水利水電樞紐大壩基礎(chǔ)處理的設(shè)計

林慶海

摘 要：基于現(xiàn)代水利水電工程的重要價值，建設(shè)人員對于水電水利系統(tǒng)的建設(shè)持有了更高的重視度，應(yīng)用細(xì)化處理的方式對待水電水利系統(tǒng)的每一處關(guān)鍵部位，盡可能地將質(zhì)量問題從水電工程中有效清除。在修建樞紐大壩時，不但需要將整個壩體構(gòu)建完整，同時還需要完善大壩各處的基礎(chǔ)位置處理工作，縮減大壩的基礎(chǔ)性問題。本文根據(jù)對樞紐大壩的建設(shè)經(jīng)驗，對其處理基礎(chǔ)部位的設(shè)計方法詳盡解析。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；樞紐大壩；基礎(chǔ)處理；設(shè)計方法

樞紐大壩在水電水利體系中具有的作用是不可被替代的，隨著大壩施工工作進(jìn)步，樞紐大壩的建設(shè)方法被改進(jìn)，原來存在于樞紐大壩之中的質(zhì)量缺陷被消除，樞紐大壩擁有了更高的強(qiáng)度，在對樞紐大壩進(jìn)行全方位處理時，施工者需要優(yōu)先對壩體的基礎(chǔ)部位加以處理，針對不同的基礎(chǔ)部位，可應(yīng)用的處理方法也不一樣，在設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)對基礎(chǔ)處理工作進(jìn)行考量，給出可靠的處理方法，本文對處理樞紐大壩基礎(chǔ)部位的方法進(jìn)行解釋。

1 樞紐大壩的基本施工情況分析

本文選擇某地的攔河大壩為分析對象，先對其樞紐大壩的實際建設(shè)情況進(jìn)行解析，以此來明確大壩處理工作要求，使處理建議更具參照與選用價值，其工程建設(shè)情況如下：

某攔河大壩為混凝土的重力壩，壩頂高程在139m，最大壩高達(dá)79m。壩基工程與水文的地質(zhì)條件簡便，發(fā)育有6條NNE向斷層和河床基巖淺槽，能夠給建筑物造成影響的斷層包括右岸F1、河床F2斷層等。基巖軟弱夾層與剪切裂隙情況良好，主要是NE向陡傾角和NW向的中傾角。以夾層的性狀可將其劃分成Ⅰ類破碎夾層、Ⅱ類泥化夾層等2種形式，而D2y層下部是其主要的分布位置。壩基巖體屬微中等透水巖體，具有良好的防滲條件，裂隙水是地下水的重要構(gòu)成，而裂隙性承壓水是局部的主要組成，相對不透水層（q≤1Lu）埋深：河床在35～60m，兩岸在50～90m。大致上看出，壩基巖體力學(xué)具有較高的強(qiáng)度，能夠達(dá)到混凝土重力壩建壩的需要。但會出現(xiàn)下列工程地質(zhì)造成的種種問題，這就需要制定相關(guān)的處理措施以解決以下幾個問題：兩岸巖體層位錯位；軟弱夾層問題；壩基滲漏問題。

2 開挖基礎(chǔ)

在對樞紐大壩開展基礎(chǔ)處理工作時，首先需要對基礎(chǔ)進(jìn)行開挖，開挖處理建議如下：

2.1 選擇可靠的開挖方法

在對基礎(chǔ)進(jìn)行開挖時，工作人員需要對大壩已經(jīng)建成的部位進(jìn)行檢查，從眾多可用的開挖方法中選出最優(yōu)的開挖手段，根據(jù)前文對工程的分析可以了解到大壩的基礎(chǔ)形態(tài)，現(xiàn)有的大壩之中，臺階形式的大壩是相對常見的，因此在開挖基礎(chǔ)部位時，可以參照臺階式的大壩形態(tài)來完善基礎(chǔ)開挖部位，在對臺階平臺的寬度以及臺階之間的高差進(jìn)行測定時，需要對大壩的抗滑程度進(jìn)行考慮，盡量確保大壩體系的安全性，確定平臺的尺寸時要參照壩底的寬度，達(dá)到壩底寬度的一半即可，將臺階的高差控制在8m以上，10m以下，確定合適的開挖坡比值。

2.2 構(gòu)建穩(wěn)定的大壩基面

為了保障大壩基面的穩(wěn)定性，施工人員可以充分利用高程數(shù)據(jù)，如果河流兩岸位置的高程壩段處在相對較高的位置，施工者需要對河床部位進(jìn)行調(diào)整，對基巖標(biāo)準(zhǔn)的利用也很必要。在調(diào)查壩基的施工環(huán)境時，發(fā)現(xiàn)在施工范圍中有很多微型的新巖石，如果出現(xiàn)地質(zhì)缺陷、軟弱夾層以及斷裂構(gòu)造的情況時，該處施工環(huán)境的風(fēng)化程度會變得更為嚴(yán)重，而表部位置的巖石會出現(xiàn)發(fā)育深度偏低以及巖石不完整等問題，河床需要被控制在3m以內(nèi)。了解壩基的巖石的情況有助于優(yōu)化大壩基面施工工作，需要了解的情況包括風(fēng)化厚度、巖性以及巖體的完整程度等。

2.3 處理現(xiàn)有地質(zhì)缺陷

在基礎(chǔ)處理工作中，地質(zhì)缺陷是重點處理對象，如果大壩位置存在著嚴(yán)重的地質(zhì)缺陷，壩體的穩(wěn)定性也難以有效保持。在處理地質(zhì)缺陷時，可以根據(jù)具體的缺陷類型選出可靠的處理方法，對于軟弱夾層以及斷層問題，施工人員應(yīng)用掏挖以及利塞的方法可以獲得更優(yōu)質(zhì)的處理效果，在處理過程中需要對處理深度數(shù)值進(jìn)行明確，確保處理行為的精準(zhǔn)程度。

3 控制壩基滲流問題

參照壩基穩(wěn)定和消力池結(jié)構(gòu)抗浮穩(wěn)定的相關(guān)情況，并且對壩基滲流實施有效的處理方法，這是為了能夠減小低滲透壓力及減少滲漏量，確保壩基泥化軟弱夾層的滲透較為穩(wěn)定。壩基滲控使用垂直灌漿帷幕的方法，由于河床泄洪壩段與水墊塘建基面開挖出現(xiàn)高程低、水頭高、壩基揚(yáng)壓力大等問題，尤其是水墊塘的抗浮穩(wěn)定性差，在設(shè)計時會出現(xiàn)一定的困難。

通過排水方案比較，認(rèn)為使用封閉帷幕抽水排水能夠很好地削減地基揚(yáng)壓力，增加壩的安全度。這就需要使用封閉抽排方案。在分析計算地下滲流場得出，封閉抽排方案能夠減小河床泄洪壩段及水墊塘壩基揚(yáng)壓力，從而達(dá)到揚(yáng)壓力折減系數(shù)α1=0.25、α2=0.4的標(biāo)準(zhǔn)。兩岸壩肩、山體及近岸地段使用的常規(guī)主帷幕排水方法，能夠達(dá)到足揚(yáng)壓力折減系數(shù)α：近岸地段0.25、兩岸0.35的設(shè)計要求。

基礎(chǔ)排水孔能夠發(fā)揮出很好的減小壩基揚(yáng)壓力作用，其作用主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)主排水孔、封閉排水孔、輔助排水孔等方面。為達(dá)到壩基揚(yáng)壓力的標(biāo)準(zhǔn)，在防滲主帷幕后設(shè)置一排基礎(chǔ)主排水孔，沿水墊塘周邊呈"U"型設(shè)置一排封閉排水孔，同時對封閉抽排區(qū)內(nèi)縱橫設(shè)置3道輔助排水孔來改善封閉抽排的效果。排水孔關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)：排水孔孔距在3.0m，孔徑大小91～110mm，主排水孔和封閉排水孔均為斜孔，傾角為75°，輔助排水孔則是垂直孔。主排水孔孔深通常根據(jù)帷幕孔深的2/3進(jìn)行調(diào)整，封閉排水孔深在10m，輔助排水孔深為8m。

4 結(jié)束語

本文以水利水電系統(tǒng)之中的樞紐大壩為重點研究對象，從其基礎(chǔ)部位處理工作出發(fā)，解析了處理基礎(chǔ)部位的可靠方法，在處理各個基礎(chǔ)部位時，施工者需要優(yōu)先處理該工程系統(tǒng)的常見的質(zhì)量不良的情況，對滲壓情況以及壩基滲流情況等樞紐大壩的多種數(shù)據(jù)加以把握。本文選擇了在建的樞紐大壩最為分析案例，根據(jù)其存在的基礎(chǔ)性問題給出了基礎(chǔ)處理方案，從最終的大壩建設(shè)情況可以了解到本文提出的處理建議都有比較好的實際應(yīng)用效果，大壩具有了更好的降壓與排滲能力，在后續(xù)的壩基處理工作中，還要做好基礎(chǔ)處理效果檢測工作。

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