淺析水利水電大壩工程基礎的處理設計

■祝衛靈 ■江西省江南水利建設有限公司，江西 上饒 334000

1 水利水電大壩工程基礎處理的作用和特點

1．1 影響水利水電大壩的安危

水利水電大壩工程由于環境地質條件復雜、需要考慮的荷載數量較多、運行過程中不確定因素較多。這些因素都很難確定和控制的條件下，對基礎質量控制顯得愈加重要，基礎設計不夠科學合理會給整個大壩都會帶來安全隱患，導致工程事故或者無法抵御自然災害。

1．2 技術復雜，基礎工作重要

水利水電大壩下部受復雜多樣的地質條件影響，上部受結構物的各種要求，在上部和下部結構都復雜的情況下，基礎工程顯得十分重要。在進行基礎工程之前，首先要對施工區域進行嚴密的勘探工作，施工前有必要還可以進行現場試驗。

1．3 工程質量評價較難

由于基礎工程屬于隱蔽工程，工程完工后，對其質量難以進行有效的驗收和評價，工程的可靠性智能在運行之后才能了解，但是如果大壩運行之后發現基礎工程質量問題，其返修工作很難開展，因此在前期應特別重視施工設計和施工過程中的質量控制。

1．4 施工工期短

大壩一般建立在河流上，其基礎工程一般在枯水期、水位較淺的時段施工，而這段時間受天氣影響較大、工期也比較短、工程任務也較多，對施工過程需要進行周密的準備和布置，盡量選擇施工效率高、效果可靠的機械設備和方法。

2 水利水電大壩工程基礎的處理方法

2．1 斷層的處理

(1)重力壩，將斷層處的土質抽出，并澆灌混凝土，如果需要提高混凝土與巖石之間的粘結，可以進行灌漿處理。(2)大壩上下游方向的斷層，需要檢測巖石的抗壓強度，并檢驗其抗剪摩擦系數是否符合相關規定，如果檢測的結果不符合規范要求，可以進行混凝土回填處理，從而提高其抗剪強度。(3)拱壩的斷層處理，當拱壩壩基存在斷層時，需要判斷斷層的規模和具體位置，如果拱推力過大，可能使壩基產生滑動或變形時，可以用混凝土回填處理。

2．2 混凝土壩基礎處理

在進行壩基選址時，應盡量避免軟弱基層，因為軟弱基層的抗滑能力較小，很容易造成大壩抗滑安全系數不足而無法承擔水流的壓力，使大壩壩基發生位移。

2．3 混凝土支撐

修建大壩時，我們會看到基巖中存在很多不連續的巖層，最理想的情況是將這些斷層全部用混凝土回填進行置換處理，但是不符合現實情況，需要科學合理的選擇混凝土支撐方式以解決壩基不穩、抗壓能力弱的情況。

2．4 巖基預應力拉錨

由于壩基基巖會受到水的沖擊作用，在受到水壓的情況下，無論基巖是否存在斷裂層，都會或多或少發生形變。為了降低水能對大壩的影響，通常用鋼筋來進行加固處理。向基巖鉆孔至預定深度，然后插入鋼筋，并進行拉張預應力處理，預應力的大小視地質條件、應力分布和變形特征而確定。

3 水利水電大壩工程基礎處理設計

3．1 案例簡介

某攔河大壩，壩高79m，壩軸線長度為334m。大壩用途為防洪，大壩的類型為混凝土重力壩，大壩對地質條件要求不算很好，壩基附近有發現6條斷層。壩基巖體透水性一般，防滲功能較好。

3．2 處理內容

(1)軟弱夾層，軟弱夾層的工程特性存在明顯的降低，其變形模量為0．03 ～0．05Gpa，抗剪強度 f值僅有0．24 ～0．34，相比于周圍的巖體，這些力學特性都顯著的降低，導致壩基整體抗剪強度容易過小。(2)壩基滲漏，雖然壩基周圍巖石防滲性能較好，但是由于有部分斷層貫穿了壩基，使巖基容易出現裂縫、滲水等情況，對于這些問題都需要進行相應的處理。

3．3 基礎的處理方式

(1)基礎開挖方式。大壩的基礎開挖方式通常為臺階式，臺階的高差和平臺的寬度需要能夠保障壩體抗滑要求。本工程開挖平臺的寬度比壩底的深度之比為1．5∶1，臺階高差超過8m，確定開挖坡比為1∶0．35。考慮到實際工程需求，設計時將壩基面向上游方向傾斜6度左右，使壩基處于一個較好的狀態。對于泄洪過程中會產生霧化水，這些霧化水會侵蝕兩岸，使邊坡開挖過程中對壩基造成一定的影響，這個需要我們采取一定的措施進行處理。(2)建基面的開挖高程。該大壩兩岸高程壩段過高，需要根據基巖的工程特性來改進河床，裂隙和間隙夾層使巖石的風化程度加重，表部巖石的完整性較差。我們應從多個方面來考察建壩巖體的使用情況，對壩基巖體的風化厚度、表部巖體的完整性以及巖體巖性都需要進行一個了解，另外由于該河段存在河床溢流壩段，在基面建設時需要將開挖高程控制在64m左右，而且對于兩岸的擋水壩段應不斷增加。(3)對地質缺陷進行處理。壩基中的地質缺陷主要是斷層和軟弱夾層這兩方面，在進行地質處理之前應該對地質的實際情況進行深入的了解，制定出有針對性的方案，通常情況下主要為利塞和掏挖這兩種處理方法。開挖斷層時其開挖深度與開挖寬度之比應控制在1～1．5左右，處理范圍需要延伸到壩外2～3m處。如果采用掏挖的方式，除了需要將深度與寬度之比控制在1～1．5倍以外，還應對夾層密集區域和斷層交匯區域進行處理。

4 壩基滲流控制

4．1 設計方案

該河床泄洪壩段的抗浮穩定性較差、高程較低、水頭位置較高。本工程的排水方案主要有兩種，一是封閉帷幕抽水排水，試驗表明，能夠有效的降低地基的揚壓力，使壩的穩定性較好;二是封閉抽水排水方案，其揚壓力折減系數控制在0．25為宜。

4．2 防滲帷幕的設置

本工程防滲帷幕設置在上游基礎灌漿廊道內，并沿著兩岸的壩肩進行擴展。設置的標準為河床壩基的透水率應不超過1Lu;山體、壩肩的透水率應不超過3Lu。通常情況下選擇單排孔的防滲帷幕，經過考察發現壩基只有兩處透水性較好，根據實際情況分別采用分段鉆灌和孔內循環灌注，漿材為525號普通硅酸鹽水泥。

4．3 基礎排水的設置

設置基礎排水孔主要是為了降低壩基揚壓力，在防滲帷幕后面和水墊塘附近都需要設置排水孔，另外在封閉抽排區內設置輔助排水孔，從而完善封閉抽排的作用。從滲透流變試驗結果來看，壩基軟弱夾層的抗滲能力較弱，排水孔設置時，應盡量避免軟弱夾層。

5 結束語

大壩的選址需要考慮多方面因素的影響，選擇時需要充分協調好這些因素。在進行壩基選擇時，要考慮到自然因素、巖石工程性質和建設經濟性的問題。在對工程整體進行綜合評估之后，科學合理的選定具體的位置和設計方案，在保障大壩安全性的條件下做大經濟利益最大化。

［1］王飛．水利工程中大壩基礎處理的措施［J］．中國水運，2012(12):)184-185．

［2］李海英．探討水利工程中大壩基礎處理措施［J］．城市建筑，2012(9):33-34．

［3］劉旭．水利樞紐大壩基礎處理的設計［J］．現代農業科技，2010(16):251-253．