置换处理措施。

河床坝基Ⅲ区岩体主要分布在左岸，左岸岩体质量总体较右岸差，建基面开挖起伏差大，对拱坝整体受力不利。为保证基础受力均匀、提高左岸建基面整体承载能力，在高程279m建基面底部基础填塘诱导缝以左布置Φ32@20cm×20cm钢筋网。

5 左右岸抗剪洞和置换洞施工

（1）左岸缓倾结构面抗剪洞施工

左岸两个横向抗剪洞洞长分别为45m、63m，洞高分别为13m、17m，洞宽6m，两个纵向抗剪洞洞长15m、洞高8m、洞宽5m，其抗剪洞规模已超出国内外同类工程。为确保抗剪洞周围爆破松动和卸荷松动的浅表岩体对抗剪洞的传力效果不构成影响，对抗剪洞洞周进行固结灌浆处理并布置φ25系统锚杆，固结灌浆孔间排距2.5m×2.5m，呈梅花形布置，孔深4.5m。

开挖采用自上而下分层开挖，每层开挖高度4m~5m，在开挖过程中进行了声波监测，爆破震动均在允许范围之内，开挖平整度较好，超挖较小，无欠挖。

抗剪洞开挖完成后开始进行混凝土施工，按照设计文件要求，首先进行固结灌浆后方能进行混凝土回填，施工工艺为：底层2排锚杆钻孔并插锚杆→底板1m厚混凝土浇筑→底板固结灌浆→侧墙、顶拱喷5cm砂浆→侧墙、顶拱固结灌浆、锚杆制安→抗剪洞混凝土回填→回填灌浆和接缝、接触灌浆。

在施工时由于1#和2#抗剪洞之间的相差4m高差，并且2个抗剪洞之间的升层高度不一致，所以在进行回填混凝土施工时在3#和4#抗剪洞的混凝土回填采用斜层浇筑法，预留大于1∶2的斜坡。在施工2#抗剪洞时进行找平施工。

混凝土回填施工按照分段分层的施工方法进行施工，并且在每段之间预留接缝灌浆管路，在混凝土和岩石接触面预埋接触灌浆管路。在混凝土回填完成龄期及温度符合要求后进行接缝、接触灌浆施工，以使混凝土和混凝土之间、混凝土和岩石之间紧密结合，使受力均匀分布。

目前施工已经全部完成，经过检测各项指标良好，满足设计要求和大坝安全运行要求。

（2）右坝肩断层置换洞施工

根据地勘成果和开挖揭露的实际地质条件，对F5断层及f21、f30断层破碎带进行混凝土置换处理，置换高程为306m、318m、330m、345m。对控制右岸抗滑稳定的f23断层破碎带采取水平置换洞的处理方式，置换洞布置高程为306m。其各个置换洞的长度由于根据破碎带走向进行开挖置换，施工中时刻观察破碎带走向，钻孔爆破进尺每一循环控制在2m，及时调整钻孔方向，使破碎带一直处于置换洞位置。置换洞洞高3.5m，洞宽为3.8m，洞顶成120°半径为1.9m圆弧。置换混凝土等级为C25，并且对所有置换洞进行回填灌浆处理。通过以上处理，右岸的抗滑稳定及变形稳定均得到了很好的解决。

6 几点认识和体会

（1）对基础地质缺陷的处理是工程安全施工、进度和质量的前提和保障，是大坝工程施工的关键环节，要引起各方的高度重视。

（2）确定合理的施工方案可以在同等保证质量的前提下降低工程造价、加快施工进度。

（3）地质缺陷的处理本身就是因为出现了不安全因素要进行处理，所以在工程施工中安全问题要引起各方的高度重视和关注。

（4）前期的地质勘查工作尤为重要，详细的地质勘查资料将为后续工作的开展提供良好的保证。陕西水利