兴仁县尖山水库大坝趾板基础处理设计

管志保

（贵州省水利水电勘测设计研究院,贵州 贵阳 550002）

1 前言

坝基的稳定性和安全性是保证混凝土面板堆石坝正常发挥效用的先决条件，趾板基础条件又是大坝防渗的关键部位。而且由于坝基与趾板基础处理系隐蔽工程，若处理不当较难补救，施工过程中一定要一次性处理到位，确保不留隐患[1]。本工程大坝左岸坝基遭遇F20 断层和f1 断层的双重切割，地质条件非常差，处理不当将严重影响工程安全，需要慎重研究处理方案。

2 工程概况

兴仁县尖山水库位于贵州省黔西南州兴仁县潘家庄镇境内的麻纱河一级支流南冲河上。本工程为三等中型工程，工程主要任务是乡镇供水和农田灌溉，水库总库容1462 万m3，年总供水量1433万 m3，灌溉面积4.93万 亩[2]。

本工程大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高52.7 m，坝顶宽6.5 m，坝顶长231 m，上、下游坝坡均为1∶1.4，下游坝坡设两级2 m宽的马道。上游钢筋混凝土防渗面板厚0.4m，其后依次设厚3.0 m的垫层料、3 m厚的过渡料、主堆石区、次堆石区。趾板采用平趾板，宽6.0 m，厚0.5 m，趾板在趾板转折处设伸缩缝，其余部位间隔约15m设置一条施工宽缝。

2014 年11 月28 日，尖山水库工程正式开工建设；2014 年12 月尖山水库大坝开始开挖；2015 年12 月中旬大坝河床趾板基坑开挖至约1322 m高程，检测公司对大坝趾板基础进行了声波检测；2015 年12 月24 日，组织相关专家及勘测设计人员到现场对河床段基础面进行全面复核。经过论证，河床及右岸趾板基础具备抬高的地质条件，左岸趾板基础由于受断层F20 及f1 的影响，在趾板基础超挖深度达8 m～12 m，需要进行针对性处理。

3 坝基地质条件

坝址区河道平直，河流流向总体呈近W-E向。平水期河水面宽5 m～10 m，水深0.3 m～0.7 m，河谷断面呈宽缓基本对称的“V”型河谷，地形坡度15°～35°，河谷宽高比5.2～5.9。

坝基出露底层主要为三迭系关岭组第一段第五层（T2 g1-5）薄至中厚层泥质白云岩、泥岩，泥质白云岩约占72 %，泥岩约占28 %，岩体呈灰色、紫红色，厚116 m～130 m。岩层产状变化较大，总体为单斜构造，岩层产状为355°～48°，岩层倾左岸，倾角13°～48°右岸为近顺向坡。

趾板基础地质情况如下：

1）河床趾板

河床趾板基岩为层泥质白云岩、泥岩互层，岩体为连续完整的层状岩体，其强风化深度为8.0 m～10.0 m，强风化下限高程1323 m～1324 m，现河床趾板开挖高程为1322 m～1324 m，基础岩体为弱风化岩体，岩体完整，见图1。

2）右岸趾板

右坝趾板基岩主要为泥质白云岩，岩体呈灰色、紫红色，岩体为弱风化岩体，无断层发育，无较大溶蚀裂隙发育，岩体完整，现岩体强风化深度比初设抬高1 m～3 m，见图2。

3）左岸趾板

趾板左岸基岩为薄至中厚层泥质白云岩、泥岩，在强风化带内，节理裂隙发育，节理裂隙张开，一般宽度为0.5 cm～10.0 cm，为土夹碎石充填，见图3。

左岸趾板在趾0+217～0+218 处有断层F20 通过，趾0+254～0+257 有断层f1 通过。断层F20 走向与水流向夹角26°，倾向右岸，倾角76°，断层破碎带宽1.0 m～3.5 m，破碎带物质为灰岩、角砾岩，并见风化溶蚀，充填夹泥。断层f1 走向与水流向夹角50°，倾向左岸，倾角77°，断层破碎带宽1.0 m～3.0 m，破碎带物质为灰岩、角砾岩，并见风化溶蚀，充填夹泥，泥岩中较破碎，为断层泥。

图1 河床趾板基础开挖情况

图2 右岸趾板基础开挖情况

图3 左岸趾板基础开挖情况

4 趾板岩体质量评价

本工程采用钻孔超声波检测手段对趾板基础岩石质量情况进行检查。岩体声波测试技术是以声波在岩体中的传播特性与岩体的物理力学参数相关性为基础，通过测定声波在岩体中的传播特性参数，为评价工程岩体力学性质提供依据[3]。超声波检测是一种方法灵活、快捷且精度高的无损检测技术，在岩土工程地质勘察中以得到应用广泛[4]。声波孔在河床趾板、左岸趾板、右岸趾板各布置一处，每处布置2～3 个钻孔。测量仪器采用RSM-SY6 智能声波检测仪、一发双收径向换能器。测试时先向孔内注入清水，然后将换能器放入钻孔底部，以孔底部为第一个测点开始采样，依次每隔20 cm向上布置测点进行测量。各钻孔声波检测成果见表1。

表1 坝基声波检测成果表

从上表可知，河床趾板声速最小值为3226 m/s，平均波速为4187 m/s，基岩质量较好；Kv=0.90，基岩完整性较好，满足趾板建基面持力层要求。

右岸趾板声速最小值为3226 m/s，平均波速为4103 m/s，基岩质量较好；Kv=0.89，基岩完整性较好，满足趾板建基面持力层要求。

左岸趾板声速最小值为2667 m/s，平均波速为3575 m/s，基岩质量偏弱，需进行适当处理；Kv=0.77，基岩完整性较好。

5 处理措施

5.1 趾板基础优化调整

现场开挖及钻孔超声波检测显示：

1）左岸趾板基础岩体风化深度较初设资料加深，主要为原河床推测的F20 断层及f1 断层从左岸坡通过，受断层破碎带及影响带的影响，岩体强风化深度变深，岩体节理裂隙发育，强风化带内裂隙张开夹泥。

2）河床趾板基岩节理裂隙弱发育，无软弱夹层及泥化夹层分布，开挖至1322.3 m高程岩体为弱风化岩体中上部，岩体强度较高，岩体完整性好，能满足趾板建基面持力层要求。

3）右坝肩地形条件完整，为顺向坡，趾板基岩已为弱风化岩体，能满足趾板建基面持力层要求，为减少开挖切脚产生安全隐患，可适当提高趾板基础面高程。

根据以上地质条件的变化，确定对趾板基础进行优化调整，具体调整为方案为：左岸对地质缺陷段进行深挖置换，河床趾板建基面抬高至高程1322.3 m，抬高5.1 m。右岸趾板上部抬高5.4 m，中部不变，下部抬高5.1 m。左岸趾板基础高程不变，局部断层风化带采取回填混凝土、固结灌浆等方式进行处理。趾板轴线优化调整见图4。

图4 趾板基础优化调整设计图

5.2 左岸趾板断层处理

左岸趾板断层处理主要采取清基、回填混凝土、固结灌浆的措施，断层处理典型断面见图5～6。

图5 趾板断层处理纵剖面图

图6 趾板断层处理横剖面图

1）清基

对断层F20 和f1 以及影响带进行深挖，处理范围趾0+185.689～0+266.822，趾板基础平面最宽处25 m，最窄处12 m，回填最大深度13 m，最小深度1 m。开挖范围从趾板区到主堆区，开挖面积约1810 m2，开挖深度0.5 m～13 m。

2）回填混凝土

开挖范围内进行C15 混凝土回填处理，根据施工浇筑能力设置施工缝，不设结构缝。在堆石区范围内同样进行混凝土回填处理。

3）固结灌浆

在回填的混凝土基础进行固结灌浆，包括趾板区、垫层区、过渡层、主堆区，固结灌浆孔间排距1.5 m，深度12 m～20 m，灌浆后基础承载力可达800 kPa，能满足趾板建基面持力层、堆石区对承载力的要求。

4）反滤处理

在断层及其影响带地表面铺设0.8 m厚的反滤料，防止坝体渗漏破坏。

6 结语

1）尖山水库工程根据现场开挖揭露地形地质条件的改变，实时进行针对性的趾板基础优化调整，为工程顺利实施提供提供了有力保障。

2）趾板基础岩石采用钻孔超声波检测，可定量对基岩条件进行评判，为趾板基础优化调整提供有力支撑。

3）趾板断层采用扩挖回填混凝土，并对一定范围内基岩进行固结灌浆，处理方法简单有效，可为其他工程处理提供参考依据。