水利工程大壩基礎(chǔ)處理關(guān)鍵技術(shù)分析

唐 航

（江西省水利水電建設(shè)有限公司）

0 引言

近年來隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水利工程的項(xiàng)目逐漸增多，對(duì)水利工程的質(zhì)量要求也在不斷提高。雖然中國水利工程施工技術(shù)得到了創(chuàng)新，促進(jìn)了水利建設(shè)事業(yè)的良好發(fā)展，但是壩基施工中地理環(huán)境的復(fù)雜性或者人為因素的影響，都在一定程度上給水利工程增加了安全隱患。江西省水利水電開發(fā)有限公司是江西省水利水電建設(shè)的龍頭企業(yè)和骨干力量，具有國家水利水電工程施工總承包一級(jí)資質(zhì)。文章以江西省水利水電開發(fā)有限公司的工程項(xiàng)目作為案例，分析了大壩基礎(chǔ)處理中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，以期達(dá)到促進(jìn)水利工程建設(shè)質(zhì)量的提升。

1 壩基開挖處理關(guān)鍵技術(shù)

1.1 開挖方法

在壩基開挖時(shí)可以選擇臺(tái)階式的方法，在開挖的過程中應(yīng)當(dāng)保證每一個(gè)壩段臺(tái)階需要寬于總寬度，至少寬出1/2的距離，且寬度需要在4 m之上，這樣才可以保證后續(xù)施工的穩(wěn)定進(jìn)行。為了保證壩體可以具有良好的安全性以及抗滑性，需要保持壩基面上斜，上斜度需要保持在7°。岸坡也同樣采取臺(tái)階式的開挖方法，每間隔15 m的高差就要開挖一馬道，控制好開挖岸坡的比例，觀察開挖過程中巖體的狀態(tài)。如果巖體出現(xiàn)產(chǎn)狀不利、順向坡等現(xiàn)象時(shí)，需要適當(dāng)?shù)姆艑捚卤?，并采取相?yīng)的支護(hù)措施，如錨桿支護(hù)、設(shè)置混凝土阻滑鍵、預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)或者設(shè)置邊坡截水溝等措施，在支護(hù)措施實(shí)施的過程中也要監(jiān)測(cè)邊坡是否出現(xiàn)了變形的狀況。如果在基坑開挖的時(shí)候出現(xiàn)兩岸的壩段高程過高的現(xiàn)象，需要結(jié)合施工標(biāo)準(zhǔn)對(duì)河床進(jìn)行改進(jìn)，否則一旦出現(xiàn)裂縫問題或者夾層問題都會(huì)加劇風(fēng)化。在壩基施工過程中需要做好變形和風(fēng)化問題的防護(hù)措施，避免壩基由于外界因素的影響而出現(xiàn)質(zhì)量下降的狀況。

1.2 斷層處理關(guān)鍵技術(shù)

在實(shí)際的大壩基礎(chǔ)處理過程中，如果遇到斷層的問題，應(yīng)當(dāng)根據(jù)斷層的具體情況進(jìn)行分析，進(jìn)而采取相應(yīng)的處理措施。斷層的寬度如果>1 m，需要使用槽挖聯(lián)合置換混凝土的方法進(jìn)行處理，這種方法也同樣適用于寬度>1 m 的土層剪切交匯帶和裂隙密集區(qū)域?；炷寥纳疃葢?yīng)當(dāng)以斷層寬度為準(zhǔn)，約為斷層寬度的1～1.5倍，槽挖斷面可以設(shè)置為梯形，槽挖斷面和側(cè)邊坡度的比例應(yīng)當(dāng)設(shè)定為2∶1。如果是在壩趾或者壩踵這些區(qū)域露出的斷層，則應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際開挖狀況，增加開挖的范圍，并加深回填的深度。在斷層開挖時(shí)需要將其進(jìn)行延伸，延伸到壩體的外界，延伸距離需要控制在3～4 m。當(dāng)完成斷層開挖與回填混凝土塞的處理措施之后，需要在斷層的四周進(jìn)行灌漿，利用灌漿的固結(jié)效應(yīng)提升此處的強(qiáng)度，但是需要注意的是灌漿的深度應(yīng)當(dāng)為斷層下方1～2 m。對(duì)于部分裂隙密集帶或者巖層呈破碎狀的區(qū)域也可以使用灌漿固結(jié)的方法進(jìn)行處理，可以全面提升大壩基礎(chǔ)的承載力。

1.3 軟弱夾層處理的關(guān)鍵技術(shù)

軟弱夾層是大壩基礎(chǔ)處理中最為常見的一種特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)，需要采取有效的措施進(jìn)行謹(jǐn)慎處理，否則會(huì)給水利工程帶來嚴(yán)重的安全隱患。軟弱夾層是指在巖層中具有軟弱、厚度較薄的軟弱區(qū)域，主要是由于層間錯(cuò)動(dòng)、地下水泥化以及沉積變質(zhì)等原因造成的。軟弱夾層遇到水之后容易出現(xiàn)軟化或者泥化的狀況，降低了土層的抗剪強(qiáng)度，容易影響壩基的穩(wěn)定性和抗滑性，特別是連續(xù)且傾斜角度＜30°的軟弱夾層對(duì)壩基來講更為不利。在處理軟弱夾層的過程中，需要結(jié)合具體的施工要求和軟弱夾層的埋藏深度選擇合理的施工技術(shù)。在軟弱夾層掏挖時(shí)需要控制深度，延伸到軟夾層的1～2倍。當(dāng)軟弱夾層的埋藏深度較淺的時(shí)候，可以使用明挖置換的方法進(jìn)行處理，即將軟弱夾層挖除，將混凝土放入到被挖除的區(qū)域，這種方法的施工量較小，工作起來較為方便，并且還可以避免壩基出現(xiàn)滲漏的狀況。軟土夾層埋藏較深的時(shí)候，可以在軟弱夾層的內(nèi)部設(shè)置混凝土塞，使軟弱土層和混凝土混合，改變軟弱土層的組成成分，進(jìn)而提高大壩基礎(chǔ)的承載能力和負(fù)荷能力，提高水利工程的穩(wěn)定性?；蛘咭部梢圆捎脧?qiáng)夯法進(jìn)行處理，但是這種方法更加適用于地基的防滲工作中。

1.4 巖溶處理關(guān)鍵技術(shù)

巖溶指的是由于水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行溶蝕之后所產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，常見的可溶性巖石有石膏、碳酸鹽巖等，對(duì)巖溶進(jìn)行有效的處理可以提升大壩基礎(chǔ)的建設(shè)質(zhì)量。在基坑開挖的時(shí)候，使用混凝土置換的方法來對(duì)大壩基礎(chǔ)的緩傾角或者溶蝕裂隙進(jìn)行處理，可取得較好的處理效果。如果溶蝕帶埋藏的深度較大，并且無法利用回填的方法進(jìn)行處理，可以利用井挖的方式進(jìn)行追蹤回填，同時(shí)固結(jié)灌漿的方法也適用于這種溶蝕帶的處理。在處理之前可以先利用洞挖或者明挖的方式清除巖溶，之后再進(jìn)行混凝土置換，在施工的過程中設(shè)置專門的管路來引出巖溶中的水流。如果是在平洞開挖的過程中遇到了巖溶，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行擴(kuò)挖，將巖溶清理好之后進(jìn)行混凝土置換，根據(jù)實(shí)際情況確定是否需要應(yīng)用灌漿的處理措施。

2 壩基滲流控制關(guān)鍵技術(shù)

2.1 設(shè)置防滲帷幕

排水工作是大壩基礎(chǔ)處理工作中的重點(diǎn)內(nèi)容之一，對(duì)后期大壩的使用功能和使用效果有著重要的影響，應(yīng)當(dāng)采取合理的措施進(jìn)行排水施工。防滲帷幕在水利工程中的大壩基礎(chǔ)處理階段極其常用，這種方法的排水效果較好，可以有效的對(duì)壩基滲流進(jìn)行控制。結(jié)合工程案例進(jìn)行分析，應(yīng)當(dāng)先在壩基上游設(shè)置防滲帷幕，之后再將防滲帷幕延伸，延伸到山體部位，其高程的設(shè)置應(yīng)當(dāng)以地下水位和大壩蓄水位的相交處為例，需要高于此處約145 m。在進(jìn)行帷幕灌漿的過程中，應(yīng)當(dāng)主要選擇垂直孔，保持垂直孔的排距在0.20 m，間距在2.00 m，灌漿的方法可以使用分段鉆孔或者孔內(nèi)循環(huán)的處理方法，同時(shí)選擇符合施工要求的水泥。一般來講在水利工程中需要以單排孔的方式進(jìn)行防滲帷幕設(shè)置，孔深需要>13 m，根據(jù)對(duì)多個(gè)水利工程的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)利用懸掛法能夠更好地進(jìn)行防滲施工，同時(shí)保持壩基帷幕>30 m，封閉帷幕的深度要<16 m。

2.2 設(shè)置基礎(chǔ)排水設(shè)施

排水孔可以有效的控制住大壩基礎(chǔ)的壓力，因此在設(shè)置排水孔時(shí)必須按照施工要求進(jìn)行設(shè)置，其設(shè)置順序應(yīng)當(dāng)在防滲帷幕后。在設(shè)置排水孔的時(shí)候應(yīng)當(dāng)控制好每個(gè)排水孔之間的距離，大約在3 m，排水孔的直徑在90～113 mm，排水孔的傾斜程度為75°，負(fù)責(zé)輔助功能的排水孔應(yīng)當(dāng)屬于垂直孔，孔深為9 m。在設(shè)置排水孔的過程中可能會(huì)遇到軟弱夾層，基于軟弱夾層抗?jié)B破壞力較弱的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)對(duì)排水孔采取孔內(nèi)保護(hù)措施，避免出現(xiàn)滲透破壞的現(xiàn)象。

3 結(jié)語

水利工程的建設(shè)可以對(duì)水資源進(jìn)行控制和處理，滿足人們?cè)谏钪械挠盟枨?，且可以起到抵御洪水等自然?zāi)害的效果。在水利工程施工過程中，壩基是水利工程的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，大壩基礎(chǔ)處理環(huán)節(jié)影響著工程項(xiàng)目的整體穩(wěn)定性，可以說是水利工程的基礎(chǔ)施工內(nèi)容之一。壩基開挖過程中容易碰到特殊地質(zhì)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)類型選擇合適的技術(shù)方法，進(jìn)而提升土層的抗剪水平和強(qiáng)度。滲流控制主要使用設(shè)置防滲帷幕以及基礎(chǔ)排水設(shè)施，可以減少壩基的滲漏量，對(duì)軟弱土層起到固定效果。水利建設(shè)行業(yè)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到水利工程中大壩基礎(chǔ)處理的重要意義，提升關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用效果，為水利工程的安全性提供技術(shù)保障。