堆石砼重力坝基础开挖与处理

堆石砼重力坝基础开挖与处理

杨昌周

马关县水务局 云南文山 663700

摘要：河边水库设计坝型为堆石砼重力坝，但是现有的地质条件不能满足工程建设要求，需要进行灌浆加固处理。根据前期勘查资料和设计方案，需要提前做好施工准备，包括提前采购物料、安排设备进场等。在施工过程中，也要采取相应的质量管理措施，例如严格控制基础面开挖偏差，对泥化夹层、岩溶地质进行有效处理等，为下一步灌浆固结提供良好的环境。最后通过钻孔灌注的方式，切实提高基础强度，保证堆石砼重力坝的稳定与安全。

关键词：堆石混凝土；重力坝基础；土方开挖；岩溶处理

引言：在水利工程建设时，经常会遇到诸如软土、溶洞等特殊复杂地质。如果在工程建设中没有采取有效的加固、处理措施，后期堆石砼重力坝建设完成后，在重力作用下很容易出现坝基不均匀沉降的问题，对整个水库的安全也会造成严重威胁。因此，坝基开挖与处理既是整个河边水库工作的基础组成部分，同时也是影响水库建设质量与运行安全的重要因素。施工企业需要树立全过程的管理理念，从前期准备、中期施工到后期质检，都要严格把控，才能建造精品工程。

一、工程概况

马关县河边水库设计坝型为堆石混凝土重力坝，最大坝高为61.9m，坝轴线长198m。根据地质勘查资料，该区域地质由亚粘土、碎石质土、砂卵砾石等组成，厚0～9.6m，连续性较差，河床部位较厚，两岸较浅，土质不均匀，空隙率高，压缩性和透水性偏大，承载力较低，抗滑稳定性和抗冲刷能力较差，属松散岩类工程地质岩组，不能满足重力坝对坝基基础的要求。

二、堆石砼重力坝基础开挖的准备工作

为了保证现场作业的顺利开展，结合工程设计方案，提前做好人、料、机的准备工作。人员方面，通过明确责任分工，开展技术培训，对本次基础开挖作业中需要重点把握的技术要点进行讲解，包括基础面开挖偏差的处理方式，固结灌浆的操作要点等，保证基础开挖作业的安全、高效完成。在材料方面，一方面是要对土石方开挖出来的渣土、碎石进行集中堆放，减少环境污染；另一方面则是固结灌浆中所用的混凝土材料和堆石料，也要根据设计方案中的具体要求进行严格控制。例如堆石的块径、混凝土的强度等，都必须满足使用要求。机具方面，基础开挖所用的挖掘机、土料运输车、钻孔机、灌浆机等，也需要合理配置。

三、坝基土方开挖的技术要点

1、明确坝基开挖技术流程

重力坝基础开挖的施工流程虽然并不复杂，但是仍然需要关注一些技术细节。按照自上而下的顺序进行分层开挖作业，每完成一层开挖后，都要进行边坡加固处理，保证开挖作业的安全。开挖时要注意观察有无出现渗水情况，如果地下水较为丰富，应当在基础外侧距离10m出设置若干个降水井。随着开挖深度的增加，接触到岩层之后，为了开挖作业方便，可以进行光面爆破。爆破作业时保证现场安全，然后使用挖掘机将碎石清理出去。开挖时特别注意偏差问题，水平建基面高层开挖偏差应控制在20cm范围之内。

2、泥化夹层的有效处理

据大坝开挖揭露的实际地质情况及补勘资料，大坝右岸（坝0+058～0+177）之间原设计建基面以下存在厚约0.2-1.5m的泥化软弱夹层和泥质条带灰岩强风化岩体，该软弱夹层和泥质条带灰岩强风化岩体的存在对大坝稳定及沉降均不利，因此对大坝右岸基础开挖高程进行调整。清除溶蚀泥化夹层和泥质条带灰岩强风化岩体，并对坝基进行固结灌浆加固，使大坝基础坐落在稳定新鲜的弱风化基岩上。调整后的大坝右岸建基面高程比原设计低，大坝上、下游坝坡维持原设计不变。

3、建基面的处理

建基面开挖后，现场人员应检查是否有松动的试块和弃土，如果有，需要及时的清运出去。对于建基面上存在的风化岩石、尖角岩体，也应当进行一并处理，为下一步的施工营造良好条件。建基面要设置排水系统，可以将多余的地下水及时引流。将建基面整平处理后，使用风水枪进行一次全面冲洗，然后静置约4小时，待表面晾干之后，可以开始浇筑混凝土。

4、岩溶处理

在基础开挖结束后，现场观察发现了坝基局部位置有溶蚀裂隙，以及若干个大小不等的溶洞。针对这类问题，首先进行扩挖，将内部松散、劣质的岩土结构清理干净，同时采用喷射泥浆的方式进行简单的加固。然后现场制备C20混凝土，将其填充到裂隙、溶洞内。另外，在岩溶处理时还需要考虑坝基基础的防渗能力，因此对于溶蚀裂隙的灌浆封堵，应采用压力灌浆技术。在压力与重力的双重作用下，确保混凝土浆液能够渗入到更深层次的裂隙中，完全充填。

四、堆石砼重力坝基础固结灌浆

在本次工程中，固结灌浆的目的是进一步提高岩石的整体稳定性，使其具备更强的荷载能力，保证整个水库大坝建设完成后，不会因为重力原因导致坝基的严重沉陷，是提高水库大坝稳定与安全的一项重要措施。固结灌浆的工艺流程和需要掌控的技术要点如下。

1、钻孔

在施工现场选取一处合适的位置，进行固结灌浆试验，用于确定该工程固结灌浆施工的具体参数。根据试验结果设计固结灌浆方案，为现场作业提供指导。根据设计图纸确定桩位点，相邻两个孔位的直线距离为3m。施工人员进行点位周边的平整处理，方便架设钻机。采用风钻钻孔的方式，将风钻机移动至相应的位置，调整好钻孔参数，包括孔深、孔径、钻进速度等，然后启动机器开始钻孔。单孔钻完后，将风钻机移动至下一点位，技术人员开始进行成孔质量检查。

2、成孔检查与压水试验

成孔质量将会对灌浆效果产生直接影响。例如孔内有严重裂缝的，会造成泥浆渗漏，不仅造成了材料浪费、增加了施工成本，而且加固效果不理想。因此，现场施工人员需要对成孔情况进行严格的检查。经过检查不存在明显裂隙、坍塌、偏斜等问题的，可以进行清孔作业。采用水洗法将钻孔内的杂质冲洗出来，然后开始压水试验。试验中提供的压力为设计灌浆压力的80%，每隔3分钟读取1次压入流量，并做好记录。连续获取3组数据，如表1所示。对比数据如果流量稳定，说明成孔效果良好，可以进行灌浆作业。

表1 固结灌浆压水试验数据

3、灌注混凝土

现场制备的混凝土浆液，要保证现配现用，且必须在混凝土制作完成后的6h内用完，保证注浆加固效果。使用设备注浆时，还要随时观察设备显示屏上的压力参数，如果发现注浆压力增加，注浆流量减少，需要检查是否有堵塞情况；如果吃浆量偏大，则考虑是裂隙发育，浆液稀薄，此时应换用浓度更高的浆液。单孔注浆必须一次性完成，保证成桩效果，提高桩体的承载力。注浆结束后还需要开展养护作业，养护期为7d。最后进行抽样质量检查，合格率在90%以上说明符合施工要求。

结语：复杂特殊地质环境下的水库工程建设，坝基施工必须要给予高度的关注。在开挖作业前，应当提前做好地质勘察，根据勘察所得资料完善坝基开挖与施工技术流程，为现场作业的开展提供充分的技术指导。同时，施工人员还要强化质量控制意识，重点做好基础面开挖偏差控制、泥化夹层处理以及固结灌浆施工等环节。通过细化流程、严格控制，确保大重力坝基础的稳定性，为整个水库工程的高质量建设完成奠定基础。

参考文献：

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