鑲壩技術的應用與研究

郭芳琴

【摘要】鑲壩技術是從工程實踐發展起來的，觀音閣水庫壩基采用滿槽澆筑，兩岸邊壩取消排水溝并加陡上、下游邊坡開挖等措施。水電站工程建設中采用壩鑲壩技術，不但節省大量巖石開挖而且減少砼澆筑。鑲壩技術能利用壩基圍抗體作用和利用壩后填土的有效作用，在減少大壩斷面方便施工，有利于總體布置等方面具有很大優越性。該項技術的推廣應用將促進筑壩技術的進一步發展。

【關鍵詞】觀音閣水庫；鑲壩技術；應用研究

目前國內外筑壩技術發展很快，筑壩形式多種多樣，筑壩方法逐漸向經濟、快速方向發展。根據資料介紹國內外，對重力壩基礎進行滿槽澆筑的工程已有很多，但基礎圍巖對壩體的有利作用都是用來作大壩的安全儲備，系統研究利用壩基圍巖的抗體作用和壩后填土的靜止土壓力對大壩的有利作用，并用來優化大壩斷面的研究迄今為止仍是一個全新的課題。在這項研究中由于主要研究如何利用壩基圍巖對壩體的鑲嵌作用，所以稱之為鑲壩技術。

1、鑲壩技術的主要技術特點

由于壩基開挖成梯形基礎，減少壩基開挖量，尤其邊壩和壩頭可利用側拱作用加陡邊坡減少開挖量更大。由于利用壩基上、下游邊坡巖體抗體作用，可減少壩體斷面尺寸，節省大量砼量。由于基礎采用滿槽灌的澆筑方法，簡化施工，節省大量模板，加長滲徑，加強防滲效果。由于基礎填筑微膨脹砼，上、下游加強固結灌漿有利壩基與上、下游邊坡巖體整體作用，大大改善壩體基礎應力狀態，加強壩體的穩定性。由于采用梯形基礎開挖和滿灌澆筑方式有利壩體總體布置，如何利用壩頭部分壩段做回車場等。減少工程投資，縮短工期，可達到多快好省地發展水利事業。

2、 鑲壩技術在觀音閣水庫工程中的應用

觀音閣水庫位于太子河中上游本溪縣境內，水庫是以工業及城市供水和防洪為主，其次為農田灌溉并結合工農業用水發電，庫區養魚。攔河壩為砼重力壩，壩長1040m，最大壩高85m，總庫容21.682億m3。

觀音閣水庫大壩基礎砼澆筑采用滿槽的方法施工，是大壩斷面修改的一個重要因素。詳細分析計算采用壩基滿槽灌澆筑后上、下游巖體具多大抗體作用，會對大壩滑穩定和抗傾穩定及改善壩體應力起很大作用。應該說觀音閣水庫這種做法對修改后的大壩斷面的安全起絕對保證作用。

2.1壩基的地質地形

壩址河床寬540m，高程194m，左岸山勢陡峻，地面坡角52°，局部為直立，右岸山勢低緩，壩基大部分為張夏灰巖，僅壩踵部位落在嵐山組灰巖頁巖的互層組上，互層組底部為以嵐山組底部為主，包括長山組頂部一少部分，統稱10m頁巖組，巖層橫河展布，傾向下游傾角55°。

左岸壩基下為張夏灰巖，呈厚層狀巖體，巖質致密堅硬，抗風化能力強，基巖裸露無覆蓋層。弱風化頂線深度4.2-7.2m，微風化面線深度6.7-8.1m。張夏灰巖的巖層走向與岸邊垂直，傾向下游，沒有較大斷層構造和較弱結構面山體穩定性好。壩高程267.0m以上，地形坡度陡，巖石表面風化，節理裂隙發育，永久坡需進行削坡處理。

2.2原開挖設計的原則

2.2.1壩基的開挖高程

按地質提供的巖石風化程度的分界，樁號0+216.79-0+888.79段，壩基坐落在弱風化頂面下1m，樁號0+888.79-1+256.79段，壩基座落在弱風化頂面以下3.0m。

2.2.2巖石的開挖邊坡

壩基外的傾向下游永久坡應不陡于1：0.75，傾向上游的永久坡不陡于1：0.5，左岸的岸坡壩段，基槽內回填砼范圍內，上下游邊坡均按1：0.5.開挖高度范圍內，覆蓋層的開挖坡度，在河床部分按機械推土開挖，坡度按1：3.0計，右岸按人工開挖，以1：1.5計，左岸無覆蓋層。

2.2.3沿壩軸線方向開挖高程

壩基下，沿壩軸線方向開挖高程的變化，在滿足岸性的條件，以壩段分縫分界，采用臺階形布置。左右岸的壩段及河床的一些壩段，均采用壩段的一段為平臺，另一半為斜坡的開挖方式。壩基上下游方向也采用臺階形式，上游高程低于下游高程。

開挖原則進行設計之后，河床部分的大壩基礎高程座落184.0-188.0m之間，開挖深度8-17m，地勘中發現在190-200m高程比較集中發育的巖溶，大部分均可挖除，剩下的在基巖表面常暴露出來的巖溶，可以通過工程措施進行處理。因而可以保證壩基完整性和可靠性。F8斷層部位則因為構造作用的影響，需要局部加深開挖，特別是在帷幕線部位，開挖濃度要求達到60m高程。左岸岸坡的壩段，由于地形陡峻，地質條件和結構布置的需要，開挖較深，最深處于40m，特別是在壩頂高程以上左岸山體由于山體穩定坡度的要求，要削掉大量的巖石，因此這里存在著如何使巖石開挖最減少，而又能保證安全穩定要求的問題，需在下一階段設計中進一步研究。右岸的開挖深度主要取決于巖性，因為風化深淺不一，開挖深度4-17m之間變化。河床右岸邊，地形條件驟然改變，工程布置的需要，使個別壩段開挖較深，最深為37m。

3、鑲壩技術的應用效果

觀音閣水庫工程大壩基礎開挖梯形基礎，而后采用撫順525#內含4.5%氯化鎂微膨脹砼澆筑基礎，實際上是一種比較典型的鑲壩過程。這種方法為水庫大壩建設開辟一個新的筑技術～鑲壩技術。觀音閣水庫采用鑲壩技術后減少石方開挖18.5萬m3，節省模板624m2，減少砼工程量12.5萬m3，減少固結灌漿進尺12488m。節省工程直接投資3428.5萬元，縮短工期5個月。鑲壩技術在觀音閣水庫中的應用達到了保證質量、節省投資、加快進度的目標。

4、結語

鑲壩技術的研究成功是筑壩技術的一次重大突破。這項技術的應用可節省大量工程投資，縮短工期，增加建筑物的安全度，而且有利于建筑物的總體布置。在幾個工程中的應用情況表明，鑲壩技術給筑壩施工帶來巨大的經濟效益和社會效益。由鑲壩技術自身特點的決定，將得到快速推廣應用，并為水利事業做出重大的貢獻。

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