水利工程中大壩基礎(chǔ)處理措施探究

胡濤

摘要：水利大壩的建設(shè)對于推動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，維護社會和諧穩(wěn)定等具有重要意義。近些年，我國相繼開建了一大批水利大壩工程項目，越來越多的建設(shè)項目逐漸暴露了一些潛在問題，本文就大壩基礎(chǔ)處理存在的問題進行分析，并針對性提出改善意見。

關(guān)鍵詞：水利工程;大壩;基礎(chǔ)處理

引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，水利工程建設(shè)施工質(zhì)量也有了顯著提高。大壩設(shè)計與施工是水利工程的重要組成部分，唯有切實把控兩者之間的關(guān)系，才能真正意義上保證水利工程施工品質(zhì)。大壩基礎(chǔ)處理是水利工程重要施工環(huán)節(jié)，科學(xué)有效的大壩基礎(chǔ)處理無疑可以更好發(fā)揮大壩功能。

1.大壩基礎(chǔ)處理普遍存在的問題分析

一般而言，大壩基礎(chǔ)巖石強度往往較高，基本可以滿足混凝土重力壩的施工要求。而實際一些水利工程項目由于地質(zhì)環(huán)境影響，比如斷層地質(zhì)條件等，致使整個工程施工期間存在一系列問題，從而給整個工程留下了一定的質(zhì)量隱患。因此此次針對性的提出幾個常見的大壩基礎(chǔ)處理存在的問題共同討論。

1.1壩基滲漏問題

通常情況下，水利工程大壩施工區(qū)域的基礎(chǔ)巖體往往具有較高的抗?jié)B漏性。但也存在一些項目由于地質(zhì)環(huán)境的問題，例如某大壩工程，其河床以及右岸等可能直接貫穿整個壩基，故而極易出現(xiàn)滲漏、裂縫以及碎裂等問題，有必要采用針對性的方案予以解決。

1.2軟弱夾層問題

對于大壩基礎(chǔ)的軟弱夾層，由于力學(xué)參數(shù)大大降低、抗剪強度以及變形模量等均處于較低值范圍，使得水利大壩與其周邊的巖體之間存在較為明顯的偏差。通常這樣的情況極有可能使得整個壩基的抗壓強度大大降低，影響整個大壩工程質(zhì)量。

1.3巖體錯位問題

實際大多數(shù)水利大壩施工項目壩基巖體均能達到相關(guān)要求，而由于大壩的形變模量要遠遠低于其它的巖體，如若此時在大壩兩側(cè)的拱座的巖體內(nèi)存在較多的軟弱夾層，則可能導(dǎo)致兩側(cè)的巖體逐漸出現(xiàn)錯位情況。該問題得不到有效解決，極有可能影響整個工程質(zhì)量，為后期交付使用留下重大安全隱患。

2.應(yīng)對措施分析

2.1基礎(chǔ)處理

目前大壩的基礎(chǔ)開挖處理通常選擇臺階式開挖模式，實際臺階的寬度以及高度設(shè)計主要依據(jù)實際壩體的抗滑安全情況所決定。為了確保大壩的實際開挖效果和設(shè)計要求相符合，在工程設(shè)計流程中可以將壩基面做一定角度的傾斜，從而有利于壩基始終處于最佳狀態(tài)。對大壩基坑進行開挖時，假設(shè)大壩兩側(cè)高程壩段過高，則可以依據(jù)基巖作業(yè)要求對河床進行優(yōu)化，例如工程施工中裂縫以及間隙夾層問題可能會導(dǎo)致大壩基面進一步被風(fēng)化。因此在工程建設(shè)初期應(yīng)當(dāng)預(yù)先對建壩區(qū)域的巖體特性、巖體的完整情況以及壩基巖體風(fēng)化厚度等進行有效勘測。河床的溢流壩段，在建基面開挖高程盡可能保持在合理范圍內(nèi)，此外還應(yīng)當(dāng)逐漸加大壩基兩側(cè)擋水壩段間距。

對于一些存在斷層以及軟弱夾層等地質(zhì)問題的壩基，在進行基礎(chǔ)處理時應(yīng)當(dāng)依據(jù)現(xiàn)場實際情況制定有效策略進行處理。通常采用掏沙以及利塞等方式進行處理。對斷層進行開挖過程中務(wù)必延伸到壩外側(cè)3-4公分處。采用掏砂方式對軟弱夾層進行處理時，可以將深度控制在軟弱夾層的1.5倍左右，此外對于夾層的交界處以及夾層密布位置應(yīng)當(dāng)進行著重處理。

2.2滲漏處理辦法

針對壩基滲漏問題，第一步應(yīng)當(dāng)依據(jù)壩基的消力池構(gòu)成與穩(wěn)定情況針對性的制定有效處理方案，進一步緩解滲漏以及滲透系數(shù)，保證軟弱夾層的可靠性與穩(wěn)定性。在河床泄流過程中，往往水頭位置比較高、高程相對較小且抗浮穩(wěn)定性比較低，因此給整個工程的設(shè)計帶來一定的困難。依據(jù)不同水利項目的特性，通?？梢圆捎梅忾]帷幕抽水、常規(guī)帷幕抽排等方案。相較于其它方案，封閉帷幕抽排的方式可以有效減緩對地基的揚壓力，進一步提升整個壩基的可靠性。

防滲漏帷幕是目前應(yīng)用較為普遍的排水手段。施工現(xiàn)場安置防滲漏帷幕過程中，可以將其安置在壩基上游基礎(chǔ)的灌漿廊道內(nèi)。隨著兩側(cè)壩肩與山體空間的不斷擴張，到達設(shè)計高度水位時停止。對于水墊塘防滲漏帷幕安置過程中，大都采用一字排開的方式，保證其位置位于二道壩基的灌漿廊道內(nèi)，依據(jù)壩基兩側(cè)山體的動向逐步擴大，但應(yīng)當(dāng)保證防滲線路控制在合理范圍內(nèi)。大都情況下選用單排孔設(shè)計的防滲漏帷幕，項目的河床以及右岸等可以隨著河流的動向在滲水效果相對較好的位置增加孔。在對防滲帷幕安置時可以選擇固結(jié)灌漿孔，孔的深度應(yīng)當(dāng)保持不低于13米。這樣做的目的是為了提升壩基巖體的整個抗?jié)B透性能。在帷幕灌漿過程中，孔的形狀大多是垂直孔，孔與孔之間的距離控制在2米左右即可。大量研究表明，針對一些河床以及右岸滲水性能較好，而其它區(qū)域滲水性能較低的區(qū)域，可以選擇懸掛式防滲帷幕。通常壩基的帷幕需要在30米以上，深度則應(yīng)當(dāng)高于16米。在防滲帷幕施工期間，應(yīng)當(dāng)采用有效手段，灌漿流程中依據(jù)各個孔段實際情況，選擇合適的孔內(nèi)循環(huán)灌漿與分段鉆灌方式。而在灌漿材料的選擇上，則以525常規(guī)硅酸鹽為宜，在帷幕表層的灌漿過程中，應(yīng)當(dāng)保持灌漿壓力在1.5倍左右。

對于水利大壩工程，基礎(chǔ)排水是其重要組成部分?？茖W(xué)合理的基礎(chǔ)排水設(shè)計可以有效減緩整個大壩基礎(chǔ)所承受的揚壓力。為了使得整個壩基的揚壓力控制在合理范圍內(nèi)，可以將基礎(chǔ)的排水孔安置在防滲帷幕后側(cè)，此外也可以在水墊塘周邊安置一封閉的排水孔。在整個相對封閉的抽排空間內(nèi)，可以在其縱向以及橫向位置各安置三排輔助排水孔，進一步提升封閉排水作用。此外，在對排水孔進行設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)時刻關(guān)注相關(guān)參數(shù)波動情況，孔徑的設(shè)計一90-113毫米為宜;孔之間的間距控制在3米左右為宜，采用斜孔方式。而對于輔助排水孔則盡可能選擇垂直孔形式，核心排水孔的深度應(yīng)當(dāng)依據(jù)帷幕深度進行科學(xué)設(shè)計。通過對壩基滲流等相關(guān)參數(shù)的計算與分析可以得到當(dāng)前壩基軟弱夾層的抗?jié)B能力。因此實際在對排水孔進行作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)盡可能規(guī)避軟弱夾層，同時應(yīng)當(dāng)避免軟弱夾層的滲透。

2.3基巖預(yù)應(yīng)力拉錨

無論壩基基巖是否具備規(guī)則的形狀、是否存在斷裂情況，長期受到水壓的作用勢必會存在一定的形變可能。為了避免該形變可能對整個大壩造成的不利影響，通?？梢赃x用鋼筋對大壩進行進一步的加固處理。主要內(nèi)容為，對基巖進行鉆孔至一定深度，隨后將鋼絲、鋼筋以及鋼索等插入其中，并將其兩側(cè)分別固定在基巖中。依據(jù)設(shè)計要求對鋼筋進行張拉處理，從而給基巖施加一預(yù)應(yīng)力。此時鋼筋的配置與預(yù)應(yīng)力的大小設(shè)計，應(yīng)當(dāng)充分考量大壩基巖的地質(zhì)情況、應(yīng)力變化以及形變等因素。實際往往由于大壩受力面積較寬，為了提升大壩穩(wěn)定性，務(wù)必確保實驗結(jié)果高于實際情況下的受力值。

3.結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活質(zhì)量以及能源需求越來越高。水利大壩的修建可以有效改善人類生存環(huán)境，同時為地區(qū)供應(yīng)所需電力能源等奠定基礎(chǔ)。為此我國近些年修建了一大批水利大壩項目。大壩基礎(chǔ)處理質(zhì)量直接關(guān)系到整個項目品質(zhì)，此次就大壩基礎(chǔ)處理常見的問題進行分析，并就大壩整個施工過程展開討論，分別對基巖預(yù)應(yīng)力拉錨、滲漏處理辦法、基礎(chǔ)處理三個部分進行詳細分析。實際大壩基礎(chǔ)處理存在問題形式復(fù)雜繁多，針對不同的問題應(yīng)當(dāng)依據(jù)大壩實際環(huán)境、大壩應(yīng)用特性等進行綜合分析，從而針對性的制定有效處理辦法。

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