大型水电站堰基中深基坑技术的应用分析

□陈水清

近年来，一些大型水电站项目逐年增加。大型水电站工程施工难度大，对施工者的技术能力要求较高，特别是要具有坝体基础深厚覆盖层技术能力。

一、深基坑支护技术的特点

在深基坑支护技术中，我们常常采用地下连续墙这一技术，这项技术具有成墙深度大、工效比较好、地质地理条件适应性强、施工精度高、环境影响小等特点。特别是这一技术已是比较成熟的技术，其中的“二墙合一”和超深嵌岩两项施工技术已经得到多次的成功应用。地下连续墙施工技术应用到大型水电站大坝工程结构上，可以有效弥补传统技术的缺点，使其同时具有承重和当土的作用。

（一）深基坑支护施工技术应用现状

目前，我国在深基坑支护施工技术上已经形成了较完备的技术体系，这一技术不受地形、经济条件和地质条件的影响。目前，这一技术的应用领域主要有排桩支护、搅拌桩支护、土钉墙支护、地下连续墙支护等。其中在10m 深和5m 深范围之内的深基坑工程最常用的支护技术就是搅拌桩支护技术和土钉墙支护技术。如果工程所处的地质环境比较好，土钉墙支护技术也可以用在15m 左右的深基坑上面。一般地说，搅拌桩支护技术的优点是既能挡水也能挡土。在地下水位过低的地方主要应采用土钉墙支护技术，这种工艺是深基坑工程中最常用的技术之一。

（二）深基坑支护施工技术的要求

大型建筑深基坑施工技术要根据基坑的边缘距、地质条件和建筑物的占地面积等情况来进行相关设计。能否选择切当的支护技术，是能否保证深基坑施工安全的关键。正是由于工程既要确保基坑四周的稳定又要确保拥有良好的止水措施，因此必须选择恰当的支护方式，以避免因选择的支护方式不当而对周围其他建筑物造成危害和影响。

二、核心技术工艺的分析

（一）超深基坑开挖施工技术

当工程的基坑为超深基坑时，其施工上的难度也相应地较大，此时，施工技术的关键点和难点就在内支撑的布置和土方开挖的控制上。信息技术的发展进步促进了基坑施工技术的进步，使我们可以及时掌握支护结构受力以及内支撑的位置等情况，实时控制开挖区域的进度，显著提高工程进度，节省经费。

（二）嵌岩地下连续墙技术

由于地下连续墙施工是在覆盖层中进行的，为了保证基坑开挖的稳定性，地下连续墙必须相对于岩层要有一定的深度。地下连续墙施工技术的关键技术是嵌岩成槽技术，其中又以设备和工艺为重点。施工中要注意对成槽“小墙”（钻孔之间的残留部分）和脱离的槽底沉渣的处理。

（三）地下连续墙与后浇坝体连接技术

当混凝土挡土墙填充结束后，就开始进行浇筑围堰坝体和开挖上游的覆盖层工程，此时的挡土墙是作为水电站的一部分而存在的。为了保证米昂木的整体性和工程受力的均匀性，一定要保证地下连续墙外表面跟后浇的坝体充分连接。这个连接的关节点在地下连续墙内要预先布设预埋钢筋、插筋和钢筋接驳器构件。施工时一定要认真绑扎，并注意处理好地下连续墙外表面与后浇混凝土的接触连接部位。

三、有限元分析

（一）参数选取

假设地下连续墙、填充混领土以及坝体和基岩等均是各向同行和线弹性的，填充混凝土和水电站坝体为C15，地下连续墙混凝土为C3，此时，观测静水压力、扬压力和电站自身的重力，以及上下游涂饰压力等情况。假定项目工程是在最不利的施工情况下进行的，即假定防洪期间在洪水高水位的情况下，下游的土石大部分被洪峰冲去，此时计算得出下游的土石压力仅按砂层参数选取。

（二）计算模型

对水电站的坝体要进行分段分析，这是应为坝体沿轴线是一个截面，并且有多道横缝，因此需要建立一个三维有限元整体结构模型，当然基础在于取一个地下连续墙井格(也就是所说的基坑)。针对地下连续墙、岩石、坝体和填充混凝土而言，主要的计算单元分别是，岩层边界为三向，技术上采用8 结点三维实体单元模拟。

四、结束语

随着我国经济的快速发展，随之而来的是水利建设的高速发展，而且目前的水工坝体大有规模不断扩大的趋势，传统沉井坝基施工方案已经不能满足实际需要，传统技术的局限性日益突显。采用新技术的深基坑施工技术则完全可以处理坝基深厚覆盖层、地下连续墙体系等问题，能够弥补传统沉井施工方案的不足。本文从当今的发展现状、施工技术、结构分析几个角度对此新技术应用进行了一定的分析和研究，得出如下结论:

——新方案的整体结构在最不利的工况下，同时在不考虑地下连续墙的嵌岩作用的情况下，着重分析了坝趾抗压强度、坝基面的抗滑稳定性及坝踵应力的情况，其结果均满足规范要求，并有较大富余。

——利用三维有限元分析结构的受力变形特征，并进行了一定的说明，得出坝体整体结构具有足够的强度、整体性和均匀性，且满足混凝土重力坝上游垂直应力的控制标准。

——以嵌岩地下连续墙为支护的深基坑技术，能够完全胜任此类深厚覆盖层坝基处理的各项技术要求；当有成熟的施工工艺与之配套的情况下，该技术可以解决结构施工中的各项关键问题。

——施工过程中的余留土石对结构受力状况的改善起着很大的作用，在处理时应谨慎、有效地加以利用。

——通过综合研究，本文介绍和验证了新型施工方案具有良好的可行性。当然，一个新技术的大规模应用还要结合他的经济可行性分析来全面考虑。