水库拦河大坝基础处理措施分析

□陈 超（阜康市水利局）

水库拦河大坝基础处理措施分析

□陈 超（阜康市水利局）

随着我国经济发展的不断深入，水利大坝工程规模也日渐增大。由于水利工程关系到国计民生，因此在施工技术上必须加强管理，不能掉以轻心。当前水利工程技术不断提高，因此在各个环节上都应强化，尤其是大坝基础设计和施工，水利工程施工的重要环节，需要针对存在的问题加以分析，并提出具体的改进意见。文章围绕水利工程中大坝基础处理措施进行论证，期望对于工程施工技术发展具有参考意义。

水利工程；基础处理；施工技术

0 引言

总体上看，大坝的基础处理常见问题主要表现在软弱夹层中的问题，导致岩体的力学参数发生减小和降低，导致坝基的抗压强度较低，坝基的渗漏问题容易出现渗水、裂缝、松碎等，岩体的错位容易导致变形问题。在坝基施工中出现的问题，需要采取措施进行处理。

1 工程概况

白杨河发源于东天山海拔5 445 m的博格达峰，是阜康市境内天山北坡六条河流中最大的一条，多年平均径流量0.68亿m3，由南向北经出山口后消失在准噶尔盆地的沙漠中。河流全长约80 km，从河源至出山口长29 km。河流纵坡较大，平均坡度约30‰。

工程为中型Ⅲ等工程，工程可控制灌溉面积1.03万hm2，每年向工业供水1 429.80万m3，可将下游防护对象的防洪标准从不足5 a一遇提高到10 a一遇。主要建筑物有拦河大坝、溢洪道、导流兼泄洪洞等。原设计大坝全长735 m，最大坝高78 m，经变更后大坝全长729.50 m，最大坝高70.50 m，为2级建筑物。

2 坝基开挖

2.1 基础层分析

设计拦河大坝工程的坝基开挖为0+000—0+723.50，长723.50 m。其中左岸0+000—0+250，清除表层覆盖风积黄土、砂卵砾石层，心墙基础建基于砂卵砾石层；左岸0+250—0+420.783，清除表层覆盖风积黄土、砂卵砾石层、强风化层，心墙基础建基于弱风化层顶部；河床段0+420.783—0+628，清除坡积碎石、砂卵砾石层、强风化层，心墙基础建基于弱风化层顶部，泥质砂岩有弱膨胀性，基础开挖时须预留保护层；右坝段0+628—0+723.50，清除坡积碎石，强风化层，心墙基础建基于弱风化层顶部，泥质砂岩有弱膨胀性，基础开挖时须预留保护层。心墙基础开挖上下游岩石临时边坡1:0.50，永久边坡1:0.75；河床砂砾石层临时边坡1:0.50，永久边坡1:1.50；两岸砂砾石层临时边坡1:1，永久边坡1:1.50；主河床0+407.283—0+642心墙基础开挖砂砾石开挖层上游临时边坡1:1.50。设计工程量：黄土明挖386 613 m3、砂砾石明挖341 797 m3，石方明挖158 751 m3。实际完成工程量：黄土明挖400 300 m3、砂砾石明挖 310 000 m3，石方明挖 112 869.62 m3。

2.2 开挖施工

左坝段开挖施工，利用原公路、新修1#路和修通至弃渣场道路，安排专人管理渣场和专用设备平整渣场，保证开挖弃渣堆放到指定地点。同时于大坝下游平整好可利用黄土堆放置备场地。施工过程中坚持自上而下进行分梯段开挖，垂直梯段高度≤10 m。边开挖边运输，清除的风积黄土表层杂土开挖、开挖的砂卵砾石和强风化渣石及时装运到弃渣场，可利用和满足粘土心墙土料设计标准的黄土，运送到置备场地。施工过程中，随时测量控制开挖边线和坡比，保证开挖断面符合设计要求，没有偏离和欠挖现象。当0+250—导流兼泄洪放水洞间开挖岩面达到设计要求（设计现场确定），留1.00 m保护层，待浇筑混凝土盖板前，采用炮锤和人工撬挖，经地质编录验收后，及时采用M20砂浆覆盖保护。当遇到较大体积的漂石，采用单孔装炸药解破后运到弃渣场。

河床和右岸坡段开挖施工，是在原电站引水渠、导水钢管安装具备导水条件和上游围堰截留填筑达到防洪标准，且围堰坡脚控制性帷幕灌浆完成的前提下进行的。沿河床跨2#路顺台塬坡地修运渣道路达弃渣场。施工过程中仍坚持自上而下进行分梯段开挖，垂直梯段高度≤10 m。边开挖边运输，开挖的砂卵砾石和强风化渣石及时装运到弃渣场。施工过程中的边线和坡比测量控制、基岩面保护层开挖防护处理、大体积的漂石处理同样采用左岸施工方法完成。基坑排水，采用建基面上下游挖引渠至右岸坡脚集水坑，用水泵排出。坝基开挖施工总体有序、顺利、安全无事故，全面通过地质编录。

3 大坝基础处理中发现的问题

3.1 软夹层问题

施工中由于断层地质条件的影响，出现了软弱夹层的问题，抗剪强度仅为0.23～0.33，变形模量为0.02～0.04GPa，相对于周围的岩体力学参数偏小。

3.2 渗水问题

由于大坝的建设区域的岩体抗渗透率较高，因此在贯穿坝基的时候容易出现渗水等情况。

3.3 岩体错位问题

坝体初建的时候，坝基的岩体较为强大，但是随着使用年限的增长，会出现两岸岩体错位的问题。

4 坝基处理措施

4.1 设计拦河大坝工程的坝基开挖

坝基开挖前期，施工单位、业主代表和监理工程师共同参加，依据《阜康市白杨河水库控制点成果表》设定施工控制网点，按照设计指标放出坝基开挖线，同时对原始地貌进行测量控制和签字认证。

坝基开挖施工，依据总体工程导流、截流情况和《坝基开挖分部施工方案》，先自导流兼泄洪放水洞向左坝段进行开挖施工，施工条件具备后，方可进行右岸坡和河床段开挖施工。

4.2 坝基渗漏

应确定坝基的消力池结构和稳定程度，将渗漏量和渗透系数降低，稳定软弱夹层。针对抗浮稳定性差，水头位置高的问题，增加设计方案中的编制难度，制定较好的排水方案，例如封闭帷幕排水的方法，就能对地基产生很好的扬压力。

4.3 防渗帷幕

作为一种排水方式，可以将坝基上游的基础灌浆廊道的作用利用好，保证蓄水位正常，可以设置一字形排列的样式，根据两岸的山体走向进行扩大，保证河床坝基的位置的透水率达到q2Lu，山体和水垫塘透水率达到q4Lu。

4.3.1 坝基帷幕施工方法

坝基桩号0-030 m至0+781 m段帷幕灌浆深度为深入3 Lu线以下即可，采用单排孔，孔距2 m，孔径91 mm，孔位偏差≤10 cm；0+011～0+025 m段帷幕灌浆3排，排距1.00 m，孔距2 m，孔深按深入3 lu线控制。灌浆浆液采用42.50高抗硫酸盐水泥制备的纯水泥浆液。开灌水灰比为5∶1，灌浆水灰比分别为5:1、3:1、2∶1、1∶1、0.80∶1、0.50∶1六个比级；灌浆分三序施工。灌浆结束标准为注入率≤0.40 L/min后，延续60 min结束。

4.3.2 防渗墙底部帷幕灌浆施工

因地质原因，在进行防渗墙施工时，发现坝0+022 m位置处上部岩石与下部岩石间出现约11 m的砂砾石夹层，为保证坝基防渗的整体完整性，新增坝0+013.50～0+025.50 m段控制性帷幕灌浆，共布置5排，排距1.00 m，孔距1.00 m，梅花形布置，孔深为深入岩石1.00 m。根据现场施工，在监理单位、设计单位、业主单位的监督检查下确定在0+013.50 m处已经不存在砂砾石的夹层，故确定的控制灌浆施工范围。

灌浆施工依据“分序加密”的原则，分两序施工，即先进行Ⅰ序孔，然后Ⅱ序孔施工，如图1所示。

图1 单孔灌浆施工工艺流程图

4.4 设置基础排水

在大坝的基础上，做好基础排水孔的扬压力的工作，可以将排水孔设置在防渗漏幕后，完善排水的作用，并做好辅助排水孔的设计，同时要注意避开软弱夹层的设置，防止软弱夹层的渗漏。

5 结语

本工程大坝基础处理后，坝基渗漏和坝基变形情况得到了控制，通过监测情况看，运行良好。在今后的水利工程大坝基础处理中，应根据水利工程的自身条件，结合坝基渗压和渗流的情况，做好抽水、排水、防渗控制方案的指定等工作，保证降压排渗能够收到好的效果，另外，注意与坝基排水孔的配合，有效提高坝基的渗压控制力。

［1］徐安诺.帷幕灌浆在水库除险加固工程大坝坝基处理中的应用［J］.水利规划与设计，2016（7）:108-111.

［2］雷盼，符昌胜，王鹏等.深厚覆盖层坝基处理［J］.甘肃水利水电技术，2016，52（6）:58-61，65.

TV223.6

A

1673-8853（2017）10-0045-02

陈超（1984.11-）男，工程师，主要从事水利工程建设管理工作。

2017-6-6

编辑：赵 鑫