水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計要點

林璐斌

【摘要】大壩是水利樞紐中重要的組成部分，在進行水力發(fā)電配套建設(shè)時，也是至關(guān)重要的能源生產(chǎn)單位組成部分。大壩基礎(chǔ)對于整個大壩的質(zhì)量安全影響重大，必須確實保障其工程質(zhì)量。文章從大壩基礎(chǔ)設(shè)計施工角度出發(fā)，對水利樞紐大壩基礎(chǔ)設(shè)計施工有關(guān)問題進行分析和探討，介紹了大壩地基處理技術(shù)與設(shè)計方案。

【關(guān)鍵詞】水利大壩；基礎(chǔ)處理；設(shè)計方法

1、水利大壩工程的基礎(chǔ)處理特點

1.1 水利大壩所受的各種危險因素

因為水利大壩工程的施工環(huán)境地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，所以設(shè)計施工過程中需考慮的荷載數(shù)目較多，并且實際實施過程中可能出現(xiàn)的未知因素也會比較多。由于這些因素都無法輕易確定和理論控制，所以對基礎(chǔ)質(zhì)量嚴格把關(guān)掌控的重要性也就非常顯著。大壩的基礎(chǔ)設(shè)計若不能嚴格遵循相關(guān)規(guī)程規(guī)范，會嚴重危及整個大壩，導致重大的工程事故。

1.2 大壩工程技術(shù)復雜及基礎(chǔ)工作重要性

大壩竣工投入使用后，復雜多樣的地質(zhì)環(huán)境會對大壩下部造成影響，而大壩上部也會受到結(jié)構(gòu)物的各種工程指標要求。在這種上、下部結(jié)構(gòu)都受到影響的情況下，大壩基礎(chǔ)工程的重要性可見一斑。因此，在進行水利大壩基礎(chǔ)工程設(shè)計施工之前，要先對壩基進行嚴格細致的地質(zhì)勘探，實際施工前還必須進行現(xiàn)場試驗檢測。

1.3 大壩工程的質(zhì)量評估困難

水利大壩基礎(chǔ)工程為隱蔽工程，故在工程竣工后，就難以對其質(zhì)量進行有效的評估和檢驗。工程質(zhì)量的好與壞只有在水利樞紐整體運行之后才能充分體現(xiàn)，一旦大壩在運行之后出現(xiàn)基礎(chǔ)工程質(zhì)量問題，處理工作難度很大，有效的解決方案相對較少。正因如此，工程施工前期就需要特別重視施工設(shè)計和施工過程中的質(zhì)量把關(guān)。

1.4 大壩工程施工工期較短

一般大壩的建筑選址在河流上面，并且其基礎(chǔ)工程施工日期通常為河流枯水期或者水位較淺時間。然而往往這段時間天氣變化較大、施工工期也比較短、工程任務(wù)也比較多，所以在這之前應(yīng)對施工過程進行周密的計劃和布置，盡可能多的選擇施工效率高、效果可靠的機械設(shè)備和方法。

2、水利大壩工程基礎(chǔ)的處理方法

2.1 大壩斷層處的處理方法

2.1.1 對于重力壩，首先要清除斷層處的覆蓋層或軟弱巖層，然后回填混凝土，視情況布置錨筋并額外進行灌漿處理，來增強巖石與混凝土的粘結(jié)能力。

2.1.2 對于拱壩，拱壩基礎(chǔ)存在斷層時，應(yīng)首先確定斷層的大小和所在位置。若大壩承受拱推力太大，壩基極易產(chǎn)生滑動而導致壩體變形，此時可以采用刻槽回埋混凝土的方法處理。

2.1.3 對于大壩上下游方向斷層的處理，首先要檢測斷層處巖石的抗壓強度和抗剪強度是否達到規(guī)范要求，若檢驗結(jié)果未達規(guī)范要求，可采用刻槽回填混凝土的辦法處理，以增強其抵抗剪切的能力。

2.2 大壩壩基混凝土處理方法

設(shè)計工作中，在選擇壩址時應(yīng)盡量避開軟弱基礎(chǔ)。這主要是由于軟弱基礎(chǔ)抗滑能力差，極有可能導致大壩抗滑安全系數(shù)不滿足要求，無法承擔極端工況下的水推力，致使大壩發(fā)生滑移失穩(wěn)。

2.3 大壩混凝土支撐的處理方法

在筑壩施工過程中，我們經(jīng)常會遇到壩基中有較多斷層出露，最理想的處理方法是把這些斷層全部使用刻槽回填混凝土方法進行置換處理，然而多數(shù)情況下并不切合實際，需要科學的選擇混凝土支撐方法來解決壩基不穩(wěn)、抗壓能力弱的問題。

2.4大壩巖基預應(yīng)力拉錨的處理方法

在水流沖擊作用下，無論大壩的壩基基巖是否存在斷裂層，壩基都會產(chǎn)生些許形變。對于這種情況，一般采用基礎(chǔ)錨筋加固處理來減小水沖力對大壩造成影響。先在壩基進行鉆孔，鉆到設(shè)計深度后，插入鋼筋加固，之后進行預應(yīng)力張拉。預應(yīng)力的大小由當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、變形特征等決定。

3、水利大壩工程基礎(chǔ)處理設(shè)計實例分析

3.1 案例簡介

某攔河大壩，壩高83m，壩頂長度340m。該大壩主要用途為防洪，大壩的類型為混凝土重力壩，位于峽谷之中。大壩對地質(zhì)條件沒有過高要求，在壩基周圍揭露有6條斷層。壩基巖體透水性適中，防滲性能較好。

3.2 大壩基礎(chǔ)處理的主要內(nèi)容

軟弱夾層。軟弱夾層的工程特點為各項指標顯著降低，其變形模量為0.02～0.04Gpa，抗剪強度f值僅有0.22～0.33，與周圍巖體相比，參數(shù)均比較低，容易造成大壩壩基整體抗剪強度過小。

壩基滲漏問題。雖然壩基附近的巖石防滲性能較好，但壩基存在數(shù)條較長的斷層，易導致基礎(chǔ)產(chǎn)生裂縫、滲水等問題，這些問題均要采取相關(guān)的措施處理。

3.3 大壩基礎(chǔ)處理方法

3.3.1 壩基開挖方法。大壩基礎(chǔ)的基本開挖方式為臺階式開挖，臺階高度差和平臺寬度要求可以滿足大壩的抗滑需求。該工程壩基開挖的平臺幅寬與大壩底部的深度比為14：1，臺階高差超過7.5m，最終開挖坡之比為1：0.32。為滿足實際施工需要，把大壩基面向上游處傾斜約5°，使壩基處于一個相對穩(wěn)定的位置。泄洪過程中會產(chǎn)生霧化水，而且這些霧化水會對大壩的兩岸產(chǎn)生侵蝕作用，在邊坡開挖中對壩基產(chǎn)生作用，這種現(xiàn)象要求我們采取相應(yīng)方法處理。

3.3.2 壩基的開挖高程處理。該大壩兩岸壩段高程較高，所以要根據(jù)壩基巖石的工程特點來改善基礎(chǔ)承載力；壩基裂隙或斷層導致巖石的風化程度加重，且壩基表面巖石的完整性較差。設(shè)計工作前應(yīng)多方面勘察大壩巖體的工程情況，主要方面有壩基巖體的風化厚度、表部巖體的完整性以及巖體各項力學指標。其次對于河床溢流壩段，在進行基礎(chǔ)開挖時應(yīng)將開挖高程控制在65m附近，且兩岸的擋水壩段高度應(yīng)逐漸增加。

3.3.3 壩址區(qū)地質(zhì)缺陷處理。大壩壩基的地質(zhì)缺陷以斷層和軟弱夾層兩部分為主，在壩基地質(zhì)缺陷處理前需要充分了解地質(zhì)的實際情況，并制定相應(yīng)的解決方案。在開挖壩基斷層時需要將開挖深度與開挖寬度的比控制在1～16左右，斷層處理需擴展至壩基上下游2～4m處。若采用刻槽回填混凝土的方法，不但要將把深度與寬度比控制在1～16，還需要對夾層密集區(qū)域和斷層交匯區(qū)域進行針對性處理。

結(jié)束語

大壩壩基開挖質(zhì)量對于整個工程來說至關(guān)重要，業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計和施工單位均必須高度重視大壩壩基施工，嚴格規(guī)范管理，加強質(zhì)量監(jiān)督。施工單位施工過程中應(yīng)嚴格執(zhí)行相應(yīng)規(guī)范要求，針對可能出現(xiàn)的問題采取有效措施，妥善應(yīng)對解決，應(yīng)在實踐中不斷提高施工水平，確保施工質(zhì)量，為水利工程的建設(shè)質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]金峰.基于水利大壩基礎(chǔ)處理意義及設(shè)計方法的研究[J].科技致富向?qū)В?015，5：138.