某混凝土重力壩軟弱地基防治措施研究

尚琦智，王文全，高 艷，王璐璐，楊苗苗

1.江蘇淮陰水利建設(shè)有限公司，江蘇 淮安 223000；2.江蘇省水利工程科技咨詢股份有限公司，江蘇 南京 210024；3.江蘇省如皋市搬經(jīng)鎮(zhèn)水利服務(wù)站，江蘇 如皋 226500；4.南通大學(xué) 交通與土木工程學(xué)院，江蘇 南通 226019

某混凝土重力式擋水壩位于廣西田林縣境內(nèi)馱娘江與西洋江匯合口上游16.3km 處的西洋江上，距田林縣城88km。該重力壩占據(jù)整個(gè)河床，壩頂總長(zhǎng)246.50m，壩頂高程358.50m，最大壩高68.5m。壩體左、右岸為非溢流壩段，長(zhǎng)度分別為80m、113.5m，中部為長(zhǎng)53m 溢流、凈寬39m 的WES 曲線型實(shí)用堰。由于大壩壩基、壩肩處均存在裂縫、泥化夾層和軟弱夾層等問題，壩基穩(wěn)定性［1］得不到保證。為此，大壩施工時(shí)，采用固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、設(shè)置排水設(shè)施、內(nèi)設(shè)錨桿相結(jié)合的方法對(duì)大壩基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理［2］［3］，其成果可為其他重力壩地基處理提供一些技術(shù)參考。

1 壩基失穩(wěn)問題成因分析

某重力壩地處“V”型斜向河谷，谷坡間不存在明顯的階地，河流坡降較大，跌水急灘較發(fā)育，巖層走向與河流走向大致一致。壩區(qū)河段內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有構(gòu)造斷裂，巖層局部發(fā)生褶皺，巖層以單斜構(gòu)造為主，巖層大體傾向左岸。但該工程強(qiáng)風(fēng)化帶，內(nèi)風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙面平直粗糙，大多數(shù)由次生巖屑及泥質(zhì)充填1～2mm，裂隙延伸長(zhǎng)度一般3～5m，且裂隙間距僅為0.1～0.3m；弱風(fēng)化帶上部?jī)?nèi)砂巖原生裂隙面張開，泥巖層面發(fā)生風(fēng)化、干縮、開裂，存在被擠壓變形現(xiàn)象，且有地下水侵蝕的影響出現(xiàn)的泥化現(xiàn)象，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，如圖1 所示，因此重力壩壩基的穩(wěn)定性較差。

圖1 壩基泥化夾層

2 加固措施

2.1 壩基固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿［4］［5］是利用灌漿設(shè)備將水泥漿灌入巖基裂隙，對(duì)淺部基礎(chǔ)加固處理的方法，其目的是增強(qiáng)巖基整體性和抗剪、抗壓強(qiáng)度，增加基礎(chǔ)密實(shí)性，減少滲流量，從而提高地基穩(wěn)定性。針對(duì)本重力壩，應(yīng)依據(jù)上述固結(jié)灌漿的施工方法以及注意點(diǎn)，在該壩的1#、2#、10#、11#壩段帷幕灌漿前后各設(shè)一排固結(jié)灌漿，孔距為3m，帷幕上游一排孔深10m，下游一排孔深6m。3～9#壩段應(yīng)進(jìn)行全斷面固結(jié)灌漿，固結(jié)灌漿孔深設(shè)定為6m。

2.2 壩基帷幕灌漿

為了減少壩基及繞壩滲漏，防止較大滲流對(duì)壩基產(chǎn)生滲透破壞，減小作用在壩基底面上的揚(yáng)壓力，提高壩體的抗滑穩(wěn)定性，需進(jìn)行重力壩基礎(chǔ)的帷幕灌漿，其主要的壩基防滲處理方法：降低滲水壓力，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械或化學(xué)管涌，減小壩基滲透水量，其灌漿材料為水泥漿、化學(xué)灌漿等材料。防滲帷幕的深度需根據(jù)水頭大小，透水層的深度和降低壩基滲透壓力確定。文中的混凝土重力壩帷幕灌漿孔設(shè)定為單排布置，灌漿孔距2.0m，在壩基灌漿排水廊道內(nèi)進(jìn)行，兩岸無廊道壩段布置在壩頂，鉆孔稍斜向上游，帷幕延伸至水庫正常高水位與水庫蓄水前兩岸的地下水位線相交處，可使其與壩體形成統(tǒng)一的防滲體。

2.3 壩基排水

為了進(jìn)一步降低該壩底部的滲透壓力，壩基排水應(yīng)設(shè)在防滲帷幕之后，特殊情況可設(shè)置在壩基面位置。在灌漿排水廊道下游布置一排排水孔，河床段孔深34m，兩岸段孔深17～34m，排水孔距2.5m。為保持壩內(nèi)廊道不積水，壩基內(nèi)的滲水應(yīng)由灌漿排水廊道，經(jīng)橫向交通廊道排至壩體外。

2.4 回填加固

針對(duì)壩基范圍內(nèi)單露出的斷層破碎帶，可適當(dāng)挖除深度內(nèi)斷層、破碎帶及其兩側(cè)風(fēng)化巖石直至較完整的巖體：淺埋的軟弱夾層可采用明挖清除，再回填混凝土；深?yuàn)A層應(yīng)根據(jù)其對(duì)壩體穩(wěn)定、基礎(chǔ)沉降的危害程度確定其是否需要處理，進(jìn)行洞挖后回填混凝土加固處理。

2.5 壩基錨筋樁

針對(duì)如圖2 的右岸壩基泥化夾層問題，布置一定間排距的鉆孔，每孔置入3 根長(zhǎng)6mΦ32 的錨筋。該項(xiàng)措施可以有效提高加固區(qū)泥化夾層的強(qiáng)度，遏制沿泥化夾層的錯(cuò)動(dòng)。

圖2 壩基錨筋樁

上述壩基所采用的一系列加固措施，有效地保證壩基穩(wěn)定性，使得該混凝土重力壩能正常運(yùn)行。

3 結(jié)語

本文依托某重力壩實(shí)例，對(duì)其壩基采取全斷面、深孔密布固結(jié)灌漿和帷幕灌漿、排水以及錨筋樁等處理，保證壩基的抗滑穩(wěn)定，提高其防滲效果，為該重力壩的地基穩(wěn)定安全性提供了有效保障，也為其他類似工程問題的處理提供了重要參考。