漿砌石拱壩地基處理技術探討

陸章楚

（福建省天禹建設工程有限公司，福建 寧德 352100）

作為壩型的一種表現形式，漿砌石拱壩有著突出的經濟性、以及安全性優勢，因此得到了極為廣泛的應用。在相對復雜的工程地質條件下，為確保漿砌石拱壩施工的安全實施，需結合工程地質情況，采取可靠的地基處理方案。

1 漿砌石拱壩工程地質條件分析

在漿砌石拱壩施工前期的準備工作中發現，待建區域存在的工程地質問題比較突出，關鍵問題是：在區內分布有4條大斷層（F），4條小斷層（f），且緩傾斜角角度裂隙（L）有 6條。上述相關斷層及裂隙表現情況概括如下。

1.1 大斷層裂縫分布的表現形式

F(1)斷層與漿砌石拱壩所建區域河床間隔距離為485.5m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈直穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層寬度在 2.5～3.0m方位之內，斷層上盤區域存在閃長巖脈侵入，破碎程度較高。斷層接觸面具備區域充填一定的泥質成分，泥質厚度在0.5～2.2m范圍之內。該斷層下盤區域填充有石英脈以及碎裂巖成分，整體寬度在25.8～38.5cm范圍之內。

F(2)斷層與漿砌石拱壩所建區域河床間隔距離為480.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈直穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層寬度為1.5m，閃長巖脈充填其中，且表現出了良好的接觸溶結性能，侵入規律不規則。

F(3)斷層與漿砌石拱壩左側岸間隔距離為510.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈直穿關系。工程施工現場測定此區域斷層破碎帶寬度在 2.4～3.0m范圍內，碎裂巖充填其中。斷層上盤區域、下盤區域可見厚度在 1.5～3.0cm內的石英脈以及方解石脈組成，整體破碎程度高，內部含有石英脈，呈斷續式充填狀態。

F(4)斷層與漿砌石拱壩左側岸間隔距離為500.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈直穿關系。工程施工現場測定此區域斷層破碎帶寬度在 1.3～1.5m范圍之內，碎裂巖充填其中。斷層下盤巖脈分布為全風化至強風化狀態，石英脈及方解石脈測定厚度為 1.5cm。斷層下盤區域巖體結構完整性程度高，斷層上盤區域巖體結構裂隙發育成熟。

1.2 小斷層裂縫分布的表現形式

F(1)斷層與漿砌石拱壩所建區域右側岸間隔距離為 520.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈斜穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層破碎帶帶寬在2.5～10.0cm范圍內，當中有部分巖屑與破裂巖體填充其中。

F(2)斷層與漿砌石拱壩所建區域右側岸間隔距離為530.5m，與漿砌石拱壩體基礎呈斜穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層破碎帶帶寬在8.5～15.0cm范圍內，當中充填破裂巖體及斷層泥成分（斷層泥厚度為0.6cm）。該斷層下游區域逐漸自巖體演變為裂隙狀態。

F(3)斷層與漿砌石拱壩所建區域右側岸間隔距離為535.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈直穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層破碎帶厚度在15.0～25.0cm范圍內，其中充填部分裂巖成分以及碎泥質成分，局部區域泥層厚度達到17.0cm。

f(4)斷層與漿砌石拱壩所建區域右側岸間隔距離為 530.0m，與漿砌石拱壩壩體基礎呈斜穿關系。工程施工作業現場測定此區域斷層破碎帶帶寬在10.0～20.0cm范圍內，其中填充泥質與碎裂帶。

1.3 緩傾斜角裂隙分布的表現形式

漿砌石拱壩壩體基礎節理裂隙發育程度較高，裂隙表面含有一定比例的鐵錳質渲染成分，裂隙中主要構成成分包括巖屑、以及泥質。其中巖屑占絕大部分比例，泥質為少部分。漿砌石拱壩壩體兩岸裂隙多表現為自北向西走向的較大傾斜角角度裂隙，面向河床呈現出傾斜性狀態。

工程作業現場測定結果顯示：此區域內發育有6條呈現緩傾斜角度的裂隙（L1、L2、L3、L4、L5、L6），面向河床下游區域傾斜。具體的傾斜角角度在10°～35°范圍之內。此區域內的抗剪斷強度數據如下表所示（見表1）。

表1 抗剪強度數據示意表

結合上述數據分析，在漿砌石拱壩當中，斷層、以及裂隙的出現會對整個漿砌石拱壩布置產生極為不利的影響。左側岸所對應的地質條件無法滿足漿砌石拱壩施工對地基基礎的相關要求。同時，漿砌石拱壩壩基自身的地質條件也會對漿砌石拱壩的穩定性產生極為不良的影響。從這一角度來說，正確處理漿砌石拱壩在施工過程中，斷層帶以及不良地基狀態影響下，壩肩開挖作業以及地基基礎處理作業方面的相關問題，確保地基承載力能夠得到穩定提升，此項工作內容需要在漿砌石拱壩施工前期作業中加以特別關注。

2 漿砌石拱壩地基處理方案分析

綜上所述，通過對該漿砌石拱壩施工區域相關地質條件的分析得知，為了最大限度的保障漿砌石拱壩施工質量和安全性，必須預先做好對施工區域內的地基處理工作。所選取的地基處理方案需要確保整體性和穩定性，同時還要保障實際運行期間的抗滑安全性。此外，經過處理后的地基要求具有足夠的強度以及剛度，能夠有效承受拱壩所傳遞的各種荷載作用力，且將變形控制在允許限值之內。在當前技術條件支持下，漿砌石拱壩地基處理措施主要包括挖除破碎巖體、接觸灌漿、固結灌漿、基坑形狀控制、壩基排水、預應力錨固以及防滲帷幕等幾種類型。實際選擇中，需要根據壩址所處區域的具體體制條件加以研究，遵循壩體與地基間的對應關系。結合該工程實際，在地基處理過程中，需要重點關注以下幾個方面的問題。

（1）對漿砌石拱壩基礎區域內所覆蓋的主要斷層帶以及裂隙區域進行綜合處理。

（2）對漿砌石拱壩壩基進行必要的灌漿處理。

2.1 對關鍵斷層帶以及裂隙區域進行綜合處理

對于大斷層F(1)、F(2)而言，需要對上述斷層帶破裂帶進行必要的槽挖處理。槽挖過程中的開挖深度需控制在 1.5×斷層寬度。同時，在現場施工人員對泥質成分以及高嶺土進行充填處理的基礎之上，還需要應用高壓水槍，對混凝土進行必要的沖洗以及回填處理。對于大斷層F(3)、F(4)而言，考慮到上述斷層帶所充填巖石結構破碎程度較高，因此在地基處理的過程當中，需要對破碎性巖石進行挖除處理。同時，還需要在槽挖基礎之上，完成對混凝土的回填作業。對于小斷層f(1)、f(3)而言，考慮到上述兩小斷層的斷層走向與漿砌石拱壩壩體軸線保持近似垂直的對應關系，且與小斷層f(2)表現為相互切割的動作狀態，因此，在施工過程當中，需要預先對破碎帶中不穩定性的棱體進行挖除處理，最后通過槽挖的方式，完成對混凝土的回填操作。針對傾斜角角度較為平緩的小斷層f(2)、f(4)而言，在地基處理的過程中，首先需要對斷層上盤區域進行撬挖處理，在完成巖體填充物掏挖作業的基礎之上，應用高壓水槍設備進行沖洗，并完成對混凝土三角墊塊的回填作業。

對于裂隙 L1～L6而言，需要在對其進行刻槽處理的基礎之上，以高壓水槍進行沖洗，回填混凝土。針對覆蓋有鐵錳質的壩基面，需要預先對其進行鑿毛處理，以確保回填有效與可靠。

2.2 對基礎性區域進行灌漿處理

為確保漿砌石拱壩壩體作業的安全與可靠，還需要對漿砌石拱壩壩基進行固結灌漿處理。在使用固結灌漿方案對地基進行處理的過程中，固結灌漿所對應的范圍、孔深、孔距、孔向均需要結合壩址所處區域的基巖裂隙情況、受力條件以及壩體拱座變形控制要求等方面加以綜合考慮，并有針對性地進行選取。灌漿處理過程中的灌漿孔孔距、排距應當控制在3.0m，與之相對應的孔深深度也當設定在5.0～8.0m范圍內，布置方式則可選用梅花形。由于本區域內的壩體拱座坡度較高，為此，對區域進行灌漿處理的過程中，預先澆蓋重混凝土，以達到保障灌漿效果的目的。漿砌石拱壩壩體上游側向位置需要設定一排完整性的帷幕灌漿孔（孔距設定參數為 2.0m）。同時，針對漿砌石拱壩壩體右側區域500.0～510.0m，515.0～535.0m范圍內，還需要增設相應的帷幕灌漿孔（孔間距為2.0m）。

3 結 論

總而言之，漿砌石拱壩的地基處理是一項較為復雜且系統的工作，本文通過對大斷層、小斷層以及緩傾斜角的裂縫分布情況進行分析，進而有針對性地提出漿砌石拱壩地基的處理方案。在實際施工過程中，應當采取科學合理、切實可行的技術措施確保工程質量，這樣才能保證漿砌石拱壩的穩定性和安全性。

[1]劉燕,張光科,孫杰榮等.壩肩隧洞洞徑對拱壩變位及應力影響研究[J].四川水力發電,2011,30(5)∶88-91,100.

[2]馮道雨,傅少君,彭成佳等.長沙壩水庫大壩加固方案有限元分析及安全評價[J].武漢大學學報(工學版),2004,37(5)∶50-53.

[3]趙壽剛,張俊霞,蘭雁等.中里坪漿砌石拱壩壩體應力分析和評價[J].水利水電技術,2010,41(12)∶38-41.

[4]馬福恒,劉成棟.金坑漿砌石拱壩結構安全性態分析評價[J].水電能源科學,2005,23(1)∶79-82.

[5]彭輝,劉德富,王從鋒等.花鹽井漿砌石拱壩壩體應力計算及穩定性分析[J].三峽大學學報(自然科學版),2004,26(4)∶289-294.