特克斯縣巴喀勒克水庫壩基及趾板基礎處理措施設計

李和兵 于海波

（1.新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院 新疆伊寧 835000 2.新疆兵團水利水電工程集團有限公司 新疆烏魯木齊 830052)

1 前言

特克斯縣巴喀勒克水庫位于特克斯縣西北約15km處的巴喀勒克溝流域齊勒烏澤克鄉境內。該工程壩型為砂礫石面板堆石壩，工程于 2011年6月開工建設，2013年10月下閘蓄水。大壩壩基及趾板基礎開挖后，趾板下游方向砂礫石壩基含泥量較高，局部在碾壓回填之前出現“翻漿”現象，趾板沿“X”線方向巖石破碎、斷層及裂隙較為發育。針對以上現象，為確保壩基穩定及趾板有效防滲，提出了趾板下游方向局部清除及“裹填”，趾板軸線方向斷層及裂隙處回填混凝土塞、灌漿加密等基礎處理方式。

2 工程概況

巴喀勒克溝水庫樞紐工程具有灌溉、供水等功能，是巴喀勒克溝流域牧區水利工程和流域防洪的重要基礎性工程。水庫正常蓄水位為1597.00m，攔河壩高 54.66m，水庫總庫容為467.36萬m3，其中：死庫容58.63萬m3，興利庫容347.15萬m3，調洪庫容61.58萬m3。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（山區丘陵部分)（SL252－2000)和《防洪標準》（GB50201－94)，確定本工程等別為Ⅳ等小（1)型工程，主要建筑物級別為：大壩、放水兼導流洞、溢洪道為4級建筑物，次要及臨時建筑物為5級。工程區基本地震烈度為Ⅷ度，主要建筑物地震設計烈度為Ⅷ度。

巴喀勒克溝水庫樞紐工程區多年年平均氣溫為5.9℃，多年年平均月氣溫最低、最高分別為-10.8℃和 18.6℃。多年平均年降水量為392.4mm。最大凍土深為 133cm本區域多年平均風速為2.0m/s，歷年最大瞬時風速為20.0m/s。兩岸山體不對稱，左岸地形連續完整，基巖出露較好，基巖頂板遠高于正常蓄水位，右岸山體較左岸矮，1597m高程以下局部基巖出露， 1597m高程以上為深厚洪積物覆蓋，臨河岸坡以上地勢寬闊平坦。兩岸及河床下伏基巖為凝灰熔巖，局部夾泥質凝灰巖透鏡體，屬較軟巖。兩岸及河床無規模較大的構造破碎帶分布，小斷層發育稀疏，裂隙較發育，長大裂隙較少。兩岸坡度較緩，卸荷裂隙發育稀少。

3 壩基及趾板基礎施工地質編錄

3.1 大壩壩體基礎

河床壩基，河漫灘發育，漫灘表層有 0.5～1.5m厚的砂壤土，松散，植物根系發育；河床砂卵礫石中部厚度8～12m，靠兩岸厚4～6m。河床砂卵礫石分為上層和下層。上層厚度2.5～3.0m，滲透系數Ko=(1.98～4.79)×10-2cm/s，屬強透水。天然干密度ρd=2.05～2.11g/cm3,相對密度Dr=0.53～0.63，縱波速度Vp=240～890m/s。表層相對密度偏小，向深部密實會增加。下層厚度6.2～9.0m，滲透系數Ko=（0.73～5.14)×10-2cm/s，屬中等～強透水，以強透水為主。天然干密度ρd=2.06～2.12g/cm3,相對密度Dr=0.62～0.69，縱波速度Vp=650～950m／s。河床砂礫石表層1～2m腐殖質清除后，碾壓過程中局部區域出現“翻漿”現象，經檢測，含泥量約為12%～15%，相對密度Dr達不到設計要求。

3.2 左岸趾板基礎

河床趾板第1-4段沿線大部分地段表層為坡積塊石碎石土，厚度一般3～5m左右，結構松散，長有茂密雜草。下部基巖巖性主要為凝灰熔巖，局部夾泥質凝灰巖透鏡體，巖石較軟弱，巖體以塊狀結構為主，裂隙較為發育，長大裂隙較少，延伸較短，多閉合，連通性差。左岸基巖強風化層厚3～4m，呈碎裂～散體結構，不能作為趾板地基；弱風化層厚9～12m，裂隙發育，完整性較差，巖體類別為Ⅲ類，可滿足趾板基礎要求。左岸趾板與河床趾板結合部位趾4—趾5段巖石出漏較深，且趾板墊層小區出現孤石。

3.3 河床段趾板基礎

河床趾板趾第5段開挖期間遭遇暴雨及山洪影響，地下水位抬升，趾板巖石暴露受浸泡后風化迅速，表層成泥，部分地段巖石沿節理面形成新的裂隙；河床趾板趾5—趾6段巖石出漏不規則，出現“雞窩狀”斷層，且多處出現裂隙，裂隙寬約10～25cm，充填物以紅褐色斷層角礫和斷層泥為主，斷層產狀為：65°SE～105°SE∠55°～72°，充填物主要為斷層角礫和斷層泥，此裂隙順河方向貫穿趾板，該段巖石類別以Ⅲ類巖為主，達65%，Ⅳ類巖約占35%，厚度7～13m；河床趾板與右岸趾板趾6—趾7段基礎斷層較發育，卻基巖呈泥狀，風化速度較快，該段裂隙較為發育，裂隙寬約 5～30cm，斷層產狀為：175°SE～235°SE∠41°～55°，充填物以紅褐色斷層角礫和斷層泥為主，局部出現淺玫瑰色～褐紅色整體性較差塊狀結構，此裂隙順河方向貫穿趾板，該段巖石類別Ⅲ類巖達55%，Ⅳ類巖約占45%，厚度10～31.5m。

3.4 右岸趾板基礎

右岸趾板河床沿右壩坡抬升趾7—趾8段夾雜出露有大塊泥質凝灰巖及凝灰砂巖，淺灰褐色～褐紅色，塊狀結構，整體性較差，塊徑0.1～1.5m，中等風化，其產狀為：165°SE～245°SE∠43°～65°，中等風化～弱風化，大部有裂隙帶，充填物主要為斷層角礫及斷層泥，該類巖石暴露后風化迅速，物理力學性質直線降低；在趾8—趾9段，沿壩坡順河方向延伸趾板線出現“V”型槽，上口寬約 8m, 下口寬約 2m，深約 15m，全部為斷層角礫及斷層泥充填，巖性較差；趾9—趾 10段出現大塊凝灰熔巖，青灰色～淺玫瑰色，中等風化～弱風化，整體性較好，塊狀構造，塊徑0.2～2m之間，巖性較好，裂隙較少。

結合現場壩基、趾板基礎開挖實際情況綜合分析，壩體基礎砂礫石含泥量較大，現場碾壓后相對密度Dr均為0.65～0.72，需采取有效處理方式使其相對密度達到設計要求；左岸趾板基礎巖性較好，河床趾板基礎局部“雞窩狀”斷層及裂隙須采取工程處理措施，左岸趾板與河床結合部位須采取混凝土高趾墻回填方式，右岸趾板抬升段巖性較差，開挖后須及時封蓋處理，減少風化速度，右岸岸坡“V”型槽段須回填混凝土塞；在趾板基礎斷層及裂隙發育段、“雞窩狀”處、“V”型槽段應加密灌漿處理措施。

4 壩基及趾板基礎處理設計

（1)各趾板段開挖后均及時采用素混凝土噴護，防止再次風化。

（2)河床趾板在消除洪水影響后加大排水力度，保持施工面干燥，同時對已嚴重風化的巖石體進行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

（3)左岸趾板與河床趾板結合部位巖石出漏較深，且趾板墊層小區出現孤石。局部未見基巖段采用回填混凝土作為趾板基礎，清除孤石防止頂沖面板。

（4)主壩與副壩結合部位趾5-趾7段趾板基礎開挖后，未見巖性較好新鮮巖石，且風化速度較快，基礎開挖后大面積部位采用混凝土回填至設計高程做為趾板基礎，并對趾板正前方副壩趾板基礎巖石面進行掛網噴護。

（5)主壩與副壩結合部位趾5-趾7段趾板基礎開挖后，未見巖性較好新鮮巖石，且風化速度較快，基礎開挖后大面積部位采用混凝土回填至設計高程做為趾板基礎，對基巖較為破碎且風化速度較快，手風鉆造孔容易咔鉆的地帶，采用D70造孔，并插入錨筋樁增加趾板與基巖整體性。

（6)趾板第九段“V”型槽采用掛Ф25錨桿及C20混凝土回填至建基面，其中錨桿間距1.2m,外漏30cm。

（7)壩體基礎處理措施：

①河床壩基碾壓后，局部出現翻漿現象，將壩基出現翻漿部位周圍外擴 1m,深度 2-3m范圍內的含泥量較高的砂礫土全部清除，采用粗顆粒的砂礫石或爆破料裹填。

②由于壩基大部范圍含泥量較高，為防止軟弱壩基沉降對趾板造成破壞，將河床趾板下游方向1/3最大壩寬范圍（約30m)內的砂礫料及強風化層清除，下游開挖邊坡1∶1.5，采用壩體3B填筑料換填，填筑標準同壩體填筑料。

③河床趾板開挖后加大排水力度，保持施工面干燥，同時對已嚴重風化的巖石體進行清除，并采用C20W6混凝土回填混凝土至趾板底高程。

④水庫大壩屬中壩（最大壩高54.66m),設單排帷幕灌漿，灌漿孔距加密到2m,孔深結合現場開挖情況及先導孔試驗確定。

5 壩基及趾板基礎處理施工

5.1 施工過程

（1)壩基換填區域采用料場3C區填筑料換填，填筑過程中，虛鋪厚度不大于 80cm，采用20t振動碾碾壓8遍，“裹填”區外摻大粒徑砂礫石（5cm～60cm)15%～20%，采用機械摻合均勻后分層碾壓；對于局部與岸坡結合部位，大型機械不能工作的盲區，采用振動平板夯人工分層夯實，適當降低虛鋪厚度，增加夯實遍數，以滿足相對密度Dr≥0.85。

（2)趾板開挖過程中，將強風化全部清除，基巖表面仔細清洗，澆筑混凝土前用水泥砂漿濕潤巖石表面，防止巖石二次風化。

（3)趾板基礎遇到斷層等不良地質情況時，將破碎巖石清除，采用C20W6混凝土回填，加強振搗密實，同時回填混凝土部位錨桿加長至6m，并做好后期灌漿加強記錄。

（4)趾板上方永久岸坡清除所有“倒掛”危巖，并采用錨桿及網噴混凝土處理，其中錨桿間距3m,掛網鋼筋Ф8，C20混凝土噴護厚度10cm。

（5)趾板第九段“V”型槽采用掛Ф25錨桿及C20混凝土回填至建基面，其中錨桿間距1.2m,外漏30cm，回填C20混凝土時自下而上、由內向外錯臺澆筑，同時加強振搗密實。

（6)趾板固結、帷幕灌漿按環間分序、環內加密的原則進行，固結灌漿每12m打一序孔，每6m打二序孔，每3m打三序孔；帷幕灌漿每8m打一個先導孔，然后做簡易壓水實驗，確定是否達到設計要求的10Lu線下5m，來確定灌漿深度，然后每4m打二序孔，最后每2m打三序孔。

5.2 施工應注意的問題

（1)壩基換填碾壓過程中應合理避開雨季，含水量超標碾壓，相對密度很難達到設計要求。

（2)趾板開挖過程中趾板基礎開挖以不破壞基巖完整性為原則，在接近建基面 1.5～3.0米時宜采用淺孔密布小炮方式進行松動爆破，待開挖至距建基面 0.3～0.5米時,禁止放炮開挖,只能用風鎬撬挖,表面修整使基巖面平順完整。

（3)河床趾板特殊地質情況基礎段回填砼塞時，應加強排水措施，并做好下一步灌漿加密記錄。

（4)趾板固結、帷幕灌漿過程中嚴格按設計要求控制灌漿壓力，灌漿應在無抬動工況下進行并做好抬動監測，抬動觀測要求從鉆孔沖洗至封孔結束進行全程觀測，每 10分鐘記錄一次數據，混凝土面上抬值應小于0.2mm。

6 結語

巴喀勒克水庫面板砂礫石壩工程實踐表明，地質勘察工作不僅僅限于設計階段，而且要延續到施工階段。在施工期間，對壩基、趾板基礎的開挖清理，常會發現一些新的地質問題，有時甚至還會發現重大地質問題。在壩基、趾板基礎處理過程中，地質人員應如實、準確地進行地質描繪、編錄及整理。使壩基、趾板基礎處理符合客觀實際情況，確保壩基的穩定和安全，使得趾板基礎達到防滲效果。而且由于壩基與趾板基礎處理系隱蔽工程，若處理不當不僅直接影響壩的安全，亦較難補救，甚至拖延工期和增加投資。

1.鄧銘江,于海鳴，李湘權等《新疆大壩建設進展》[J].水利水電技術,2010,41 (7)∶ 29-35.

2.汪 洋,曲苓《烏魯瓦提混凝土面板堆石（砂礫石)壩設計》[J].新疆水利水電 ,1995(1)∶19-26.