研究納井田水庫工程大壩基礎(chǔ)的處理設(shè)計(jì)

田小軍

(安順市水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 安順 561000)

研究納井田水庫工程大壩基礎(chǔ)的處理設(shè)計(jì)

田小軍

(安順市水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州 安順 561000)

基于目前水庫工程大壩進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工建設(shè)過程中存在的問題缺陷，文章以納井田水庫為例，結(jié)合所處的水文地質(zhì)條件分析了大壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建設(shè)要求，并提出了與之對(duì)應(yīng)的處理設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用。結(jié)果表明，水庫大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)效果，需在明確基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)要求的情況下，找出壩基開挖處理、基礎(chǔ)固結(jié)處理以及帷幕灌漿處理設(shè)計(jì)應(yīng)用控制策略。

納井田水庫；大壩基礎(chǔ)；帷幕灌漿；基礎(chǔ)固結(jié)

0 引 言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人們對(duì)水庫工程大壩建設(shè)使用安全穩(wěn)定性的要求越來越高。然而，在實(shí)際施工建設(shè)過程中，受地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境的影響，使得工程設(shè)計(jì)應(yīng)用目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。其中大壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是受水文地質(zhì)影響最大的施工項(xiàng)目，為此，研究人員應(yīng)結(jié)合水文地質(zhì)勘察結(jié)果以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)要求的情況下，設(shè)計(jì)出最為科學(xué)合理的大壩基礎(chǔ)處理方案。這是緩解地區(qū)人們?nèi)罕娪盟畨毫Φ年P(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其重視起來。

1 工程概況

納井田水庫工程是以灌溉為主，六馬鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水及周邊農(nóng)村人蓄飲水次之的社會(huì)公益性建設(shè)項(xiàng)目，其主要任務(wù)就是解決農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水及周邊農(nóng)村人蓄飲水及其它用水問題。由于大壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)受地質(zhì)水文問題的影響，使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工建設(shè)存在一系列的不穩(wěn)定性因素。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從在實(shí)際工程項(xiàng)目出發(fā)，即在明確水庫大壩工程對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建設(shè)要求基礎(chǔ)上，優(yōu)化大壩基礎(chǔ)的處理設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水庫工程建設(shè)使用安全性與耐久性的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 納井田水庫大壩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)要求

由于納井田水庫壩基建于中等風(fēng)化層底部，因此，建設(shè)人員需要開挖至4-6m，才能挖出強(qiáng)風(fēng)化層，進(jìn)而進(jìn)行控制處理。對(duì)于兩岸岸坡壩段基礎(chǔ)開挖形狀來說，在平行壩軸線方向應(yīng)開挖成有足夠?qū)挾鹊呐_(tái)階狀，基礎(chǔ)中存在如表層夾泥裂隙、嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)及節(jié)理蜜集等均宜挖除后，用C15混凝土回填。壩址區(qū)無斷裂構(gòu)造發(fā)育，組成壩基的巖層為三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)砂巖、泥頁巖。巖層厚度較大，在壩區(qū)出露連續(xù)性好，巖層傾向右岸偏上游，傾角48°-60°。巖石為BⅢ2類中硬巖，壩址及下游未見跌坎及臨空面，壩基深部巖層厚度大，層間膠結(jié)良好，除層面外，無軟弱結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層存在，壩基不存在深層滑動(dòng)問題。但上部巖層淺層節(jié)理和縱向裂隙較發(fā)育，壩基存在可能的淺層滑動(dòng)問題，壩基(肩)需作固結(jié)灌漿處理。

根據(jù)壩區(qū)水文地質(zhì)條件以及水庫大壩的農(nóng)作物灌溉定額，壩基及兩岸均無絕對(duì)的隔水邊界存在，防滲帷幕為懸掛式[1]。表1為納井田水庫農(nóng)作物灌溉定額成果表。

具體來說，就是以鉆孔壓水實(shí)驗(yàn)和巖石聲波測得結(jié)果作為依據(jù)，壩基(肩)防滲帷幕灌漿孔下限以進(jìn)入?yún)螛s值q=5Lu線5m控制，向左岸兩岸山，對(duì)地下水位進(jìn)行延伸。采用底循環(huán)方式進(jìn)行灌漿，在兩岸坡存在相應(yīng)覆蓋地層段，而對(duì)于基巖段而言，需要在黏土層灌漿完成之后，通過自下到上的分段灌漿，對(duì)每段的長度進(jìn)行控制，促使其在4-6m之間，最大長度需在10m以內(nèi)。所使用的灌漿材料主要使用的是強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa普通硅酸鹽水泥。在進(jìn)行具體灌漿過程中，灌漿標(biāo)準(zhǔn)為：對(duì)其開展相應(yīng)壓水試驗(yàn)，保障已經(jīng)灌漿段的巖石，按透水率q<5Lu進(jìn)行科學(xué)檢查[2]。進(jìn)一步優(yōu)化水庫大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用。

表1 納井田水庫農(nóng)作物灌溉定額成果表

2.1 壩基開挖處理設(shè)計(jì)

納井田水庫的基礎(chǔ)開挖順序設(shè)計(jì)為：先對(duì)岸坡進(jìn)行施工，然后對(duì)河床進(jìn)行施工，同時(shí)采用自上而下的方式實(shí)施分層開挖。從實(shí)際情況進(jìn)行分析，也就是結(jié)合水工設(shè)計(jì)的具體要求，需將基礎(chǔ)開挖倒中等風(fēng)化層底部位置。這種情況下，對(duì)壩基進(jìn)行開挖，主要分成兩期進(jìn)行，在一期對(duì)兩個(gè)壩肩進(jìn)行開挖，第二期，主要是對(duì)河床進(jìn)行開挖。在對(duì)一期進(jìn)行開挖過程中，使用的主要方式為，使用輕便的淺孔鉆梯段爆破，將梯段的高度設(shè)置為6-7m，對(duì)永久邊坡進(jìn)行開挖過程中，主要使用的是預(yù)裂爆破形式。二期開挖過程中，采用的主要是較為輕便的潛孔鉆梯，在鉆梯段進(jìn)行爆破，然后在梯段6-7m的高度，進(jìn)行永久邊坡的爆破。

2.2 基礎(chǔ)固結(jié)處理設(shè)計(jì)

由于上部巖層淺層節(jié)理和縱向裂隙較發(fā)育，壩基存在可能的淺層滑動(dòng)問題，因此，如果壩型采用重力壩，孔深以進(jìn)入基巖5m計(jì)，鉆孔進(jìn)尺3560m，灌漿進(jìn)尺2225m；鉆灌比1.6∶1。此外，因壩址壩基持力層為三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)砂巖、泥頁巖。左岸坡基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度5.5m，右岸坡基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度3.5m。

2.3 壩基開挖處理設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)固結(jié)處理設(shè)計(jì)、帷幕灌漿處理設(shè)計(jì)

沿壩軸線布置帷幕線，為單排；孔距為3m。實(shí)施帷幕灌漿施工過程中，主要使用的是自下而上的方式進(jìn)行施工，并且遵循逐漸加密的原則。使用YQ-100型潛孔鉆造孔，BW-200電動(dòng)雙缸臥式灌漿機(jī)孔內(nèi)循環(huán)法灌漿[3]。如果對(duì)大壩進(jìn)行開挖，達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)深度的時(shí)候，可以做相應(yīng)的灌漿廊道，此后，沿著壩軸線對(duì)灌漿孔進(jìn)行布設(shè)，將其作為防滲帷幕，帷幕形式為懸掛式，根據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)及巖石聲波結(jié)果，壩基(肩)防滲帷幕灌漿孔下限以進(jìn)入?yún)螛s值q=5Lu線5m控制，逐漸向左右兩岸進(jìn)行延伸，將地下水作為邊界。設(shè)計(jì)相應(yīng)灌漿方法，主要有純壓式，也就是在，兩岸坡具備相應(yīng)的覆蓋地層段，針對(duì)基巖段而言，需要在對(duì)黏土層灌漿完成后進(jìn)行，對(duì)其進(jìn)行施工，主要使用的是從下到上的方式進(jìn)行分段，每段的長度為4-6m。灌漿工程量：造孔進(jìn)尺3366.4m，灌漿進(jìn)尺3139.2m，鉆灌比1.07∶1。檢查孔數(shù)按灌漿孔的10%布設(shè)，約為10個(gè)孔，檢查孔進(jìn)尺按灌漿進(jìn)尺的15%計(jì)，約為470m。

3 結(jié) 語

綜上所述，水庫大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用要結(jié)合水文地質(zhì)條件和工程設(shè)計(jì)要求的農(nóng)作物灌溉目標(biāo)，來確定相應(yīng)的問題處理方案。事實(shí)證明，在優(yōu)化壩基開挖處理設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)固結(jié)處理設(shè)計(jì)以及帷幕灌漿處理設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用后，不僅降低了水文地質(zhì)對(duì)其帶來的影響，還提高了大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的有效性。為此，研究人員應(yīng)將其作用于實(shí)踐，從而水庫工程發(fā)揮出應(yīng)有的作用價(jià)值。

[1]諶海鋒.水利水電大壩工程基礎(chǔ)的處理設(shè)計(jì)分析[J].江西建材,2013(06):183-184.

[2]傅汝強(qiáng).以豐巖水庫工程為例淺析大壩構(gòu)造和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題[J].廣東科技,2012(23)：152-153.

[3]楊飛.大壩工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題與處理方式的若干研究及討論[J].河南水利與南水北調(diào),2016(03):91-92.

TV551.4

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1007-7596(2017)09-0184-02

2017-08-18

田小軍(1965-)，男，貴州開陽人，工程師，從事水利水電勘測設(shè)計(jì)工作。