水利樞紐大壩是我國重要的水利工程項目，關(guān)系著地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和人們的生產(chǎn)生活，而水利樞紐大壩周圍的水文地質(zhì)情況往往比較復(fù)雜，這就對于基礎(chǔ)處理設(shè)計提出了更高的要求。根據(jù)水利樞紐大壩工程項目的基本情況，采用科學(xué)合理的基礎(chǔ)處理設(shè)計，提高大壩基礎(chǔ)的牢固性和穩(wěn)定性，延長水利樞紐大壩的使用壽命。

一、水利樞紐大壩的基本情況

某水利樞紐大壩的壩高55m，壩軸線長123m，是一個中小型混凝土重力壩，周圍水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，壩基工程上有5條基巖淺槽和NEE向斷層，河床F1斷層、右岸F1斷層對周圍構(gòu)建物的穩(wěn)定性造成影響，剪切裂隙和基巖軟弱夾層情況良好，存在著NW傾角和NE傾角，根據(jù)夾層形狀，主要包含I類泥化夾層、II類破碎夾層。該水利樞紐大壩的壩基巖層是一種透水巖體，防滲性能較好，但是含有大量的地下水，壩基局部區(qū)域含有裂隙性承壓水，相對于不透水層有小于1Lu埋深。壩基巖體的強度較高可以滿足混凝土重力壩對于承載力的要求，但是很容易出現(xiàn)壩基滲漏、軟弱夾層和巖體錯位等問題。

二、水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理設(shè)計要點

1、合理開挖大壩基礎(chǔ)

合適的基礎(chǔ)開挖方式是水利樞紐大壩開挖的重要環(huán)節(jié)，當前最常見的一種開挖方式是臺階式，臺階平臺的寬度和高差對于壩體的穩(wěn)定性和抗滑性有著重要影響，為了確保水利樞紐大壩基礎(chǔ)的牢固性，臺階高度差應(yīng)小于3m，坡度開挖比值控制在1：0.35。同時，水利樞紐大壩施工時，由于高程壩段的位置相對比較高，應(yīng)結(jié)合基巖實際情況，適當調(diào)整河床位置。該水利樞紐大壩基礎(chǔ)部位的巖層多是半新巖石，一旦出現(xiàn)地質(zhì)缺陷、軟弱基層、斷裂構(gòu)造等問題，會加速巖石風(fēng)化，考慮到表面巖層的穩(wěn)定性和完整性較差，并且裂隙位置較深，河床兩岸之間的距離為4～5m，通過壩基表面巖層發(fā)育情況、風(fēng)化厚度和巖體巖性等，溢流壩段的基礎(chǔ)開挖深度應(yīng)大于30m。另外，在水利樞紐大壩基礎(chǔ)開挖過程中，應(yīng)注意處理大壩周圍的地質(zhì)缺陷，主要包括兩方面：軟弱夾層和斷層，采用科學(xué)合理的方法和措施，如掏挖和利塞方式處理地質(zhì)缺陷。在處理斷層時，一般情況下，壩體混凝土開挖深度約2～2.5m，結(jié)合實際的巖體情況，可以適當擴大處理范圍，并且在處理軟弱夾層時，可以應(yīng)用掏挖方式，軟弱夾層深度是基礎(chǔ)開挖深度的1.5倍，采用深挖方式來處理斷層和夾層交叉區(qū)域以及夾層密集區(qū)。

2、基礎(chǔ)回填處理

水利樞紐大壩基礎(chǔ)開挖過程中往往需要挖掘勘探平洞和鉆孔，為了保障樞紐大壩的安全性和穩(wěn)定性，在勘探平洞和鉆孔中應(yīng)及時回填混凝土，結(jié)合該水利樞紐大壩的實際情況，可以采用以下回填設(shè)計方法。首先，對于勘探平洞和鉆孔的混凝土回填，應(yīng)考慮到水利樞紐大壩的應(yīng)力分布和防滲情況，相關(guān)處理設(shè)計方案應(yīng)符合基礎(chǔ)排水和壩基安全要求，例如，在該水利樞紐大壩勘探平洞中設(shè)置帷幕線，在小于20m大于10m范圍內(nèi)，先仔細清理勘探平洞，然后使用回填混凝土進行封堵處理。對于鉆孔的回填處理，應(yīng)結(jié)合該水利樞紐大壩拱座的應(yīng)力分布，應(yīng)用有限元方法分析計算混凝土回填深度。同時，對勘探平洞和鉆孔進行混凝土回填施工時，應(yīng)徹底清理勘探平洞和鉆孔中的廢棄物和雜質(zhì)，特別是將松動的巖塊清理干凈，然后再進行混凝土回填施工，并且充分考慮鉆孔和勘探平洞情況，將灌漿管路設(shè)置在回填區(qū)域，保障回填灌漿施工的順利進行。另外，對于鉆孔和勘探平洞中的狹縫狀、脈狀和管狀裂縫，可以采用封堵回填和灌漿回填相結(jié)合的方式，在勘探平洞、鉆孔和巖溶通道中設(shè)置止水片，并且當勘探平洞和鉆孔埋深較深，規(guī)模較大時，可以采用泵送回填施工方法，使孔洞中充滿混凝土，從而提高水利樞紐大壩基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和強度。

3、基巖加固處理

該水利樞紐大壩基礎(chǔ)包含大量的灰?guī)r，而灰?guī)r具有容易斷裂、易腐蝕、抗爆破性能弱等特點，若灰?guī)r處理不當會直接影響大壩基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性。結(jié)合該水利樞紐大壩的實際情況，采用固結(jié)灌漿處理方法，對大壩基礎(chǔ)進行加固處理，以不斷提高大壩基巖的穩(wěn)定性和抗?jié)B性能。水利樞紐大壩基礎(chǔ)往往會受到壓應(yīng)力和水平推力，在進行加固處理時，應(yīng)注意合理安排固結(jié)灌漿施工部位。由于該水利樞紐大壩下游的側(cè)應(yīng)力比較大，因此應(yīng)適應(yīng)擴大下游區(qū)域的固結(jié)灌漿處理面積，考慮到該水利樞紐大壩基礎(chǔ)周圍的水文地質(zhì)情況，適當加大加固處理深度。同時，對于大壩基礎(chǔ)存在地質(zhì)缺陷的區(qū)域，固結(jié)灌漿處理可以從20～30m范圍內(nèi)擴大到30～40m，并且設(shè)置15～20m的沉降縫，結(jié)合壩肩、近岸山體和水墊塘的施工情況，帷幕防滲設(shè)計河床壩基的透水率應(yīng)小于1Lu。另外，采用固結(jié)灌漿處理方法時，應(yīng)按照水利樞紐大壩基礎(chǔ)施工設(shè)計要求，有效控制混凝土配合比，盡量采用硅酸鹽水泥，減少混凝土的水化熱，混凝土灌漿壓力可以控制在0.4MPa。

4、基礎(chǔ)排水設(shè)計

結(jié)合該水利樞紐大壩的具體情況，選擇合適的基礎(chǔ)排水設(shè)計，利用封閉式帷幕抽水方法，降低壩基周圍的揚壓力，并且可以有效提高大壩基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性。在分析和計算該水利樞紐大壩的滲流場分布情況后，如果采用封閉式抽排方法對大壩基礎(chǔ)進行排水處理，可以降低泄洪壩段、水墊塘壩段的揚壓力達到0.35。如果應(yīng)用常規(guī)的帷幕形式，對兩岸壩肩、山體和近岸地段進行排水，堤段揚壓力為0.22，兩岸壩肩揚壓力為0.35。同時，為了保障該水利樞紐大壩基礎(chǔ)的排水效果，可設(shè)計主排水孔、封閉性排水孔、輔助性排水孔等，如圖1所示，在水墊塘和主帷幕后方區(qū)域設(shè)置主排水孔和封閉性排水孔，在封閉抽排范圍內(nèi)設(shè)計輔助性排水孔，排水孔間距應(yīng)控制在5m，直徑約90～110mm，主排水孔和封閉性排水孔采用傾斜形式，保持80度左右的傾斜角，垂直向上設(shè)置輔助性排水孔，并且主排水孔還具有降低大壩基礎(chǔ)主帷幕壓力的效果，主帷幕孔深應(yīng)控制為主排水孔深的1.5倍。在確定主排水孔深度以后，結(jié)合該水利樞紐大壩基礎(chǔ)的揚壓力條件，封閉性排水孔深度可以設(shè)置為10m，輔助性排水孔深度可以設(shè)置在15m，通過開展?jié)B透流變試驗，水利樞紐大壩基礎(chǔ)最佳的滲透比應(yīng)處于2.3～4.6之間。

結(jié)束語：

水利樞紐大壩基礎(chǔ)處理是一項專業(yè)、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)綜合考慮基礎(chǔ)強度、防滲要求等，結(jié)合大壩工程的實際情況，采用科學(xué)合理的基礎(chǔ)處理設(shè)計方案，推動水利工程的快速發(fā)展。

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