骨干坝放水建筑物不同地基特征及处理方法

李喜庆

(吕梁市水利局)

骨干坝是在流域干支沟中兴建的控制性滞洪、拦泥、淤地坝工建筑物。骨干坝一般为均质土坝，采用碾压法或水坠法施工。工程枢纽一般由土坝、放水涵洞(卧管)两大件或土坝、放水涵洞(卧管)及溢洪道三大件组成。

骨干坝放水建筑物一般是埋设于坝内或建于坝址岸边用于排泄坝内清水或洪水的水工建筑物。由于放水建筑物出现问题能够引起土坝跨塌，因此在骨干坝枢纽中的位置十分重要，建设质量好坏直接影响到工程本身及下游安全。而放水建筑物地基是否满足承载力要求，则是放水建筑物安全的关键。

放水建筑物破坏主要是由地基软弱、不均匀沉陷和本身砌筑质量不合格等而引起的。而骨干坝扩大初步设计一般不搞放水建筑物的地基勘探，按地表土壤的承载能力设计，因此施工中经常出现地基不能满足设计要求而需要处理的情况，使地基的强度和建筑物的沉降量满足建筑物安全运行的要求。笔者根据多年从事骨干坝管理、施工的实践，分类整理了吕梁市已建100 余座骨干坝的放水建筑物地基特征及处理办法，供施工参考。

骨干坝放水建筑物地基一般可分为两大类:即“一色”地基和混合型地基。

1 “一色”地基特征及处理办法

这里的“一色”是指建筑物地基为一种土壤或基岩。

1.1 红黏土地基

是一种较理想的地基，吕梁山区比较多见，约占现有放水建筑物的70%。红黏土地基包括料礓石红黏土、三趾马红黏土和离石黄土3 种，都比较坚硬，不需要特殊处理，按设计施工，处理好建筑物沉陷缝即可。

1.2 岩石地基

这类地基开挖困难，但不易变形，是放水建筑物最理想的地基，施工时可不留沉陷缝，涵洞只做截水环即可。

1.3 黄绵土地基

这类地基比较软，无渗水情况下，只需铺50 cm厚的砂砾石，建筑物砌筑时一定要留沉陷缝。有渗透水的情况下，先做排水设施，将地基水排出，然后根据地基软硬情况酌情处理。如离石市阳坡流域东义沟骨干坝，其溢洪道建在整体滑坡的山丘上，从沟道地形看滑坡处的沟道和上下游沟道没有什么区别，挖开沟槽后，渗透水源远流长，地基比较软，属于软地基红黏土。

实际施工中的处理方法如下:

(1)在紧靠山体的溢洪道底部修一道反滤排水沟，中间放入直径5 cm 塑料管，每5 cm 间距钻一个直径2 mm 的小孔，梅花型排列。

(2)溢洪道右侧墙按挡土墙设计，墙底每2 m留一个直径20 mm 的排水孔。

(3)原设计每10 m 设一道防渗齿墙改为5 m，以增强底板的抗滑能力。

(4)溢洪道底板下铺50 cm 厚的砂砾石，以利排除地下水。

1.4 淤泥地基

这种地基往往是原有中小型淤地坝改建为骨干坝后，由于两岸山势陡峭，开挖涵洞地基工程量太大，故将涵洞放在淤面上。这种地基处理骨干坝应用最广泛的办法是换土垫层法，即把建筑物基底下松基土部分挖除或全部挖除，然后换填强度大、压缩性小的填料。例如中阳县张家嘴骨干坝，座落在原小型淤地坝上，涵洞修建在多年种植的淤面上。

采用的处理方法:先垫50 cm 厚的砂砾石，然后再做涵洞。涵洞施工方法为先砌2.5 m 宽、1.0 m厚的底板，再在底板上做80 cm 高的侧墙，最后砌筑拱圈(以下简称:硬地基砌筑法)。

2 混合型地基特征及处理办法

混合型地基是指放水建筑物基础开挖后，一段是岩石，一段是土基，或是由各种土壤组成的地基。

2.1 土基混合型

地基是由各种土壤分段组成。处理方法:如挖开后地基情况与原设计不一致，则在建筑物长度、断面尺寸、结构尺寸不变的情况下，将涵洞截水环(内设沉陷缝)或溢洪道沉陷缝置于土壤变化处。这样处理的好处是，即使地基变化处出现沉陷现象，建筑物也不会刚性破坏，重新处理沉陷缝后仍能使用。

这种地基涵洞的砌筑方法是先砌侧墙，后铺洞内底板，再做拱圈(以下简称:软地基砌筑法)。

2.2 砂土混合型

是由一段砂地基和一段土地基组成的地基。临县大南沟骨干坝涵洞地基从地表看为红黏土，但挖深1 m 后，出现细砂层，砂层总长65 m。细砂层含土量较大，厚0.5 m。再挖深出中砂，当地基挖到2.5 m时出现粗砂，且含土量较小。当挖至3 m 时遇到坚硬河卵石。

原设计涵洞长100 m，每10 m 设一道截水环，共9 道。涵洞断面尺寸0.8 m×1.2 m(宽×高)。

实际施工中的处理方法如下:

(1)做防渗齿墙两道，齿墙尺寸2.5 m ×1 m ×4 m(长×宽×深)。

(2)三七灰砂人工夯实处理软地基18.7 m，人工夯实厚度50 cm，分两层夯实。

(3)在地基变化处设截水环，防止涵洞不均匀沉陷。将原设计9 道截水环改为10 道。

(4)红黏土处理伸缩缝。原设计伸缩缝用沥青浇砂塞缝，后改为红黏土塞缝。具体做法:将红黏土拌和如面团，搓成条，每砌一层石头，捣一次红黏土条，最后在涵洞内用M10砂浆将伸缩缝抹一圈，厚2 cm、宽10 cm。这种施工方法既简单又处理的结实，与砌石同步进行。

(5)涵洞采用两种方法施工，红黏土地基采用硬地基砌筑法，砂地基采用软地基砌筑法。

2.3 砂砾石和淤泥混合型

柳林县一骨干坝涵洞布设在左岸的沟底，沟内有长流水，洞长100 m，其中20 m 挖深1.0 m，地基为砂砾石;80 m 挖深3.5 m 后，不同程度出现淤泥层，经探淤泥层厚0.2 -2.5 m 不等，淤泥层下是坚硬河卵石。基槽内既有小泉水，又有渗透水。涵洞出口处因挖槽堆土，水不能自由流出。淤泥段的槽底高程距设计高程还差0.2 -0.5 m。若将涵洞布设在右岸，是一个大弯道，而且要开挖10 余m 高的红黏土，工程量太大，所以改变涵洞位置不可行。

实际施工中的处理方法如下:

(1)涵洞按原设计布设在左岸。

(2)在基槽末端紧接槽的右边挖一深坑，用抽水设备把基槽水抽出。

(3)在槽的右边挖6 m 宽工作平台，距现有槽底1.5 -2 m 高。挖机边退边挖，同时槽底加宽1m，做排水沟用。排水沟内挖一大坑，供水泵抽水用。挖机工作后，淤泥尚未清理干净，在50 m 长范围内所剩泥深0.2 -0.5 m。

(4)无淤泥的50 m 回填河卵石至设计高程。有淤泥的50 m 回填不风化的毛石，高出泥面0.2 m后再回填砂砾石至设计高程。

(5)按设计施工涵洞。

3 结论

综合上述各种骨干坝放水建筑物地基特征，在实际施工中应做到如下三点:

(1)在地基变化处设沉陷缝。

(2)对于坚硬的地基，处理好涵洞截水环内的沉陷缝(岩石地基可不留沉陷缝)，按硬地基砌筑法做涵洞。

(3)对于软地基，除采用有效的方法处理地基外，还需要按软地基砌筑法做涵洞。