恰甫其海工程壩基不良地質部分的處理措施及成果分析

(伊犁河建設開發管理局，新疆 伊犁 835400)

1 前 言

對水工建筑物來說，基礎處理是至關重要的環節。根據以往水利水電建設的經驗，由于地基基礎方面的原因而引發水工建筑物事故的，占相當大的比例，由于地基方面的原因而影響工程發揮正常效益的，則數量更多。故很多水利工程十分重視地基處理工作，在地基處理方面做了大量工作，恰甫其海水利樞紐工程也不例外。

2 恰甫其海工程地質概況

恰甫其海工程是位于我國新疆的一個大型水利工程，以灌溉為主，兼有發電、防洪等綜合利用效益。該工程采用黏土心墻壩作為擋水建筑物，屬Ⅰ級建筑物。該黏土心墻壩壩址區岸坡陡峻河谷狹窄呈“V”字形，巖層走向與河谷近正交，屬橫向河谷； 心墻防滲體鑲嵌在相對應的兩條沖溝內，心墻基礎處在溝底分部的同一巖組上，巖體完整性較好，不易產生不均勻變形；主要發育的順層斷層規模小，走向與心墻軸線平行，有利于抗滲穩定和防滲處理。順層走向的沖溝兩側邊坡高陡、整體穩定，但在地基處理的過程中，不斷暴露出F34斷層及葫蘆裝沖刷坑兩項較大的地質缺陷，嚴重影響地基的防滲效果。

3 壩基不良地質情況介紹及處理措施

3.1 F34斷層

3.1.1 F34斷層情況介紹

在恰甫其海黏土心墻壩地基處理過程中暴露出樁號0+096～0+139.5分布的F34斷層。平面位置示意圖見圖1。

圖1 F34斷層平面位置示意圖

該斷層切穿壩基，斷層產狀：走向NE30～40°、SE∠85°，長37m，斷層破碎帶寬2～4m，影響帶3～4m，斷層內巖體破碎，結構松散，夾有斷層泥，易形成壩基的滲漏通道。《碾壓式土石壩設計規范》(SL 274—2001)中第6.3.1規定：當巖石壩基有較大的透水性、軟弱夾層、風化破碎或有化學溶蝕以致通過地層的滲漏量影響水庫效益，影響壩體和壩基的穩定或滲透穩定時，應對壩基進行處理。因此，為提高F34斷層的基巖完整性，防止順斷層產生滲漏及滲透破壞，必須對F34斷層作工程處理。

3.1.2 F34斷層處理措施

3.1.2.1 混凝土塞處理

對F34斷層破碎帶采用混凝土塞處理，破碎帶長約37m，開挖寬度2～4m，開挖深度1～2.5m，開挖邊坡1∶0.5。 為保證混凝土塞與心墻蓋板的一致性，回填混凝土標號與心墻蓋板標號相同，錨筋采用Ⅱ級鋼筋(RL335),d=25mm，孔徑φ50mm，孔向為坡面法線方向。采用先注漿后插筋的方法，注漿配合比為1∶1.4，砂子粒徑1.15～2.5mm。混凝土澆筑每層鋪料厚度不超過30cm，振搗采用ZN50型振搗器人工振搗，間距不超過40cm。

3.1.2.2 破碎帶內的巖體采用灌漿加固處理

在原帷幕兩側斷層破碎帶范圍內各增加8個帷幕孔，間、排距各2m，孔深50m，沿斷層破碎帶走向在破碎帶中間增設一排固結灌漿孔，孔深15m，孔距2.0m，帷幕和固結灌漿孔均采用斜孔，傾角85°與斷層傾角相同。施工時先進行原設計帷幕孔的灌漿，再進行增加帷幕孔的灌漿； 先進行下游排帷幕孔的灌漿，再進行上游排孔的灌漿； 灌漿分兩序進行，先1序孔后2序孔。

鉆孔上部20～30m深度容易塌孔，因此30m以上采用自上而下灌漿、以下采用自下而上。出現塌孔現象時，不論鉆孔深度的大小，均要停止鉆進，對鉆孔進行沖洗灌漿，灌漿結束后，進行待凝，待凝時間不少于24h。待凝結束后，重新掃孔，按設計要求重新進行灌漿施工。具體情況見圖2。

圖2 F34處灌漿加密布置

3.1.2.3 下游反濾料覆蓋

根據設計要求，從心墻蓋板下游邊緣到下游67m對河床段壩基斷層采取了用50cm的反濾料覆蓋，再用50cm的過渡料覆蓋，覆蓋后再填筑壩料的反濾保護工程措施。覆蓋填筑前對基面人工進行細致的清理。回填分兩部分進行，先對下基坑路部分進行回填，兩岸坡部位的保護層回填保持與壩殼砂卵石料同層升高。基坑路部分反濾保護層回填時，先對局部坑凹部位進行回填找平，人工薄層攤鋪，找平后采用推土機和光面振動輾壓實。岸坡部位回填時，先進行反濾料保護層施工，人工配合裝載機攤鋪。過渡料回填時，嚴格控制超徑和集中現象。填筑過程中對厚度和高度進行嚴格的控制。

3.2 葫蘆狀沖刷坑

3.2.1 葫蘆狀沖刷坑情況介紹

樁號0+153～0+175心墻軸線上游側顯露一葫蘆狀(上游寬、下游窄)的沖刷坑，順河流方向長27m，寬22m，低于建基面約6～7m。沖刷坑及其附近巖性為凝灰巖、泥晶灰巖及其互層。該河段無大的斷裂通過，發育斷層主要為低序次構造，規模不大，共有4條順層斷層。斷層在沖刷坑處交匯，交匯處巖體完整性差，形成局部相對的軟弱帶，經水流沖刷形成葫蘆狀的沖刷坑。

3.2.2 沖刷坑處理措施

施工中對沖刷坑內的砂礫石和大孤石全部清除，并將坑內及坑周圍較破碎巖體清除，采用C15抗硫酸鹽水泥回填至895m高程； 位于沖刷坑范圍內的心墻蓋板固結灌漿孔深入基巖6m，C15混凝土回填完成后測出回填混凝土與基巖的接觸邊線，在心墻蓋板澆筑完成后延接觸邊線增加間距3m的固結灌漿孔，孔深8m。

圖3 0+123斷面帷幕前后滲壓水位差與庫水位關系曲線

圖4 0+175斷面帷幕前后滲壓水位差與庫水位關系曲線注由于保密要求，水位數據經過處理。

4 不良地質部位處理效果分析

為做好該大壩壩基滲流的監測工作，建設初期將大壩分為五個監測斷面，埋設了滲壓計、土壓力計等自動化監測儀器。F34斷層和沖刷坑正好位于0+123斷面和0+175斷面處，分別于帷幕前后埋設了滲壓計。滲壓計S26、S27分別埋設于0+123斷面的帷幕前和帷幕后，滲壓計S1、S2分別埋設于0+175斷面的帷幕前和帷幕后。該水庫2005年蓄水投運，至今已運行達8年，工程運行人員加強了對兩斷面帷幕滲流情況的監測，對2007～2012年兩斷面帷幕前后水位變化情況和庫水位變化情況進行了比較分析，0+123斷面分析情況見下頁圖3，0+175斷面分析情況見下頁圖4。

經分析：帷幕前后水位差值在7～12m之間，帷幕前后水位與庫水位正相關，即庫水位較高時水位差較大，庫水位較低時水位差較小，符合大壩帷幕滲流變化的規律。在監測期間，未發生滲流突變，該斷面防滲效果較好。

1 祁慶和.水工建筑物[M].第三版.北京：中國水利水電出版社，2004.

2 SL 274—2001 碾壓式土石壩設計規范[S].