大型水電站堰基中深基坑技術(shù)的應(yīng)用分析

□陳水清

近年來，一些大型水電站項目逐年增加。大型水電站工程施工難度大，對施工者的技術(shù)能力要求較高，特別是要具有壩體基礎(chǔ)深厚覆蓋層技術(shù)能力。

一、深基坑支護技術(shù)的特點

在深基坑支護技術(shù)中，我們常常采用地下連續(xù)墻這一技術(shù)，這項技術(shù)具有成墻深度大、工效比較好、地質(zhì)地理條件適應(yīng)性強、施工精度高、環(huán)境影響小等特點。特別是這一技術(shù)已是比較成熟的技術(shù)，其中的“二墻合一”和超深嵌巖兩項施工技術(shù)已經(jīng)得到多次的成功應(yīng)用。地下連續(xù)墻施工技術(shù)應(yīng)用到大型水電站大壩工程結(jié)構(gòu)上，可以有效彌補傳統(tǒng)技術(shù)的缺點，使其同時具有承重和當土的作用。

（一）深基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國在深基坑支護施工技術(shù)上已經(jīng)形成了較完備的技術(shù)體系，這一技術(shù)不受地形、經(jīng)濟條件和地質(zhì)條件的影響。目前，這一技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要有排樁支護、攪拌樁支護、土釘墻支護、地下連續(xù)墻支護等。其中在10m 深和5m 深范圍之內(nèi)的深基坑工程最常用的支護技術(shù)就是攪拌樁支護技術(shù)和土釘墻支護技術(shù)。如果工程所處的地質(zhì)環(huán)境比較好，土釘墻支護技術(shù)也可以用在15m 左右的深基坑上面。一般地說，攪拌樁支護技術(shù)的優(yōu)點是既能擋水也能擋土。在地下水位過低的地方主要應(yīng)采用土釘墻支護技術(shù)，這種工藝是深基坑工程中最常用的技術(shù)之一。

（二）深基坑支護施工技術(shù)的要求

大型建筑深基坑施工技術(shù)要根據(jù)基坑的邊緣距、地質(zhì)條件和建筑物的占地面積等情況來進行相關(guān)設(shè)計。能否選擇切當?shù)闹ёo技術(shù)，是能否保證深基坑施工安全的關(guān)鍵。正是由于工程既要確保基坑四周的穩(wěn)定又要確保擁有良好的止水措施，因此必須選擇恰當?shù)闹ёo方式，以避免因選擇的支護方式不當而對周圍其他建筑物造成危害和影響。

二、核心技術(shù)工藝的分析

（一）超深基坑開挖施工技術(shù)

當工程的基坑為超深基坑時，其施工上的難度也相應(yīng)地較大，此時，施工技術(shù)的關(guān)鍵點和難點就在內(nèi)支撐的布置和土方開挖的控制上。信息技術(shù)的發(fā)展進步促進了基坑施工技術(shù)的進步，使我們可以及時掌握支護結(jié)構(gòu)受力以及內(nèi)支撐的位置等情況，實時控制開挖區(qū)域的進度，顯著提高工程進度，節(jié)省經(jīng)費。

（二）嵌巖地下連續(xù)墻技術(shù)

由于地下連續(xù)墻施工是在覆蓋層中進行的，為了保證基坑開挖的穩(wěn)定性，地下連續(xù)墻必須相對于巖層要有一定的深度。地下連續(xù)墻施工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)是嵌巖成槽技術(shù)，其中又以設(shè)備和工藝為重點。施工中要注意對成槽“小墻”（鉆孔之間的殘留部分）和脫離的槽底沉渣的處理。

（三）地下連續(xù)墻與后澆壩體連接技術(shù)

當混凝土擋土墻填充結(jié)束后，就開始進行澆筑圍堰壩體和開挖上游的覆蓋層工程，此時的擋土墻是作為水電站的一部分而存在的。為了保證米昂木的整體性和工程受力的均勻性，一定要保證地下連續(xù)墻外表面跟后澆的壩體充分連接。這個連接的關(guān)節(jié)點在地下連續(xù)墻內(nèi)要預(yù)先布設(shè)預(yù)埋鋼筋、插筋和鋼筋接駁器構(gòu)件。施工時一定要認真綁扎，并注意處理好地下連續(xù)墻外表面與后澆混凝土的接觸連接部位。

三、有限元分析

（一）參數(shù)選取

假設(shè)地下連續(xù)墻、填充混領(lǐng)土以及壩體和基巖等均是各向同行和線彈性的，填充混凝土和水電站壩體為C15，地下連續(xù)墻混凝土為C3，此時，觀測靜水壓力、揚壓力和電站自身的重力，以及上下游涂飾壓力等情況。假定項目工程是在最不利的施工情況下進行的，即假定防洪期間在洪水高水位的情況下，下游的土石大部分被洪峰沖去，此時計算得出下游的土石壓力僅按砂層參數(shù)選取。

（二）計算模型

對水電站的壩體要進行分段分析，這是應(yīng)為壩體沿軸線是一個截面，并且有多道橫縫，因此需要建立一個三維有限元整體結(jié)構(gòu)模型，當然基礎(chǔ)在于取一個地下連續(xù)墻井格(也就是所說的基坑)。針對地下連續(xù)墻、巖石、壩體和填充混凝土而言，主要的計算單元分別是，巖層邊界為三向，技術(shù)上采用8 結(jié)點三維實體單元模擬。

四、結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，隨之而來的是水利建設(shè)的高速發(fā)展，而且目前的水工壩體大有規(guī)模不斷擴大的趨勢，傳統(tǒng)沉井壩基施工方案已經(jīng)不能滿足實際需要，傳統(tǒng)技術(shù)的局限性日益突顯。采用新技術(shù)的深基坑施工技術(shù)則完全可以處理壩基深厚覆蓋層、地下連續(xù)墻體系等問題，能夠彌補傳統(tǒng)沉井施工方案的不足。本文從當今的發(fā)展現(xiàn)狀、施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析幾個角度對此新技術(shù)應(yīng)用進行了一定的分析和研究，得出如下結(jié)論:

——新方案的整體結(jié)構(gòu)在最不利的工況下，同時在不考慮地下連續(xù)墻的嵌巖作用的情況下，著重分析了壩趾抗壓強度、壩基面的抗滑穩(wěn)定性及壩踵應(yīng)力的情況，其結(jié)果均滿足規(guī)范要求，并有較大富余。

——利用三維有限元分析結(jié)構(gòu)的受力變形特征，并進行了一定的說明，得出壩體整體結(jié)構(gòu)具有足夠的強度、整體性和均勻性，且滿足混凝土重力壩上游垂直應(yīng)力的控制標準。

——以嵌巖地下連續(xù)墻為支護的深基坑技術(shù)，能夠完全勝任此類深厚覆蓋層壩基處理的各項技術(shù)要求；當有成熟的施工工藝與之配套的情況下，該技術(shù)可以解決結(jié)構(gòu)施工中的各項關(guān)鍵問題。

——施工過程中的余留土石對結(jié)構(gòu)受力狀況的改善起著很大的作用，在處理時應(yīng)謹慎、有效地加以利用。

——通過綜合研究，本文介紹和驗證了新型施工方案具有良好的可行性。當然，一個新技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還要結(jié)合他的經(jīng)濟可行性分析來全面考慮。