水利工程中大坝基础处理措施

水利工程中大坝基础处理措施

【摘要】当前我国的水利工程建设进入了快速发展的阶段，水利工程对社会和经济的发展做出了重要贡献。在水利工程中，大坝基础的安全稳定性直接关系到整个项目的质量，因而加强大坝基础处理显得尤为重要。本文针对大坝基础的处理进行了探讨，并对相关的技术处理措施结合项目进行了分析，为水利工程大坝基础处理提供一定的参考依据。

【关键词】水利工程；大坝基础；处理措施

进入世纪，我国的水利工程项目呈现高速发展的态势，运用于水利工程建设的技术也不断创新。水利工程项目中大坝的建设是工程的主体，其基础的安全可靠性直接关系到整个工程的质量和使用安全，因而在水利工程中要特别注意对大坝基础工程的建设，从而为大坝的正常蓄水使用创造良好的条件。

1 项目概况

某水利工程主要承担防洪任务，采用的是混凝土重力坝的形式，坝体的高度是75米，大坝的轴线长度320米。建设中坝基对地质的要求不是特别高，经勘察发现坝基的周边存在6条呈NE向的断裂层，存在河床基岩槽，对水坝存在较大影响的断层分布在右岸F1以及河床F2处。大坝的基岩为中等透水的岩体，其防渗性能较好，裂隙水与裂隙性承压水在整个地下水中占有较大比重，不透水层的规定是河床位置36～60米，河岸位置52～92米。

2 水利工程的大坝基础存在的问题

就工程的总体而言，在坝基基岩强度较大时，可以很好地满足混凝土重力坝的建造要求，当周围的地质条件不够理想存在断层时，就会产生相关的问题，对整个水利工程的建设造成影响，因而需要采取相关的措施来保证项目的质量和可靠性。针对坝基软弱夹层的情况，根据力学分析其力学性能相对较差，变形模量与抗剪强度值都偏低，从而造成坝基的抗压能力大大降低，无法可靠地承受上部荷载。而坝基的抗渗漏性，一般而言，大坝所在的区域其岩体具有较好的抗渗性，但在实践中地质条件会存在一定不足，F1、F2两处的断层对坝基造成了极大的影响，这两处贯穿坝基的裂隙极易造成松碎与渗漏的发生，必须对这一问题进行有针对性的防护处理以消除隐患。两岸岩体存在错位的问题，在进行大坝的选址时坝基的岩体强度较大，但在变形模量方面还是存在偏低的问题。河岸岩体夹杂的一些软弱夹层，也会诱发坝体应力错位的情况。针对存在的这些问题，在进行坝基施工时要采取相应的措施予以处理。

3 坝基的开挖控制

3.1 坝基开挖形式选择

大坝在进行基础开挖时选择的是台阶式，在采取这种开挖形式时，要依据坝体抗滑的安全要求来确定台阶的高度与每级台阶的具体宽度。当台阶的开挖宽度与坝底宽高之比大于0.5，并且台阶的高差大于8米时，需要进行放坡开挖，坡比控制在1：0.35。另外，为更好保证基坑开挖与实际标准相符，在进行坝基设计时，将坝基面略向上游方向做7度的倾斜设计，这样能够使坝基更好地发挥性能。同时需要关注河流两岸受到泄洪雾化水作用造成的侵蚀，在进行边坡的开挖时容易对坝基产生破坏，因而在施工中要提前做好相应的防护工作控制好坝基的工程开挖质量。

3.2 开挖高程的控制

在进行坝基的开挖时，当有两岸高程坝段过高的情况存在时，则应当参考基岩的相关情况来对河床实施改进，若存在裂缝和间隙夹层这些不利地质条件时，极易造成风化的进一步加剧。会呈现出裂隙的不断加深、处于表层的岩体完整性变差的问题。这就需要在对坝体基岩进行考察时要从多个方面进行综合分析，例如分析坝基岩体风化层厚、表层岩体的完整性特征及其岩性。针对河床的溢流坝段而言，要对其开挖高层进行严格的控制，同时要根据建设的需要适时地增加两岸挡水坝段高度。

3.3 地质缺陷进行的控制

在坝基中出现的地质缺陷有软弱夹层和断层等。针对这些地质缺陷在实施处置前，需要结合现场的具体情况进行详细的调查和分析，在明确了解情况的基础上进行相应处理方案的编制，针对上述的地质缺陷一般采取的处理措施包括掏挖和利塞。当对软弱夹层实施掏挖作业时，要严格控制掏挖的深度，一般是按照软弱夹层宽度的1至1.5倍进行掏挖，对于断层的开挖需要将开挖延伸至坝外2至3米处，同时还要注意做好断层交汇部位和夹层集中区的处理工作。

4 坝基的防渗控制

4.1 制定科学的设计方案

坝基渗流会对整个大坝的安全稳定性形成巨大威胁，在制定处理方案时要对坝基的稳定性和消力池结构进行分析，要将渗透压力及渗透水量有效降低，从而使软弱夹层可以保持良好的稳定性。固结灌浆在治理坝基渗流方面具有较好的效果，因河床泄洪坝呈现出抗浮稳定性相对较差、高程相对偏低和水头位置相对较高等特征，其对设计工作造成了不小的障碍。针对本水利项目，在设计时给出了两种不同的排水方案。一种是采取封闭帷幕抽排的方式，另一种是不设帷幕抽排。通过对两种方案的对比分析发现采取帷幕抽排的方式能够收到更好的效果，它可以有效降低地基所承受的扬压力，这样使坝基的稳定性更有保障。在对具体数据进行研究分析后发现帷幕抽排方式可以将河床的泄洪坝段扬压力折减系数控制到0.25的水平，同时可以把水垫塘坝基扬压力折减系数控制到0.4的水平。对山体和近岸区域则采取主帷幕排水的方式，通过这种方式可以把近岸区域的扬压力折减系数控制0.25的水平，而两岸扬压力折减系数控制到0.35的水平。

4.2 防渗处理技术

进行大坝的防渗处理时，位置应当选择在坝基上游对应的基础灌浆廊道内，并依次朝两岸坝肩和山体方向进行扩散，最后到达地下水位与水库正常蓄水位的交接处为止。在进行水垫塘防渗帷幕布置时，对其采取一字型排列布置在二道坝基础灌浆廊道内，并朝两岸山体扩展30米。采取单排孔防渗帷幕F1、F2沿河水流向朝透水性较好的区域设孔，将帷幕灌浆孔设置成垂直孔的形式，孔与孔之间的距离控制在2米。

4.3 合理布置坝基排水孔

在大坝基础布置排水孔其主要作用是将坝基扬压力减小。为了实现这一目标，应当把坝基的主排水孔布置在防渗主帷幕的后方，在水垫塘附近布置一排封闭排水孔，同时在封闭抽排区内布置纵横3道辅助排水孔，从而让封闭抽排更好地发挥其效用。在进行排水孔的设计时，应当充分的分析相应参数指标，将孔距设置为3米，孔径控制在90至100毫米之间，孔洞布置成倾角为75度的斜孔。辅助排水孔设置成直孔，主排水孔的孔深按帷幕孔深2/3进行设置，封闭排水孔深度设置成10米，辅助排水孔的深度设置成8米。经过实际的实验测试发现坝基的软弱夹层其抗渗破坏性相对较弱临界渗透比为2.5～6，破坏渗透比在20～45的范围内。这就要在进行排水孔的布置时，要规避软弱夹层，防止由于渗透作用带来严重破坏情况的发生。

5 结语

综上所述，水利工程中大坝基础的处理需要在设计到施工的全过程中进行科学布局合理规划，要充分结合项目的实际情况进行分析，再对坝基渗流和渗压等的监测数据进行分析的基础上进行相关工作的布置。通过分析研究封闭抽排方案在排渗降压方面具有良好的性能，同时结合坝基排水孔的设置，能够大幅提升对坝基渗压的控制，从而有效保障坝基的安全稳定性。

参考文献

[1]王飞.水利工程中大坝基础处理的措施[J].中国水运，2012（12）.

[2]钟世华.对水利枢纽大坝基础处理设计的探讨[J].陕西水利，2010（04）.

[3]魏静，刘兆楠等.探究水利工程中大坝基础处理措施[J].科技资讯，2013（06）.