特克斯縣巴喀勒克水庫壩基及趾板基礎(chǔ)處理措施設(shè)計(jì)

李和兵 于海波

（1.新疆伊犁州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 新疆伊寧 835000 2.新疆兵團(tuán)水利水電工程集團(tuán)有限公司 新疆烏魯木齊 830052)

1 前言

特克斯縣巴喀勒克水庫位于特克斯縣西北約15km處的巴喀勒克溝流域齊勒烏澤克鄉(xiāng)境內(nèi)。該工程壩型為砂礫石面板堆石壩，工程于 2011年6月開工建設(shè)，2013年10月下閘蓄水。大壩壩基及趾板基礎(chǔ)開挖后，趾板下游方向砂礫石壩基含泥量較高，局部在碾壓回填之前出現(xiàn)“翻漿”現(xiàn)象，趾板沿“X”線方向巖石破碎、斷層及裂隙較為發(fā)育。針對(duì)以上現(xiàn)象，為確保壩基穩(wěn)定及趾板有效防滲，提出了趾板下游方向局部清除及“裹填”，趾板軸線方向斷層及裂隙處回填混凝土塞、灌漿加密等基礎(chǔ)處理方式。

2 工程概況

巴喀勒克溝水庫樞紐工程具有灌溉、供水等功能，是巴喀勒克溝流域牧區(qū)水利工程和流域防洪的重要基礎(chǔ)性工程。水庫正常蓄水位為1597.00m，攔河壩高 54.66m，水庫總庫容為467.36萬m3，其中：死庫容58.63萬m3，興利庫容347.15萬m3，調(diào)洪庫容61.58萬m3。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（山區(qū)丘陵部分)（SL252－2000)和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201－94)，確定本工程等別為Ⅳ等小（1)型工程，主要建筑物級(jí)別為：大壩、放水兼導(dǎo)流洞、溢洪道為4級(jí)建筑物，次要及臨時(shí)建筑物為5級(jí)。工程區(qū)基本地震烈度為Ⅷ度，主要建筑物地震設(shè)計(jì)烈度為Ⅷ度。

巴喀勒克溝水庫樞紐工程區(qū)多年年平均氣溫為5.9℃，多年年平均月氣溫最低、最高分別為-10.8℃和 18.6℃。多年平均年降水量為392.4mm。最大凍土深為 133cm本區(qū)域多年平均風(fēng)速為2.0m/s，歷年最大瞬時(shí)風(fēng)速為20.0m/s。兩岸山體不對(duì)稱，左岸地形連續(xù)完整，基巖出露較好，基巖頂板遠(yuǎn)高于正常蓄水位，右岸山體較左岸矮，1597m高程以下局部基巖出露， 1597m高程以上為深厚洪積物覆蓋，臨河岸坡以上地勢(shì)寬闊平坦。兩岸及河床下伏基巖為凝灰熔巖，局部夾泥質(zhì)凝灰?guī)r透鏡體，屬較軟巖。兩岸及河床無規(guī)模較大的構(gòu)造破碎帶分布，小斷層發(fā)育稀疏，裂隙較發(fā)育，長大裂隙較少。兩岸坡度較緩，卸荷裂隙發(fā)育稀少。

3 壩基及趾板基礎(chǔ)施工地質(zhì)編錄

3.1 大壩壩體基礎(chǔ)

河床壩基，河漫灘發(fā)育，漫灘表層有 0.5～1.5m厚的砂壤土，松散，植物根系發(fā)育；河床砂卵礫石中部厚度8～12m，靠兩岸厚4～6m。河床砂卵礫石分為上層和下層。上層厚度2.5～3.0m，滲透系數(shù)Ko=(1.98～4.79)×10-2cm/s，屬強(qiáng)透水。天然干密度ρd=2.05～2.11g/cm3,相對(duì)密度Dr=0.53～0.63，縱波速度Vp=240～890m/s。表層相對(duì)密度偏小，向深部密實(shí)會(huì)增加。下層厚度6.2～9.0m，滲透系數(shù)Ko=（0.73～5.14)×10-2cm/s，屬中等～強(qiáng)透水，以強(qiáng)透水為主。天然干密度ρd=2.06～2.12g/cm3,相對(duì)密度Dr=0.62～0.69，縱波速度Vp=650～950m／s。河床砂礫石表層1～2m腐殖質(zhì)清除后，碾壓過程中局部區(qū)域出現(xiàn)“翻漿”現(xiàn)象，經(jīng)檢測(cè)，含泥量約為12%～15%，相對(duì)密度Dr達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3.2 左岸趾板基礎(chǔ)

河床趾板第1-4段沿線大部分地段表層為坡積塊石碎石土，厚度一般3～5m左右，結(jié)構(gòu)松散，長有茂密雜草。下部基巖巖性主要為凝灰熔巖，局部夾泥質(zhì)凝灰?guī)r透鏡體，巖石較軟弱，巖體以塊狀結(jié)構(gòu)為主，裂隙較為發(fā)育，長大裂隙較少，延伸較短，多閉合，連通性差。左岸基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚3～4m，呈碎裂～散體結(jié)構(gòu)，不能作為趾板地基；弱風(fēng)化層厚9～12m，裂隙發(fā)育，完整性較差，巖體類別為Ⅲ類，可滿足趾板基礎(chǔ)要求。左岸趾板與河床趾板結(jié)合部位趾4—趾5段巖石出漏較深，且趾板墊層小區(qū)出現(xiàn)孤石。

3.3 河床段趾板基礎(chǔ)

河床趾板趾第5段開挖期間遭遇暴雨及山洪影響，地下水位抬升，趾板巖石暴露受浸泡后風(fēng)化迅速，表層成泥，部分地段巖石沿節(jié)理面形成新的裂隙；河床趾板趾5—趾6段巖石出漏不規(guī)則，出現(xiàn)“雞窩狀”斷層，且多處出現(xiàn)裂隙，裂隙寬約10～25cm，充填物以紅褐色斷層角礫和斷層泥為主，斷層產(chǎn)狀為：65°SE～105°SE∠55°～72°，充填物主要為斷層角礫和斷層泥，此裂隙順河方向貫穿趾板，該段巖石類別以Ⅲ類巖為主，達(dá)65%，Ⅳ類巖約占35%，厚度7～13m；河床趾板與右岸趾板趾6—趾7段基礎(chǔ)斷層較發(fā)育，卻基巖呈泥狀，風(fēng)化速度較快，該段裂隙較為發(fā)育，裂隙寬約 5～30cm，斷層產(chǎn)狀為：175°SE～235°SE∠41°～55°，充填物以紅褐色斷層角礫和斷層泥為主，局部出現(xiàn)淺玫瑰色～褐紅色整體性較差塊狀結(jié)構(gòu)，此裂隙順河方向貫穿趾板，該段巖石類別Ⅲ類巖達(dá)55%，Ⅳ類巖約占45%，厚度10～31.5m。

3.4 右岸趾板基礎(chǔ)

右岸趾板河床沿右壩坡抬升趾7—趾8段夾雜出露有大塊泥質(zhì)凝灰?guī)r及凝灰砂巖，淺灰褐色～褐紅色，塊狀結(jié)構(gòu)，整體性較差，塊徑0.1～1.5m，中等風(fēng)化，其產(chǎn)狀為：165°SE～245°SE∠43°～65°，中等風(fēng)化～弱風(fēng)化，大部有裂隙帶，充填物主要為斷層角礫及斷層泥，該類巖石暴露后風(fēng)化迅速，物理力學(xué)性質(zhì)直線降低；在趾8—趾9段，沿壩坡順河方向延伸趾板線出現(xiàn)“V”型槽，上口寬約 8m, 下口寬約 2m，深約 15m，全部為斷層角礫及斷層泥充填，巖性較差；趾9—趾 10段出現(xiàn)大塊凝灰熔巖，青灰色～淺玫瑰色，中等風(fēng)化～弱風(fēng)化，整體性較好，塊狀構(gòu)造，塊徑0.2～2m之間，巖性較好，裂隙較少。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)壩基、趾板基礎(chǔ)開挖實(shí)際情況綜合分析，壩體基礎(chǔ)砂礫石含泥量較大，現(xiàn)場(chǎng)碾壓后相對(duì)密度Dr均為0.65～0.72，需采取有效處理方式使其相對(duì)密度達(dá)到設(shè)計(jì)要求；左岸趾板基礎(chǔ)巖性較好，河床趾板基礎(chǔ)局部“雞窩狀”斷層及裂隙須采取工程處理措施，左岸趾板與河床結(jié)合部位須采取混凝土高趾墻回填方式，右岸趾板抬升段巖性較差，開挖后須及時(shí)封蓋處理，減少風(fēng)化速度，右岸岸坡“V”型槽段須回填混凝土塞；在趾板基礎(chǔ)斷層及裂隙發(fā)育段、“雞窩狀”處、“V”型槽段應(yīng)加密灌漿處理措施。

4 壩基及趾板基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)

（1)各趾板段開挖后均及時(shí)采用素混凝土噴護(hù)，防止再次風(fēng)化。

（2)河床趾板在消除洪水影響后加大排水力度，保持施工面干燥，同時(shí)對(duì)已嚴(yán)重風(fēng)化的巖石體進(jìn)行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

（3)左岸趾板與河床趾板結(jié)合部位巖石出漏較深，且趾板墊層小區(qū)出現(xiàn)孤石。局部未見基巖段采用回填混凝土作為趾板基礎(chǔ)，清除孤石防止頂沖面板。

（4)主壩與副壩結(jié)合部位趾5-趾7段趾板基礎(chǔ)開挖后，未見巖性較好新鮮巖石，且風(fēng)化速度較快，基礎(chǔ)開挖后大面積部位采用混凝土回填至設(shè)計(jì)高程做為趾板基礎(chǔ)，并對(duì)趾板正前方副壩趾板基礎(chǔ)巖石面進(jìn)行掛網(wǎng)噴護(hù)。

（5)主壩與副壩結(jié)合部位趾5-趾7段趾板基礎(chǔ)開挖后，未見巖性較好新鮮巖石，且風(fēng)化速度較快，基礎(chǔ)開挖后大面積部位采用混凝土回填至設(shè)計(jì)高程做為趾板基礎(chǔ)，對(duì)基巖較為破碎且風(fēng)化速度較快，手風(fēng)鉆造孔容易咔鉆的地帶，采用D70造孔，并插入錨筋樁增加趾板與基巖整體性。

（6)趾板第九段“V”型槽采用掛Ф25錨桿及C20混凝土回填至建基面，其中錨桿間距1.2m,外漏30cm。

（7)壩體基礎(chǔ)處理措施：

①河床壩基碾壓后，局部出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，將壩基出現(xiàn)翻漿部位周圍外擴(kuò) 1m,深度 2-3m范圍內(nèi)的含泥量較高的砂礫土全部清除，采用粗顆粒的砂礫石或爆破料裹填。

②由于壩基大部范圍含泥量較高，為防止軟弱壩基沉降對(duì)趾板造成破壞，將河床趾板下游方向1/3最大壩寬范圍（約30m)內(nèi)的砂礫料及強(qiáng)風(fēng)化層清除，下游開挖邊坡1∶1.5，采用壩體3B填筑料換填，填筑標(biāo)準(zhǔn)同壩體填筑料。

③河床趾板開挖后加大排水力度，保持施工面干燥，同時(shí)對(duì)已嚴(yán)重風(fēng)化的巖石體進(jìn)行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

④水庫大壩屬中壩（最大壩高54.66m),設(shè)單排帷幕灌漿，灌漿孔距加密到2m,孔深結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)開挖情況及先導(dǎo)孔試驗(yàn)確定。

5 壩基及趾板基礎(chǔ)處理施工

5.1 施工過程

（1)壩基換填區(qū)域采用料場(chǎng)3C區(qū)填筑料換填，填筑過程中，虛鋪厚度不大于 80cm，采用20t振動(dòng)碾碾壓8遍，“裹填”區(qū)外摻大粒徑砂礫石（5cm～60cm)15%～20%，采用機(jī)械摻合均勻后分層碾壓；對(duì)于局部與岸坡結(jié)合部位，大型機(jī)械不能工作的盲區(qū)，采用振動(dòng)平板夯人工分層夯實(shí)，適當(dāng)降低虛鋪厚度，增加夯實(shí)遍數(shù)，以滿足相對(duì)密度Dr≥0.85。

（2)趾板開挖過程中，將強(qiáng)風(fēng)化全部清除，基巖表面仔細(xì)清洗，澆筑混凝土前用水泥砂漿濕潤巖石表面，防止巖石二次風(fēng)化。

（3)趾板基礎(chǔ)遇到斷層等不良地質(zhì)情況時(shí)，將破碎巖石清除，采用C20W6混凝土回填，加強(qiáng)振搗密實(shí)，同時(shí)回填混凝土部位錨桿加長至6m，并做好后期灌漿加強(qiáng)記錄。

（4)趾板上方永久岸坡清除所有“倒掛”危巖，并采用錨桿及網(wǎng)噴混凝土處理，其中錨桿間距3m,掛網(wǎng)鋼筋Ф8，C20混凝土噴護(hù)厚度10cm。

（5)趾板第九段“V”型槽采用掛Ф25錨桿及C20混凝土回填至建基面，其中錨桿間距1.2m,外漏30cm，回填C20混凝土?xí)r自下而上、由內(nèi)向外錯(cuò)臺(tái)澆筑，同時(shí)加強(qiáng)振搗密實(shí)。

（6)趾板固結(jié)、帷幕灌漿按環(huán)間分序、環(huán)內(nèi)加密的原則進(jìn)行，固結(jié)灌漿每12m打一序孔，每6m打二序孔，每3m打三序孔；帷幕灌漿每8m打一個(gè)先導(dǎo)孔，然后做簡易壓水實(shí)驗(yàn)，確定是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的10Lu線下5m，來確定灌漿深度，然后每4m打二序孔，最后每2m打三序孔。

5.2 施工應(yīng)注意的問題

（1)壩基換填碾壓過程中應(yīng)合理避開雨季，含水量超標(biāo)碾壓，相對(duì)密度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2)趾板開挖過程中趾板基礎(chǔ)開挖以不破壞基巖完整性為原則，在接近建基面 1.5～3.0米時(shí)宜采用淺孔密布小炮方式進(jìn)行松動(dòng)爆破，待開挖至距建基面 0.3～0.5米時(shí),禁止放炮開挖,只能用風(fēng)鎬撬挖,表面修整使基巖面平順完整。

（3)河床趾板特殊地質(zhì)情況基礎(chǔ)段回填砼塞時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)排水措施，并做好下一步灌漿加密記錄。

（4)趾板固結(jié)、帷幕灌漿過程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制灌漿壓力，灌漿應(yīng)在無抬動(dòng)工況下進(jìn)行并做好抬動(dòng)監(jiān)測(cè)，抬動(dòng)觀測(cè)要求從鉆孔沖洗至封孔結(jié)束進(jìn)行全程觀測(cè)，每 10分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，混凝土面上抬值應(yīng)小于0.2mm。

6 結(jié)語

巴喀勒克水庫面板砂礫石壩工程實(shí)踐表明，地質(zhì)勘察工作不僅僅限于設(shè)計(jì)階段，而且要延續(xù)到施工階段。在施工期間，對(duì)壩基、趾板基礎(chǔ)的開挖清理，常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新的地質(zhì)問題，有時(shí)甚至還會(huì)發(fā)現(xiàn)重大地質(zhì)問題。在壩基、趾板基礎(chǔ)處理過程中，地質(zhì)人員應(yīng)如實(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行地質(zhì)描繪、編錄及整理。使壩基、趾板基礎(chǔ)處理符合客觀實(shí)際情況，確保壩基的穩(wěn)定和安全，使得趾板基礎(chǔ)達(dá)到防滲效果。而且由于壩基與趾板基礎(chǔ)處理系隱蔽工程，若處理不當(dāng)不僅直接影響壩的安全，亦較難補(bǔ)救，甚至拖延工期和增加投資。

1.鄧銘江,于海鳴，李湘權(quán)等《新疆大壩建設(shè)進(jìn)展》[J].水利水電技術(shù),2010,41 (7)∶ 29-35.

2.汪 洋,曲苓《烏魯瓦提混凝土面板堆石（砂礫石)壩設(shè)計(jì)》[J].新疆水利水電 ,1995(1)∶19-26.