興仁縣尖山水庫大壩趾板基礎(chǔ)處理設(shè)計

管志保

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院,貴州 貴陽 550002）

1 前言

壩基的穩(wěn)定性和安全性是保證混凝土面板堆石壩正常發(fā)揮效用的先決條件，趾板基礎(chǔ)條件又是大壩防滲的關(guān)鍵部位。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)較難補救，施工過程中一定要一次性處理到位，確保不留隱患[1]。本工程大壩左岸壩基遭遇F20 斷層和f1 斷層的雙重切割，地質(zhì)條件非常差，處理不當(dāng)將嚴(yán)重影響工程安全，需要慎重研究處理方案。

2 工程概況

興仁縣尖山水庫位于貴州省黔西南州興仁縣潘家莊鎮(zhèn)境內(nèi)的麻紗河一級支流南沖河上。本工程為三等中型工程，工程主要任務(wù)是鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水和農(nóng)田灌溉，水庫總庫容1462 萬m3，年總供水量1433萬 m3，灌溉面積4.93萬 畝[2]。

本工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高52.7 m，壩頂寬6.5 m，壩頂長231 m，上、下游壩坡均為1∶1.4，下游壩坡設(shè)兩級2 m寬的馬道。上游鋼筋混凝土防滲面板厚0.4m，其后依次設(shè)厚3.0 m的墊層料、3 m厚的過渡料、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)。趾板采用平趾板，寬6.0 m，厚0.5 m，趾板在趾板轉(zhuǎn)折處設(shè)伸縮縫，其余部位間隔約15m設(shè)置一條施工寬縫。

2014 年11 月28 日，尖山水庫工程正式開工建設(shè)；2014 年12 月尖山水庫大壩開始開挖；2015 年12 月中旬大壩河床趾板基坑開挖至約1322 m高程，檢測公司對大壩趾板基礎(chǔ)進行了聲波檢測；2015 年12 月24 日，組織相關(guān)專家及勘測設(shè)計人員到現(xiàn)場對河床段基礎(chǔ)面進行全面復(fù)核。經(jīng)過論證，河床及右岸趾板基礎(chǔ)具備抬高的地質(zhì)條件，左岸趾板基礎(chǔ)由于受斷層F20 及f1 的影響，在趾板基礎(chǔ)超挖深度達8 m～12 m，需要進行針對性處理。

3 壩基地質(zhì)條件

壩址區(qū)河道平直，河流流向總體呈近W-E向。平水期河水面寬5 m～10 m，水深0.3 m～0.7 m，河谷斷面呈寬緩基本對稱的“V”型河谷，地形坡度15°～35°，河谷寬高比5.2～5.9。

壩基出露底層主要為三迭系關(guān)嶺組第一段第五層（T2 g1-5）薄至中厚層泥質(zhì)白云巖、泥巖，泥質(zhì)白云巖約占72 %，泥巖約占28 %，巖體呈灰色、紫紅色，厚116 m～130 m。巖層產(chǎn)狀變化較大，總體為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為355°～48°，巖層傾左岸，傾角13°～48°右岸為近順向坡。

趾板基礎(chǔ)地質(zhì)情況如下：

1）河床趾板

河床趾板基巖為層泥質(zhì)白云巖、泥巖互層，巖體為連續(xù)完整的層狀巖體，其強風(fēng)化深度為8.0 m～10.0 m，強風(fēng)化下限高程1323 m～1324 m，現(xiàn)河床趾板開挖高程為1322 m～1324 m，基礎(chǔ)巖體為弱風(fēng)化巖體，巖體完整，見圖1。

2）右岸趾板

右壩趾板基巖主要為泥質(zhì)白云巖，巖體呈灰色、紫紅色，巖體為弱風(fēng)化巖體，無斷層發(fā)育，無較大溶蝕裂隙發(fā)育，巖體完整，現(xiàn)巖體強風(fēng)化深度比初設(shè)抬高1 m～3 m，見圖2。

3）左岸趾板

趾板左岸基巖為薄至中厚層泥質(zhì)白云巖、泥巖，在強風(fēng)化帶內(nèi)，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙張開，一般寬度為0.5 cm～10.0 cm，為土夾碎石充填，見圖3。

左岸趾板在趾0+217～0+218 處有斷層F20 通過，趾0+254～0+257 有斷層f1 通過。斷層F20 走向與水流向夾角26°，傾向右岸，傾角76°，斷層破碎帶寬1.0 m～3.5 m，破碎帶物質(zhì)為灰?guī)r、角礫巖，并見風(fēng)化溶蝕，充填夾泥。斷層f1 走向與水流向夾角50°，傾向左岸，傾角77°，斷層破碎帶寬1.0 m～3.0 m，破碎帶物質(zhì)為灰?guī)r、角礫巖，并見風(fēng)化溶蝕，充填夾泥，泥巖中較破碎，為斷層泥。

圖1 河床趾板基礎(chǔ)開挖情況

圖2 右岸趾板基礎(chǔ)開挖情況

圖3 左岸趾板基礎(chǔ)開挖情況

4 趾板巖體質(zhì)量評價

本工程采用鉆孔超聲波檢測手段對趾板基礎(chǔ)巖石質(zhì)量情況進行檢查。巖體聲波測試技術(shù)是以聲波在巖體中的傳播特性與巖體的物理力學(xué)參數(shù)相關(guān)性為基礎(chǔ)，通過測定聲波在巖體中的傳播特性參數(shù)，為評價工程巖體力學(xué)性質(zhì)提供依據(jù)[3]。超聲波檢測是一種方法靈活、快捷且精度高的無損檢測技術(shù)，在巖土工程地質(zhì)勘察中以得到應(yīng)用廣泛[4]。聲波孔在河床趾板、左岸趾板、右岸趾板各布置一處，每處布置2～3 個鉆孔。測量儀器采用RSM-SY6 智能聲波檢測儀、一發(fā)雙收徑向換能器。測試時先向孔內(nèi)注入清水，然后將換能器放入鉆孔底部，以孔底部為第一個測點開始采樣，依次每隔20 cm向上布置測點進行測量。各鉆孔聲波檢測成果見表1。

表1 壩基聲波檢測成果表

從上表可知，河床趾板聲速最小值為3226 m/s，平均波速為4187 m/s，基巖質(zhì)量較好；Kv=0.90，基巖完整性較好，滿足趾板建基面持力層要求。

右岸趾板聲速最小值為3226 m/s，平均波速為4103 m/s，基巖質(zhì)量較好；Kv=0.89，基巖完整性較好，滿足趾板建基面持力層要求。

左岸趾板聲速最小值為2667 m/s，平均波速為3575 m/s，基巖質(zhì)量偏弱，需進行適當(dāng)處理；Kv=0.77，基巖完整性較好。

5 處理措施

5.1 趾板基礎(chǔ)優(yōu)化調(diào)整

現(xiàn)場開挖及鉆孔超聲波檢測顯示：

1）左岸趾板基礎(chǔ)巖體風(fēng)化深度較初設(shè)資料加深，主要為原河床推測的F20 斷層及f1 斷層從左岸坡通過，受斷層破碎帶及影響帶的影響，巖體強風(fēng)化深度變深，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，強風(fēng)化帶內(nèi)裂隙張開夾泥。

2）河床趾板基巖節(jié)理裂隙弱發(fā)育，無軟弱夾層及泥化夾層分布，開挖至1322.3 m高程巖體為弱風(fēng)化巖體中上部，巖體強度較高，巖體完整性好，能滿足趾板建基面持力層要求。

3）右壩肩地形條件完整，為順向坡，趾板基巖已為弱風(fēng)化巖體，能滿足趾板建基面持力層要求，為減少開挖切腳產(chǎn)生安全隱患，可適當(dāng)提高趾板基礎(chǔ)面高程。

根據(jù)以上地質(zhì)條件的變化，確定對趾板基礎(chǔ)進行優(yōu)化調(diào)整，具體調(diào)整為方案為：左岸對地質(zhì)缺陷段進行深挖置換，河床趾板建基面抬高至高程1322.3 m，抬高5.1 m。右岸趾板上部抬高5.4 m，中部不變，下部抬高5.1 m。左岸趾板基礎(chǔ)高程不變，局部斷層風(fēng)化帶采取回填混凝土、固結(jié)灌漿等方式進行處理。趾板軸線優(yōu)化調(diào)整見圖4。

圖4 趾板基礎(chǔ)優(yōu)化調(diào)整設(shè)計圖

5.2 左岸趾板斷層處理

左岸趾板斷層處理主要采取清基、回填混凝土、固結(jié)灌漿的措施，斷層處理典型斷面見圖5～6。

圖5 趾板斷層處理縱剖面圖

圖6 趾板斷層處理橫剖面圖

1）清基

對斷層F20 和f1 以及影響帶進行深挖，處理范圍趾0+185.689～0+266.822，趾板基礎(chǔ)平面最寬處25 m，最窄處12 m，回填最大深度13 m，最小深度1 m。開挖范圍從趾板區(qū)到主堆區(qū)，開挖面積約1810 m2，開挖深度0.5 m～13 m。

2）回填混凝土

開挖范圍內(nèi)進行C15 混凝土回填處理，根據(jù)施工澆筑能力設(shè)置施工縫，不設(shè)結(jié)構(gòu)縫。在堆石區(qū)范圍內(nèi)同樣進行混凝土回填處理。

3）固結(jié)灌漿

在回填的混凝土基礎(chǔ)進行固結(jié)灌漿，包括趾板區(qū)、墊層區(qū)、過渡層、主堆區(qū)，固結(jié)灌漿孔間排距1.5 m，深度12 m～20 m，灌漿后基礎(chǔ)承載力可達800 kPa，能滿足趾板建基面持力層、堆石區(qū)對承載力的要求。

4）反濾處理

在斷層及其影響帶地表面鋪設(shè)0.8 m厚的反濾料，防止壩體滲漏破壞。

6 結(jié)語

1）尖山水庫工程根據(jù)現(xiàn)場開挖揭露地形地質(zhì)條件的改變，實時進行針對性的趾板基礎(chǔ)優(yōu)化調(diào)整，為工程順利實施提供提供了有力保障。

2）趾板基礎(chǔ)巖石采用鉆孔超聲波檢測，可定量對基巖條件進行評判，為趾板基礎(chǔ)優(yōu)化調(diào)整提供有力支撐。

3）趾板斷層采用擴挖回填混凝土，并對一定范圍內(nèi)基巖進行固結(jié)灌漿，處理方法簡單有效，可為其他工程處理提供參考依據(jù)。