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大河水庫面板堆石壩壩基處理技術

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大河水庫位于廣東省陽春市西北部的西山河中游,壩址位于茅田村上游2km的峽谷段內,它是整治漠陽江的骨干工程之一。樞紐建筑物由大壩、引水洞、地面廠房、變電站、泄洪洞和溢洪道及五個副壩組成。大壩壩型為混凝土面板堆石壩(圖1),壩高69.5m,壩頂長度240m,壩頂▽117m,設計正常高水位▽110m,總庫容 3.32億 m3,裝機 3萬kw。
    1、壩基工程地質條件
    壩基處河床狹窄,區(qū)域地質構造屬華南新華夏構造的西南段,地質巖性以沉積巖為主。壩址巖層走向基本上與河流垂直,河底高程▽53~▽54m,兩岸地形不對稱。左岸山頂▽132m,山坡▽110m以下平均坡度約45°,▽70m以下河谷岸邊陡峻;右岸山頂▽154m,山坡平均坡度約40°,有寬約15~20m的堆積灘地(▽53m~▽60m)。
    壩基地層巖性以變質砂巖為主,夾絹云母板巖和碳質頁巖,主要屬寒武系八村群b層,其產(chǎn)狀為N25~40E, NW∠40°~50°。主要斷層有四條:F1、F6、F7、F8。其中F1斷層在壩基內左岸出露,上游伸向庫內,在壩基穿過河床及右岸的斷層產(chǎn)狀為N30~40W, SW∠70°~80°,寬度 2.0~ 5.0m,是規(guī)模最大的,但該斷層破碎帶壓水試驗的透水率為 q=7.6呂榮,透水性不強。壩基裂隙較發(fā)育,巖石風化較劇烈,平均透水率為26呂榮,左右岸強風化帶最大深度達45m;趾板基礎大部分為強風化巖。
    2、壩基處理的設計
    由于河床部分的弱風化基巖埋深較淺,兩岸弱風化埋臧較深:右岸在地面以下約25m,左岸在地面以下約40m。大部分趾板基礎坐落在強風化巖上,因此,采用截水墻與帷幕灌漿共同防滲,兩岸修建擋水墻以形成趾板與壩頭的連接;同時進行固結灌漿加固基礎。
    2.1堆石體基礎開挖
    上游主堆石體基礎要求開挖至強風化巖頂面線以下2m,下游次堆石體基礎開挖至強風化巖面上。由于該壩基強風化帶夾泥較普遍,設計開挖坡比應較大。根據(jù)類比資料壩區(qū)天然邊坡調查資料,設計開挖坡比值如下表。

各風化帶開挖的邊坡值

巖 層 分 類 臨時邊坡 永久邊坡 水上部分 水下部分 水上部分 水下部分 全風化帶 巖層產(chǎn)狀順坡 1﹕1.5 1﹕2.0 1﹕1.75 1﹕2.0~2.5 巖層產(chǎn)狀逆坡 1﹕1.25 1﹕1.5 1﹕1.5 1﹕1.5~2.0 強風化帶 巖層產(chǎn)狀順坡 1﹕1.0 1﹕1.25 1﹕1.0~1.25 1﹕1.0~1.5 巖層產(chǎn)狀逆坡 1﹕0.7 1﹕1.0 1﹕0.75~1.0 1﹕1.0~1.25 弱風化帶 巖層產(chǎn)狀順坡 1﹕0.4 1﹕0.5 1﹕0.4 1﹕0.6 巖層產(chǎn)狀逆坡 1﹕0.25 1﹕0.5 1﹕0.3 1﹕0.5

    2.2 趾板基礎開挖
    趾板基礎開挖以▽68.0m為分界線:▽68.0m以下的河床部分基礎開挖至弱風化頂面線下2m;▽68.0m以上的趾板部分開挖至強風化的中下部。為有利于周邊縫附近面板應力的改善和延長趾板滲徑的需要,沿趾板正向向下游延伸10m的鋪蓋,開挖至趾板等高程。趾板基礎的開挖,要求采用小孔徑、淺孔爆破,斜坡部分采用預裂爆破,趾板預留30cm的保護層人工撬挖,保證趾板基礎巖面完整平順,避免破壞原始巖體。趾板基礎面不得欠挖,超挖不得超過20cm。
    2.3 斷層處理
    趾板基礎范圍內的斷層破碎帶采用混凝土填塞處理?;炷寥钠矫嫖恢蒙斐鲋喊迳嫌蚊鎸挾葹?倍斷層寬度,伸出下游面長度為4倍斷層寬度。在堆石區(qū)的斷層一般不做處理。
    2.4 左右兩岸的接頭擋墻
    兩岸設計半重力式,基礎落在強風化的中至中下部。最大墻高14.2m,靠壩體一側▽110.0m開始設計1﹕0.3的順坡,有利于堆石體與擋墻連接。
    2.5 壩基防滲
    壩基趾板和截水墻防滲處理標準按5呂榮控制。由于壩基弱風化巖埋藏較深,河床趾板部分采用灌漿處理,兩岸趾板和左右壩頭采用截水墻和基礎灌漿聯(lián)合解決壩基防滲。
    2.5.1截水墻的設置
    兩岸部分由于強風化巖層較厚,趾板基礎放在強風化巖上。為了滿足滲透穩(wěn)定要求,設置擋水墻,墻厚2m,高度分別為:壩橫 0+165~0+240高5.0m;壩橫 0+000~0+048高10m,0+048~ 0+060深度由10m漸變至4.0m。左岸壩頭▽104m以上大部為全風化巖層,為解決壩頭繞滲問題也設置了混凝土截水墻,墻寬2m,長30m,設置高程為▽94m~▽115.0m。
    2.5.2 趾板灌漿
    趾板灌漿分固結灌漿和帷幕灌漿。固結灌漿在趾板上下游各一排,分兩序施灌,孔距3m,孔深5m,灌漿壓力1~3kg/cm2;單排帷幕灌漿孔設在恥板中間,孔距2m,灌漿孔深入到不透水層(單位吸水率小于5呂榮)即左岸孔深在15m~55m,河床部分5.5m~15m,右岸部分15~30m不等,在固結灌漿完成后分兩序施灌,灌漿壓力為5kg/cm2。
    3、壩基處理的施工
    3.1開挖方法
    基礎開挖采用容易控制規(guī)格的反鏟挖掘(2.5m3以下)較合適。鉆爆一律采用淺孔火花爆破。整個壩基分成三個梯級開挖,▽117m以上一層,▽85m~▽117m一層,▽53m~▽85m一層,從上而下開挖。趾板與壩基同時開挖,以避免重復及返工。
    3.1.1壩頭以上開挖
    左右岸壩頭▽117m以上按設計永久邊坡開挖,及時做好天溝及馬道的排水溝,防止雨水沖刷壩基。
    3.1.2趾板開挖


    根據(jù)設計要求由上而下開挖。鑒于壩基巖體破碎且易風化和實際施工的困難,在1:1.5的邊坡上采用光爆或預裂爆破效果不一定理想,實際施工時采用了減弱松動爆破施工及預留1.0m的保護層以保證基巖的完整性。剩下的1.0m保護層采用小炮松動爆破和反鏟挖掘機開挖,同時考慮到趾板混凝土澆注由河床往兩岸分塊澆筑,趾板就預留了20cm~30cm的人工撬挖層,分塊修好規(guī)格馬上驗收,再進行混凝土澆注的施工順序,這樣做,較好地保護了巖層的完整性。趾板地質情況和設計基本符合,在局部地質較差的地方采用增設截水墻方法處理。下圖2為趾板中心線地質剖面圖。
    3.1.3強風化帶處理
    根據(jù)趾板開挖基巖出露情況,左岸壩橫 0+048~0+080段處于較破碎的強風化巖面。根據(jù)實際情況,將 0+048~0+060段截水墻由原來的10m漸變?yōu)?m設計修改為全部采用 10m深,同時增設0+060~0+080段截水墻,深度由10m漸變?yōu)?m,其余仍按原設計施工。截水墻施工由下往上開挖,挖一塊澆筑一塊混凝土,護壁臨時支護采現(xiàn)澆薄混凝土加對頂鋼撐,趾板與截水墻采用1.0×1.2m方格形布置的Ф28錨桿(入巖4m)與趾板鋼筋焊接連接。
    3.1.4 開挖爆破控制
    堆石體基礎岸坡部分開挖應嚴格控制爆破施工,大部分采用反鏟直接開挖,當1.0m3反鏟挖不動時,基礎即可滿足要求,局部突包或反坡用淺孔小炮爆除?;A保持平順即可。河床部位大部分已到弱風化巖,局部突包修平即可。
    3.2斷層處理
    趾板基礎開挖完后,由于▽60高程以上大部分落在強風化巖上.現(xiàn)場觀測斷層出露并不明顯,除F8采用槽挖回填混凝土塞外,其余沒做特殊處理,特別是F1斷層其寬度達2.0~3.0m。是穿過壩基的縣大斷層,在左岸趾板處出露高程為▽100m,原設計處理的工作量較大。槽挖尺寸為力4.0m×6.0m×40m回填混凝土達960.0 m3,鑒于F1斷層出露位置較高,在正常蓄水位情況下只有10m水頭,并且壓水試驗透水性并不強,只有7.6呂榮,同時該部位已設置了10m深的截水墻和10m長的鋪蓋,經(jīng)與設計監(jiān)理人員研究認為,F(xiàn)1無需再做混凝土塞處理,可以保證滲透穩(wěn)定和控制滲透量,既方便了施工,又可節(jié)約投資幾十萬元。
    3.3灌漿施工
    趾板混凝土達到一定強度后,就進行固結灌漿,灌漿按順序由河床往兩岸施灌,孔距加密為2m,灌漿壓力3kg/cm3。左岸吸漿量比右岸大。平均灌入水泥量為 40.8kg/m。固結灌漿分段驗收合格后進行帷幕灌漿,灌漿順序也由河床往兩岸,分三序施灌。6m~7m為一灌漿段,順序自上往下,每延伸一灌漿段,灌漿壓力遞增1 kg/cm3,孔口段為 3 kg/cm3,最大灌漿壓力達9 kg/cm3。吸漿量左岸大、右岸小的主要原因是左岸弱風化巖埋藏深,灌漿段大部分處于強風化巖內。經(jīng)孔壓水試驗檢查,灌漿后基巖透水率均小于5呂榮。灌漿效果良好,完全符合設計要求。
    4、結語
    1)本工程堆石體基礎次堆石區(qū)座落在強風化巖頂面線附近的巖土體上。1998年下閘蓄水至今,水庫運行狀況良好,說明次堆石區(qū)基礎處理是成功的。
    2)本工程混凝土面板堆石壩趾板基礎大部分坐落在強風化巖上,但經(jīng)采取一定的工程措施處理后,完全可以滿足工程要求,為類似工程提供經(jīng)驗。
    3)在施工過程中,對于易風化軟巖基礎預留保護層人工撬挖是必要的;應切實做好壩基范圍內的防排水措施,這對大壩施工和運行有很大影響。

發(fā)布:2007-07-28 09:35    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關閉]
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