浅析水利水电大坝工程基础的处理设计

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1 水利水电大坝工程基础处理的作用和特点

1．1 影响水利水电大坝的安危

水利水电大坝工程由于环境地质条件复杂、需要考虑的荷载数量较多、运行过程中不确定因素较多。这些因素都很难确定和控制的条件下，对基础质量控制显得愈加重要，基础设计不够科学合理会给整个大坝都会带来安全隐患，导致工程事故或者无法抵御自然灾害。

1．2 技术复杂，基础工作重要

水利水电大坝下部受复杂多样的地质条件影响，上部受结构物的各种要求，在上部和下部结构都复杂的情况下，基础工程显得十分重要。在进行基础工程之前，首先要对施工区域进行严密的勘探工作，施工前有必要还可以进行现场试验。

1．3 工程质量评价较难

由于基础工程属于隐蔽工程，工程完工后，对其质量难以进行有效的验收和评价，工程的可靠性智能在运行之后才能了解，但是如果大坝运行之后发现基础工程质量问题，其返修工作很难开展，因此在前期应特别重视施工设计和施工过程中的质量控制。

1．4 施工工期短

大坝一般建立在河流上，其基础工程一般在枯水期、水位较浅的时段施工，而这段时间受天气影响较大、工期也比较短、工程任务也较多，对施工过程需要进行周密的准备和布置，尽量选择施工效率高、效果可靠的机械设备和方法。

2 水利水电大坝工程基础的处理方法

2．1 断层的处理

(1)重力坝，将断层处的土质抽出，并浇灌混凝土，如果需要提高混凝土与岩石之间的粘结，可以进行灌浆处理。(2)大坝上下游方向的断层，需要检测岩石的抗压强度，并检验其抗剪摩擦系数是否符合相关规定，如果检测的结果不符合规范要求，可以进行混凝土回填处理，从而提高其抗剪强度。(3)拱坝的断层处理，当拱坝坝基存在断层时，需要判断断层的规模和具体位置，如果拱推力过大，可能使坝基产生滑动或变形时，可以用混凝土回填处理。

2．2 混凝土坝基础处理

在进行坝基选址时，应尽量避免软弱基层，因为软弱基层的抗滑能力较小，很容易造成大坝抗滑安全系数不足而无法承担水流的压力，使大坝坝基发生位移。

2．3 混凝土支撑

修建大坝时，我们会看到基岩中存在很多不连续的岩层，最理想的情况是将这些断层全部用混凝土回填进行置换处理，但是不符合现实情况，需要科学合理的选择混凝土支撑方式以解决坝基不稳、抗压能力弱的情况。

2．4 岩基预应力拉锚

由于坝基基岩会受到水的冲击作用，在受到水压的情况下，无论基岩是否存在断裂层，都会或多或少发生形变。为了降低水能对大坝的影响，通常用钢筋来进行加固处理。向基岩钻孔至预定深度，然后插入钢筋，并进行拉张预应力处理，预应力的大小视地质条件、应力分布和变形特征而确定。

3 水利水电大坝工程基础处理设计

3．1 案例简介

某拦河大坝，坝高79m，坝轴线长度为334m。大坝用途为防洪，大坝的类型为混凝土重力坝，大坝对地质条件要求不算很好，坝基附近有发现6条断层。坝基岩体透水性一般，防渗功能较好。

3．2 处理内容

(1)软弱夹层，软弱夹层的工程特性存在明显的降低，其变形模量为0．03 ～0．05Gpa，抗剪强度 f值仅有0．24 ～0．34，相比于周围的岩体，这些力学特性都显著的降低，导致坝基整体抗剪强度容易过小。(2)坝基渗漏，虽然坝基周围岩石防渗性能较好，但是由于有部分断层贯穿了坝基，使岩基容易出现裂缝、渗水等情况，对于这些问题都需要进行相应的处理。

3．3 基础的处理方式

(1)基础开挖方式。大坝的基础开挖方式通常为台阶式，台阶的高差和平台的宽度需要能够保障坝体抗滑要求。本工程开挖平台的宽度比坝底的深度之比为1．5∶1，台阶高差超过8m，确定开挖坡比为1∶0．35。考虑到实际工程需求，设计时将坝基面向上游方向倾斜6度左右，使坝基处于一个较好的状态。对于泄洪过程中会产生雾化水，这些雾化水会侵蚀两岸，使边坡开挖过程中对坝基造成一定的影响，这个需要我们采取一定的措施进行处理。(2)建基面的开挖高程。该大坝两岸高程坝段过高，需要根据基岩的工程特性来改进河床，裂隙和间隙夹层使岩石的风化程度加重，表部岩石的完整性较差。我们应从多个方面来考察建坝岩体的使用情况，对坝基岩体的风化厚度、表部岩体的完整性以及岩体岩性都需要进行一个了解，另外由于该河段存在河床溢流坝段，在基面建设时需要将开挖高程控制在64m左右，而且对于两岸的挡水坝段应不断增加。(3)对地质缺陷进行处理。坝基中的地质缺陷主要是断层和软弱夹层这两方面，在进行地质处理之前应该对地质的实际情况进行深入的了解，制定出有针对性的方案，通常情况下主要为利塞和掏挖这两种处理方法。开挖断层时其开挖深度与开挖宽度之比应控制在1～1．5左右，处理范围需要延伸到坝外2～3m处。如果采用掏挖的方式，除了需要将深度与宽度之比控制在1～1．5倍以外，还应对夹层密集区域和断层交汇区域进行处理。

4 坝基渗流控制

4．1 设计方案

该河床泄洪坝段的抗浮稳定性较差、高程较低、水头位置较高。本工程的排水方案主要有两种，一是封闭帷幕抽水排水，试验表明，能够有效的降低地基的扬压力，使坝的稳定性较好;二是封闭抽水排水方案，其扬压力折减系数控制在0．25为宜。

4．2 防渗帷幕的设置

本工程防渗帷幕设置在上游基础灌浆廊道内，并沿着两岸的坝肩进行扩展。设置的标准为河床坝基的透水率应不超过1Lu;山体、坝肩的透水率应不超过3Lu。通常情况下选择单排孔的防渗帷幕，经过考察发现坝基只有两处透水性较好，根据实际情况分别采用分段钻灌和孔内循环灌注，浆材为525号普通硅酸盐水泥。

4．3 基础排水的设置

设置基础排水孔主要是为了降低坝基扬压力，在防渗帷幕后面和水垫塘附近都需要设置排水孔，另外在封闭抽排区内设置辅助排水孔，从而完善封闭抽排的作用。从渗透流变试验结果来看，坝基软弱夹层的抗渗能力较弱，排水孔设置时，应尽量避免软弱夹层。

5 结束语

大坝的选址需要考虑多方面因素的影响，选择时需要充分协调好这些因素。在进行坝基选择时，要考虑到自然因素、岩石工程性质和建设经济性的问题。在对工程整体进行综合评估之后，科学合理的选定具体的位置和设计方案，在保障大坝安全性的条件下做大经济利益最大化。

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