石河水库大坝基础处理浅析

郭向军

（晋城市水利勘测设计院，山西 晋城 048000）

石河水库大坝基础处理浅析

郭向军

（晋城市水利勘测设计院，山西 晋城 048000）

基础处理措施直接影响着大坝的稳定，针对石河水库大坝现状，结合工程地质条件，提出了几种基础处理措施，并阐述了各施工过程，从而为当地水利建设基础处理设计方案的选择提供工程依据。

基础处理；帷幕灌浆；固结灌浆；防渗灌浆；坝基排水

1 工程概况

石河水库工程位于晋城市泽州县晋庙铺镇窑掌村东南约3 km处，毗邻河南搭界处的石河干流上，属黄河流域沁河水系。水库坝址以上约730 m处有东东水泉出露。该区域是一个水资源极度缺乏的地区，但东东水泉和石河宝贵的水资源又得不到有效利用，造成地下水严重超采的不合理局面。

水库枢纽工程主要由大坝、冲砂闸两部分组成。枢纽挡水坝为堆石混凝土重力坝，最大坝高52.0 m，坝顶长66 m，总库容157.3万m3，属小（一）型水库，工程等别为Ⅳ等。

2 工程地质现状

工程区内出露地层主要为古生界寒武系上统灰白色白云岩，夹少量泥质白云岩，主要分布在库区两岸；上覆新生界第四系地层，分布在两岸及河床中。

本工程河流呈“S”形，河谷呈“V”形，地貌属溶蚀侵蚀中山区。坝址左岸为基岩岸坡，岸坡较陡，坡角75°～80°；右岸岸坡分布坡洪积物，相对较缓，坡角65°～70°。坝轴线处现河床宽约28.0 m。

坝址区河床沉积有厚19.60 m的第四系全新统卵（漂）石混合土，右岸岸坡上堆积有第四系全新统坡洪积混合土块石，坝基为寒武系上统崮山组灰质白云岩；坝基存在渗漏问题，弱—微风化岩体基本质量等级为Ⅲ级。

左、右坝肩基岩祼露，左坝肩为一凸出的山梁，山体发育有小溶洞，局部存在溶蚀溶孔等现象，可能形成渗漏通道。

坝址区发育有L1，L2两条裂隙，L1位于坝址右坝肩，距坝轴线27.0 m，产状N80°E.SE∠82°，可见长度30.0 m，缝宽5.0～10.0 cm，充填物为泥质碎屑物及少量块石，松散，受风化、卸荷作用等因素影响，临空面岩体已产生崩塌、错位痕迹；L2位于坝址左坝肩，距坝轴线16.0 m，产状N90°W.SW∠85°，可见长度8.0 m，缝宽3～6 cm，有少量充填物，充填物为碎石。

坝址区节理裂隙情况分别为：左坝肩节理裂隙发育3组，第1组产状N5°～10°E.NW∠86°，第2组产状N40°～60°E.NW∠63°，第3组产状N80°～90°W.SW∠85°，节理面一般平直光滑，隙宽5～10 cm，少量泥质充填，大多闭合，延伸短。右坝肩节理裂主要发育2组，第1组产状N20°～50°W.NE∠79°，第2组产状N60°～85°E.SE∠78°，节理面一般平直光滑，隙宽1～3 cm，大多无充填物，闭合。

3 大坝基础处理措施

针对大坝工程地质条件现状，对覆盖层及基岩强风化层进行挖除；对坝基岩体进行固体灌浆，深度为建基面以下10m；对坝基岩体进行帷幕灌浆，孔距2m，深度为建基面以下30 m；对坝基及坝肩进行防渗帷幕灌浆，孔距2 m；设置坝基排水孔，孔距2.5 m，孔径150 mm，孔深13 m。

3.1 基础开挖处理

根据工程地质情况，挖除覆盖层和基岩强风化层，坝基坝肩均坐落于微风化至弱风化基岩上，坝基纵断面（垂直于水流方向），开挖边坡按不陡于1∶0.2控制，开挖高度超过20 m时设置平台，每个坝段开挖的平台总宽度不小于该坝段长度的1/3，坝基基岩开挖应采用预裂爆破，并留保护层。为使坝基有足够的承载、防渗能力和增加坝体的稳定性，基础挖到新鲜岩面，在上下游坝脚处下挖一条宽3.0 m、深2.0 m的齿槽，对重力坝段进行帷幕灌浆和固结灌浆。

为加强坝体和基础的整体抗滑力，梅花型布设直径20 mm的锚筋，锚筋长2 m，纵横间距均为2 m。

3.2 固结灌浆

大坝基础加固采用固结灌浆，固结灌浆是通过钻孔把水泥浆送入基岩裂隙内，使基岩连接成整体，提高基岩的强度和弹模，减少坝基受力后的沉降并辅助灌浆帷幕防渗。对桩号坝0+013.5—坝0+051段坝基进行灌浆。梅花型布孔，孔距3 m，排距3 m，孔深10 m。采用全孔一次循环式灌浆法，灌浆分两个次序进行，施工时应先灌注边排孔再灌注中间排孔。灌浆压力为0.4～0.7 MPa，具体施工时应根据试验确定。采用纯水泥浆灌注，水泥为普通硅酸盐水泥，标号不低于325号，水灰比为10∶1，5∶1，3∶1，2∶1，1.5∶1，1∶1，0.8∶1等七个比级，开灌水灰比为10:1。采用压力水进行冲洗，压力为灌浆压力的80%～100%，稳定持续时间10～30 min。灌浆结束3～7 d后进行质量检查，以压水试验检查为主，检查孔数量为灌浆孔总数的5%。

3.3 帷幕灌浆

帷幕灌浆设计包括帷幕深度、厚度、孔距方向、向两岸延伸程度等。左右岸均设30 m长的灌浆平洞，平洞采用城门洞型，宽2 m，直墙2.5 m，上部为半圆。

为增加坝体的抗滑稳定、减少坝基渗漏、降低扬压力，根据坝型及压水试验结果，确定桩号0-030—0+093坝段为灌浆范围。灌浆孔按一排布置，孔距2 m。采用自下而上分段循环式灌浆，段长5～6 m，特殊情况可适当缩减或加长，但不得大于10 m。起始灌浆压力1.2 MPa，具体施工时应根据试验确定。根据钻孔压水试验结果，灌浆孔铅直深度为基岩开挖线以下30 m。采用纯水泥浆灌注，水泥为普通硅酸盐水泥，标号不低于325号，水灰比采用5∶1，3∶1，2∶1，1∶1，0.8∶1，0.6∶1，0.5∶1等七个比级，开灌水灰比为5:1。采用压力水冲洗，冲洗压力为灌浆压力的80%；压水试验采用单点法，压力为灌浆压力的80%。灌浆结束14 d后进行灌浆效果检查，以压水试验为主，检查孔数为总孔数的10%。

3.4 防渗灌浆

为减少坝基及坝肩绕坝渗漏，降低渗透压力，提高坝基抗滑稳定性，在坝轴线下游4.0 m处坝基上设置一排防渗帷幕，依据《混凝土重力坝设计规范》，防渗帷幕深度按0.6倍水头确定，灌浆最大深度为30 m。确定桩号0+000—0+066坝段为防渗帷幕灌浆范围，灌浆孔设一排，孔距2.0 m。

3.5 坝基排水

在坝体最底层上游纵向廊道（灌浆廊道）的下游侧设置坝基主排水孔，孔距2.5 m，孔径150 mm，孔深13 m。上游主排水孔廊道的渗水用水泵抽排，通过直径200 mm的排水管自行排出坝体。

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1004-7042（2017）01-0045-02

郭向军（1979-），男，2013年毕业于河南理工大学地质工程专业，工程师。

2016-11-12；

2016-12-27