三里坪水電站大壩壩基與拱座基巖地質(zhì)缺陷處理

陳艷艷

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)第十五工程局有限公司 陜西 西安 710065）

1 工程概述

三里坪大壩位于湖北省房縣境內(nèi)，工程為Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物為2級(jí)，大壩采用碾壓混凝土對(duì)數(shù)螺旋線形雙曲拱壩，壩頂高程420m，河床建基面高程279m，最大壩高141m。

大壩壩基巖體主要為Ⅰ、Ⅱ類巖體，部分為Ⅲ類巖體，僅局部小范圍存在Ⅳ～Ⅴ類巖體。巖體中局部呈互層狀、薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾碎裂結(jié)構(gòu)體及裂隙密集發(fā)育帶，巖體完整性差，屬差巖體（Ⅳ）；巖體中局部有溶蝕較強(qiáng)的斷層帶，呈碎裂、散體結(jié)構(gòu)，屬于極差巖體（Ⅴ類）。Ⅳ類、Ⅴ類巖體分布占大壩基礎(chǔ)巖體的5%以下。

2 地址缺陷處理方案

在工程施工過(guò)程中，兩岸及壩基進(jìn)行爆破開挖后，發(fā)現(xiàn)了新的裂隙和斷層，對(duì)工程施工和后期運(yùn)行形成較大的不安全隱患，必須盡快進(jìn)行處理，保證后續(xù)工程施工正常進(jìn)行。

左壩肩緩傾角裂隙極為發(fā)育，對(duì)左岸壩肩抗滑穩(wěn)定構(gòu)成了控制因素，處理方案研究了預(yù)應(yīng)力錨索方案、抗滑樁方案和抗剪洞方案?？紤]到需增加的抗滑力達(dá)到十萬(wàn)噸級(jí)，采用預(yù)應(yīng)力錨索方案需要預(yù)應(yīng)力錨索的量巨大，布置困難，且處理效率低，投資大。抗滑樁方案由于左壩肩山體單薄，抗滑樁布置及施工較為困難，且置換效率低，對(duì)壩肩巖體損傷較大?？辜舳捶桨赣捎趯?duì)緩傾結(jié)構(gòu)面集中處理，置換面積大，處理效率高，抗剪洞整體剛度大，施工簡(jiǎn)單可靠，且能很好的適應(yīng)隨著高程的增加需增加的抗滑力逐漸減小的趨勢(shì)。經(jīng)方案綜合比較，左壩肩深層處理采取在高程EL302m～EL319m間設(shè)置兩個(gè)橫向和縱向抗滑洞的處理方案。

根據(jù)補(bǔ)充地勘成果和開挖揭露的實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)f5斷層及f21、f30斷層破碎帶進(jìn)行混凝土置換處理，置換高程為306m、318m、330m、345m。對(duì)控制右岸抗滑穩(wěn)定的f23斷層破碎帶采取水平置換洞的處理方式，置換洞布置高程為306m。通過(guò)以上處理，右岸的抗滑穩(wěn)定及變形穩(wěn)定均得到了很好的解決。

現(xiàn)場(chǎng)施工中主要采用在左岸布置抗剪洞（見圖1）及卸荷巖體處理，右岸布置置換洞及壩肩二次開挖（見圖2）。左右岸壩肩下游布置錨索進(jìn)行支護(hù)施工，壩基進(jìn)行二次開挖及加固處理等措施。

3 壩肩二次開挖及支護(hù)施工

由于在大壩壩肩大部分開挖完成后，裸露的基巖面及自然邊坡卸荷巖體裂隙極為發(fā)育，所以需要進(jìn)行二次開挖及支護(hù)施工。壩肩二次開挖施工主要包括左壩肩EL360m～EL438m下游側(cè)卸荷巖體，右壩肩建基面二次開挖及回填以及支護(hù)施工等。

開挖主要采用手風(fēng)鉆進(jìn)行剝離，人工出渣至河床，由于對(duì)巖石走向及裂隙發(fā)展情況需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行判斷，所以是邊施工邊規(guī)劃，確保開挖質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

左右壩肩支護(hù)主要為錨索和錨樁支護(hù)，其中預(yù)應(yīng)力錨索為2000kN級(jí)，L＝20m～40m，根據(jù)部位不同，深度有所變化。錨索及錨樁施工采用搭設(shè)腳手架，在腳手架上架設(shè)鉆機(jī)，按照設(shè)計(jì)孔位和方向進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度要比設(shè)計(jì)深度超出20cm左右，鉆孔完成后開始進(jìn)行錨索、錨樁的安裝以及灌漿工作，并對(duì)錨索在14天后進(jìn)行張拉。

4 壩基二次開挖及處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖揭示的情況，EL287m河床建基面由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)裂隙張開連續(xù)，局部巖體較為破碎，緩傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育，不能滿足大壩建基面的要求。參建各方經(jīng)過(guò)共同研究決定，將大壩河床建基面全斷面開挖至高程EL279.0m，按基礎(chǔ)填塘處理回填C20混凝土。

河床建基面下調(diào)8m后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖揭露及補(bǔ)充鉆孔勘探及物探測(cè)試成果綜合分析評(píng)價(jià)，大壩高程EL279m建基面巖體大部分堅(jiān)硬完整，可滿足大壩建基的要求，但對(duì)局部地質(zhì)缺陷進(jìn)行了適當(dāng)處理。

左岸Ⅲ1區(qū)巖體裂隙發(fā)育密集，清基過(guò)程中發(fā)現(xiàn)由于開挖卸荷松弛及雨水浸泡后充填物軟化成泥，表層2m～3m范圍內(nèi)的巖體已不能滿足建基面的要求，予以清除。底部布置Φ32@20cm×20cm的鋼筋網(wǎng)，以保證基礎(chǔ)受力均勻及整體性。

左岸Ⅲ2類巖體位于拱壩左岸上游，考慮其夾泥影響承載能力，采用了錨樁加固處理措施。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工能力及為加快施工進(jìn)度，錨樁L=9m、孔徑φ110，采用3Φ28鋼筋捆綁焊接，梅花形布置。

橫河向長(zhǎng)大裂隙Lj1橫穿河床建基面下游側(cè)直至左右兩岸邊坡，裂面平整光滑、鈣質(zhì)及連續(xù)風(fēng)化方解石沖填，并具有一定的寬度，最寬達(dá)0.8m。由于Lj1長(zhǎng)大裂隙正好位于下游開挖邊界，不利于拱壩受力及荷載傳遞。為消除其不利影響，采取了擴(kuò)挖1.5m的淺層槽挖置換處理措施。

河床壩基Ⅲ區(qū)巖體主要分布在左岸，左岸巖體質(zhì)量總體較右岸差，建基面開挖起伏差大，對(duì)拱壩整體受力不利。為保證基礎(chǔ)受力均勻、提高左岸建基面整體承載能力，在高程279m建基面底部基礎(chǔ)填塘誘導(dǎo)縫以左布置Φ32@20cm×20cm鋼筋網(wǎng)。

5 左右岸抗剪洞和置換洞施工

（1）左岸緩傾結(jié)構(gòu)面抗剪洞施工

左岸兩個(gè)橫向抗剪洞洞長(zhǎng)分別為45m、63m，洞高分別為13m、17m，洞寬6m，兩個(gè)縱向抗剪洞洞長(zhǎng)15m、洞高8m、洞寬5m，其抗剪洞規(guī)模已超出國(guó)內(nèi)外同類工程。為確?？辜舳粗車扑蓜?dòng)和卸荷松動(dòng)的淺表巖體對(duì)抗剪洞的傳力效果不構(gòu)成影響，對(duì)抗剪洞洞周進(jìn)行固結(jié)灌漿處理并布置φ25系統(tǒng)錨桿，固結(jié)灌漿孔間排距2.5m×2.5m，呈梅花形布置，孔深4.5m。

開挖采用自上而下分層開挖，每層開挖高度4m~5m，在開挖過(guò)程中進(jìn)行了聲波監(jiān)測(cè)，爆破震動(dòng)均在允許范圍之內(nèi)，開挖平整度較好，超挖較小，無(wú)欠挖。

抗剪洞開挖完成后開始進(jìn)行混凝土施工，按照設(shè)計(jì)文件要求，首先進(jìn)行固結(jié)灌漿后方能進(jìn)行混凝土回填，施工工藝為：底層2排錨桿鉆孔并插錨桿→底板1m厚混凝土澆筑→底板固結(jié)灌漿→側(cè)墻、頂拱噴5cm砂漿→側(cè)墻、頂拱固結(jié)灌漿、錨桿制安→抗剪洞混凝土回填→回填灌漿和接縫、接觸灌漿。

在施工時(shí)由于1#和2#抗剪洞之間的相差4m高差，并且2個(gè)抗剪洞之間的升層高度不一致，所以在進(jìn)行回填混凝土施工時(shí)在3#和4#抗剪洞的混凝土回填采用斜層澆筑法，預(yù)留大于1∶2的斜坡。在施工2#抗剪洞時(shí)進(jìn)行找平施工。

混凝土回填施工按照分段分層的施工方法進(jìn)行施工，并且在每段之間預(yù)留接縫灌漿管路，在混凝土和巖石接觸面預(yù)埋接觸灌漿管路。在混凝土回填完成齡期及溫度符合要求后進(jìn)行接縫、接觸灌漿施工，以使混凝土和混凝土之間、混凝土和巖石之間緊密結(jié)合，使受力均勻分布。

目前施工已經(jīng)全部完成，經(jīng)過(guò)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)良好，滿足設(shè)計(jì)要求和大壩安全運(yùn)行要求。

（2）右壩肩斷層置換洞施工

根據(jù)地勘成果和開挖揭露的實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)F5斷層及f21、f30斷層破碎帶進(jìn)行混凝土置換處理，置換高程為306m、318m、330m、345m。對(duì)控制右岸抗滑穩(wěn)定的f23斷層破碎帶采取水平置換洞的處理方式，置換洞布置高程為306m。其各個(gè)置換洞的長(zhǎng)度由于根據(jù)破碎帶走向進(jìn)行開挖置換，施工中時(shí)刻觀察破碎帶走向，鉆孔爆破進(jìn)尺每一循環(huán)控制在2m，及時(shí)調(diào)整鉆孔方向，使破碎帶一直處于置換洞位置。置換洞洞高3.5m，洞寬為3.8m，洞頂成120°半徑為1.9m圓弧。置換混凝土等級(jí)為C25，并且對(duì)所有置換洞進(jìn)行回填灌漿處理。通過(guò)以上處理，右岸的抗滑穩(wěn)定及變形穩(wěn)定均得到了很好的解決。

6 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)

（1）對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)缺陷的處理是工程安全施工、進(jìn)度和質(zhì)量的前提和保障，是大壩工程施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要引起各方的高度重視。

（2）確定合理的施工方案可以在同等保證質(zhì)量的前提下降低工程造價(jià)、加快施工進(jìn)度。

（3）地質(zhì)缺陷的處理本身就是因?yàn)槌霈F(xiàn)了不安全因素要進(jìn)行處理，所以在工程施工中安全問(wèn)題要引起各方的高度重視和關(guān)注。

（4）前期的地質(zhì)勘查工作尤為重要，詳細(xì)的地質(zhì)勘查資料將為后續(xù)工作的開展提供良好的保證。陜西水利