淺談?dòng)绊憠位€(wěn)定性的因素及改善措施

歐陽九發(fā) 鄭有偉 羅歡 邵華 馬旺

摘?要：水利水電工程是國家一直以來都十分重視的大型建設(shè)工程，尤其是現(xiàn)階段在新能源的開發(fā)與利用的探索中，建造堤壩并結(jié)合相關(guān)技術(shù)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑸槿祟愃茫纳茐位姆€(wěn)定性是關(guān)鍵。了解影響壩基穩(wěn)定性的因素后，可采取清基回填法、振沖碎石樁加固法、帷幕灌漿法、改變建筑物的結(jié)構(gòu)等措施來穩(wěn)固壩基。

關(guān)鍵詞：影響因素;壩基;防滲;改善措施

水利水電工程屬于大型建設(shè)工程，在建設(shè)過程中，常建造堤壩來阻擋水流，起到儲(chǔ)水、分流或以防水患的目的，如水庫、水電站、堤壩等工程。堤壩的穩(wěn)定性直接關(guān)系到工程建設(shè)的安全性和實(shí)用性，而壩基是堤壩的根基，如果根基失穩(wěn)，將會(huì)直接影響上部構(gòu)筑物（壩體）的穩(wěn)定性，可能出現(xiàn)潰壩，對人類造成嚴(yán)重后果。因此，采取一些必要的措施來提高壩基的穩(wěn)定性顯得尤為重要。

1 影響因素

以下列舉幾條影響壩基穩(wěn)定性的主要因素。

1.1 軟弱夾層的影響

壩基中存在的軟弱夾層，其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（黏聚力和內(nèi)摩擦角）往往很小，當(dāng)壩基所受到的剪應(yīng)力大于軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度時(shí)，軟弱夾層就會(huì)順著主應(yīng)力方向出現(xiàn)裂隙，以致水體入滲墻內(nèi)，降低壩基防滲性能，危害壩基的穩(wěn)定性。如文獻(xiàn)《增加具有軟弱夾層的壩基抗滑穩(wěn)定性措施的研究》中所述，某水庫的壩基中存在軟弱夾層，因施工時(shí)未能全部清除，造成后期出現(xiàn)抗滑穩(wěn)定性較差的病害現(xiàn)象。

1.2 水位上升的影響

隨著水位的上升，靜水壓力和流水壓力會(huì)增大，堤壩壩基的抗滑穩(wěn)定性會(huì)隨著水壓力的增大而減小，壩基的滑動(dòng)由淺層滑動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楸韺踊瑒?dòng)，剪應(yīng)力集中于壩基中部，使得墻體開裂，破壞防滲作用，以致壩基失穩(wěn)。如文獻(xiàn)《水位上升對燕云重力壩壩基影響研究》中所述，由于水位上升，水壓力和滲流力增大，使得滑移面上移，壩基抗滑穩(wěn)定性逐漸降低，最終導(dǎo)致燕云重力壩壩基整體失穩(wěn)。

1.3 復(fù)雜地質(zhì)條件的影響

壩基所建地帶周圍巖層有許多軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育時(shí)，巖層之間會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)帶，隨著時(shí)間的發(fā)展，層間錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象會(huì)愈來愈嚴(yán)重，直至壩基表層出現(xiàn)裂縫，破壞壩基結(jié)構(gòu);壩踵處存在斷層時(shí)，隨著斷層活動(dòng)次數(shù)增多，巖土體與壩踵之間可能會(huì)出現(xiàn)滑移面，這會(huì)大大削弱壩基的抗滑能力。

1.4 地震活動(dòng)的影響

為達(dá)蓄水目的，水庫所占區(qū)域面積一般較大，開挖深度也較大，水下巖土層很可能處于地震活動(dòng)帶，地震發(fā)生會(huì)導(dǎo)致巖土體發(fā)生上下前后左右振動(dòng)，加上水庫的水位通常會(huì)隨季節(jié)的變化而發(fā)生巨大變化，水重力的不斷變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力場不穩(wěn)定，這會(huì)加劇地震活動(dòng)性，使得振動(dòng)愈發(fā)強(qiáng)烈，水下巖土層更加松動(dòng)，削弱壩基下的地基的承載力，從而影響壩基的穩(wěn)定性。

2 改善措施

2.1 清基回填法

將壩基表部的軟弱土層、淺部軟弱夾層、風(fēng)化卸荷破碎巖體等清除掉，使壩基位于比較新鮮完整的巖土體或比較密實(shí)的巖土體之上，再用混凝土代替回填，起到膠結(jié)作用，從而增大壩基的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，提高壩基的抗滑穩(wěn)定性。若壩基深處存在軟弱夾層而無法被徹底清除，可采用槽、井或洞挖的方式，將一定范圍的軟弱破碎物質(zhì)清除，然后回填混凝土，或者直接利用鉆孔塞管灌入混凝土來提高夾層的抗剪能力。

2.2 振沖碎石樁加固法

利用振沖器在壩基的軟弱夾層的上方，以振動(dòng)、沖擊的方式鉆孔，孔四周放置大量碎石，在每次振沖桿出孔后，用挖機(jī)將碎石倒入孔內(nèi)，反復(fù)振沖后，可形成透水性強(qiáng)、密實(shí)度高、強(qiáng)度大是碎石樁，使得壩基的內(nèi)摩擦角增大，提高了壩基的抗剪強(qiáng)度;同時(shí)，額外增加了排水通道，促進(jìn)了軟弱夾層的排水效率，提高了地基的承載能力以及堤壩整體的防滲能力。

2.3 帷幕灌漿法

針對含有大量砂石、礫石或其他易被膠結(jié)巖石的地基，利用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成排依次鉆孔，然后插入輸漿管道，再利用高壓噴射技術(shù)將水泥漿液集中順著管道注入至基巖深處的裂隙中，使得這些漿液在巖層深處連成一個(gè)整體，形成帷幕結(jié)構(gòu)，起到擋水效果，能大幅度提高壩基的防滲能力。如文獻(xiàn)《淺析某水庫大壩帷幕灌漿對滲流的影響》中所述，由于水庫建造完工后，存在嚴(yán)重滲漏問題，為此，作者單位采用了帷幕灌漿的方法對各段壩基進(jìn)行處理，最終壩基的滲透比降達(dá)到了工程要求。

2.4 改變建筑物的結(jié)構(gòu)

2.4.1 增大壩體的高度或厚度

適當(dāng)增加壩體的高度，合理增大堤壩上部的坡度，并在堤壩上方建筑防浪墻以阻擋水浪的巨大沖擊;或者適當(dāng)增大壩體的厚度，放緩堤壩下部的坡度。這樣能夠在一定程度上提高堤壩的整體防御強(qiáng)度，改善壩基的穩(wěn)定性。

2.4.2 放緩邊坡

對于具有流動(dòng)性水體的江河而建立的堤壩，由于水的流動(dòng)性特征所給壩基帶來沖擊力是強(qiáng)烈的、不斷變化的且持續(xù)作用的，通過放緩河道或江道兩側(cè)的邊坡，使得邊坡承受更大的水流沖擊力，從而削弱壩基所受到的沖擊;對于水庫的堤壩，庫內(nèi)的水雖然相對于江河而言流動(dòng)性很弱，但因降雨，水位上升，使得水壓力增大，可能破壞原始水體的應(yīng)力場的穩(wěn)定性，導(dǎo)致壩基的穩(wěn)定性受到影響，放緩水庫四周的邊坡，使邊坡承擔(dān)更多的水壓力，達(dá)到降低水位上升給壩基帶來的壓力的目的。

3 結(jié)論

影響壩基穩(wěn)定性的主要因素有軟弱夾層的影響、水位上升的影響、復(fù)雜地質(zhì)條件的影響、地震活動(dòng)的影響，在了解這些影響因素后，采用清基回填法、振沖碎石樁加固法、帷幕灌漿法、改變建筑物的結(jié)構(gòu)等措施來改善壩基的穩(wěn)定性，可有效提高堤壩的綜合抗剪強(qiáng)度、抗滑能力以及穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸文海.增加具有軟弱夾層的壩基抗滑穩(wěn)定性措施的研究.水利水電技術(shù)，1983，12：1623.

[2]周丹，杜修娟.水位上升對燕云重力壩壩基影響研究.水利與建筑工程學(xué)報(bào)，2017，01：151156+170.

[3]趙德亮.淺析某水庫大壩帷幕灌漿對滲流的影響.廣東水利水電，2020，01：2224+49.

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：2018LH04001，2018LH05009）

作者簡介：歐陽九發(fā)（1998—），男，湖南永州人，本科在讀，研究方向：地質(zhì)工程。

*通訊作者：鄭有偉（1988—），男，內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院講師，研究方向：工程地質(zhì)教學(xué)與研究。