水利枢纽大坝基础处理设计

□高 平

（江西省建洪工程监理咨询有限公司）

1 水利枢纽大坝基础处理技术的基本概述

1.1 固结灌浆技术

固结灌浆处理技术是现阶段水利大坝地基处理作业的常用技术手段，与其它基础处理技术相比，将其应用到工程施工作业中不仅有助于提高基岩弹性和整体性，与此同时在增加地基抗压和抗剪强度等方面也发挥了重要作用，在具体应用过程中灌浆材料、施工时间的把控以及施工工序对技术应用成效具有直接影响。

固结灌浆技术在应用过程中，为保障技术应用效益的最大化发挥，施工人员需严格按照从上至下的循环方向，利用孔内循环分段将浆液灌注到钻孔位置，以此来提高工程整体质量，增强基岩抗压强度。就目前来看近年来随着工程施工作业的不断推进，大坝碾压高度也在不断提高，在技术应用时施工人员还需参照大坝碾压高度对固结灌浆孔位置进行自动调节，并且在进行钻孔作业时还要注意钻孔的平稳推进，由此将孔深以及钻孔倾斜度控制在可控范围内，为最终灌注作业目标的达成奠定良好基础。

1.2 帷幕灌浆技术

在水利大坝基础处理过程中，帷幕灌浆也是现阶段施工单位常用的一种处理技术，简单来讲这项技术其实就是通过将浆液注入到孔距合理的钻孔中，从而让注浆体彼此之间相互搭接，形成一道类似帷幕的混凝土防渗墙，以此来达到防渗、提高基岩强度的目的。与固结灌浆处理技术相比，帷幕灌浆处理技术的应用具有一定的适应性，即它可用于任何基础处理中，并且能起到良好的应用效果，最终为预期施工作业目标的实现打下了坚实基础。

在帷幕灌浆处理技术应用过程中，其主要采用全孔分段灌浆，具体而言其施工作业工序为“钻进——清洗钻孔——压水试验——灌浆”。在进行钻孔过程中，其孔径和孔位的合理性与否，在很大程度上对工程整体施工质量和施工效率具有重要影响，是基础施工作业的关键环节，为此在进行钻孔时，一方面基层产业机构的相关工作人员需采用自下而上的施工方法，在基岩上设置下游和上游两排帷幕孔，并将钻孔孔径和终孔孔径分别控制在90 mm以内以及55 mm以外，以此来保障注浆体的有效连接，最终为预期施工作业目标的达成创造良好条件，此外为确保灌浆质量，工作人员在浆体灌注前需全面检查钻孔，在保证灌浆孔间相互连通且没有质量问题的基础上，进行灌注作业。

1.3 地基置换技术

“地基置换”顾名思义，简单来讲就是通过用好的地基替换不良地基，以此来提高工程施工质量的一种基础处理技术，与固结灌浆和帷幕灌浆相比，地基置换具有可操控性强，施工成本低的显著优势，是现阶段水利枢纽大坝基础处理过程中最常用的一种处理技术，但不可否认的是这种技术在应用时只是提高了地基承载力、稳定能力以及抗压性能，但对水利大坝本身的基础应变能力所起到的作用微乎其微。

2 水利枢纽大坝基础处理设计的基本概述

2.1 基岩固结灌浆加固设计

在工程施工作业过程中，基岩本身的抗压性对于工程整体施工质量和施工效率有着直接影响，但由于大坝基础的使用环境是在水下，因此基础质量问题的发生率相对较高，在损害企业经济效益和社会效益的同时，也给人们的生命财产埋下了巨大安全隐患，故此为强化大坝基岩的使用性能、增强混凝土浅层基岩的防渗能力，在固结灌浆加固设计时，相关单位需做好如下工作：其一，固结灌浆布置原则：由于大坝基础长时间受到水力的推动和侵蚀，水利大坝在使用过程中也由此会发生一系列不良问题，而为从根本上有效解决上述问题，在进行基础设计过程中，设计单位工作人员需重点考虑水利枢纽工程在使用过程中，大坝基础应力和侧应力情况，从而在施工过程中优化调整灌浆施工作业量来提高基岩抗性，对于侧应力较大的需要扩大固结灌浆作业，但最大的范围也许控制在30 m 之内；其二，固结灌浆加固标准：在进行固结灌浆处理过程中，加固标准的合理性、科学性与否，对工程施工作业质量和作业效率而言具有重要影响。就目前来看，随着水利枢纽工程规模和数量的持续增加，为切实保障各项工程施工作业落实到位，施工单位需根据不同的工程实况，制定合适的加固标准。对于固结灌浆部位存在缺陷的，通常而言施工单位在进行加固处理时，需扩大加固处理范围，并将重力墩控制在约20 m，河床坝段控制在约12 m；其三，混凝土搅拌标准：作为大坝基础处理的重要原料，混凝土质量对于工程加固作业质量和作业效率而言也具有重要影响，因此在加固作业处理过程中，保证混凝土搅拌工作落实到位，也是新阶段推动企业可持续发展的重要战略基础。在进行混凝土搅拌过程中，工作人员需严格按照配比要求以及搅拌时间，对混凝土进行搅拌处理，并且只有当混凝土使用标准达到基岩加固作业要求的基础后，方可进行施工，其中普通水泥或者是大坝硅酸盐水泥是现阶段基岩加固的主要水泥类型。

2.2 基础排水的设计

由于水利大坝基础长时间与水一直贴合在一定，因此渗漏问题的发生率相对较高，长此以往在降低工程整体质量和效率的同时，也给人们的生命财产埋下了巨大安全隐患，因此在基础处理设计中，确保基础排水设计的科学性、合理性和有效性，是现阶段提高确保水利工程使用效益最大化发挥的重要基础。

对水利大坝基础进行排水设计，其实就是在内部进行排水，因此在内部设计封闭式抽排结构用于基础排水，在降低垫塘和泄洪坝段扬压力的同时，也切实保障了大坝基础的安全性和稳定性。就目前来看，虽然根据国家相关规定，垫塘和泄洪坝段扬压力需控制在0.40 以内，但为了安全考虑，0.25 成为了当前水坝基础是否设置基础排水设计的重要衡量标准，具体而言就是倘若水坝垫塘和泄洪坝段的扬压力＜0.25，则无需进行基础排水设计，反之则需要进行排水设计，其基础排水设计图如图1。

图1 大坝基础排水设计图

作为大坝基础排水的重要组成部分，排水孔根据功能和特点的不同，可分为辅助性排水孔、封闭性排水孔和主排水孔，在进行设计时，为确保后期工程使用效益的最大化发挥，主排水孔与封闭性排水孔要设在垫塘U型区域和主帷幕后方，至于封闭抽排区域则设置辅助性排水孔，此外设置角度对于排水孔的使用效益具有直接影响，为此主排水孔与封闭性排水孔设置时要将倾斜角度控制在75°之内，至于辅助性排水孔则是垂直在封闭抽排区域。

3 结语

简而言之，在当前水利枢纽工程建设规模和数量持续增加的新产业时代背景下，地基处理作业是否落实到位，对工程整体施工质量和后期工程运行效益而言具有重要影响，因此在大坝基础处理技术应用和处理作业设计时，施工单位工作人员需严格按照工程标准进行作业。