大坝地基的坝基加固处理技术分析

曾志勇（安化湘资水利水电建筑工程有限责任公司，湖南安化413500）



大坝地基的坝基加固处理技术分析

曾志勇（安化湘资水利水电建筑工程有限责任公司，湖南安化413500）

水电站作为国民生产生活中一项基础设施，其安全运营对于供电的稳定性和人们的生命财产有着重要影响。在水利工程的施工过程中，坝基加固处理直接关系着水利工程后续使用安全性，本文通过分析各类型的大坝坝基，探讨各种坝基的加固处理方法。

大坝地基；坝基；加固处理

1　引言

水库大坝建设中，坝基加固是一个十分重要的工序，一方面，若是坝基开挖后，其地质情况与设计不符或达不到设计要求，坝基需加固处理；另一方面，坝基要经受长期的物理、化学风化侵蚀，一旦由于坝基原因出现渗流、开裂而造成坝体失稳、崩塌，所造成的损失将可能是灾难性的，而坝基加固处理在增强坝基的强度和长期抗风化侵蚀方面的重要性是不言而喻的。

2　大坝地基的坝基相关概述

按照地基的特征，可以将大坝坝基分为两类：①岩石地基；②覆盖层地基。岩石地基即以岩体作为持力层的地基，跟土质地基相比，岩石地基的强度更高，能够对上层建筑物的负荷进行很好的抵挡；覆盖层地基即以河流覆盖层作为持力层的地基，这种地基在我国的水电站大坝地基的承建中也较为常见，这种地基与岩石地基相比而言，类型复杂、层次不连续、结构松散、厚度情况变化大、物理性质不均匀，承载力较弱，对地基加固的要求也更高。由于水电站工程施工的特殊性，必须要求地基有足够的强度，可以承受来自上层建筑物的压力，以便保持整个坝基和坝体的动力稳定，不会在后续的使用过程中发生变形和沉降的情况。就目前来看，常用的坝基处理方法有两种，即岩石地基处理法以及断层处理法，岩层地基处理法就是将在设计范围内不合乎设计的覆盖层以及分化层中有缺陷的岩石挖掉，再对基岩进行喷射混凝土处理或者水泥灌浆予以加固的方式进行处理，此外，还可以在岩基中加设排水帷幕处理；断层处理法即将地基破碎带中的断层部分挖除，将该部分用混凝土进行置换。

3　坝基加固处理技术的具体应用

对水电站坝基进行处理的目的就是为了保证大坝基础的稳定性，使大坝有足有的稳定性和强度来承受上层建筑物的荷载，大坝的处理工作与大坝的基础性质有着密切的关系，此外，大坝的处理和大坝的运行状况以及形态等其他的因素有关，因此，对于大坝坝基加固的处理工作，必须在整个工程施工前进行，具体的处理工作包括以下几个方面：

3.1大坝加高

为了保证坝基的稳定性，可以适当的加高大坝，从大坝的坝顶上直接将其加高，对于加高的部分，需要在迎水面的方向设置好防浪墙，对于直立加高的部分，则需要增加背水面上部陡坡的坡度。

3.2设置截水槽

一般情况下，可以在大坝中设置好粘土截水槽，这种截水槽的结构较为简单，工作可靠，防渗效果较好，适宜深度在15m以内的砂砾土层，这种截水槽的位置一般可以设置在大坝防渗体的最底部，如果坝质为均质坝，那么就可以将其位置设置在靠近上游的位置，至于截水槽的尺寸，一般根据截水墙的底宽进行设置，其插入相对不透层的深度要大于0.5m以上。

3.3混凝土坝坝基加固

3.3.1覆盖层地基上混凝土坝坝基加固

对那些在覆盖层上建造的小型混凝土坝而言，其经特殊处理后，稳定性能够符合相关的要求，对于地质条件不同的地基其处理的方式也大不相同，例如冲积层地基跟粘土地基相比则不需要做相同的地基处理。对于渗流而言，不同方向异性的地基材料则会导致坝下细颗粒发生移动，使得混凝土下出现空洞、坝体沉降不均以及开裂的问题。对于那些较为松散的，或者过于饱和的细粒材料，最为主要的是需要对其在受到地震荷载作用后的发生液化的问题进行考虑。处理此类问题时可以使用旋喷桩、碎石桩等方式。对混凝土坝的稳定性进行评价时，要对一些土质的承载力进行考虑。对于那些粘聚力较低或者缺少粘聚力的土质，在超载条件下土质的特性发生改变的现象要充分的考虑。尤其是制定相关的可行性方案时，要验证清楚土体的所有特性。

3.3.2岩石地基上混凝土坝坝基加固

岩石坝基主要的问题有两点：①断层破碎带；②可能成为滑动面的大软弱面。在岩石地基上建造的大坝，开挖岩石时务必开挖到能对预计荷载进行支撑的坚实表面，开挖岩石时，要确保最终开挖面的平整度，防止混凝土内部的应力过于集中。处理基岩中软弱夹层时，普遍采用掏挖岩基并回填混凝土、回填灌浆等方式。

而对于拱坝或者支墩坝来说，开挖岩石地基是要开挖到能与坝相适应的地基。对于那些大型的重力坝、拱坝和支墩坝，通常使用灌浆的方式对坝基以及两坝头进行加固，从而有效确保在受到应力作用后，会产生均匀的反力。做这项工作还能够有效减少渗流，使得扬压力有所降低，确保大坝足够的稳定。通常在帷幕灌浆的下游有排水帷幕和排水隧洞存在，其存在的意义主要在于能够使得扬压力有所降低，使得坝体的稳定性得到保证。固结灌浆范围为坝踵及坝趾各1/4坝基宽度的区域，固结灌浆孔布置及深度为：①一般部位孔排距为2.5m×2.5m，梅花形布置，基岩灌浆深度为5～6m；②防渗帷幕前二排孔深10～20m，孔排距为2m×2m；③地质缺陷区段或有特殊要求的地段孔排距为2m×2m，梅花形布置，基岩灌浆深度为10～20m。固结灌浆材料以普通水泥浆材为主，必要时辅之磨细水泥和环氧类浆材，灌浆压力为：Ⅰ序孔0.3～0.4MPa，Ⅱ序孔0.5～0.7MPa。主体建筑物基础固结灌浆工程量63.2m。通过固结灌浆后岩体弹性波纵波波速提高10%，纵波速度一般不小于4500m/s。此外，在混凝土坝施工过程中，注意设置的收缩缝以及施工缝要恰当，合理确定接缝位置。如果变形时期已过，这些缝可被灌死，结构在所有荷载作用下的反应恰如一个整体。

3.4土石坝坝基加固

土石坝与混凝土坝相比而言，其底部的面积较大，坝基的承载能力相对较小，坝身具有变形适应性的能力，对于材料的选择和区域的划分也有一定的灵活性。因此，土石坝对坝基强度、坝基变形的要求都比混凝土坝基要低，但是，由于土石坝的强度较弱，因此，对于土石坝坝基的加固，也不能懈怠。

3.4.1覆盖层地基土石坝坝基加固

（1）松散性状材料地基

对于那些由松散性状材料组成的地基，对其进行加固时则可以使用各种压实方法或者其他对地基材料进行改性的技术，常用的技术有：①振动压密；②振动锤加密或爆炸加密；③静压灌浆；④旋喷桩；⑤振冲碎石桩等。其中旋喷桩主要原理在于充分利用高压喷射的方式，将土和浆液在钻孔内进行混合，有效形成土-水泥桩，其直径也是特定的。而碎石桩则是以砾石或碎石置换并由钻孔中挖出的材料而在土中制成桩体。排列桩体时可以保持紧密，以便形成的地段足够的稳定。而微型砾石桩，其主要是碎石桩的变体，桩体尺寸较小，且钻孔是由振动造成的。

（2）细砂等易液化土坝基

在地震时土坝基中的细砂会液化，或者其他在受到地震作用后发生液化的土料会影响土坝的稳定性。一旦在坝基中有可液化的材料存在时，要尽快将其置换出来，如果挖除较为困难，或者需要耗费较多的人力、物力以及财力，则可以利用人工加密的方式使其抗液化能力有所增强，使其能够跟原先设计好的地震烈度相适应，而后对其进行防护，防护的措施主要有加盖重、加强排水等。对于地震下易于液化失稳的松散软弱地层的抗震加固方法很多，例如，提高材料密度或结合增设排水的振冲加固法、强夯法等，以及改善地层的应力条件的压载法等。

3.4.2岩石地基土石坝坝基加固

在岩石地基上建造的土石坝很少出现不稳定的问题，地基发生微小的沉降不会影响坝体，然而岩石的表面不够规整时，其剖面会发生急剧的变化，或者局部出现倒坡的问题，导致坝体内出现不均匀沉降的问题，坝体发生开裂，严重时还会导致坝体内部遭到冲蚀，因此，在某些情况下，要重新调整新墙下的岩石表面。一旦岩基内软弱面较大，则需要采取一定的措施防止其发生滑动，例如可以设置戗台；如果软弱面坡度太陡，摩擦的阻力相对减少，也需进行地基加固。

4　结语

总之，在水利工程的施工过程中，坝基的加固是其中的重要工作，坝基加固处理方法主要应考虑到坝基的地质条件、大坝类型、施工条件等因素的影响，选取灵活、经济的处理措施，从而获得良好的施工效果。

［1］刘凡明.浅谈如何做好大坝地基的坝基加固处理技术［J］.建材与装饰（旬刊），2011：161～162.

［2］谭志勇.大坝地基的坝基加固处理技术分析［J］.门窗，2013（3）：89.

［3］沈旗扬.论大坝地基的坝基加固处理技术分析［J］.城市建设理论研究，2011（24）：45.

曾志勇（1979-），男，工程师，本科，主要从事水利工作。

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2095-2066（2016）10-0041-02

2016-3-25