粘土心墻壩基礎斷層的防滲處理

艾尼·努爾塔扎

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

粘土心墻壩基礎斷層的防滲處理

艾尼·努爾塔扎

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

大壩河床段基礎進行開挖時，位于大壩的左岸發現順河向F34斷層，針對其存在的危害問題，根據有關設計及施工規范，按照上截下排的滲流控制原則，該工程采取了相應的工程技術處理措施，從而穩妥、可靠地解決了大壩基礎F34斷層防滲漏問題。

斷層滲漏；混凝土塞；反濾保護

1 工程概況

北疆某水利工程具有灌溉、發電、防洪等綜合效益，水庫總庫容14.16億m3，電站裝機容量256 MW，控制灌溉面積27.92萬hm2。根據GB50201-94《防洪標準》和SL252-2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，工程屬大（1）型Ⅰ等工程。

2 壩址區工程地質

壩址區岸坡陡峻,河谷狹窄呈“V”型,坡度75°～80°。河床基巖多裸露，覆蓋層厚度0.5～2.0 m。兩壩肩為溝梁相間的梳狀地形,沖溝走向與河谷近直交,規模大小不一，地形凌亂。壩址區巖層陡立，走向與河谷近正交，與壩軸線交角15°～20°，巖層為C1d1～C1d2，巖性為相間分布的凝灰巖、泥晶灰巖夾少量凝灰質砂巖，層理明顯，以中厚～厚層狀為主，局部為塊狀。心墻基礎處在同一巖組上，巖體完整性較好，巖性為第6層（C1d6）泥晶灰巖（局部夾凝灰巖），左壩肩巖層產狀 80°～90°NW∠15°～20°右壩肩巖層產狀 290°～295°NE∠80°～90°。泥晶灰巖呈灰黑色，主要由微晶～粉晶碳酸鹽礦物組成，屬堅硬巖。第六層（C1d6）兩側為第五層（C1d5）和第七層（C1d7）的灰綠凝灰巖，主要由玻屑和火山灰組成，巖性堅硬。

3 F34斷層構造及存在的危害

心墻基礎開挖后，基槽最低巖面高程716 m，順河向最大底寬73.8 m，兩岸坡度約34°。2003年5月上旬對河床段進行開挖時，發現F34斷層，斷層產狀 30～40°SE∠85°，影響帶寬 3～4 m，樁號為0＋139～0＋092，高程為 717.6～725.6 m，從壩軸線上游8 m處一直延伸到壩體下游爆破料區，為順河向斷層。斷層邊緣的摩擦破碎影響帶內巖石完整性較差，斷層內的充填物為粘土質斷層泥，此中加雜少量的糜棱巖和角礫巖，常規壓水其透水率最大為 0.015 L/（min·m·m），小于設計灌漿標準，斷層內的沖填物強度較低，透水率較小。

F34斷層是順河方向的斷層，如不采取嚴格的工程措施進行處理，將會減少防滲體的滲徑，在水壓力的作用下，有可能產生接觸沖刷、滲漏管涌及溶蝕等問題，逐漸形成為一滲水通道，成為影響大壩安全運行的隱患。因此，必須慎重研究和處理不留后患。

4 F34斷層處理

4.1 混凝土塞施工

在壩基巖石開挖完成后，將斷層表層的破碎部分挖除1.5～2.0 m左右。根據實際情況，在斷層兩側用手風鉆鉆孔，深度為3 m，鉆孔的方向盡可能與巖層垂直，然后，對鉆孔進行沖洗。注入配置好的M10砂漿后，將加工好的φ25的錨桿插入孔底，采用鋼筋楔子將其固定。斷層清理驗收后，立即回填與蓋板同標號的C20混凝土。為保證混凝土的澆筑質量，施工過程中，施工人員及時清除斷層內的積水和軟化的斷層夾泥。

4.2 深孔固結灌漿及增加的帷幕灌漿施工

充分利用斷層內充填物的不透水的性質，在斷層的邊緣增加深孔固結灌漿孔，封閉斷層。灌漿孔的孔距為2 m，較壩基固結灌漿孔孔距小，所增加的固結灌漿孔孔深為15 m，鉆進過程采用短進尺，有針對性的對存在的不連續面進行灌漿，同時又不至于破壞原來斷層內的充填物的原始結構，而增加新的滲透通道。具體為：第一段為接觸段，段長為1 m，灌漿壓力為0.5 MPa，第二段段長2 m，灌漿壓力為0.8 MPa，第三段段長3 m，灌漿壓力1.0 MPa；第四段段長為4 m，灌漿壓力為1.2 MPa。第五段為5 m，灌漿壓力為1.3 MPa。

增加的帷幕灌漿孔，深度為50 m。為保證帷幕灌漿的質量，施工前，先在帷幕灌漿條帶上布置2 m×3 m、深入基巖2 m的淺孔固結灌漿孔，全孔一次灌漿，待凝7 d，形成的結石可以增加表層巖層的整體性。封閉表層巖石的滲漏通道，使帷幕灌漿能夠在一定的蓋重下進行，帷幕灌漿壓力能夠達到設計值的同時，避免表面漏漿或者蓋板抬動，進而增加帷幕灌漿的效果和擴散半徑。灌漿參數：第一段灌漿壓力為0.8 MPa，第二段為1.3 MPa，第三段灌漿壓力為1.5 MPa，依次類推第十段段灌漿壓力為2.5 MPa。

4.3 防滲體下游反濾保護施工

從防滲體混凝土蓋板的下游邊緣起，67 m河床段壩基斷層采取了反濾保護，壩基用50 cm的反濾料覆蓋，反濾料的上方再用50 cm的過渡料覆蓋，覆蓋后再按大壩設計分區相應標準填筑壩料。覆蓋頂高程至722.4～724.8 m。覆蓋填筑前對建基面采用人工進行了認真清理，將松動巖石及風化巖石清理干凈，并經驗收合格后開始填筑。覆蓋填筑分兩部分進行，先對下基坑路部分進行填筑，兩岸坡部位的填筑保持與壩殼砂卵石料同層升高。基坑路部分反濾保護層填筑時，先進行局部坑凹部位回填找平，人工薄層攤鋪，層厚20 cm，2.5 t振動夯板壓實。找平后采用推土機、18 t光面振動碾進行大面積依次攤鋪回填壓實反濾料和過渡料；岸坡部位回填時，人工配合裝載機攤鋪，先填反濾料，再填過渡料，視岸坡情況采用2.5 t振動夯板或18 t光面振動碾壓實。過度料填筑時，嚴格控制超徑和分離集中。填筑過程中嚴格檢查和控制厚度，以保證碾壓密實。為防止斷層內的滲水影響反濾保護填筑質量，在下游設置一集水井。

5 F34斷層處理效果分析

2003年9 月，斷層的處理全部完成，先后經歷2004，2005年兩次洪水的考驗，斷層上游的最高水頭達到407 m以上。根據埋于壩基中的滲壓計所測得數據，帷幕上游的水位大都保持在751.2 m高程左右，而斷層下游的水位保持在726.4 m高程左右（經分析，此水位的形成大部分可能為地下水或施工廢水匯集于心墻下游壩基所致），變化幅度很小，壩后也未出現滲水；觀測位移的儀器也未發現有害位移。目前看F34斷層的處理收到了很好的效果。

6 結語

針對北疆某水利工程粘土心墻壩基礎順河向F34斷層存在的危害問題，通過采取淺層開挖后回填C20混凝土形成混凝土塞，同時增加深孔固結和防滲帷幕灌漿孔以及設置下游反濾保護的工程技術措施，充分利用斷層充填物的工程性質，消除了大壩工程基礎可能產生接觸沖刷、滲漏管涌及溶蝕等安全隱患問題，保證了粘土心墻壩的安全運行。同時，根據大壩安全監測人員的若干年的監測數據，也充分證明了所采取的工程技術措施的科學性和安全性，提高了工程壽命。

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2012-04-20