水利水电枢纽大坝基础处理的设计

林庆海

摘 要：基于现代水利水电工程的重要价值，建设人员对于水电水利系统的建设持有了更高的重视度，应用细化处理的方式对待水电水利系统的每一处关键部位，尽可能地将质量问题从水电工程中有效清除。在修建枢纽大坝时，不但需要将整个坝体构建完整，同时还需要完善大坝各处的基础位置处理工作，缩减大坝的基础性问题。本文根据对枢纽大坝的建设经验，对其处理基础部位的设计方法详尽解析。

关键词：水利水电工程；枢纽大坝；基础处理；设计方法

枢纽大坝在水电水利体系中具有的作用是不可被替代的，随着大坝施工工作进步，枢纽大坝的建设方法被改进，原来存在于枢纽大坝之中的质量缺陷被消除，枢纽大坝拥有了更高的强度，在对枢纽大坝进行全方位处理时，施工者需要优先对坝体的基础部位加以处理，针对不同的基础部位，可应用的处理方法也不一样，在设计阶段就应当对基础处理工作进行考量，给出可靠的处理方法，本文对处理枢纽大坝基础部位的方法进行解释。

1 枢纽大坝的基本施工情况分析

本文选择某地的拦河大坝为分析对象，先对其枢纽大坝的实际建设情况进行解析，以此来明确大坝处理工作要求，使处理建议更具参照与选用价值，其工程建设情况如下：

某拦河大坝为混凝土的重力坝，坝顶高程在139m，最大坝高达79m。坝基工程与水文的地质条件简便，发育有6条NNE向断层和河床基岩浅槽，能够给建筑物造成影响的断层包括右岸F1、河床F2断层等。基岩软弱夹层与剪切裂隙情况良好，主要是NE向陡倾角和NW向的中倾角。以夹层的性状可将其划分成Ⅰ类破碎夹层、Ⅱ类泥化夹层等2种形式，而D2y层下部是其主要的分布位置。坝基巖体属微中等透水岩体，具有良好的防渗条件，裂隙水是地下水的重要构成，而裂隙性承压水是局部的主要组成，相对不透水层（q≤1Lu）埋深：河床在35～60m，两岸在50～90m。大致上看出，坝基岩体力学具有较高的强度，能够达到混凝土重力坝建坝的需要。但会出现下列工程地质造成的种种问题，这就需要制定相关的处理措施以解决以下几个问题：两岸岩体层位错位；软弱夹层问题；坝基渗漏问题。

2 开挖基础

在对枢纽大坝开展基础处理工作时，首先需要对基础进行开挖，开挖处理建议如下：

2.1 选择可靠的开挖方法

在对基础进行开挖时，工作人员需要对大坝已经建成的部位进行检查，从众多可用的开挖方法中选出最优的开挖手段，根据前文对工程的分析可以了解到大坝的基础形态，现有的大坝之中，台阶形式的大坝是相对常见的，因此在开挖基础部位时，可以参照台阶式的大坝形态来完善基础开挖部位，在对台阶平台的宽度以及台阶之间的高差进行测定时，需要对大坝的抗滑程度进行考虑，尽量确保大坝体系的安全性，确定平台的尺寸时要参照坝底的宽度，达到坝底宽度的一半即可，将台阶的高差控制在8m以上，10m以下，确定合适的开挖坡比值。

2.2 构建稳定的大坝基面

为了保障大坝基面的稳定性，施工人员可以充分利用高程数据，如果河流两岸位置的高程坝段处在相对较高的位置，施工者需要对河床部位进行调整，对基岩标准的利用也很必要。在调查坝基的施工环境时，发现在施工范围中有很多微型的新岩石，如果出现地质缺陷、软弱夹层以及断裂构造的情况时，该处施工环境的风化程度会变得更为严重，而表部位置的岩石会出现发育深度偏低以及岩石不完整等问题，河床需要被控制在3m以内。了解坝基的岩石的情况有助于优化大坝基面施工工作，需要了解的情况包括风化厚度、岩性以及岩体的完整程度等。

2.3 处理现有地质缺陷

在基础处理工作中，地质缺陷是重点处理对象，如果大坝位置存在着严重的地质缺陷，坝体的稳定性也难以有效保持。在处理地质缺陷时，可以根据具体的缺陷类型选出可靠的处理方法，对于软弱夹层以及断层问题，施工人员应用掏挖以及利塞的方法可以获得更优质的处理效果，在处理过程中需要对处理深度数值进行明确，确保处理行为的精准程度。

3 控制坝基渗流问题

参照坝基稳定和消力池结构抗浮稳定的相关情况，并且对坝基渗流实施有效的处理方法，这是为了能够减小低渗透压力及减少渗漏量，确保坝基泥化软弱夹层的渗透较为稳定。坝基渗控使用垂直灌浆帷幕的方法，由于河床泄洪坝段与水垫塘建基面开挖出现高程低、水头高、坝基扬压力大等问题，尤其是水垫塘的抗浮稳定性差，在设计时会出现一定的困难。

通过排水方案比较，认为使用封闭帷幕抽水排水能够很好地削减地基扬压力，增加坝的安全度。这就需要使用封闭抽排方案。在分析计算地下渗流场得出，封闭抽排方案能够减小河床泄洪坝段及水垫塘坝基扬压力，从而达到扬压力折减系数α1=0.25、α2=0.4的标准。两岸坝肩、山体及近岸地段使用的常规主帷幕排水方法，能够达到足扬压力折减系数α：近岸地段0.25、两岸0.35的设计要求。

基础排水孔能够发挥出很好的减小坝基扬压力作用，其作用主要体现在基础主排水孔、封闭排水孔、辅助排水孔等方面。为达到坝基扬压力的标准，在防渗主帷幕后设置一排基础主排水孔，沿水垫塘周边呈"U"型设置一排封闭排水孔，同时对封闭抽排区内纵横设置3道辅助排水孔来改善封闭抽排的效果。排水孔关键设计参数：排水孔孔距在3.0m，孔径大小91～110mm，主排水孔和封闭排水孔均为斜孔，倾角为75°，辅助排水孔则是垂直孔。主排水孔孔深通常根据帷幕孔深的2/3进行调整，封闭排水孔深在10m，辅助排水孔深为8m。

4 结束语

本文以水利水电系统之中的枢纽大坝为重点研究对象，从其基础部位处理工作出发，解析了处理基础部位的可靠方法，在处理各个基础部位时，施工者需要优先处理该工程系统的常见的质量不良的情况，对渗压情况以及坝基渗流情况等枢纽大坝的多种数据加以把握。本文选择了在建的枢纽大坝最为分析案例，根据其存在的基础性问题给出了基础处理方案，从最终的大坝建设情况可以了解到本文提出的处理建议都有比较好的实际应用效果，大坝具有了更好的降压与排渗能力，在后续的坝基处理工作中，还要做好基础处理效果检测工作。

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