水利枢纽大坝基础处理设计要点

林璐斌

【摘要】大坝是水利枢纽中重要的组成部分，在进行水力发电配套建设时，也是至关重要的能源生产单位组成部分。大坝基础对于整个大坝的质量安全影响重大，必须确实保障其工程质量。文章从大坝基础设计施工角度出发，对水利枢纽大坝基础设计施工有关问题进行分析和探讨，介绍了大坝地基处理技术与设计方案。

【关键词】水利大坝；基础处理；设计方法

1、水利大坝工程的基础处理特点

1.1 水利大坝所受的各种危险因素

因为水利大坝工程的施工环境地质结构复杂，所以设计施工过程中需考虑的荷载数目较多，并且实际实施过程中可能出现的未知因素也会比较多。由于这些因素都无法轻易确定和理论控制，所以对基础质量严格把关掌控的重要性也就非常显著。大坝的基础设计若不能严格遵循相关规程规范，会严重危及整个大坝，导致重大的工程事故。

1.2 大坝工程技术复杂及基础工作重要性

大坝竣工投入使用后，复杂多样的地质环境会对大坝下部造成影响，而大坝上部也会受到结构物的各种工程指标要求。在这种上、下部结构都受到影响的情况下，大坝基础工程的重要性可见一斑。因此，在进行水利大坝基础工程设计施工之前，要先对坝基进行严格细致的地质勘探，实际施工前还必须进行现场试验检测。

1.3 大坝工程的质量评估困难

水利大坝基础工程为隐蔽工程，故在工程竣工后，就难以对其质量进行有效的评估和检验。工程质量的好与坏只有在水利枢纽整体运行之后才能充分体现，一旦大坝在运行之后出现基础工程质量问题，处理工作难度很大，有效的解决方案相对较少。正因如此，工程施工前期就需要特别重视施工设计和施工过程中的质量把关。

1.4 大坝工程施工工期较短

一般大坝的建筑选址在河流上面，并且其基础工程施工日期通常为河流枯水期或者水位较浅时间。然而往往这段时间天气变化较大、施工工期也比较短、工程任务也比较多，所以在这之前应对施工过程进行周密的计划和布置，尽可能多的选择施工效率高、效果可靠的机械设备和方法。

2、水利大坝工程基础的处理方法

2.1 大坝断层处的处理方法

2.1.1 对于重力坝，首先要清除断层处的覆盖层或软弱岩层，然后回填混凝土，视情况布置锚筋并额外进行灌浆处理，来增强岩石与混凝土的粘结能力。

2.1.2 对于拱坝，拱坝基础存在断层时，应首先确定断层的大小和所在位置。若大坝承受拱推力太大，坝基极易产生滑动而导致坝体变形，此时可以采用刻槽回埋混凝土的方法处理。

2.1.3 对于大坝上下游方向断层的处理，首先要检测断层处岩石的抗压强度和抗剪强度是否达到规范要求，若检验结果未达规范要求，可采用刻槽回填混凝土的办法处理，以增强其抵抗剪切的能力。

2.2 大坝坝基混凝土处理方法

设计工作中，在选择坝址时应尽量避开软弱基础。这主要是由于软弱基础抗滑能力差，极有可能导致大坝抗滑安全系数不满足要求，无法承担极端工况下的水推力，致使大坝发生滑移失稳。

2.3 大坝混凝土支撑的处理方法

在筑坝施工过程中，我们经常会遇到坝基中有较多断层出露，最理想的处理方法是把这些断层全部使用刻槽回填混凝土方法进行置换处理，然而多数情况下并不切合实际，需要科学的选择混凝土支撑方法来解决坝基不穩、抗压能力弱的问题。

2.4大坝岩基预应力拉锚的处理方法

在水流冲击作用下，无论大坝的坝基基岩是否存在断裂层，坝基都会产生些许形变。对于这种情况，一般采用基础锚筋加固处理来减小水冲力对大坝造成影响。先在坝基进行钻孔，钻到设计深度后，插入钢筋加固，之后进行预应力张拉。预应力的大小由当地的地质条件、变形特征等决定。

3、水利大坝工程基础处理设计实例分析

3.1 案例简介

某拦河大坝，坝高83m，坝顶长度340m。该大坝主要用途为防洪，大坝的类型为混凝土重力坝，位于峡谷之中。大坝对地质条件没有过高要求，在坝基周围揭露有6条断层。坝基岩体透水性适中，防渗性能较好。

3.2 大坝基础处理的主要内容

软弱夹层。软弱夹层的工程特点为各项指标显著降低，其变形模量为0.02～0.04Gpa，抗剪强度f值仅有0.22～0.33，与周围岩体相比，参数均比较低，容易造成大坝坝基整体抗剪强度过小。

坝基渗漏问题。虽然坝基附近的岩石防渗性能较好，但坝基存在数条较长的断层，易导致基础产生裂缝、渗水等问题，这些问题均要采取相关的措施处理。

3.3 大坝基础处理方法

3.3.1 坝基开挖方法。大坝基础的基本开挖方式为台阶式开挖，台阶高度差和平台宽度要求可以满足大坝的抗滑需求。该工程坝基开挖的平台幅宽与大坝底部的深度比为14：1，台阶高差超过7.5m，最终开挖坡之比为1：0.32。为满足实际施工需要，把大坝基面向上游处倾斜约5°，使坝基处于一个相对稳定的位置。泄洪过程中会产生雾化水，而且这些雾化水会对大坝的两岸产生侵蚀作用，在边坡开挖中对坝基产生作用，这种现象要求我们采取相应方法处理。

3.3.2 坝基的开挖高程处理。该大坝两岸坝段高程较高，所以要根据坝基岩石的工程特点来改善基础承载力；坝基裂隙或断层导致岩石的风化程度加重，且坝基表面岩石的完整性较差。设计工作前应多方面勘察大坝岩体的工程情况，主要方面有坝基岩体的风化厚度、表部岩体的完整性以及岩体各项力学指标。其次对于河床溢流坝段，在进行基础开挖时应将开挖高程控制在65m附近，且两岸的挡水坝段高度应逐渐增加。

3.3.3 坝址区地质缺陷处理。大坝坝基的地质缺陷以断层和软弱夹层两部分为主，在坝基地质缺陷处理前需要充分了解地质的实际情况，并制定相应的解决方案。在开挖坝基断层时需要将开挖深度与开挖宽度的比控制在1～16左右，断层处理需扩展至坝基上下游2～4m处。若采用刻槽回填混凝土的方法，不但要将把深度与宽度比控制在1～16，还需要对夹层密集区域和断层交汇区域进行针对性处理。

结束语

大坝坝基开挖质量对于整个工程来说至关重要，业主、监理、设计和施工单位均必须高度重视大坝坝基施工，严格规范管理，加强质量监督。施工单位施工过程中应严格执行相应规范要求，针对可能出现的问题采取有效措施，妥善应对解决，应在实践中不断提高施工水平，确保施工质量，为水利工程的建设质量打下坚实的基础。

参考文献：

[1]金峰.基于水利大坝基础处理意义及设计方法的研究[J].科技致富向导，2015，5：138.