跨海調蓄水庫主壩基礎優化設計措施

□黃恩中（浙江省水電建筑安裝有限公司）

跨海調蓄水庫主壩基礎優化設計措施

□黃恩中（浙江省水電建筑安裝有限公司）

針對某跨海調蓄水庫主壩建在弱風化基巖上的特點，為提高地基承載力，減少建筑物的沉降，對主壩基礎設計進行了優化。大壩防滲墻底部采用灌注樁基，并節約了樁基處理工程量，同時加強了底板脫空后的處理措施，通過排水管的有效連接減少了揚壓力。施工成果表明主壩基礎的優化對于減少壩體不均勻沉降起到了重要作用，有效的預防了大壩底板脫空給壩基防滲帶來的危害。

灌漿；防滲墻；水庫；樁基

1.工程簡介

某跨海調蓄水庫，主要由主壩、副壩、溢洪道及放空洞等建筑物組成。壩型與結構布置：主壩采用混凝土壩型（空箱扶壁式結構），按《混凝土重力壩設計規范》（SL319-2005）計算，壩頂高程確定為11.5m，防浪頂墻高程12.5m。主壩壩頂長1265m，壩頂寬6.0m,壩基為涂面最低高程-2.0m,相應最大壩高13.5m。上游壩坡在高程3.00m以上為直立,高程0.00～3.00m坡度為1∶0.5;下游壩坡在高程11.5m以下為1:0.80。上游側設C25W4F100混凝土防浪墻，墻頂高程12.5m,墻高1.0m,下游側設有欄桿,高1.0m。

2.防滲設計概述

大壩防滲系統主要由混凝土防滲墻、水平鋪蓋、混凝土底板及混凝土防滲立板組成。混凝土防滲墻位于大壩上游，為半封閉式混凝土防滲墻，其功能為防滲，防滲墻進入V層含礫粉質粘土以下約1.00m,防滲墻墻體采用C25W6F100混凝土結構,厚度80cm。大壩左右岸兩個壩段位于弱風化基巖上，須進行帷幕灌漿和固結灌漿。固結灌漿間距3.0m,孔深伸入基巖內3.5m。同時在壩基上游部位樁號0+001.50m處設置了一道防滲帷幕,深入不透水線以下3.0～5.0m,孔距2.0m,防滲帷幕設計標準為5lu。

3.基礎處理優化設計

壩基底部為深厚的淤泥質粉質粘土分布，為提高地基承載力，減少建筑物的沉降，以及各壩段之間的不均勻沉降，大壩基礎推薦采用C25F100鋼筋混凝土灌注樁處理，樁徑80cm。

3.1 設置防滲墻

由于部分壩段淤泥質粘土層分布較薄,不滿足壩基防滲要求,故上游側設C25W6F100混凝土防滲墻,承擔防滲作用,墻厚80cm，墻頂高程0.0m,墻底要求同灌注樁處理。出于防滲墻底距5.0Lu相對不透水線尚差5.5～8.9m,考慮防滲需要,擬在墻底再布設一排帷幕灌漿,深入5.0Lu不透水線以下3.0～5.0m,灌漿孔間距為2.0m。

3.2 減少樁基處理工程量

為減少樁基處理工程量,擬考慮在滿足豎向承載力的前提下,考慮長、短樁結合，即大壩豎向荷載全部由長樁承擔，水平荷載全部由長、短樁平均承擔。一部分灌注樁樁端要求穿過V層含礫粉質粘土、VI層粉質粘土夾碎石，落在弱風化基巖層上，樁底高程最深為-45.0m左右,最大樁長約為43.0m。此外，僅承擔水平向荷載的灌注樁樁端要求穿過IIsil層淤泥、II層淤泥質粉質粘土，落在III層粉質粘土或V層含礫粉質粘土上，樁底高程一般為-25.0m左右,最大樁長約為23.0m。該段壩址基礎淤泥質粉質粘土、淤泥層連續分布較厚，且滲透系數較低，是壩基的天然防滲層，可滿足壩基防滲要求。但是，由于該壩段采用樁基處理后，大壩基礎將不存在沉降，而其壩基為深厚的淤泥質粘土層、淤泥分布，將不可避免存在固結、沉降的問題，這將造成大壩底板與下部土層脫開，故在上游側設C25W4F100混凝土防滲墻，承擔防滲的作用，墻厚80cm，墻頂高程0.0m,墻底要求落在III層粉質粘土或V層含礫粉質粘土上,樁底高程一般為-25.0 m左右,最大墻高約為23.0m。

3.3 底板脫空后的處理措施

壩基為深厚的軟土地基，主要為欠固結土層，在自重固結作用下將發生固結、沉降，而灌注樁樁端落在弱風化基巖上，不會發生沉降，故土層的壓縮變形將會引起大壩底板與地基土層的脫空。為預防大壩底板脫空給壩基防滲帶來危害，除保證首端的防滲墻與底板連接可靠外，擬在底板下部埋設土壓力計和測縫針，以監測脫空情況，如監測出脫空達到1cm時，利用預先埋設在大壩底板內部的灌漿管向底板底部灌水泥粘土漿。

另外，主壩右岸揭露斷層F2產狀：斷層破碎帶寬0.1～0.3 m，影響帶寬0.80m,斷層F2的處理措施是:對斷層泥進行深挖,挖深為斷層寬度的1.5倍左右控制,約為15～45cm，清理干凈后加填混凝土，并進行加強灌漿處理。兩岸重力式壩體基礎為弱風化巖石，壩基進行固結灌漿，間距3.0m,孔深伸入基巖內3.5m。同時在壩基上游部位樁號0+001.50m處設置了一道防滲帷幕,深入不透水線以下3.0～5.0m,孔距2.0m,防滲帷幕設計標準為5Lu。

3.4 減少壩基揚壓力

在距壩軸線下游2.5m處設排水也1排,孔距2m,孔徑120 mm,孔深10m;下游端再設排水孔1排,孔距4m,孔徑120mm,孔深6m,排水孔之間采用φ50mm的軟管連接。

4.結語

考慮防滲需要，在防滲墻底再布設一排帷幕灌漿解決大塢水庫的截滲問題是成功的。考慮長、短樁結合，即大壩豎向荷載全部由長樁承擔，水平荷載全部由長、短樁平均承擔，大大減少了樁基處理工程量。利用預先埋設在大壩底板內部的灌漿管向底板底部灌水泥粘土漿，能夠預防大壩底板脫空給壩基防滲帶來危害，積累了寶貴的經驗。

[1]高中璞.大壩基礎防滲墻[M].北京:中國電力出版社,2000,75-257.

[2]夏可風.2004水利水電地基與基礎工程技術[M].北京:中國水利水電出版社,2006,358-367.

黃恩中（1964-），男，工程師，主要從事水利水電工程施工。

[3]袁光裕.水利工程施工[M].北京:水利水電出版社,1999.

2012-11-16

李 迪）