某水庫壩肩及壩基處理方案

祝春姬

(新疆天山源水管理經(jīng)營有限公司,烏魯木齊 830049)

1 水庫基本情況

該水庫位于新疆烏魯木齊縣內(nèi),壩址處距烏魯木齊市68km,它是一項(xiàng)以防洪為主的水利樞紐工程。

烏魯木齊市是新疆維吾爾自治區(qū)首府,是全疆政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心,是我國西北地區(qū)重要的中心城市。該水庫承擔(dān)著烏魯木齊市的防洪任務(wù),且在非汛期還兼顧下游灌區(qū)的灌溉供水。該水庫的修建,可以將烏魯木齊市防洪標(biāo)準(zhǔn)由30年一遇提高至200年一遇,徹底解放下游水庫的防洪壓力,并可抵御1000年一遇設(shè)計洪水和10000年一遇校核洪水。該水庫是流域防洪體系的骨干工程,是徹底解決烏魯木齊城市洪水危害的關(guān)鍵工程。水庫對確保烏魯木齊城市防洪安全起著重要不可替代的作用,同時也對當(dāng)?shù)厣鐣€(wěn)定發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障。

水庫樞紐主要由粘土心墻壩、溢洪道、泄洪兼導(dǎo)流洞和放水灌溉洞等建筑物組成。工程等別為Ⅰ等,工程規(guī)模為大⑴型,主要建筑物級別為1級、次要建筑物為3級、臨時建筑物為4級。

2 壩址處區(qū)域地質(zhì)情況

2.1 左壩肩

左壩肩基巖巖性為石炭系下統(tǒng)齊爾古斯套群(C 1qr)的凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖,巖層產(chǎn)狀:305°～310°SW ∠40°,巖層走向與壩軸線夾角 35°～40°,岸坡自然坡角45°～50°。左壩肩強(qiáng)風(fēng)化層厚度5～8m,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖體破碎。弱風(fēng)化層厚為30m左右。相對不透水層 (q≤5Lu)基巖面以下埋深25～70m。

2.2 河床壩基

河床為第四系沖積砂卵礫石層,該層滲透系數(shù)K=2.66～3.24×10-2cm/s,為強(qiáng)透水層。據(jù)物探和鉆孔資料,河床砂礫石層厚度20～23m,3.5～7.7m左右夾厚2～3m厚粉土質(zhì)砂 (SM),礫石含量約10%,級配不均勻,中等密實(shí),垂直河床方向?qū)捈s120m。

覆蓋層下伏基巖為凝灰?guī)r和泥質(zhì)凝灰?guī)r,基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚為5～12m,強(qiáng)風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,弱風(fēng)化層厚為29～40m。壩基相對不透水層 (q＜5Lu)基巖面以下埋深28～60m。

壩基鉆孔巖芯較為破碎,柱狀巖芯少見,多呈碎末狀,取心困難,巖芯表面微裂隙發(fā)育,鉆進(jìn)過程中在機(jī)械擾動作用下沿微裂隙斷開后,又在鉆具中磨圓形成粗砂狀巖粉,但巖芯裂面新鮮,其性脆易碎,巖芯RQD極低,地層透水率較低,微風(fēng)化巖體縱波速度在3000m/s以上 ,整體性較好,滿足壩基要求。

2.3 右壩肩

右岸發(fā)育Ⅰ～Ⅲ級階地,自然邊坡坡度30°～40°,屬陡坡,自然邊坡穩(wěn)定,Ⅲ級階地面均較平坦,階面寬100～150m,表層為風(fēng)積黃土、洪積粉土、碎石土,下部為沖積砂卵礫石,相對密度0.77～0.78,飽和直剪:摩擦角φ=36～38°。坡腳處堆積碎石土,厚3～5m左右。基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度5～8m,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎;弱風(fēng)化層厚度為30m左右。相對不透水層 (q＜5Lu)基巖面以下埋深20～60m。

3 處理方案

3.1 大開挖方案

壩殼基礎(chǔ):在河床部位,開挖至粉土質(zhì)砂層底部;左岸基巖裸露,清除表面松散體;右岸上、下游壩殼部位清除表層積黃土、洪積粉土、碎石土等。兩岸開挖邊坡1︰0.5～1︰1.25。

心墻基礎(chǔ):心墻基礎(chǔ)需坐落在強(qiáng)風(fēng)化層下限,心墻兩側(cè)上下游巖石開挖1︰0.5,砂礫石覆蓋層開挖邊坡1︰1.5。

反濾料及過渡料基礎(chǔ):同心墻基礎(chǔ)。

在心墻底部澆筑50cm厚的混凝土蓋板,并對心墻基礎(chǔ)進(jìn)行鋪蓋式固結(jié)灌漿,灌漿深度5～8m,孔、排距均為3m。

帷幕灌漿深度按進(jìn)入基巖透水率q≤5Lu作為控制標(biāo)準(zhǔn)。帷幕灌漿為兩排,河床段帷幕深度為40～56m,左岸為48～56m,右岸為30～50m。帷幕孔的孔、排距為2m。

兩壩肩設(shè)灌漿平洞,按q≤5Lu的控制標(biāo)準(zhǔn),左右岸平洞長度分別為30m、65m,設(shè)單排帷幕灌漿孔,孔距2m,孔深分別為30～50m、30m。

斷層處理:對于建基面出露的節(jié)理裂隙、斷層,均作斷層影響帶挖除,用混凝土塞回填處理,并加強(qiáng)固結(jié)灌漿。

3.2 振沖樁方案

僅壩殼基礎(chǔ)處理方法不同,其它均同大開挖的處理方法。

壩殼基礎(chǔ):在河床部位,只清除覆蓋層表面,清除深度1～2m。

在河床部位壩殼基礎(chǔ)范圍內(nèi),布置梅花型振沖碎石樁,間、排距3.0m,深度6.0m,使地基具有增密、排水減壓等優(yōu)點(diǎn)。

3.3 方案比選

(1)大開挖方案:安全、徹底,不留隱患,在以前的工程中大開挖方案積累了大量設(shè)計與施工的經(jīng)驗(yàn)。該方案雖開挖工程量大,但隨著大型土石方機(jī)械的使用,可加快施工速度,且該方案總造價較低,經(jīng)濟(jì)上占據(jù)優(yōu)勢。該方案主要缺點(diǎn)是土石方動遷量大,產(chǎn)生棄方較多。

(2)振沖碎石樁方案:使地基具有增密、排水減壓、開挖量小等優(yōu)點(diǎn)。但存在隱患,不能保證基礎(chǔ)的滲透穩(wěn)定;施工質(zhì)量控制及質(zhì)量檢驗(yàn)要求高,振沖機(jī)械不易穿過上部砂礫石層。在設(shè)計與施工的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)方面均存在制約瓶頸。

(3)經(jīng)濟(jì)比較 (以2008年第三季度作為材料價格水平年)。

大開挖方案:壩體造價23308(萬元)。

振沖碎石樁方案:壩體造價23556(萬元)。

通過上述比較,最終選擇安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的大開挖方案。

4 結(jié) 語

對水庫壩肩松散體、壩基覆蓋層挖除后再實(shí)施灌漿是水利水電工程廣泛采用的一種地基處理措施,其目的是加固地基,使之起到防滲與巖體穩(wěn)定的作用。通過該水庫壩肩及壩基的處理,取得一些經(jīng)驗(yàn)。

(1)灌漿施工時不斷加強(qiáng)場地岸坡巡邏,以便及時發(fā)現(xiàn)問題 (如跑漿等),及時反饋并給予恰當(dāng)處理。

(2)做好灌漿施工記錄,加強(qiáng)資料的及時整理與分析工作,以確保不斷改進(jìn)施工工藝。