浅析水利水电大坝工程基础的处理设计

杨安泉（湖北省随州市水利水电规划勘测设计院，湖北随州441300）

浅析水利水电大坝工程基础的处理设计

杨安泉（湖北省随州市水利水电规划勘测设计院，湖北随州441300）

近年来，我国经济迅猛发展，而水利工程作为国家建设的基础工程，其发展自然得到了国家的不断关注。枢纽大坝工程在整个水利水电工程中占据重要地位，但是这些工程实施起来往往较有难度。大坝工程不仅具有范围广、流动性大特点，因此在建设大坝过程中特别容易发生质量事故，尤其是在水利水电大坝工程的基础处理环节，大坝工程的质量直接反映工程质量的好坏。因此，在建造设计水利水电大坝工程时，必须要对它的基础处理进行严格技术分析，并且依照有关的标准规范来设计，以确保水利水电大坝工程基础的质量安全。本文以大坝基础处理的作用和特点为出发点，对经常采用的基础处理方法加以概括叙述，之后用实际的工程项目为范本，尽可能详尽的描述其采用的处理内容和方法，并且对坝基的渗流控制进行了说明。

水利水电大坝工程；基础处理；设计

1 引言

伴随水利水电工程的飞速发展，与之对应的大坝建筑设计质量也得到了很大提高。枢纽大坝是水利水电工程的重要一环，其质量关系到整个水利水电工程的质量和使用效率，枢纽大坝工程的基础处理更是整个大坝施工中的重中之重，所以水利水电大坝工程的基础处理工作在施工是一定要做好。

2 水利水电大坝工程的基础处理特点

2.1 水利水电大坝所受的各种危险因素

因为水利水电大坝工程的施工环境地质结构复杂、所以施工过程中要思考的载荷数目较大，而且实际运行过程中未知因素会比较多。由于这些因素都无法轻易确定和理论控制，所以基础质量严格把关掌控的重要性也彰显的更加明显。大坝的基础设计如果科学度和准确度不够会造成整个大坝的危险系数增加，甚至有可能发生工程事故或者无法抵抗自然灾害。

2.2 大坝工程技术复杂及基础工作重要性

在投入使用后，复杂多样的地质环境会对水利水电大坝下部造成影响，而且上部也会受到结构物的各种工程指标要求。在这种上、下部结构都受到影响的情况下，基础工程的重要性就凸显了出来。因此，在实施水坝基础工程之前，要先对施工地域进行严格的勘探，施工之前还必须要进行现场试验检测。

2.3 大坝工程的质量评估难

因为大坝基础工程为隐蔽工程，所以在工程收工后，难以对其质量进行有效的评估和检验。工程质量的好与坏只有在其运行之后才能充分掌握，但是一旦大坝在运行之后出现基础工程质量问题，其返修工作的进行将会很难。这是因为如此，在工程施工前期需要特别重视施工设计和施工过程中的质量把关。

2.4 大坝工程施工工期较短

一般大坝的建筑选址在河流上面，并且其基础工程施工日期通常为河流枯水期或者水位较浅时间。然而往往这段时间天气变化较大、施工工期也比较短、工程任务也比较多，所以在这前要对施工过程进行周密的计划和布置，尽可能多的选择施工效率高、效果可靠的机械设备和方法。

3 水利水电大坝工程基础的处理方法

3.1 大坝断层处的处理方法

①重力坝的处理，首先把断层处的土质用机械方法抽出，然后浇筑混凝土，还可以额外进行灌浆处理，用来增强岩石与混凝土的粘结能力。②大坝上下游方向断层的处理，首先要验测岩石抗击压力的能力，和检测它抵抗剪切的性能是否违反规定。若检验的结果和相关规范不符合，可采用重新填混凝土的办法处理，用于增强其它抵抗剪切的能力。③大坝拱坝的断层。如果大坝的拱坝坝基出现断层，则首先要测定断层的大小和所在位置。若大坝承受拱推力太大，坝基极易产生滑动因而导致变形，此时可以采用重新填埋混凝土的方法处理。

3.2 大坝坝基混凝土处理方法

工程中，在坝基选址过程中，要尽量避开软弱基层。这主要是由于软弱基层的抗滑能力较弱，很有可能导致大坝抗滑安全系数不足而无法承担过大水流的压力，致使大坝坝基发生位移。

3.3 大坝混凝土支撑的处理方法

在修筑大坝时，我们能够看到基岩中有很多断断续续的岩层存在，最理想的处理方法是把这些断层全部使用混凝土回填方法进行替换处理，然而这样并不切合实际，需要科学的选择混凝土支撑方法来解决坝基不稳、抗压能力弱的问题。

3.4 大坝岩基预应力拉锚的处理方法

在水流冲击作用下，不论大坝的坝基基岩是否存在断裂层，坝基都会产生些许形变。对于这种情况，一般采用钢筋加固处理来减小水冲力对大坝造成影响。先使用向基岩钻孔钻到计划深度，然后插入钢筋加固，之后进行拉张预应力处理，预应力的大小由当地的地质条件、变形特征等决定。

3.5 大坝工程基础的平洞与钻孔回填处理设计

针对大坝基础出现洞孔的情况，可以防渗帷幕灌浆与大坝灌浆的相应条件为前提，对此洞孔采取有效的混凝回填处理。根据对该工程的实地勘察，严格按照相关标准对孔洞进行回填混凝土处理，与此同时还要对平洞的回填混凝土进行排水和深部检测，之后根据实际情况进行混凝土衬砌处理。在进行回填混凝土时，需要先将其内部的额杂质清理干净。在处理过程中要对此洞孔进行实时观测，同时将灌浆管植入洞孔中进行回填灌浆。若是孔洞的规模和埋藏深度较大时，则需要在基面中设置相关的大孔径钻孔，之后再进行回填混凝土处理。

4 水利水电大坝工程基础处理设计实例分析

4.1 案例简介

某一拦河大坝，坝高83m，坝轴线总长度为340m。大坝主要用途为防洪，大坝的类型为混凝土重力坝，位于峡谷之中，大坝对地质条件没有过高要求，在坝基周围发现6条断层。坝基岩体透水性一般，防渗功能较好。

4.2 大坝基础处理的主要内容

①软弱夹层。软弱夹层的工程特点出现显著降低，其变形模量为0.02～0.04Gpa，抗剪强度f值仅有0.22～0.33，与周围岩体相比，这些性质均比较低，容易造成大坝坝基整体抗剪强度过小。②坝基渗漏问题。虽然坝基附近的岩石防渗性能较好，但存在部分断层穿透了坝基的现象。这易使岩基产生裂缝、渗水等问题，这些问题均要采取相关的措施处理。

4.3 大坝基础处理方法

①坝基开挖方法。台阶式是坝基的基本开挖方式，台阶高度差和平台宽度要求可以满足大坝的抗滑动需要。这个工程开挖的平台幅宽与大坝底部的深度比为14：1，台阶高差超过7.5m，最终开挖坡之比为1：0.32。为满足实际操作需要，施工前计划时把大坝基面向上游处倾斜大概5°，使坝基在一个相对稳定的位置。泄洪过程中会产生雾化水，而且这些雾化水会对大坝的两岸产生侵蚀作用，在边坡开挖中对坝基产生作用，这种现象要求我们采取相应方法处理。②大坝基面的开挖高程处理。次大坝两岸高程坝段较高，所以要根据坝基岩石的工程特点来改善河床承力能力；坝基裂隙和间隙导致夹岩石的风化程度加重，并且坝基表面岩石的完整性较差。我们应多方面勘察大坝岩体的工程情况，主要方面有坝基岩体的风化厚度、表部岩体的完整性以及岩体岩性。其次因为大坝所在河段存在河床溢流坝段现象，所以在进行基面建设时要将开挖高程控制在65m附近，而且两岸的挡水坝段高度应需逐渐增加。③大坝区地质缺陷处理。大坝坝基的地质缺陷以断层和软弱夹层两部分为主，在坝基地质处理前需要充分了解地质的实际情况，并制定相应的解决方案，一般情况下采用掏挖和利塞这两种处理方式。在开挖坝基断层时需要将开挖深度与开挖宽度的比控制在1～16左右，断层处理也要扩展到坝外2～4m处。若使用掏挖的方法，不但要将把深度与宽度比控制在1～16，还需要对夹层密集区域和断层交汇区域进行针对性处理。

5 大坝渗流控制说明

5.1 总体设计方案

该河床泄洪坝段主要存在的问题有：高程低、抗浮动稳定性差、水头位置高。这个项目的排水方案以下面两种为主，第一种是使用封闭帷幕抽水排水，实验表明，这样可以使地基的扬压力降低，增强坝的稳定性能；第二种是采用封闭抽水排水方法，能够保证扬压力折减系数在0.25最好。

5.2 大坝基础排水的处理办法

在大坝中基础排水孔的主要任务是降低坝基扬压力，排水孔主要设计在防渗帷幕后面和水垫塘附近，同时也在封闭抽排区内设置辅助排水孔，用来保证封闭抽排的作用效果。在渗透流变试验结果中可以看出，大坝坝基软弱夹层的抗渗能力较差，所以设计排水孔时，需要尽可能的避开软弱夹层。

5.3 大坝防渗帷幕处理说明

这个工程项目的防渗帷幕设计装置在上游基础灌浆廊道内，并沿着大坝坝肩延伸。该项目的设计标准为河床坝基的透水率不应大于1Lu，山体、坝肩的透水率应不大于3Lu。一般来说选择单排孔的防渗帷幕，但经过实际考察发现坝基只有两处透水性较好，所以分别使用分段钻灌和孔内循环灌注处理方法，浆材为525号普通硅酸盐水泥。

6 结束语

水利水电大坝基础工程是一个综合性的工程，其基础处理在整个水利水电工程的运行中占据重要地位，不但可以影响大坝工程的正常使用，还影响大坝工程的经济效益能否达到最大化。所以，在水利水电大坝工程基础的处理设计中要始终依据有关工程标准施工，同时根据施工情况，采取效率高的加固和防渗方法，才能确保大坝工程的安全性和稳固性，更好的服务国家和人民。

［1］李丕清，王永德.探究水利水电大坝工程基础的处理设计［J］.建筑与发展，2015（04）：29～30.

［2］肖 勇.大坝工程基础处理的设计探讨［J］.城市建设理论研究，2015（33）：34～35.

TV223

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2095-2066（2016）28-0112-02

2016-9-23

杨安泉（1982-），男，工程师，本科，主要从事水利水电设计工作。