特克斯县巴喀勒克水库坝基及趾板基础处理措施设计

李和兵 于海波

（1.新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院 新疆伊宁 835000 2.新疆兵团水利水电工程集团有限公司 新疆乌鲁木齐 830052)

1 前言

特克斯县巴喀勒克水库位于特克斯县西北约15km处的巴喀勒克沟流域齐勒乌泽克乡境内。该工程坝型为砂砾石面板堆石坝，工程于 2011年6月开工建设，2013年10月下闸蓄水。大坝坝基及趾板基础开挖后，趾板下游方向砂砾石坝基含泥量较高，局部在碾压回填之前出现“翻浆”现象，趾板沿“X”线方向岩石破碎、断层及裂隙较为发育。针对以上现象，为确保坝基稳定及趾板有效防渗，提出了趾板下游方向局部清除及“裹填”，趾板轴线方向断层及裂隙处回填混凝土塞、灌浆加密等基础处理方式。

2 工程概况

巴喀勒克沟水库枢纽工程具有灌溉、供水等功能，是巴喀勒克沟流域牧区水利工程和流域防洪的重要基础性工程。水库正常蓄水位为1597.00m，拦河坝高 54.66m，水库总库容为467.36万m3，其中：死库容58.63万m3，兴利库容347.15万m3，调洪库容61.58万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（山区丘陵部分)（SL252－2000)和《防洪标准》（GB50201－94)，确定本工程等别为Ⅳ等小（1)型工程，主要建筑物级别为：大坝、放水兼导流洞、溢洪道为4级建筑物，次要及临时建筑物为5级。工程区基本地震烈度为Ⅷ度，主要建筑物地震设计烈度为Ⅷ度。

巴喀勒克沟水库枢纽工程区多年年平均气温为5.9℃，多年年平均月气温最低、最高分别为-10.8℃和 18.6℃。多年平均年降水量为392.4mm。最大冻土深为 133cm本区域多年平均风速为2.0m/s，历年最大瞬时风速为20.0m/s。两岸山体不对称，左岸地形连续完整，基岩出露较好，基岩顶板远高于正常蓄水位，右岸山体较左岸矮，1597m高程以下局部基岩出露， 1597m高程以上为深厚洪积物覆盖，临河岸坡以上地势宽阔平坦。两岸及河床下伏基岩为凝灰熔岩，局部夹泥质凝灰岩透镜体，属较软岩。两岸及河床无规模较大的构造破碎带分布，小断层发育稀疏，裂隙较发育，长大裂隙较少。两岸坡度较缓，卸荷裂隙发育稀少。

3 坝基及趾板基础施工地质编录

3.1 大坝坝体基础

河床坝基，河漫滩发育，漫滩表层有 0.5～1.5m厚的砂壤土，松散，植物根系发育；河床砂卵砾石中部厚度8～12m，靠两岸厚4～6m。河床砂卵砾石分为上层和下层。上层厚度2.5～3.0m，渗透系数Ko=(1.98～4.79)×10-2cm/s，属强透水。天然干密度ρd=2.05～2.11g/cm3,相对密度Dr=0.53～0.63，纵波速度Vp=240～890m/s。表层相对密度偏小，向深部密实会增加。下层厚度6.2～9.0m，渗透系数Ko=（0.73～5.14)×10-2cm/s，属中等～强透水，以强透水为主。天然干密度ρd=2.06～2.12g/cm3,相对密度Dr=0.62～0.69，纵波速度Vp=650～950m／s。河床砂砾石表层1～2m腐殖质清除后，碾压过程中局部区域出现“翻浆”现象，经检测，含泥量约为12%～15%，相对密度Dr达不到设计要求。

3.2 左岸趾板基础

河床趾板第1-4段沿线大部分地段表层为坡积块石碎石土，厚度一般3～5m左右，结构松散，长有茂密杂草。下部基岩岩性主要为凝灰熔岩，局部夹泥质凝灰岩透镜体，岩石较软弱，岩体以块状结构为主，裂隙较为发育，长大裂隙较少，延伸较短，多闭合，连通性差。左岸基岩强风化层厚3～4m，呈碎裂～散体结构，不能作为趾板地基；弱风化层厚9～12m，裂隙发育，完整性较差，岩体类别为Ⅲ类，可满足趾板基础要求。左岸趾板与河床趾板结合部位趾4—趾5段岩石出漏较深，且趾板垫层小区出现孤石。

3.3 河床段趾板基础

河床趾板趾第5段开挖期间遭遇暴雨及山洪影响，地下水位抬升，趾板岩石暴露受浸泡后风化迅速，表层成泥，部分地段岩石沿节理面形成新的裂隙；河床趾板趾5—趾6段岩石出漏不规则，出现“鸡窝状”断层，且多处出现裂隙，裂隙宽约10～25cm，充填物以红褐色断层角砾和断层泥为主，断层产状为：65°SE～105°SE∠55°～72°，充填物主要为断层角砾和断层泥，此裂隙顺河方向贯穿趾板，该段岩石类别以Ⅲ类岩为主，达65%，Ⅳ类岩约占35%，厚度7～13m；河床趾板与右岸趾板趾6—趾7段基础断层较发育，却基岩呈泥状，风化速度较快，该段裂隙较为发育，裂隙宽约 5～30cm，断层产状为：175°SE～235°SE∠41°～55°，充填物以红褐色断层角砾和断层泥为主，局部出现浅玫瑰色～褐红色整体性较差块状结构，此裂隙顺河方向贯穿趾板，该段岩石类别Ⅲ类岩达55%，Ⅳ类岩约占45%，厚度10～31.5m。

3.4 右岸趾板基础

右岸趾板河床沿右坝坡抬升趾7—趾8段夹杂出露有大块泥质凝灰岩及凝灰砂岩，浅灰褐色～褐红色，块状结构，整体性较差，块径0.1～1.5m，中等风化，其产状为：165°SE～245°SE∠43°～65°，中等风化～弱风化，大部有裂隙带，充填物主要为断层角砾及断层泥，该类岩石暴露后风化迅速，物理力学性质直线降低；在趾8—趾9段，沿坝坡顺河方向延伸趾板线出现“V”型槽，上口宽约 8m, 下口宽约 2m，深约 15m，全部为断层角砾及断层泥充填，岩性较差；趾9—趾 10段出现大块凝灰熔岩，青灰色～浅玫瑰色，中等风化～弱风化，整体性较好，块状构造，块径0.2～2m之间，岩性较好，裂隙较少。

结合现场坝基、趾板基础开挖实际情况综合分析，坝体基础砂砾石含泥量较大，现场碾压后相对密度Dr均为0.65～0.72，需采取有效处理方式使其相对密度达到设计要求；左岸趾板基础岩性较好，河床趾板基础局部“鸡窝状”断层及裂隙须采取工程处理措施，左岸趾板与河床结合部位须采取混凝土高趾墙回填方式，右岸趾板抬升段岩性较差，开挖后须及时封盖处理，减少风化速度，右岸岸坡“V”型槽段须回填混凝土塞；在趾板基础断层及裂隙发育段、“鸡窝状”处、“V”型槽段应加密灌浆处理措施。

4 坝基及趾板基础处理设计

（1)各趾板段开挖后均及时采用素混凝土喷护，防止再次风化。

（2)河床趾板在消除洪水影响后加大排水力度，保持施工面干燥，同时对已严重风化的岩石体进行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

（3)左岸趾板与河床趾板结合部位岩石出漏较深，且趾板垫层小区出现孤石。局部未见基岩段采用回填混凝土作为趾板基础，清除孤石防止顶冲面板。

（4)主坝与副坝结合部位趾5-趾7段趾板基础开挖后，未见岩性较好新鲜岩石，且风化速度较快，基础开挖后大面积部位采用混凝土回填至设计高程做为趾板基础，并对趾板正前方副坝趾板基础岩石面进行挂网喷护。

（5)主坝与副坝结合部位趾5-趾7段趾板基础开挖后，未见岩性较好新鲜岩石，且风化速度较快，基础开挖后大面积部位采用混凝土回填至设计高程做为趾板基础，对基岩较为破碎且风化速度较快，手风钻造孔容易咔钻的地带，采用D70造孔，并插入锚筋桩增加趾板与基岩整体性。

（6)趾板第九段“V”型槽采用挂Ф25锚杆及C20混凝土回填至建基面，其中锚杆间距1.2m,外漏30cm。

（7)坝体基础处理措施：

①河床坝基碾压后，局部出现翻浆现象，将坝基出现翻浆部位周围外扩 1m,深度 2-3m范围内的含泥量较高的砂砾土全部清除，采用粗颗粒的砂砾石或爆破料裹填。

②由于坝基大部范围含泥量较高，为防止软弱坝基沉降对趾板造成破坏，将河床趾板下游方向1/3最大坝宽范围（约30m)内的砂砾料及强风化层清除，下游开挖边坡1∶1.5，采用坝体3B填筑料换填，填筑标准同坝体填筑料。

③河床趾板开挖后加大排水力度，保持施工面干燥，同时对已严重风化的岩石体进行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

④水库大坝属中坝（最大坝高54.66m),设单排帷幕灌浆，灌浆孔距加密到2m,孔深结合现场开挖情况及先导孔试验确定。

5 坝基及趾板基础处理施工

5.1 施工过程

（1)坝基换填区域采用料场3C区填筑料换填，填筑过程中，虚铺厚度不大于 80cm，采用20t振动碾碾压8遍，“裹填”区外掺大粒径砂砾石（5cm～60cm)15%～20%，采用机械掺合均匀后分层碾压；对于局部与岸坡结合部位，大型机械不能工作的盲区，采用振动平板夯人工分层夯实，适当降低虚铺厚度，增加夯实遍数，以满足相对密度Dr≥0.85。

（2)趾板开挖过程中，将强风化全部清除，基岩表面仔细清洗，浇筑混凝土前用水泥砂浆湿润岩石表面，防止岩石二次风化。

（3)趾板基础遇到断层等不良地质情况时，将破碎岩石清除，采用C20W6混凝土回填，加强振捣密实，同时回填混凝土部位锚杆加长至6m，并做好后期灌浆加强记录。

（4)趾板上方永久岸坡清除所有“倒挂”危岩，并采用锚杆及网喷混凝土处理，其中锚杆间距3m,挂网钢筋Ф8，C20混凝土喷护厚度10cm。

（5)趾板第九段“V”型槽采用挂Ф25锚杆及C20混凝土回填至建基面，其中锚杆间距1.2m,外漏30cm，回填C20混凝土时自下而上、由内向外错台浇筑，同时加强振捣密实。

（6)趾板固结、帷幕灌浆按环间分序、环内加密的原则进行，固结灌浆每12m打一序孔，每6m打二序孔，每3m打三序孔；帷幕灌浆每8m打一个先导孔，然后做简易压水实验，确定是否达到设计要求的10Lu线下5m，来确定灌浆深度，然后每4m打二序孔，最后每2m打三序孔。

5.2 施工应注意的问题

（1)坝基换填碾压过程中应合理避开雨季，含水量超标碾压，相对密度很难达到设计要求。

（2)趾板开挖过程中趾板基础开挖以不破坏基岩完整性为原则，在接近建基面 1.5～3.0米时宜采用浅孔密布小炮方式进行松动爆破，待开挖至距建基面 0.3～0.5米时,禁止放炮开挖,只能用风镐撬挖,表面修整使基岩面平顺完整。

（3)河床趾板特殊地质情况基础段回填砼塞时，应加强排水措施，并做好下一步灌浆加密记录。

（4)趾板固结、帷幕灌浆过程中严格按设计要求控制灌浆压力，灌浆应在无抬动工况下进行并做好抬动监测，抬动观测要求从钻孔冲洗至封孔结束进行全程观测，每 10分钟记录一次数据，混凝土面上抬值应小于0.2mm。

6 结语

巴喀勒克水库面板砂砾石坝工程实践表明，地质勘察工作不仅仅限于设计阶段，而且要延续到施工阶段。在施工期间，对坝基、趾板基础的开挖清理，常会发现一些新的地质问题，有时甚至还会发现重大地质问题。在坝基、趾板基础处理过程中，地质人员应如实、准确地进行地质描绘、编录及整理。使坝基、趾板基础处理符合客观实际情况，确保坝基的稳定和安全，使得趾板基础达到防渗效果。而且由于坝基与趾板基础处理系隐蔽工程，若处理不当不仅直接影响坝的安全，亦较难补救，甚至拖延工期和增加投资。

1.邓铭江,于海鸣，李湘权等《新疆大坝建设进展》[J].水利水电技术,2010,41 (7)∶ 29-35.

2.汪 洋,曲苓《乌鲁瓦提混凝土面板堆石（砂砾石)坝设计》[J].新疆水利水电 ,1995(1)∶19-26.