【摘要】隨著水利工程建設(shè)要求的不斷提高，研究其建基面確定與壩基巖體開挖凸顯出重要意義。本文首先介紹了巖體質(zhì)量分級(jí)，分析了壩基巖體利用情況回顧，研究了拱壩建基面優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】水利工程；建基面確定；壩基巖體；開挖
一、前言
作為水利工程方面的一項(xiàng)重要工作，其建基面確定與壩基巖體開挖在近期得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升建基面確定與壩基巖體開挖的實(shí)踐水平，從而有效優(yōu)化水利工程的最終整體效果。
二、巖體質(zhì)量分級(jí)
巖體質(zhì)量分級(jí)是復(fù)雜巖體工程質(zhì)量的分解和歸納，它既是研究巖體工程質(zhì)量的一種手段，又是表征巖體工程特性的一種方法，是工程巖體穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)，在工程設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)巖體工程間起著橋梁的作用。
目前，以巖石強(qiáng)度、風(fēng)化程度、巖體完整性和節(jié)理性狀等參數(shù)對(duì)壩基巖體進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)的方法基本得到業(yè)界的認(rèn)同；另外，加拿大地質(zhì)專家康拜爾對(duì)我國二灘水電站咨詢時(shí)，提出了巖體3級(jí)分類的簡(jiǎn)單分級(jí)方法：即將壩基巖體分為工程利用巖體、經(jīng)過工程處理后可利用的巖體和不可利用的巖體3類，該分類在加拿大和南非某些工程都有應(yīng)用。我國壩基巖體分類的研究工作起步較晚，從2O世紀(jì)5O年代至7O年代中期，主要以巖體風(fēng)化程度作為巖體工程地質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，并將這種分級(jí)列入《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》。隨后，以中國科學(xué)院地質(zhì)所谷德振教授為首創(chuàng)建的《巖體工程地質(zhì)力學(xué)》分級(jí)方案在地下及地面工程巖體分類中得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入2O世紀(jì)8O年代后，我國對(duì)壩基巖體分類及評(píng)價(jià)，已由單因素向多因素、由定性向定量方向發(fā)展。中國水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院于1988年提出壩基巖體質(zhì)量分級(jí)表，主要依據(jù)巖石強(qiáng)度、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體受力條件3個(gè)基本因素進(jìn)行分級(jí)，同時(shí)給出各類巖體力學(xué)參數(shù)，基本做到了定性與定量相結(jié)合；后期的小灣水電站壩基巖體質(zhì)量分類、“三峽YZP法”巖體質(zhì)量分類均主要是遵循此原則進(jìn)行。
三、壩基巖體利用情況回顧
壩基巖體利用技術(shù)隨工程地質(zhì)勘探技術(shù)的提高和水電工程建設(shè)的實(shí)踐不斷發(fā)展和提高。早期的工程地質(zhì)勘探僅僅提供一般的地質(zhì)平面與剖面圖，以后又在剖面圖上增加了風(fēng)化分帶，基巖地質(zhì)圖也有所發(fā)展，20世紀(jì)70年代，發(fā)展為基巖利用等高線圖，為設(shè)計(jì)人員提供了較大的方便。
拱壩建基面確定多按巖體風(fēng)化程度，傾向于多挖，一般高壩要求開挖到新鮮或微風(fēng)化巖體，中低壩開挖到弱風(fēng)化或半風(fēng)化巖體，但是由于以下原因：1）高壩往往采取其他處理措施而降低開挖標(biāo)準(zhǔn)；2）有些中小型壩以開挖作為基礎(chǔ)處理的主要手段。故要求較高；3）雖是同一風(fēng)化程度而不同類型的巖石軟硬、強(qiáng)度相差很大，巖性軟弱的壩基要求較高，從而使高、低拱壩在開挖上往往無明顯的界限，有些較高拱壩汗挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化巖石，而有些中小型拱壩反而要求開挖到新鮮巖石。因此，1985年頒布執(zhí)行的《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.2.1條規(guī)定，“壩基開挖深度，除應(yīng)滿足第7.1.1條的要求外，還應(yīng)根據(jù)壩傳來的荷載、壩基內(nèi)的應(yīng)力分布情況、基巖的地質(zhì)力學(xué)條件和物理力學(xué)性質(zhì)、壩基處理的效果、工期和費(fèi)用等綜合研究確定。一般高壩應(yīng)盡量開挖至新鮮或微風(fēng)化的基巖，中壩應(yīng)盡量開挖至微風(fēng)化或弱風(fēng)化中、下部的基巖。”與SDJ21―78第89條規(guī)定相比已經(jīng)有所放寬，基本與1984年公布的SDJ21―78規(guī)范的補(bǔ)充規(guī)定中第6條一致，第6條為“混凝土重力壩的基礎(chǔ)，高壩可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部基巖上，中壩可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上，兩岸地形較高部位的壩段，尚可適當(dāng)放寬。具體開挖深度，應(yīng)根據(jù)壩基的應(yīng)力、巖石的力學(xué)指標(biāo)、基礎(chǔ)的變形和穩(wěn)定性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的要求和基礎(chǔ)加固處理的效果，工期和費(fèi)用等經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，設(shè)計(jì)采用的抗剪指標(biāo)參數(shù)應(yīng)與利用基巖的標(biāo)準(zhǔn)互相適應(yīng)。”
而我國《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄中對(duì)巖石風(fēng)化程度的劃分主要從巖石的顏色、光澤、巖體組織結(jié)構(gòu)的變化及破碎程度、礦物成分的變化、物理力學(xué)特性的變化等主要特征，在現(xiàn)場(chǎng)憑肉眼鑒定進(jìn)行風(fēng)化分類，是定性的，于受到主觀的影響，在判斷上很難排除個(gè)人偏見，在工程實(shí)踐中往往很難有一致的看法，大多都比較保守，而且以巖石風(fēng)化帶作為壩基巖體開挖標(biāo)準(zhǔn)并不能反映巖石本身的強(qiáng)度和變形特征。完整的、無裂隙的弱風(fēng)化巖石，其變形模量也可能比裂隙發(fā)育的新鮮巖石高。對(duì)于壩肩抗滑穩(wěn)定，則主要受緩傾角的軟弱夾層控制。
四、拱壩建基面優(yōu)化
一般認(rèn)為，壩基嵌入深度越大，基巖完整性越好，其承載力越高，對(duì)壩體的應(yīng)力和變形越有利，大壩安全度越高。從工程的穩(wěn)定性看，壩體坐落在比較完整的基礎(chǔ)上無疑會(huì)安全些。然而，當(dāng)基巖完整性越好時(shí)，基礎(chǔ)的剛度也越大，會(huì)促使壩基上游大面積拉力區(qū)的擴(kuò)展。此外，致密的巖石其排水性也差。由此可見，最佳的嵌入深度是由一些相互矛盾的要求決定的。因此對(duì)設(shè)計(jì)方案必須進(jìn)行仔細(xì)的研究分析。巖石基礎(chǔ)只要沒有大裂隙和夾層切割，就是在風(fēng)化帶里其承載能力也是很大的，因而，把壩體放到有裂隙和可變形的巖石上，既可以滿足技術(shù)上的要求，也能滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，并能保證建筑物有足夠的安全度。高拱壩一般建在深山峽谷地區(qū)，壩基嵌入深度過大，壩基大量開挖也會(huì)帶來其他的技術(shù)問題，如壩基上、下游高邊坡的穩(wěn)定問題、由于高地應(yīng)力引起的巖體工程問題、因壩軸線加長引起的工程荷載增大問題等。高邊坡的支護(hù)需要掛網(wǎng)、噴錨等工程措施，需要增加鋼材、混凝土、勞力、時(shí)間，而且開挖后還需要運(yùn)輸，不僅浪費(fèi)大量的人力、物力，還會(huì)給施工造成干擾，增加施工難度，影響整個(gè)工期。工作量增加造成工期延后，使電站的投資成本增加。壩體深嵌不僅加大了壩體承受水壓力的面積，增大了壩體的總荷載，同時(shí)增加了壩體混凝土的工程量。
拱壩建基面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的一大進(jìn)步就是從傳統(tǒng)的定性確定向定量確定過渡。其前提條件是壩基勘探技術(shù)的進(jìn)步以及拱壩計(jì)算手段和計(jì)算方法的不斷完善。巖體質(zhì)量分級(jí)法起源于20世紀(jì)40年代，由于該法綜合考慮了巖體結(jié)構(gòu)特性、巖石強(qiáng)度、變形特性、滲透性、初始應(yīng)力狀態(tài)等，已經(jīng)成為當(dāng)今建拱壩基面地質(zhì)評(píng)判的主要依據(jù)。巖石質(zhì)量分級(jí)法已經(jīng)逐步由單因素分級(jí)向多因素分級(jí)，從定性向半定量方向發(fā)展。“七五”攻關(guān)時(shí)，結(jié)合二灘、李家峽工程建基面優(yōu)化，總結(jié)出了一套程序、方法。如：將壩體和壩基視為整體，著眼于深化壩體工程特性的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)各種因素偶合作用的分析和壩工建筑物最佳體型的研究以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合論證；研究明確影響建基面的主要因素，并對(duì)其做出了評(píng)價(jià)；對(duì)壩基巖體進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)并提出合理的力學(xué)參數(shù)；對(duì)壩軸線位置進(jìn)行優(yōu)選，最大限度地回避不利，因素，盡量避免高地應(yīng)力集中區(qū)，最充分地利用有利條件；深入研究了弱風(fēng)化巖體的可利用性。
五、結(jié)束語
通過對(duì)水利工程建基面確定與壩基巖體開挖的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)工作的順利開展，有賴于對(duì)多項(xiàng)影響因素的掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從水利工程建設(shè)的客觀實(shí)際出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的建基面確定與壩基巖體開挖方案。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王文忠.論建筑工程施工中的質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2011（27）：88-89.
[2] 王磊.淺談工程項(xiàng)目施工的質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012（28）：112-113.
[3] 張樹峰，張鵬，滕克營.工程施工質(zhì)量保證的探討[J].科技信息.2013（01）：133-135.
【關(guān)鍵詞】水利工程；建基面確定；壩基巖體；開挖
一、前言
作為水利工程方面的一項(xiàng)重要工作，其建基面確定與壩基巖體開挖在近期得到了長足的發(fā)展和進(jìn)步。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升建基面確定與壩基巖體開挖的實(shí)踐水平，從而有效優(yōu)化水利工程的最終整體效果。
二、巖體質(zhì)量分級(jí)
巖體質(zhì)量分級(jí)是復(fù)雜巖體工程質(zhì)量的分解和歸納，它既是研究巖體工程質(zhì)量的一種手段，又是表征巖體工程特性的一種方法，是工程巖體穩(wěn)定分析的基礎(chǔ)，在工程設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)巖體工程間起著橋梁的作用。
目前，以巖石強(qiáng)度、風(fēng)化程度、巖體完整性和節(jié)理性狀等參數(shù)對(duì)壩基巖體進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)的方法基本得到業(yè)界的認(rèn)同；另外，加拿大地質(zhì)專家康拜爾對(duì)我國二灘水電站咨詢時(shí)，提出了巖體3級(jí)分類的簡(jiǎn)單分級(jí)方法：即將壩基巖體分為工程利用巖體、經(jīng)過工程處理后可利用的巖體和不可利用的巖體3類，該分類在加拿大和南非某些工程都有應(yīng)用。我國壩基巖體分類的研究工作起步較晚，從2O世紀(jì)5O年代至7O年代中期，主要以巖體風(fēng)化程度作為巖體工程地質(zhì)分類標(biāo)準(zhǔn)，并將這種分級(jí)列入《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》。隨后，以中國科學(xué)院地質(zhì)所谷德振教授為首創(chuàng)建的《巖體工程地質(zhì)力學(xué)》分級(jí)方案在地下及地面工程巖體分類中得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入2O世紀(jì)8O年代后，我國對(duì)壩基巖體分類及評(píng)價(jià)，已由單因素向多因素、由定性向定量方向發(fā)展。中國水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院于1988年提出壩基巖體質(zhì)量分級(jí)表，主要依據(jù)巖石強(qiáng)度、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體受力條件3個(gè)基本因素進(jìn)行分級(jí)，同時(shí)給出各類巖體力學(xué)參數(shù)，基本做到了定性與定量相結(jié)合；后期的小灣水電站壩基巖體質(zhì)量分類、“三峽YZP法”巖體質(zhì)量分類均主要是遵循此原則進(jìn)行。
三、壩基巖體利用情況回顧
壩基巖體利用技術(shù)隨工程地質(zhì)勘探技術(shù)的提高和水電工程建設(shè)的實(shí)踐不斷發(fā)展和提高。早期的工程地質(zhì)勘探僅僅提供一般的地質(zhì)平面與剖面圖，以后又在剖面圖上增加了風(fēng)化分帶，基巖地質(zhì)圖也有所發(fā)展，20世紀(jì)70年代，發(fā)展為基巖利用等高線圖，為設(shè)計(jì)人員提供了較大的方便。
拱壩建基面確定多按巖體風(fēng)化程度，傾向于多挖，一般高壩要求開挖到新鮮或微風(fēng)化巖體，中低壩開挖到弱風(fēng)化或半風(fēng)化巖體，但是由于以下原因：1）高壩往往采取其他處理措施而降低開挖標(biāo)準(zhǔn)；2）有些中小型壩以開挖作為基礎(chǔ)處理的主要手段。故要求較高；3）雖是同一風(fēng)化程度而不同類型的巖石軟硬、強(qiáng)度相差很大，巖性軟弱的壩基要求較高，從而使高、低拱壩在開挖上往往無明顯的界限，有些較高拱壩汗挖到微風(fēng)化或弱風(fēng)化巖石，而有些中小型拱壩反而要求開挖到新鮮巖石。因此，1985年頒布執(zhí)行的《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.2.1條規(guī)定，“壩基開挖深度，除應(yīng)滿足第7.1.1條的要求外，還應(yīng)根據(jù)壩傳來的荷載、壩基內(nèi)的應(yīng)力分布情況、基巖的地質(zhì)力學(xué)條件和物理力學(xué)性質(zhì)、壩基處理的效果、工期和費(fèi)用等綜合研究確定。一般高壩應(yīng)盡量開挖至新鮮或微風(fēng)化的基巖，中壩應(yīng)盡量開挖至微風(fēng)化或弱風(fēng)化中、下部的基巖。”與SDJ21―78第89條規(guī)定相比已經(jīng)有所放寬，基本與1984年公布的SDJ21―78規(guī)范的補(bǔ)充規(guī)定中第6條一致，第6條為“混凝土重力壩的基礎(chǔ)，高壩可建在新鮮、微風(fēng)化或弱風(fēng)化下部基巖上，中壩可建在微風(fēng)化至弱風(fēng)化上部基巖上，兩岸地形較高部位的壩段，尚可適當(dāng)放寬。具體開挖深度，應(yīng)根據(jù)壩基的應(yīng)力、巖石的力學(xué)指標(biāo)、基礎(chǔ)的變形和穩(wěn)定性，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的要求和基礎(chǔ)加固處理的效果，工期和費(fèi)用等經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，設(shè)計(jì)采用的抗剪指標(biāo)參數(shù)應(yīng)與利用基巖的標(biāo)準(zhǔn)互相適應(yīng)。”
而我國《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄中對(duì)巖石風(fēng)化程度的劃分主要從巖石的顏色、光澤、巖體組織結(jié)構(gòu)的變化及破碎程度、礦物成分的變化、物理力學(xué)特性的變化等主要特征，在現(xiàn)場(chǎng)憑肉眼鑒定進(jìn)行風(fēng)化分類，是定性的，于受到主觀的影響，在判斷上很難排除個(gè)人偏見，在工程實(shí)踐中往往很難有一致的看法，大多都比較保守，而且以巖石風(fēng)化帶作為壩基巖體開挖標(biāo)準(zhǔn)并不能反映巖石本身的強(qiáng)度和變形特征。完整的、無裂隙的弱風(fēng)化巖石，其變形模量也可能比裂隙發(fā)育的新鮮巖石高。對(duì)于壩肩抗滑穩(wěn)定，則主要受緩傾角的軟弱夾層控制。
四、拱壩建基面優(yōu)化
一般認(rèn)為，壩基嵌入深度越大，基巖完整性越好，其承載力越高，對(duì)壩體的應(yīng)力和變形越有利，大壩安全度越高。從工程的穩(wěn)定性看，壩體坐落在比較完整的基礎(chǔ)上無疑會(huì)安全些。然而，當(dāng)基巖完整性越好時(shí)，基礎(chǔ)的剛度也越大，會(huì)促使壩基上游大面積拉力區(qū)的擴(kuò)展。此外，致密的巖石其排水性也差。由此可見，最佳的嵌入深度是由一些相互矛盾的要求決定的。因此對(duì)設(shè)計(jì)方案必須進(jìn)行仔細(xì)的研究分析。巖石基礎(chǔ)只要沒有大裂隙和夾層切割，就是在風(fēng)化帶里其承載能力也是很大的，因而，把壩體放到有裂隙和可變形的巖石上，既可以滿足技術(shù)上的要求，也能滿足經(jīng)濟(jì)上的要求，并能保證建筑物有足夠的安全度。高拱壩一般建在深山峽谷地區(qū)，壩基嵌入深度過大，壩基大量開挖也會(huì)帶來其他的技術(shù)問題，如壩基上、下游高邊坡的穩(wěn)定問題、由于高地應(yīng)力引起的巖體工程問題、因壩軸線加長引起的工程荷載增大問題等。高邊坡的支護(hù)需要掛網(wǎng)、噴錨等工程措施，需要增加鋼材、混凝土、勞力、時(shí)間，而且開挖后還需要運(yùn)輸，不僅浪費(fèi)大量的人力、物力，還會(huì)給施工造成干擾，增加施工難度，影響整個(gè)工期。工作量增加造成工期延后，使電站的投資成本增加。壩體深嵌不僅加大了壩體承受水壓力的面積，增大了壩體的總荷載，同時(shí)增加了壩體混凝土的工程量。
拱壩建基面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的一大進(jìn)步就是從傳統(tǒng)的定性確定向定量確定過渡。其前提條件是壩基勘探技術(shù)的進(jìn)步以及拱壩計(jì)算手段和計(jì)算方法的不斷完善。巖體質(zhì)量分級(jí)法起源于20世紀(jì)40年代，由于該法綜合考慮了巖體結(jié)構(gòu)特性、巖石強(qiáng)度、變形特性、滲透性、初始應(yīng)力狀態(tài)等，已經(jīng)成為當(dāng)今建拱壩基面地質(zhì)評(píng)判的主要依據(jù)。巖石質(zhì)量分級(jí)法已經(jīng)逐步由單因素分級(jí)向多因素分級(jí)，從定性向半定量方向發(fā)展。“七五”攻關(guān)時(shí)，結(jié)合二灘、李家峽工程建基面優(yōu)化，總結(jié)出了一套程序、方法。如：將壩體和壩基視為整體，著眼于深化壩體工程特性的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)各種因素偶合作用的分析和壩工建筑物最佳體型的研究以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合論證；研究明確影響建基面的主要因素，并對(duì)其做出了評(píng)價(jià)；對(duì)壩基巖體進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)并提出合理的力學(xué)參數(shù)；對(duì)壩軸線位置進(jìn)行優(yōu)選，最大限度地回避不利，因素，盡量避免高地應(yīng)力集中區(qū)，最充分地利用有利條件；深入研究了弱風(fēng)化巖體的可利用性。
五、結(jié)束語
通過對(duì)水利工程建基面確定與壩基巖體開挖的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)工作的順利開展，有賴于對(duì)多項(xiàng)影響因素的掌控，有關(guān)人員應(yīng)該從水利工程建設(shè)的客觀實(shí)際出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的建基面確定與壩基巖體開挖方案。
參考文獻(xiàn)：
[1] 王文忠.論建筑工程施工中的質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2011（27）：88-89.
[2] 王磊.淺談工程項(xiàng)目施工的質(zhì)量控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012（28）：112-113.
[3] 張樹峰，張鵬，滕克營.工程施工質(zhì)量保證的探討[J].科技信息.2013（01）：133-135.
