骨干壩放水建筑物不同地基特征及處理方法

李喜慶

(呂梁市水利局)

骨干壩是在流域干支溝中興建的控制性滯洪、攔泥、淤地壩工建筑物。骨干壩一般為均質(zhì)土壩，采用碾壓法或水墜法施工。工程樞紐一般由土壩、放水涵洞(臥管)兩大件或土壩、放水涵洞(臥管)及溢洪道三大件組成。

骨干壩放水建筑物一般是埋設(shè)于壩內(nèi)或建于壩址岸邊用于排泄壩內(nèi)清水或洪水的水工建筑物。由于放水建筑物出現(xiàn)問題能夠引起土壩跨塌，因此在骨干壩樞紐中的位置十分重要，建設(shè)質(zhì)量好壞直接影響到工程本身及下游安全。而放水建筑物地基是否滿足承載力要求，則是放水建筑物安全的關(guān)鍵。

放水建筑物破壞主要是由地基軟弱、不均勻沉陷和本身砌筑質(zhì)量不合格等而引起的。而骨干壩擴(kuò)大初步設(shè)計一般不搞放水建筑物的地基勘探，按地表土壤的承載能力設(shè)計，因此施工中經(jīng)常出現(xiàn)地基不能滿足設(shè)計要求而需要處理的情況，使地基的強(qiáng)度和建筑物的沉降量滿足建筑物安全運(yùn)行的要求。筆者根據(jù)多年從事骨干壩管理、施工的實(shí)踐，分類整理了呂梁市已建100 余座骨干壩的放水建筑物地基特征及處理辦法，供施工參考。

骨干壩放水建筑物地基一般可分為兩大類:即“一色”地基和混合型地基。

1 “一色”地基特征及處理辦法

這里的“一色”是指建筑物地基為一種土壤或基巖。

1.1 紅黏土地基

是一種較理想的地基，呂梁山區(qū)比較多見，約占現(xiàn)有放水建筑物的70%。紅黏土地基包括料礓石紅黏土、三趾馬紅黏土和離石黃土3 種，都比較堅硬，不需要特殊處理，按設(shè)計施工，處理好建筑物沉陷縫即可。

1.2 巖石地基

這類地基開挖困難，但不易變形，是放水建筑物最理想的地基，施工時可不留沉陷縫，涵洞只做截水環(huán)即可。

1.3 黃綿土地基

這類地基比較軟，無滲水情況下，只需鋪50 cm厚的砂礫石，建筑物砌筑時一定要留沉陷縫。有滲透水的情況下，先做排水設(shè)施，將地基水排出，然后根據(jù)地基軟硬情況酌情處理。如離石市陽坡流域東義溝骨干壩，其溢洪道建在整體滑坡的山丘上，從溝道地形看滑坡處的溝道和上下游溝道沒有什么區(qū)別，挖開溝槽后，滲透水源遠(yuǎn)流長，地基比較軟，屬于軟地基紅黏土。

實(shí)際施工中的處理方法如下:

(1)在緊靠山體的溢洪道底部修一道反濾排水溝，中間放入直徑5 cm 塑料管，每5 cm 間距鉆一個直徑2 mm 的小孔，梅花型排列。

(2)溢洪道右側(cè)墻按擋土墻設(shè)計，墻底每2 m留一個直徑20 mm 的排水孔。

(3)原設(shè)計每10 m 設(shè)一道防滲齒墻改為5 m，以增強(qiáng)底板的抗滑能力。

(4)溢洪道底板下鋪50 cm 厚的砂礫石，以利排除地下水。

1.4 淤泥地基

這種地基往往是原有中小型淤地壩改建為骨干壩后，由于兩岸山勢陡峭，開挖涵洞地基工程量太大，故將涵洞放在淤面上。這種地基處理骨干壩應(yīng)用最廣泛的辦法是換土墊層法，即把建筑物基底下松基土部分挖除或全部挖除，然后換填強(qiáng)度大、壓縮性小的填料。例如中陽縣張家嘴骨干壩，座落在原小型淤地壩上，涵洞修建在多年種植的淤面上。

采用的處理方法:先墊50 cm 厚的砂礫石，然后再做涵洞。涵洞施工方法為先砌2.5 m 寬、1.0 m厚的底板，再在底板上做80 cm 高的側(cè)墻，最后砌筑拱圈(以下簡稱:硬地基砌筑法)。

2 混合型地基特征及處理辦法

混合型地基是指放水建筑物基礎(chǔ)開挖后，一段是巖石，一段是土基，或是由各種土壤組成的地基。

2.1 土基混合型

地基是由各種土壤分段組成。處理方法:如挖開后地基情況與原設(shè)計不一致，則在建筑物長度、斷面尺寸、結(jié)構(gòu)尺寸不變的情況下，將涵洞截水環(huán)(內(nèi)設(shè)沉陷縫)或溢洪道沉陷縫置于土壤變化處。這樣處理的好處是，即使地基變化處出現(xiàn)沉陷現(xiàn)象，建筑物也不會剛性破壞，重新處理沉陷縫后仍能使用。

這種地基涵洞的砌筑方法是先砌側(cè)墻，后鋪洞內(nèi)底板，再做拱圈(以下簡稱:軟地基砌筑法)。

2.2 砂土混合型

是由一段砂地基和一段土地基組成的地基。臨縣大南溝骨干壩涵洞地基從地表看為紅黏土，但挖深1 m 后，出現(xiàn)細(xì)砂層，砂層總長65 m。細(xì)砂層含土量較大，厚0.5 m。再挖深出中砂，當(dāng)?shù)鼗诘?.5 m時出現(xiàn)粗砂，且含土量較小。當(dāng)挖至3 m 時遇到堅硬河卵石。

原設(shè)計涵洞長100 m，每10 m 設(shè)一道截水環(huán)，共9 道。涵洞斷面尺寸0.8 m×1.2 m(寬×高)。

實(shí)際施工中的處理方法如下:

(1)做防滲齒墻兩道，齒墻尺寸2.5 m ×1 m ×4 m(長×寬×深)。

(2)三七灰砂人工夯實(shí)處理軟地基18.7 m，人工夯實(shí)厚度50 cm，分兩層夯實(shí)。

(3)在地基變化處設(shè)截水環(huán)，防止涵洞不均勻沉陷。將原設(shè)計9 道截水環(huán)改為10 道。

(4)紅黏土處理伸縮縫。原設(shè)計伸縮縫用瀝青澆砂塞縫，后改為紅黏土塞縫。具體做法:將紅黏土拌和如面團(tuán)，搓成條，每砌一層石頭，搗一次紅黏土條，最后在涵洞內(nèi)用M10砂漿將伸縮縫抹一圈，厚2 cm、寬10 cm。這種施工方法既簡單又處理的結(jié)實(shí)，與砌石同步進(jìn)行。

(5)涵洞采用兩種方法施工，紅黏土地基采用硬地基砌筑法，砂地基采用軟地基砌筑法。

2.3 砂礫石和淤泥混合型

柳林縣一骨干壩涵洞布設(shè)在左岸的溝底，溝內(nèi)有長流水，洞長100 m，其中20 m 挖深1.0 m，地基為砂礫石;80 m 挖深3.5 m 后，不同程度出現(xiàn)淤泥層，經(jīng)探淤泥層厚0.2 -2.5 m 不等，淤泥層下是堅硬河卵石?；蹆?nèi)既有小泉水，又有滲透水。涵洞出口處因挖槽堆土，水不能自由流出。淤泥段的槽底高程距設(shè)計高程還差0.2 -0.5 m。若將涵洞布設(shè)在右岸，是一個大彎道，而且要開挖10 余m 高的紅黏土，工程量太大，所以改變涵洞位置不可行。

實(shí)際施工中的處理方法如下:

(1)涵洞按原設(shè)計布設(shè)在左岸。

(2)在基槽末端緊接槽的右邊挖一深坑，用抽水設(shè)備把基槽水抽出。

(3)在槽的右邊挖6 m 寬工作平臺，距現(xiàn)有槽底1.5 -2 m 高。挖機(jī)邊退邊挖，同時槽底加寬1m，做排水溝用。排水溝內(nèi)挖一大坑，供水泵抽水用。挖機(jī)工作后，淤泥尚未清理干凈，在50 m 長范圍內(nèi)所剩泥深0.2 -0.5 m。

(4)無淤泥的50 m 回填河卵石至設(shè)計高程。有淤泥的50 m 回填不風(fēng)化的毛石，高出泥面0.2 m后再回填砂礫石至設(shè)計高程。

(5)按設(shè)計施工涵洞。

3 結(jié)論

綜合上述各種骨干壩放水建筑物地基特征，在實(shí)際施工中應(yīng)做到如下三點(diǎn):

(1)在地基變化處設(shè)沉陷縫。

(2)對于堅硬的地基，處理好涵洞截水環(huán)內(nèi)的沉陷縫(巖石地基可不留沉陷縫)，按硬地基砌筑法做涵洞。

(3)對于軟地基，除采用有效的方法處理地基外，還需要按軟地基砌筑法做涵洞。