郭向軍

（晉城市水利勘測設(shè)計院，山西 晉城 048000）

石河水庫大壩基礎(chǔ)處理淺析

郭向軍

（晉城市水利勘測設(shè)計院，山西 晉城 048000）

基礎(chǔ)處理措施直接影響著大壩的穩(wěn)定，針對石河水庫大壩現(xiàn)狀，結(jié)合工程地質(zhì)條件，提出了幾種基礎(chǔ)處理措施，并闡述了各施工過程，從而為當(dāng)?shù)厮ㄔO(shè)基礎(chǔ)處理設(shè)計方案的選擇提供工程依據(jù)。

基礎(chǔ)處理；帷幕灌漿；固結(jié)灌漿；防滲灌漿；壩基排水

1 工程概況

石河水庫工程位于晉城市澤州縣晉廟鋪鎮(zhèn)窯掌村東南約3 km處，毗鄰河南搭界處的石河干流上，屬黃河流域沁河水系。水庫壩址以上約730 m處有東東水泉出露。該區(qū)域是一個水資源極度缺乏的地區(qū)，但東東水泉和石河寶貴的水資源又得不到有效利用，造成地下水嚴(yán)重超采的不合理局面。

水庫樞紐工程主要由大壩、沖砂閘兩部分組成。樞紐擋水壩為堆石混凝土重力壩，最大壩高52.0 m，壩頂長66 m，總庫容157.3萬m3，屬小（一）型水庫，工程等別為Ⅳ等。

2 工程地質(zhì)現(xiàn)狀

工程區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界寒武系上統(tǒng)灰白色白云巖，夾少量泥質(zhì)白云巖，主要分布在庫區(qū)兩岸；上覆新生界第四系地層，分布在兩岸及河床中。

本工程河流呈“S”形，河谷呈“V”形，地貌屬溶蝕侵蝕中山區(qū)。壩址左岸為基巖岸坡，岸坡較陡，坡角75°～80°；右岸岸坡分布坡洪積物，相對較緩，坡角65°～70°。壩軸線處現(xiàn)河床寬約28.0 m。

壩址區(qū)河床沉積有厚19.60 m的第四系全新統(tǒng)卵（漂）石混合土，右岸岸坡上堆積有第四系全新統(tǒng)坡洪積混合土塊石，壩基為寒武系上統(tǒng)崮山組灰質(zhì)白云巖；壩基存在滲漏問題，弱—微風(fēng)化巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。

左、右壩肩基巖祼露，左壩肩為一凸出的山梁，山體發(fā)育有小溶洞，局部存在溶蝕溶孔等現(xiàn)象，可能形成滲漏通道。

壩址區(qū)發(fā)育有L1，L2兩條裂隙，L1位于壩址右壩肩，距壩軸線27.0 m，產(chǎn)狀N80°E.SE∠82°，可見長度30.0 m，縫寬5.0～10.0 cm，充填物為泥質(zhì)碎屑物及少量塊石，松散，受風(fēng)化、卸荷作用等因素影響，臨空面巖體已產(chǎn)生崩塌、錯位痕跡；L2位于壩址左壩肩，距壩軸線16.0 m，產(chǎn)狀N90°W.SW∠85°，可見長度8.0 m，縫寬3～6 cm，有少量充填物，充填物為碎石。

壩址區(qū)節(jié)理裂隙情況分別為：左壩肩節(jié)理裂隙發(fā)育3組，第1組產(chǎn)狀N5°～10°E.NW∠86°，第2組產(chǎn)狀N40°～60°E.NW∠63°，第3組產(chǎn)狀N80°～90°W.SW∠85°，節(jié)理面一般平直光滑，隙寬5～10 cm，少量泥質(zhì)充填，大多閉合，延伸短。右壩肩節(jié)理裂主要發(fā)育2組，第1組產(chǎn)狀N20°～50°W.NE∠79°，第2組產(chǎn)狀N60°～85°E.SE∠78°，節(jié)理面一般平直光滑，隙寬1～3 cm，大多無充填物，閉合。

3 大壩基礎(chǔ)處理措施

針對大壩工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀，對覆蓋層及基巖強風(fēng)化層進行挖除；對壩基巖體進行固體灌漿，深度為建基面以下10m；對壩基巖體進行帷幕灌漿，孔距2m，深度為建基面以下30 m；對壩基及壩肩進行防滲帷幕灌漿，孔距2 m；設(shè)置壩基排水孔，孔距2.5 m，孔徑150 mm，孔深13 m。

3.1 基礎(chǔ)開挖處理

根據(jù)工程地質(zhì)情況，挖除覆蓋層和基巖強風(fēng)化層，壩基壩肩均坐落于微風(fēng)化至弱風(fēng)化基巖上，壩基縱斷面（垂直于水流方向），開挖邊坡按不陡于1∶0.2控制，開挖高度超過20 m時設(shè)置平臺，每個壩段開挖的平臺總寬度不小于該壩段長度的1/3，壩基基巖開挖應(yīng)采用預(yù)裂爆破，并留保護層。為使壩基有足夠的承載、防滲能力和增加壩體的穩(wěn)定性，基礎(chǔ)挖到新鮮巖面，在上下游壩腳處下挖一條寬3.0 m、深2.0 m的齒槽，對重力壩段進行帷幕灌漿和固結(jié)灌漿。

為加強壩體和基礎(chǔ)的整體抗滑力，梅花型布設(shè)直徑20 mm的錨筋，錨筋長2 m，縱橫間距均為2 m。

3.2 固結(jié)灌漿

大壩基礎(chǔ)加固采用固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿是通過鉆孔把水泥漿送入基巖裂隙內(nèi)，使基巖連接成整體，提高基巖的強度和彈模，減少壩基受力后的沉降并輔助灌漿帷幕防滲。對樁號壩0+013.5—壩0+051段壩基進行灌漿。梅花型布孔，孔距3 m，排距3 m，孔深10 m。采用全孔一次循環(huán)式灌漿法，灌漿分兩個次序進行，施工時應(yīng)先灌注邊排孔再灌注中間排孔。灌漿壓力為0.4～0.7 MPa，具體施工時應(yīng)根據(jù)試驗確定。采用純水泥漿灌注，水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于325號，水灰比為10∶1，5∶1，3∶1，2∶1，1.5∶1，1∶1，0.8∶1等七個比級，開灌水灰比為10:1。采用壓力水進行沖洗，壓力為灌漿壓力的80%～100%，穩(wěn)定持續(xù)時間10～30 min。灌漿結(jié)束3～7 d后進行質(zhì)量檢查，以壓水試驗檢查為主，檢查孔數(shù)量為灌漿孔總數(shù)的5%。

3.3 帷幕灌漿

帷幕灌漿設(shè)計包括帷幕深度、厚度、孔距方向、向兩岸延伸程度等。左右岸均設(shè)30 m長的灌漿平洞，平洞采用城門洞型，寬2 m，直墻2.5 m，上部為半圓。

為增加壩體的抗滑穩(wěn)定、減少壩基滲漏、降低揚壓力，根據(jù)壩型及壓水試驗結(jié)果，確定樁號0-030—0+093壩段為灌漿范圍。灌漿孔按一排布置，孔距2 m。采用自下而上分段循環(huán)式灌漿，段長5～6 m，特殊情況可適當(dāng)縮減或加長，但不得大于10 m。起始灌漿壓力1.2 MPa，具體施工時應(yīng)根據(jù)試驗確定。根據(jù)鉆孔壓水試驗結(jié)果，灌漿孔鉛直深度為基巖開挖線以下30 m。采用純水泥漿灌注，水泥為普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號不低于325號，水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1等七個比級，開灌水灰比為5:1。采用壓力水沖洗，沖洗壓力為灌漿壓力的80%；壓水試驗采用單點法，壓力為灌漿壓力的80%。灌漿結(jié)束14 d后進行灌漿效果檢查，以壓水試驗為主，檢查孔數(shù)為總孔數(shù)的10%。

3.4 防滲灌漿

為減少壩基及壩肩繞壩滲漏，降低滲透壓力，提高壩基抗滑穩(wěn)定性，在壩軸線下游4.0 m處壩基上設(shè)置一排防滲帷幕，依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》，防滲帷幕深度按0.6倍水頭確定，灌漿最大深度為30 m。確定樁號0+000—0+066壩段為防滲帷幕灌漿范圍，灌漿孔設(shè)一排，孔距2.0 m。

3.5 壩基排水

在壩體最底層上游縱向廊道（灌漿廊道）的下游側(cè)設(shè)置壩基主排水孔，孔距2.5 m，孔徑150 mm，孔深13 m。上游主排水孔廊道的滲水用水泵抽排，通過直徑200 mm的排水管自行排出壩體。

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郭向軍（1979-），男，2013年畢業(yè)于河南理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，工程師。

2016-11-12；

2016-12-27