跨海调蓄水库主坝基础优化设计措施

2013-03-05黄恩中浙江省水电建筑安装有限公司

河南水利与南水北调 2013年2期

□黄恩中（浙江省水电建筑安装有限公司）

跨海调蓄水库主坝基础优化设计措施

□黄恩中（浙江省水电建筑安装有限公司）

针对某跨海调蓄水库主坝建在弱风化基岩上的特点，为提高地基承载力，减少建筑物的沉降，对主坝基础设计进行了优化。大坝防渗墙底部采用灌注桩基，并节约了桩基处理工程量，同时加强了底板脱空后的处理措施，通过排水管的有效连接减少了扬压力。施工成果表明主坝基础的优化对于减少坝体不均匀沉降起到了重要作用，有效的预防了大坝底板脱空给坝基防渗带来的危害。

灌浆；防渗墙；水库；桩基

1.工程简介

某跨海调蓄水库，主要由主坝、副坝、溢洪道及放空洞等建筑物组成。坝型与结构布置：主坝采用混凝土坝型（空箱扶壁式结构），按《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）计算，坝顶高程确定为11.5m，防浪顶墙高程12.5m。主坝坝顶长1265m，坝顶宽6.0m,坝基为涂面最低高程-2.0m,相应最大坝高13.5m。上游坝坡在高程3.00m以上为直立,高程0.00～3.00m坡度为1∶0.5;下游坝坡在高程11.5m以下为1:0.80。上游侧设C25W4F100混凝土防浪墙，墙顶高程12.5m,墙高1.0m,下游侧设有栏杆,高1.0m。

2.防渗设计概述

大坝防渗系统主要由混凝土防渗墙、水平铺盖、混凝土底板及混凝土防渗立板组成。混凝土防渗墙位于大坝上游，为半封闭式混凝土防渗墙，其功能为防渗，防渗墙进入V层含砾粉质粘土以下约1.00m,防渗墙墙体采用C25W6F100混凝土结构,厚度80cm。大坝左右岸两个坝段位于弱风化基岩上，须进行帷幕灌浆和固结灌浆。固结灌浆间距3.0m,孔深伸入基岩内3.5m。同时在坝基上游部位桩号0+001.50m处设置了一道防渗帷幕,深入不透水线以下3.0～5.0m,孔距2.0m,防渗帷幕设计标准为5lu。

3.基础处理优化设计

坝基底部为深厚的淤泥质粉质粘土分布，为提高地基承载力，减少建筑物的沉降，以及各坝段之间的不均匀沉降，大坝基础推荐采用C25F100钢筋混凝土灌注桩处理，桩径80cm。

3.1 设置防渗墙

由于部分坝段淤泥质粘土层分布较薄,不满足坝基防渗要求,故上游侧设C25W6F100混凝土防渗墙,承担防渗作用,墙厚80cm，墙顶高程0.0m,墙底要求同灌注桩处理。出于防渗墙底距5.0Lu相对不透水线尚差5.5～8.9m,考虑防渗需要,拟在墙底再布设一排帷幕灌浆,深入5.0Lu不透水线以下3.0～5.0m,灌浆孔间距为2.0m。

3.2 减少桩基处理工程量

为减少桩基处理工程量,拟考虑在满足竖向承载力的前提下,考虑长、短桩结合，即大坝竖向荷载全部由长桩承担，水平荷载全部由长、短桩平均承担。一部分灌注桩桩端要求穿过V层含砾粉质粘土、VI层粉质粘土夹碎石，落在弱风化基岩层上，桩底高程最深为-45.0m左右,最大桩长约为43.0m。此外，仅承担水平向荷载的灌注桩桩端要求穿过IIsil层淤泥、II层淤泥质粉质粘土，落在III层粉质粘土或V层含砾粉质粘土上，桩底高程一般为-25.0m左右,最大桩长约为23.0m。该段坝址基础淤泥质粉质粘土、淤泥层连续分布较厚，且渗透系数较低，是坝基的天然防渗层，可满足坝基防渗要求。但是，由于该坝段采用桩基处理后，大坝基础将不存在沉降，而其坝基为深厚的淤泥质粘土层、淤泥分布，将不可避免存在固结、沉降的问题，这将造成大坝底板与下部土层脱开，故在上游侧设C25W4F100混凝土防渗墙，承担防渗的作用，墙厚80cm，墙顶高程0.0m,墙底要求落在III层粉质粘土或V层含砾粉质粘土上,桩底高程一般为-25.0 m左右,最大墙高约为23.0m。

3.3 底板脱空后的处理措施

坝基为深厚的软土地基，主要为欠固结土层，在自重固结作用下将发生固结、沉降，而灌注桩桩端落在弱风化基岩上，不会发生沉降，故土层的压缩变形将会引起大坝底板与地基土层的脱空。为预防大坝底板脱空给坝基防渗带来危害，除保证首端的防渗墙与底板连接可靠外，拟在底板下部埋设土压力计和测缝针，以监测脱空情况，如监测出脱空达到1cm时，利用预先埋设在大坝底板内部的灌浆管向底板底部灌水泥粘土浆。

另外，主坝右岸揭露断层F2产状：断层破碎带宽0.1～0.3 m，影响带宽0.80m,断层F2的处理措施是:对断层泥进行深挖,挖深为断层宽度的1.5倍左右控制,约为15～45cm，清理干净后加填混凝土，并进行加强灌浆处理。两岸重力式坝体基础为弱风化岩石，坝基进行固结灌浆，间距3.0m,孔深伸入基岩内3.5m。同时在坝基上游部位桩号0+001.50m处设置了一道防渗帷幕,深入不透水线以下3.0～5.0m,孔距2.0m,防渗帷幕设计标准为5Lu。