恰甫其海工程坝基不良地质部分的处理措施及成果分析

(伊犁河建设开发管理局，新疆 伊犁 835400)

1 前 言

对水工建筑物来说，基础处理是至关重要的环节。根据以往水利水电建设的经验，由于地基基础方面的原因而引发水工建筑物事故的，占相当大的比例，由于地基方面的原因而影响工程发挥正常效益的，则数量更多。故很多水利工程十分重视地基处理工作，在地基处理方面做了大量工作，恰甫其海水利枢纽工程也不例外。

2 恰甫其海工程地质概况

恰甫其海工程是位于我国新疆的一个大型水利工程，以灌溉为主，兼有发电、防洪等综合利用效益。该工程采用黏土心墙坝作为挡水建筑物，属Ⅰ级建筑物。该黏土心墙坝坝址区岸坡陡峻河谷狭窄呈“V”字形，岩层走向与河谷近正交，属横向河谷； 心墙防渗体镶嵌在相对应的两条冲沟内，心墙基础处在沟底分部的同一岩组上，岩体完整性较好，不易产生不均匀变形；主要发育的顺层断层规模小，走向与心墙轴线平行，有利于抗渗稳定和防渗处理。顺层走向的冲沟两侧边坡高陡、整体稳定，但在地基处理的过程中，不断暴露出F34断层及葫芦装冲刷坑两项较大的地质缺陷，严重影响地基的防渗效果。

3 坝基不良地质情况介绍及处理措施

3.1 F34断层

3.1.1 F34断层情况介绍

在恰甫其海黏土心墙坝地基处理过程中暴露出桩号0+096～0+139.5分布的F34断层。平面位置示意图见图1。

图1 F34断层平面位置示意图

该断层切穿坝基，断层产状：走向NE30～40°、SE∠85°，长37m，断层破碎带宽2～4m，影响带3～4m，断层内岩体破碎，结构松散，夹有断层泥，易形成坝基的渗漏通道。《碾压式土石坝设计规范》(SL 274—2001)中第6.3.1规定：当岩石坝基有较大的透水性、软弱夹层、风化破碎或有化学溶蚀以致通过地层的渗漏量影响水库效益，影响坝体和坝基的稳定或渗透稳定时，应对坝基进行处理。因此，为提高F34断层的基岩完整性，防止顺断层产生渗漏及渗透破坏，必须对F34断层作工程处理。

3.1.2 F34断层处理措施

3.1.2.1 混凝土塞处理

对F34断层破碎带采用混凝土塞处理，破碎带长约37m，开挖宽度2～4m，开挖深度1～2.5m，开挖边坡1∶0.5。 为保证混凝土塞与心墙盖板的一致性，回填混凝土标号与心墙盖板标号相同，锚筋采用Ⅱ级钢筋(RL335),d=25mm，孔径φ50mm，孔向为坡面法线方向。采用先注浆后插筋的方法，注浆配合比为1∶1.4，砂子粒径1.15～2.5mm。混凝土浇筑每层铺料厚度不超过30cm，振捣采用ZN50型振捣器人工振捣，间距不超过40cm。

3.1.2.2 破碎带内的岩体采用灌浆加固处理

在原帷幕两侧断层破碎带范围内各增加8个帷幕孔，间、排距各2m，孔深50m，沿断层破碎带走向在破碎带中间增设一排固结灌浆孔，孔深15m，孔距2.0m，帷幕和固结灌浆孔均采用斜孔，倾角85°与断层倾角相同。施工时先进行原设计帷幕孔的灌浆，再进行增加帷幕孔的灌浆； 先进行下游排帷幕孔的灌浆，再进行上游排孔的灌浆； 灌浆分两序进行，先1序孔后2序孔。

钻孔上部20～30m深度容易塌孔，因此30m以上采用自上而下灌浆、以下采用自下而上。出现塌孔现象时，不论钻孔深度的大小，均要停止钻进，对钻孔进行冲洗灌浆，灌浆结束后，进行待凝，待凝时间不少于24h。待凝结束后，重新扫孔，按设计要求重新进行灌浆施工。具体情况见图2。

图2 F34处灌浆加密布置

3.1.2.3 下游反滤料覆盖

根据设计要求，从心墙盖板下游边缘到下游67m对河床段坝基断层采取了用50cm的反滤料覆盖，再用50cm的过渡料覆盖，覆盖后再填筑坝料的反滤保护工程措施。覆盖填筑前对基面人工进行细致的清理。回填分两部分进行，先对下基坑路部分进行回填，两岸坡部位的保护层回填保持与坝壳砂卵石料同层升高。基坑路部分反滤保护层回填时，先对局部坑凹部位进行回填找平，人工薄层摊铺，找平后采用推土机和光面振动辗压实。岸坡部位回填时，先进行反滤料保护层施工，人工配合装载机摊铺。过渡料回填时，严格控制超径和集中现象。填筑过程中对厚度和高度进行严格的控制。

3.2 葫芦状冲刷坑

3.2.1 葫芦状冲刷坑情况介绍

桩号0+153～0+175心墙轴线上游侧显露一葫芦状(上游宽、下游窄)的冲刷坑，顺河流方向长27m，宽22m，低于建基面约6～7m。冲刷坑及其附近岩性为凝灰岩、泥晶灰岩及其互层。该河段无大的断裂通过，发育断层主要为低序次构造，规模不大，共有4条顺层断层。断层在冲刷坑处交汇，交汇处岩体完整性差，形成局部相对的软弱带，经水流冲刷形成葫芦状的冲刷坑。

3.2.2 冲刷坑处理措施

施工中对冲刷坑内的砂砾石和大孤石全部清除，并将坑内及坑周围较破碎岩体清除，采用C15抗硫酸盐水泥回填至895m高程； 位于冲刷坑范围内的心墙盖板固结灌浆孔深入基岩6m，C15混凝土回填完成后测出回填混凝土与基岩的接触边线，在心墙盖板浇筑完成后延接触边线增加间距3m的固结灌浆孔，孔深8m。

图3 0+123断面帷幕前后渗压水位差与库水位关系曲线

图4 0+175断面帷幕前后渗压水位差与库水位关系曲线注由于保密要求，水位数据经过处理。

4 不良地质部位处理效果分析

为做好该大坝坝基渗流的监测工作，建设初期将大坝分为五个监测断面，埋设了渗压计、土压力计等自动化监测仪器。F34断层和冲刷坑正好位于0+123断面和0+175断面处，分别于帷幕前后埋设了渗压计。渗压计S26、S27分别埋设于0+123断面的帷幕前和帷幕后，渗压计S1、S2分别埋设于0+175断面的帷幕前和帷幕后。该水库2005年蓄水投运，至今已运行达8年，工程运行人员加强了对两断面帷幕渗流情况的监测，对2007～2012年两断面帷幕前后水位变化情况和库水位变化情况进行了比较分析，0+123断面分析情况见下页图3，0+175断面分析情况见下页图4。

经分析：帷幕前后水位差值在7～12m之间，帷幕前后水位与库水位正相关，即库水位较高时水位差较大，库水位较低时水位差较小，符合大坝帷幕渗流变化的规律。在监测期间，未发生渗流突变，该断面防渗效果较好。

1 祁庆和.水工建筑物[M].第三版.北京：中国水利水电出版社，2004.

2 SL 274—2001 碾压式土石坝设计规范[S].