坝基处理施工方案

坝基处理施工方案（通用8篇）

篇1：坝基处理施工方案

三门峡市山口水库复建工程

（合同编号：SMXSSKSK(2010)-SG）

坝基开挖与处理

施工方案

批准： 审核： 编制：

河南省水利第二工程局

第五工程处 二O一O年七月六日

河南省水利第二工程局三门峡市山口水库复建工程

坝基开挖与处理施工方案

三门峡市山口水库复建工程 坝基开挖与处理施工方案 1.工程概况

工程枢纽由大坝、岸边溢洪道、输水建筑物等组成。溢洪道位于大坝左岸，输水建筑物位于大坝右岸。

大坝坝型为土质防渗体分区坝，分为土质防渗区和堆石区，两区间为反滤层和过渡层，最大坝高42.50m，坝顶高程662.50m，坝顶宽6m，坝顶长153m，上游坝坡自上而下为1：2.5、2.75，下游坝坡为1：2，土质防渗体下游坡为1：0.45，大坝上游护坡为现浇砼块护坡，下游坝坡626高程以下为干砌石护坡，以上为浆砌石条带内植草皮护坡，坝基及坝肩防渗为截水槽和帷幕灌浆。

溢洪道位于大坝左岸，为无闸控制正槽溢洪道，轴线水平投影总长327.3m，由进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施和出水渠五部分组成，堰型为宽顶堰，堰顶高程657.00m，堰宽35m，消能型式为挑流消能。坝轴线对应位置架设跨溢洪道交通桥，桥面宽4.5m，桥长44m，共分3跨，单跨14m，上部结构为现浇砼板梁结构，下部结构为钢筋砼桥墩。

输水系统位于大坝右岸，设计输水流量为1m3/s, 由岸塔式进水口、无压输水涵洞等组成，均座落于右岸基岩上，进水塔进口底板高程637.5m，进水口孔口尺寸为1m×1.75m，设工作、检修闸门和拦污栅（检修闸门和拦污栅共用），闸门为钢闸门，启闭机为卷扬启闭机，输水涵洞断面型式为马蹄型，钢筋砼结构，净宽1.5m，净高2m。

机电设备及金属结构安装工程、附属工程、移民工程、水土保持工程等其它内容详见图纸。

工程移民道路分永久移民道路和施工期移民道路，永久移民道路通过跨溢洪道交通桥自坝顶穿过。

施工导流采用非汛期围堰挡水，导流管导流，汛期坝体临时断面挡水，导流管导流，围堰最大高度约8m，导流管为直径1400mm承插式钢筋砼管。

2.坝基处理设计

清除坝基和岸坡表层上的淤泥、草皮、树根、含有植物的表土、蛮石、垃圾及其他废料，并采用13t振动碾对坝基混合土乱石进行碾压，碾压遍数为3遍，河南省水利第二工程局三门峡市山口水库复建工程

坝基开挖与处理施工方案

振动频率，行进速度根据试验确定，除截水槽部位外，设计对河床段具体清基底高程不做控制性要求，但河床段清基后，必须控制底部大致平顺，垂直水流方向变坡坡度不得大于1:3。

大坝岸坡开挖后应大致平顺，与土质防渗体和反滤层相邻处岸坡不允许成台阶状、反坡或突然变坡，岸坡上缓下陡时，变坡角应小于200，开挖变坡不得陡于1:0.5，对岸坡清基高程不做控制性要求。

在进行截水槽排水工程布置时，不得在砼盖重底宽8m范围内布置临时工程，如在其他布置临时工程而造成局部开挖断面，须采用混合土卵石回填并压实至密实状态。

3坝基开挖施工方法

⑴、土方开挖施工方法

①土方开挖前，首先进行测量放样，标识出开挖范围和位置，按监理人的指示确定弃渣场的位置及堆置高度，并及时完善相应的水土保持措施。

②土方开挖施工顺序为从高处向低处，分层开挖。反铲挖掘机开挖分层厚度根据开挖区具体地质情况确定。土方开挖采用1.0m3反铲挖掘机辅以人工进行开挖，开挖后的弃土用10t自卸汽车运到监理工程师指定的弃土区。

③根据施工图纸和监理工程师的要求，土方开挖时按土方明挖的开挖线进行施工，对可能引起的滑坡和崩塌体应及时采取有效的预防性保护措施，在已有建筑物附近进行开挖时，采取必要的措施确保建筑物的稳定和安全。土方明挖应从上到下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时做成一定的坡度，以利排水，开挖过程中应避免影响边坡稳定范围形成积水。④土方开挖时，为避免原状土被破坏，临近设计开挖面预留30～50cm保护层，基面保护层采用人工开挖，在基础施工前突击挖除。开挖的土料人工拢堆，用1.6m3反铲挖掘机装至8～15t自卸汽车运至业主指定弃土区堆放。

⑤基础和岸坡易风化崩解的土层，开挖后应预留保护层。岸坡的残积物和滑坡体应按施工图纸要求开挖清理，清除出的废料，全部运出施工范围以外，堆放在监理工程师指定的弃渣场。

⑥开挖范围内如有软土、淤泥、富有机物土等，先用挖掘机全部挖除，装车运走。并将上述不良地质情况的现场记录及处理措施报监理人批准。按监理人指示，换填与地基土质类似的土料回填、夯实，压实标准同设计地基土。如基坑开挖过程中发生严重流沙、涌泥，无法继续施工时，改变原有施工方案，并报经监⑦在开 2 河南省水利第二工程局三门峡市山口水库复建工程

坝基开挖与处理施工方案

挖边坡上遇有地下水渗流时，采取有效的疏导和保护措施，防止开挖边坡遭受雨水冲刷。冬季施工的开挖边坡修整及其护面和加固工作，宜在解冻后进行。⑵、石方开挖施工方法

①石方开挖应自上而下进行，高度较大的边坡，分层分梯段开挖，垂直边坡梯段高度一般不大于10m，严禁采取自下而上的开挖方式。随着开挖高程下降，及时对坡面进行测量检查以防止偏离设计开挖线，避免在形成高边坡后再进行处理。在开挖过程中，如遇挖掘机不能直接挖装的岩石，则采用挖掘机带振冲破碎器进行破碎、松动。如有必要可采取控制爆破，爆破后再进行开挖。爆破必须进行爆破设计和爆破试验，并获得监理人的批准，方可实施。

②岩石表层经清理后作为钻机工作面，上部采用浅孔梯段爆破施工方法，底部预留2m左右的底板保护层，采用平地爆破施工。

4质量检查

在石方开挖过程中，清渣同时清除坡面危岩，并对开挖断面进行安全和质量检查，作好记录。出现超欠挖的坡面，在规范容许范围内的应按照规范或设计图纸进行处理；超过规范规定的，应分析原因，并报监理人，请示处理方案或措施，及时进行处理。处理完毕后，由现场监理工程师进行验收。

5坝基开挖质量控制

⑴本工程大坝截水槽土石方开挖，工艺要求高。施工前，结合各部位开挖要求和地形地质条件进行详细的开挖方案设计。

⑵合理安排开挖施工程序，围绕土方填筑需要和土方开挖的要求，根据地层情况实行动态调整，保证开挖的质量满足土方填筑和设计断面的要求。

⑶配置足够的、合格的测量人员、仪器和设备，按国家测绘标准和本工程精度要求，建立施工控制网；施工过程中，及时放出开挖轮廓线并对坡面进行复核检查。

⑷开挖边坡及时观测，保证边坡稳定；同时加强施工期边坡变形观测，保证边坡开挖施工安全和质量。

河南省水利第二工程局第五工程处

2010年7月6日

篇2：坝基处理施工方案

一． 概述

我部承担施工的昆明市官渡区复兴水库工程于2013年4月1日进行了基础开挖验收，大坝基础上、下游面存在几处渗水点。经业主、设计、监理及施工单位现场勘察及分析，大坝上游渗水系大坝帷幕灌浆施工结束，大坝帷幕形成后抬高了上游水位导致；下游渗水点从基础开挖到位后一直存在，在整个帷幕灌浆施工过程中并无水泥浆渗漏，因此可确定下游渗水通道与上游并不连通，而是从右岸边坡渗出。

经2013年4月1日监理例会讨论及经业主、设计、监理及施工单位现场勘察确定，拟对坝基范围内的渗水采用埋管引排的方式进行处理，以确保坝体安全及质量，具体布置及工程量详见《坝基渗水埋管引排布置图》。

二． 排水盲沟施工

1． 排水盲沟施工

根据现场渗水点分布情况，拟在阻浆盖板上下游坝0+025.158~坝0+098.000分别布置两道50cm×60cm盲沟，沿基础下游侧边线坝0+025.158~坝0+120.000段及基础左侧坝0+025.158位置从阻浆盖板下游至坝基下游边线分别布置两道80cm×120cm盲沟。

盲沟采用人工开挖，基础开挖成型后先用土工布铺底（土工布预留足够宽度以便最后包裹碎石），然后碎石铺至沟底一半高位置，再用φ100mmPPR管（钻成花管）全部接通，再用碎石铺满，回填碎石后进行人工夯实，最后土工布包裹碎石形成封闭。2． 质量要求

⑴ 盲沟及碎石回填均应采用人工开挖，以免对大坝基础造成破坏；

⑵ PPR管应成花管，钻孔距离不应大至60cm，钻孔直径在10mm~16mm；

⑶ 土工布包裹应严实，不应有空隙以免泥沙进行盲沟影响排水；

篇3：坝基处理施工方案

汝阳县北汝河城区段第三级水面工程坝址位于北汝河马兰河口下游450m, 布置总长541m, 其中橡胶坝段长489.4m, 左右岸固定堰分别为25.8m, 其中橡胶坝共布置6跨, 每跨长80m, 设计坝高5.0m、中敦厚1.4m, 边敦厚1.2m。左右岸均设控制室, 尺寸为11×11m。底板宽度17.5m, 陡坡及消力池长度29m, 海漫段长18m。采用堵头枕式单袋双锚固冲水式坝袋。坝底板高程299.50m, 设计河底高程299.10m, 回水长度2000m, 水面面积108.1hm2, 蓄水量271.0万m3。

合同开工日期:2013年10月20日;竣工日期:2014年4月30日。

2 坝址区工程地质条件

橡胶坝坝址区地基上主要由全新统含细粒土卵石及级配不良卵石 (Q42alpl) 组成, 下伏第三系粘土岩、粉砂岩互层。

坝基土的第 (2) 层含细粒土卵石 (Q42alpl) 由泥砂质充填, 呈松散状, 具一定承载力, 属中等透水性, 结构松散, 抗冲刷能力低, 工程地质条件较差, 且分布不均, 易产生不均匀沉降, 造成坝体裂缝破坏, 不宜作坝基持力层使用, 应予以清除。第 (3) 层级配不良卵石 (Q42alpl) 由砂质充填, 呈送散状, 工程地质条件相对较好, 分布较稳定, 可作持力层使用, 但其属强透水性, 抗冲刷能力低。第 (4) 层级配不良卵石 (Q42alpl) , 由砂质充填, 呈稍密~中密状, 属强透水性, 工程地质条件较好, 分布稳定。下伏的第 (5) 层粘土岩粉砂岩互层程强风化状, 属弱透水性, 工程地质条件一般。

设计坝底板高程为298.3 m, 地板位于第 (3) 层级配不良卵石 (Q42alpl) 层上, 工程地质条件相对较好, 分布较稳定, 可作坝基持力层使用;但其属强透水性, 存在渗透变形问题, 有发生管涌可能, 且结构松散, 抗冲刷能力低, 应对坝基采取抗冲、防渗工程措施。

3 坝基防渗设计及变更

原设计垂直防渗采用C20混凝土防渗墙, 墙厚0.5m, 横向布置511m, 抗渗等级W6, 渗透系数小于10-7cm/s, 允许渗透比降不大于1/80, 伸入基岩不小于0.5m, 墙深约10m。设计的施工工艺为钻抓法, 即建造槽孔导墙—采用两钻一抓造孔—浇筑混凝土防渗墙;混凝土防渗墙与坝体前齿墙之间设4m宽40cm厚混凝土防渗铺盖, 防渗铺盖与防渗墙和坝体前齿墙的连接均采用512止水带连接。

因河床冲积卵石层中含大量直径200~500cm的大漂石, 其上部还有厚3~4m的经采砂留下的漂石堆积, 若采用钻抓法工艺施工, 抓斗抓槽后易塌方, 成槽困难, 也难以实现工期目标。经设计单位及参建单位的共同研究, 将现浇混凝土防渗墙改为振孔高喷灌浆防渗墙, 墙顶高程由299.1m改为297.50m。

4 振孔高喷防渗墙试验

为预测振孔高喷防渗的效果, 在现场做了三项工作。

第一, 在桩号0+322~0+325处将实际高喷墙进行了开挖 (2013年12月8日) , 开挖长度约3m, 深度约1m。开挖显示, 墙厚约1.2m, 形状较规则, 结石体胶结良好, 强度较高, 但开挖部分位于回填的砂砾范围, 地质条件偏优, 下部原始地层中的墙厚可能要略小些。

第二, 在桩号0+361~0+365附近防渗轴线上游约4m处做了四个高喷试验孔, 1个为独立孔, 另外3个为孔距0.6m相邻的孔, 试验孔的施工参数与实际施工的高喷孔基本一致, 只是为便于对比, 四个孔采用了两种提升速度, 其中试1和试4为10cm/min, 试2和试3为15cm/m in。

第三, 设置检查孔。在桩号0+329.10m处钻有一个压水检查孔。检查孔钻进时回水正常, 孔壁稳定。该孔做了两段静水头压水试验, 0~3m段透水率为1.5Lu, 0~7.5m段为8.6Lu;在桩号0+390.30处钻了第二个检查孔, 检查孔钻进回水正常, 孔壁稳定, 0~5.5m段静水头压水试验透水率为2.2Lu;在桩号0+431.1m处钻了第三个检查孔, 检查孔钻进回水正常, 孔壁稳定, 压水试验求得的透水率为2.8Lu。

4.1 现场高喷参数选定

高喷施工采用振孔高喷工艺, 振孔高喷是用大功率振动锤将刚度很大的高喷管直接送至预定深度即开始高喷的工艺, 它较好地解决了北汝河冲积层中卵石含量高且含有大量直径200~500mm大漂石这类地层的成孔和高喷难题, 只是设备和材料的消耗较大。

主要施工参数如下:

采用两管法旋喷, 孔距0.6m, 单排;采用硅酸盐水泥42.5级以上;水灰比1.5:1~0.6 (密度为1.4g/cm3~1.7g/cm3) ;

高压水喷射压力35~40Mpa;压缩空气喷射压力0.6~0.8Mpa;浆液喷射压力25~40Mpa;浆量70~100Mpa;回浆密度≥1.3g/cm3;

旋转速度5~10转/min;提升速度5~10转/min;

墙体渗透系数小于1×10-5cm/s;抗渗强度R28为12Mpa;

灌浆结束后需用浆液及时回灌填补。

4.2 高喷孔深的确定

因岩面起伏大, 施工的孔深控制较难, 实施中基本以设计剖面提供的岩面高程来确定下限, 个别地段遇到极软的岩石或红土时再适量加深, 当岩面较高时以振动锤强振数分钟基本不进尺来确定实际孔深, 尽量排除大漂石的干扰。

5 C20混凝土防渗铺盖的施工

1) 基坑回填。因坝体前齿墙的底部高程为295.2m, 混凝土铺盖高程297.5m, 施工开挖坡度线为1:1.5。基坑回填密实度影响到铺盖沉降量大小以及整体渗透设计问题。为解决基坑回填压实度问题, 参建各方的共同讨论决定, 采用“振捣法”施工, 即每铺一层天然砂砾料 (每层50cm) , 先进行“水浸”, 然后按混凝土现浇振捣要求振捣两遍。有效地解决了基坑回填密实度问题。2) C20混凝土防渗铺盖。按设计要求, 混凝土防渗铺盖 (40cm厚) 与坝体前齿墙和高喷防渗墙之间采用“651止水带”柔性连接, 分块浇筑;在实际施工中, 采用跳仓浇筑等方法, 加快了施工进度, 保证了工程质量。

6 结语

篇4：水库大坝坝基防渗处理施工技术

摘要：水库大坝坝基渗漏会带来经济损失和安全问题，所以当渗漏量超出规定范围时必须采取防渗加固措施。坝基防渗可以选择许多方法，应根据工程地质条件、防渗目标选择经济合理、技术可靠的方法，本文对目前常见的施工技术做了分析介绍。

关键词：水库大坝；坝基；防渗

拦河造坝，修建水库，既是为了用好水资源，也是为了减少洪水的肆虐。然而从开始修建大坝起就面临许多挑战，可能因为大坝选址、设计、施工、维护等诸多因素造成渗漏。显然，存在渗漏通道是根本原因，水库蓄水形成的水头则加大了渗漏量。坝体、坝基、坝体与坝基结合部、坝体与岸坡接触部位等都是可能的渗漏部位，而坝基渗漏不仅常见，对大坝的安全威胁也很大，所以无论出于减少水资源损失的经济考量，还是为了避免渗透破坏的安全考虑，都应该对超标准的坝基渗漏进行处理。坝基渗漏处理方法很多，本文对常见施工技术做了分析介绍。

1 水库大坝坝基防渗处理的主要技术及特点

目前，坝基防渗处理主要采用灌浆、设置防渗帷幕、建造防渗墙、加厚黏土铺盖和修建黏土斜墙等措施。

1.1 灌浆

灌浆是指向坝基中的渗漏通道灌入可形成阻水“结石”的浆液方法。灌浆可以发挥充填、压密、粘合、固化等作用，封堵渗漏通道，固结松散颗粒和破碎岩石，所以阻漏效果比较出色。灌浆处理具有施工简便、经济实用的特点，常见技术类型有充填灌浆、高压喷射灌浆等，灌浆材料有水泥类灌浆材料、化学类灌浆材料。

1.2 防渗帷幕

防渗帷幕是在大坝基岩中建造一道连续、完整的阻水防渗带，以减少坝基渗漏。建造防渗帷幕也是通过灌浆的方法实现，可有效控制坝基渗漏。通常，防渗帷幕要深入到相对不透水岩层5m以上。根据地下岩层透水情况，防渗帷幕可以做单排，也可以2～3排，所以较为灵活。

1.3 防渗墙

防渗墙是指在大坝松散透水地基中通过泥浆固壁连续造孔，然后浇筑混凝土或其他防渗材料，形成连续的地下墙。如果可以嵌入基岩0.5～1m内，防渗墙的防渗效果非常可靠，但施工不如防渗帷幕灵活，工期较长，造价也比较高。根据施工方法，防渗墙可做成槽孔型墙、桩柱型墙和混合型墙。

1.4 加厚黏土铺盖和修建黏土斜墙

如果地下相对不透水岩层埋藏很深或岩溶地质，做防渗墙不现实，防渗帷幕效果也不理想，当地黏土资源易得时，采用加厚黏土铺盖和修建黏土斜墙不失为有效的方法，再结合排水减压，可以改善坝基渗漏问题。但这种方法施工时必须放空水库。

2 水库大坝坝基防渗处理施工技术应用

2.1 灌浆施工技术

在各种灌浆技术中，高压喷射灌浆是应用较多的一种，可用于土质松散、透水性高的坝基加固，与坝体劈裂灌浆泥墙衔接，是目前水利工程防渗加固处理中应用普遍的方法[1]。按照喷浆方式，高压喷射灌浆分为定喷、旋喷和摆喷三种形式，现以定喷为例说明。工艺流程为：测量定位→钻机就位→钻进造孔→清孔→送风、送浆、喷浆→检查喷浆参数→回灌浆液→转入下一孔位。采用地质钻机造孔，同时使用泥浆护壁。放下喷浆管时，为免泥沙堵塞喷口，可在喷嘴外裹上塑料薄膜。定喷操作一般以自下而上的顺序进行，下管到设计深度，清水试压，再调试喷射角度和方向，就可以开始喷浆了。浆液采用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥配制而成，浆液比重1.60～1.75，回浆比重≥1.2。喷浆管提升速度，对砂砾石8～15cm/min，对砂土层10～25 cm/min。回填灌孔后进行检查验收，然后封孔。以“少灌多复”方式，先完成一序孔灌浆作业，再进行二序孔灌浆作业。质量检查可采用开挖检查、岩芯试验、围井注水等方法。

遇到特殊水文、工程地质条件，如裂隙发育、强透水介质，采用单纯水泥浆液处理，由于凝结硬化慢，浆液会被流水带走，这种情况下可采用双液灌浆或化学灌浆形式。双液灌浆即水泥和水玻璃混合灌浆。按混合方式，有搅拌桶混合、孔口混合和孔内混合三种方式。搅拌桶混合，可掺入最多8%的水玻璃，由于凝结快，需要即搅即喷，停留久了容易堵塞管道和喷嘴。孔口混合是在造孔附近混合，可掺入最多30%的水玻璃，由于孔口无压力，只能以自流状态灌注，适于浅部孔。孔内混合是采用双管送入孔内混合，掺入最多20%的水玻璃，这种方式便于控制配比和凝结时间，适用性广。化学灌浆可采用水泥砂浆和丙凝材料，一般也是双液配制，双泵双管路孔内混合。

2.2 帷幕灌浆施工技术

帷幕灌浆主要用于坝基前缘、两岸较大漏水区域的条状地带，例如砂卵石覆盖层地基最大透水性达845.5Lu，经帷幕灌浆处理透水性小于10 Lu[2]。工艺流程为：造孔→洗孔→压水试验→灌浆→封孔。根据设计和试验确定的孔深、分段长、孔距、排数、排距、孔序、排序等参数进行造孔。砂卵石坝基可以采用金刚石钻头钻孔，然后冲洗10min。灌浆孔段采用简易压水试验20min，试验压力为正常灌浆压力的85%，如果流量小于40L/（m·min），可缩短试验时间。灌浆材料采用强度等级不低于32.5的普通硅酸盐水泥配制的水泥浆或水泥黏土浆，开灌用水灰比2：1～5：1稀浆（根据透水率而定，透水率小的用更大的水灰比），在开灌浆液400L后逐级调浓，终灌水灰比0.8：1～0.5：1。如果吃浆大或孔口冒浆严重可采用前述水泥和水玻璃双液灌浆。灌浆过程中，按照灌浆分段原则分段，并记录流量、压力、浆液密度等参数，10～20m测量孔斜一次。灌浆方式由上至下循环，压力由小至大（如0.2MPa到1MPa）渐次升高，观测并记录抬动表变化数值，当抬动变化超过0.2mm应马上停止升压。灌注率≤0.4 L/min，续灌60min（或灌注率≤0.4 L/min，续灌90min），结束灌浆。浆液凝固后，放出孔内积水，用浓水泥浆封孔。

2.3 防渗墙施工技术

防渗墙施工方法可根据工程地质条件、工期要求进行选择，例如基岩以上采用“纯抓法”可快速成槽，基岩以下采用“钻劈法”对硬质地层也可兼顾速度[3]。工艺流程为：构筑施工平台和导墙→安装挖槽机械→槽孔施工→终孔验收→清孔换浆→下设钢筋笼、接头管、灌浆管、导管等→浇筑混凝土→拔出接头管→转下一槽段。采用“纯抓法”先抓取两端槽孔到基岩，再抓取中间副孔，连通后转移到下一槽槽段。基岩以下用冲击钻钻劈。造孔轴线偏差控制在3cm以内，孔斜率不大于0.4%。固壁泥浆采用膨润土泥浆，并添加羧甲基纤维素钠、碳酸钠等调节粘度与助分散的材料。槽段连接采用“拔管法”，可提高施工效率。鋼筋笼采用25t汽车吊吊设安装。浇筑混凝土采用混凝土泵车输送，并经漏斗和250mm导管下料。浇筑前先在导管内放置一个可浮在泥浆表面的胶球，再依次注入水泥砂浆和混凝土，这样可以隔离混凝土和管内的泥浆。随着混凝土不断赶出泥浆，逐渐提升导管，但要保证导管始终埋入混凝土面下1.5～6m深。

3 结语

水库大坝坝基防渗有多种方法可供选择，目前以高压喷射灌浆、帷幕灌浆、防渗墙应用较多。在选择防渗加固技术时，要经过勘探全面掌握坝基的基本情况，再结合设计、施工等各种条件，通过技术经济综合比较，采用经济合理、技术可靠的方案。

参考文献：

[1] 王宏亮. 坝基高压喷射灌浆与坝体劈裂灌浆泥墙衔接施工工艺探讨[J]. 甘肃水利水电技术，2015，51（8）：51-53.

[2] 田原. 帷幕灌浆在砂卵石坝基防渗加固中的应用价值分析[J]. 黑龙江水利科技，2014，42（5）：10-12.

篇5：水井处理施工方案

一、依据

根据曲江聚馨苑1#、2#楼2007年6月27日基坑钻探报告书，1#、2#楼基坑探查出问题坑3处土水井。1#井长1.0m，宽1.0m，深3.0m，孔直径450㎜。2#井长1.0m，宽1.0 m ,深1.5 m 孔直径450㎜。3#井长1.0m，宽1.0 m ,深3.0m，孔直径450㎜，对3个土水井按照《Q/XJ104-64》进行处理。

二、处理方法

对1#、2#、3#土水井处理方法，采用螺旋钻将井中土钻出。钻至深度8.0m ,用不小1.8的圆锥钢质夯锤，提高不小于3.5m的落距。在孔内冲击夯砸。填料采用3：7灰土，分层夯实，灰土的压实系数不小于0.97。土水井处理完后，再进行DDC灰土挤密桩施工。

三、水井位置见附图

中天五建曲江聚馨苑项目部

篇6：桩基溶洞处理施工方案

我合同段地处湖南西南部，沿线路地势较平坦开阔，属平原微丘、低山地貌，自南向南倾斜，植被及地表水系发育，地下水可划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。路线范围内溶岩发育，暗河、溶洞、溶沟、溶槽等密集分布，地表水、地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀作用。

一、工程概况

我部地处溶洞地带，根据该桥地质勘察报告资料显示，桥梁区地层上部主要由第四系植物层、冲洪积层组成，下伏基岩为泥盆系上统锡矿山组中厚层状灰岩构成，其地质情况由上至下依次分别为种植土、粉质粘土、细沙、中分化灰岩，隐伏岩溶、溶蚀裂隙较发育，且有溶洞。

二、施工准备

1、了解地质情况，测定桩位，平整场地

a、详细了解桩基桩位地质、水文资料，掌握溶洞出现的位置，并大致推断其范围、大小以及充填情况，并制定合适的施工方案和施工技术保障措施。

b、每个孔位的地质柱状图和施工方案都单独列出，发给有关人员，让具体操作者、技术人员、作业队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方案。

c、根据现场的地形地貌整理出成片施工场地，以便于堆放材料，桩区地表要建截、排水及防护设施；对桩顶坡土清刷减载；雨季施工，孔口要搭设雨蓬。

2、安装井架

为便于出碴，井架采用钢筋制作而成，一般每个井口安设一台1t卷扬机作为提升牵引设备。

3、备好各工序所需要的机具器材和井下排水、通风、照明设施，并设置滑坡变形、位移的标志。

三、溶洞桩基施工方案：

针对本工程溶洞分布较广，施工技术难度较大，我项目部从严把质量关，确保工程进度，确保施工安全考虑，把桩基溶洞处理列为重中之重并按设计要求作相关施工监控。专门组织所有技术人员讨论、研究方案并学习有关溶洞处理方面的知识。根据本工程溶洞分布的具体情况，确定先采用冲击钻成孔，然后根据具体情况采用投放抛填物的方法处理溶洞。.常规成孔法(按照无溶洞地质考虑)当溶洞内有充填物，是可塑或软塑的亚粘土，并且溶洞不漏水，这时不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向数量多少，都可以不考虑溶洞的存在，而按照正常的地质情况施工。采用冲击钻成孔，洞内的土质和溶洞外的土质没有什么区别，可以按无溶洞的情况施工。2.片石粘土筑壁法

溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土按1 m3：1 m3比例，回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须预埋牢固，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成孔口塌孔，保证钻孔顺利通过岩溶区。

3.在冲击成孔中,由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补水,防止水头高度继续下降。

4.意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。

5.遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞项板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象，保证桩基顺利终孔。

6、溶洞在采用片石与粘土回填仍不能产生有效护壁时，采用C25混凝土进行灌注填充，保证有效护壁桩基顺利成孔。

3、井口部分

根据桩身井口段土质情况将井口挖至1m深时，即可立模灌筑壁厚20cm-30cm的第一节钢筋混凝土护壁。此节护壁在井口0.5-1.0m高度范围内加厚至50cm，这部分称为锁口，用来防止下节井壁开挖时井口沉陷。锁口顶面要平整，并略高于原地面。

4、桩井掘进，采取边挖边护的方法。

一般每节挖深1m左右后，沿井壁立模灌注一节钢筋混凝土护壁形成环形框架。具体开挖深度视地质情况确定，如石质风化破碎或有地下水地段，井壁容易发生坍方，每节开挖1m左右。为了减轻开挖时对井壁的震动，应以风镐开挖为主，局部可配合风枪。石质较硬地段，多数使用风枪钻浅眼爆破，开挖顺序为先中间部分，后井壁部分。当挖孔进尺到溶洞顶面1m时，挖孔作业人员必须系安全带,安全带要与井口上的挂梯或安全绳牢固联系，然后用风钻钻一个φ100mm的孔，查看溶洞内是否有承压水，若有，人员则应迅速撤到地面等其自然排除，水位稳定后再进行抽水，然后继续开挖。挖穿溶洞顶盖后，首先用水泵抽掉洞内的稀浆或水，然后将鸽子或活鸡放入空溶洞中（也可将点燃的蜡烛放入溶洞中），呆30分钟，若正常，方可将作业人员用钢筋吊笼放入空溶洞中。对小型溶洞及塌孔位置采用C25砼进行填充，对大型溶洞可采用砖或浆砌片石砌外圈，且其要有足够的壁厚、刚度，以防止灌注砼时护壁被挤垮，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。溶洞处理完成后。继续向下挖进。

5、进入溶洞与软土层后，要根据溶洞内填充物的情况分别采取不同的措施。

①若为空溶洞，首先将积水抽干，对小型溶洞（体积较少的）采用C25砼进行填充，对大型溶洞（体积较大的）可采用砖或浆砌片石砌外圈，然后立模浇注钢筋混凝土护壁。②溶洞内有填充物

挖进时应浅进尺，强支护，沿上层护壁外围每15cm打入大于φ20的钢筋，在四周布设钢筋网进行加强，并且加厚护壁及对溶洞位置采用C25混凝土进行回填，防止护壁被挤裂或塌陷，每节最大高度0.5米，待该节护壁达到强度后再进行下一节的施工。

③当桩基挖孔与溶洞挂壁而过时，其挖孔措施基本同上。挖孔穿越全风化灰岩和中风化灰岩时须采用松动爆破的方式进行开挖。当进入爆破施工阶段，应让护壁砼有一定的强度后再进行另一个孔的爆破施工。严禁用裸露药包，必须打眼放炮和严格控制装药量，以松动为主，以免护壁被炸坏造成坍孔，同时孔壁周围眼孔要加密，不装药，以保证爆破后孔壁完整。

挖孔时应视不同情况采取不同的排水措施。孔内渗水量不大时可用铁皮桶盛水，人工提引排走，渗水量比较大时，可用水泵排走。

四、质量检测标准

护壁必须牢固可靠，阻止孔壁周围渗水，防止塌孔。

在挖孔过程中，必须要求作业队每一次砼护壁时，先在桩顶放出桩孔中点，然后吊线检查其孔径和垂直度是否符合设计及规范要求，如不符合要求，必须立即修整达到要求后才允许砼护壁工作，桩位误差不得大于50mm，孔的倾斜率不得大于1％。

五、安全保证措施

（1）、挖孔工人必须带有安全帽、安全绳。取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机必须经常检查。（2）、为防止井口坍塌，在孔口用钢筋砼护壁。

（3）、挖孔深超过10m时必须采用机械通风。

（4）、挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。

（5）、井孔要设置牢固可靠的安全梯，以便于施工人员上下。（6）、电工、爆破工必须持证上岗，井上、井下作业人员必须身体健康。

（7）、孔内照明须使用12V安全电压和防爆灯。

（8）、孔上与孔内人员必须保持有效联系，孔边设安全绳与孔下人员安全带连接，安全绳由孔上人员随作业面松长。

（9）、孔内作业人员连续工作时间不能超过4小时。

（10）、应经常观察护壁砼，发现其有开裂、变形等不利情况，应及时进行加固处理。

（11）、孔内爆破时应注意以下事项：

①电雷管起爆前周边工人应远离孔口。

②必须打眼放炮，严禁裸露药包。对于软岩石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩石炮眼深度不超过0.5m。炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。

③严格控制用药量，以松动为主。

④有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮时按安全规程处理。

⑤炮眼附近的支撑应加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起坍孔。

⑥孔内放炮后必须迅速排烟，方法为采用高压风管放入孔底吹风。

⑦一个孔内进行炮破作业，其他孔内的施工人员必须到地面安全处躲避。

⑧爆破时孔口应覆盖安全网等防护措施，以防飞石飞出。

六、孔底处理

挖孔达到设计标高后，应及时进行孔底处理，必须做到平整、无松渣、污泥及沉淀等软层。嵌入岩层深度要符合设计要求。并及时向驻地监理工程师报检。

七、环境保护措施

（一）水土及生态环境的保护措施

1、保护植被，对施工界限内、外的植被、树木等尽量维持原状。如因施工需要砍除树木和其它经济作物时，事先征得环境保护和水土保持部门、所有者和业主的批示同意，严禁乱砍乱伐。

2、临时用地范围内的裸露地表，植草或种树进行绿化。

3、营造良好环境。在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理，同时在生活区周围种植花草、树木，美化生活环境。

4、保护野生动物，严禁施工人员猎杀野生动物。

5、工程完工后，及时彻底进行现场清理，并采用植被覆盖或其它处理措施。

6、对有害物质(如燃料、废料、垃圾等)，按规定处理后，运至监理工程师指定的地点进行掩埋，防止对动、植物造成损害。

7、运输车辆作好防止漏失措施，以防物料污染道路。

（二）、水环境保护措施

1、靠近生活水源的施工，用沟壕或堤坝同生活水源隔开，避免污染生活源。

2、清洗机械、施工设备的废水严禁直接排入江河，禁止机械在运转中产生油污未经处理就直接排放，或禁止维修机械时油水直接排放入江河。

3、施工产生的废浆要用专用汽车拉运至监理工程师指定的地点倾倒，并设渗坑进行处理，不得排放到河流、水沟、灌溉系统里，以免造成河流和水源污染。

（三）、大气环境保护及粉尘的防治

1、在设备选型时选择低污染设备，安装空气污染控制系统。

2、运输水泥、砂、石、土等如有漏失，及时清扫干净，保持道路整洁。

3、配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行洒水湿润，减少扬尘。

4、汽油等易挥发品的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。

5、砼、稳定土拌和站应有防尘措施。操作人员要配备必要的劳保防护用品。

（四）、生产、生活垃圾的管理

1、施工营地和施工现场的生活垃圾，集中堆放。

2、施工和生活中的废弃物经当地环保部门同意后，运至指定地点。工地设置厕所，派专人清理打扫，并定期对周围喷药消毒，以防蛀蝇滋生，病毒增生。

3、报废材料立即运出现场，并进行掩埋等处理。对于施工中废弃的零碎配件、边角料、水泥袋、包装箱等，及时清理并搞好现场卫生，以保护自然环境景观不受破坏。

4、弃土不得随意堆放，须运至指定弃土场。

（五）、完工后场地清理及恢复平整的环保措施

1、工程完工后对临时用地内所有建筑、生活垃圾应进行清理，垃圾运至指定位置处理，场地清理平整合格后，将其恢复原状。

2、施工完工后请当地政府有关部门进行环保验收，取得地方政府的认可，并从当地政府取得环保措施得到实施的证明材料，确保不留环保后患。

八、文明施工措施

1、规范施工区域场容场貌，材料机具摆放整齐，现场不随意乱丢烟头、槟榔壳等生活垃圾；

2、现场主要施工人员佩戴好上岗证，持证上岗，穿戴整洁，不穿拖鞋进入施工区域，展现良好的精神风貌；

3、现场施工标志牌、安全标志标牌、操作规程、温馨小提示、文明施工标语悬挂在醒目位置，与场地布置统一协调，展示良好的企业文化；

4、加强精神文明建设，开展劳动竞赛、工地文体活动等，丰富广大职工业余文化生活，构建和谐项目；

5、尊重当地民风民俗，加强与当地政府联系，搞好路地共建。

6、深入开展创建文明工地活动。

篇7：缺陷桩基补强处理施工方案

一、桩基缺陷检测情况及原因分析

受检桩砼灌注日期为2010年12月30日～2011年1月8日，检测日期为2011年1月21日，由四川省恒固建设工程检测有限公司根据相关要求按声波透射法进行检测，检测结果显示：S19-1桩基距测试桩顶16.9～24.0m,声学参数异常；S19-2桩基距测试桩顶14.5～23.9m,声学参数异常； S19-5桩基距测试桩顶13.9～22.0m,声学参数异常； S19-6桩基距测试桩顶15.9～23.5m,声学参数异常；H7桩基距测试桩顶9.19～11.8m,声学参数异常；经初步分析原因系桩基砼浇灌时，砼塌落度过大、桩底有积水、加设的串筒过少（砼下落落差太大）、砼振捣不均匀等原因使砼产生局部离析。如果桩基缺陷不排除，对我们来说无论对工期还是成本均造成巨大损失，经项目部研究决定采用以下方案处理。

二、处理方案

鉴于S19桥台桩底出现缺陷，为了深入了解此部位的缺陷情况，采取超前（桩底往下50cm）钻孔抽芯取样，采用桩中桩凿除法补强，要求采用双管单动金刚石钻进工艺的钻机。设计桩径为1.5m的取钻孔桩径1.0m, 钻孔桩心与原设计桩心重合。钻机在钻孔过程中一定要不停的对钻机的主轴进行垂直度校正，防止钻孔偏位，钻孔垂直度保证<0.5%；同时在钻机钻孔

取芯过程中，对每节砼芯样进行认真分析总结，密切关注芯样的变化情况。完全清除缺陷部分后，重新布设钢筋笼（钢筋根数和原桩同，规格大一型号，设置于缺陷部分并锚入缺陷砼以上2m）和声测管，最后浇筑C35膨胀砼至填满整个桩孔，在砼灌注前注意仔细清孔，使孔内无沉渣及积水，在砼灌注时，应加设串筒，串筒下口至砼面高度不超过2m，分层浇筑砼厚度不超过50cm，并用振捣棒振捣密实，在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，确保桩身混凝土的充盈系数必须大于1.0。待新浇砼达到强度和龄期后，按声波透射法进行检测，如检测桩身砼均匀性很好，桩身密实完成，完全满足使用要求，再进行下道工序施工。

另外，将S19承台下土部分作换填处理，地基承载力不低于300KPa；清除承台下基岩以上的土，再用C30砼浇筑至垫层，使承台下地基与桩基共同受力。

对于H7桩基，质量缺陷在桩中上部，处理方法为：先凿除缺陷以上的桩基砼，原有桩基主筋尽量保留，如保留不了，重新布设钢筋笼（钢筋根数及规格和原桩相同，主筋与原桩主筋相互错开焊接连接）和声测管，最后浇筑膨胀C35砼至填满整个桩孔，砼浇筑同上。

三、处理方案示意图

1、S19桥台桩处理示意图

桩顶C35砼内渗微彭胀剂原有桩基2000φ50×2.5无缝钢管φ22@2000II?0100φ10@10030φ28缺陷范围I-I桩底25010001500立面图2502、H7桩处理示意图

凿除原有砼重新浇筑I11.8mIC35砼内渗微彭胀剂缺陷范围φ50×2.5无缝钢管φ25@2000φ10@10044φ28I-I2000立面图

篇8：筱溪水电站复杂坝基处理

关键词：坝基,区域大断层,抗滑稳定,不均匀沉降,渗透变形,塑性链接,锚筋桩抗剪,综合性地基处理措施

1 工程概况

筱溪水电站工程位于湖南资水干流中游, 控制流域面积15 843 km2, Ⅵ级航道, 电站装机容量135 MW, 总库容1.41亿m3, 大 (2) 型工程。

枢纽由挡水坝、溢流坝、电站厂房和垂直升船机等主要建筑物组成, 坝顶高程204 m, 最大坝高47 m, 坝顶长340 m。河床式电站厂房紧靠右岸岸边布置, 主厂房安装3台40 MW轴流机组, 长69.5 m, 右侧33.4 m长的安装场下布置一台15 MW的小轴流机组 (机组段长16 m) 。溢流坝段布置在主河槽, 设8孔14 m×11.5 m (宽×高) 的溢流表孔, 堰顶高程186.5 m, 溢流坝段总长142.5 m。垂直升船机布置在左岸岸边, 与紧邻溢流坝的重力挡水坝结合, 100 t级, 采用门机提升过坝。

2 地质条件

工程区处于新华夏系的两二级弧形构造之复合地带, 为断裂密集带末端和褶皱转折端, 区内构造极其复杂。受背斜构造和区域断层影响, 加之多次构造运动产生的次级构造发育, 岩层产状变化较大, 扭曲较强, 断层、节理裂隙较发育。坝区共发现大小断层24条, 其中11条通过建筑物基础, 尤其顺河向的区域性断层F1破碎带宽达100 m, 倾向左岸, 倾角约67°～78°。破碎带主要由断层透镜体、碎裂岩、角砾岩及断层泥组成, 加上次生断层的作用和古风化壳的分布, 破碎区宽达180 m。且坝基地层岩性有寒武系下统 (∈1) 深灰、灰黑色硅质板状页岩夹炭质板状页岩及薄层硅质岩, 黑色炭泥质板状页岩夹硅质页岩及薄层含磷炭泥质硅质岩及中统 (∈2) 灰黑色含泥灰岩, 泥盆系中统跳马涧组 (D2t) 紫红色砂岩、石英砂岩及页岩等多种岩层, 岩性复杂, 软硬相间, 力学强度极不均一。

如图2所示, 210 m宽河床中约有180 m宽的范围岩石完整性较差, 特别是断层破碎带内, 岩层零乱多变、岩性软弱破碎, 遇水易软化, 基岩物理力学指标 (承载强度、抗剪指标及抵抗压缩变形的能力) 极低。因此工程主要存在主厂房4个机组段和溢流坝7个坝段的抗滑稳定安全、地基沉降与不均匀沉降、坝基渗透变形等地质问题。

3 地基处理的原则与思路

(1) 抗滑稳定问题:

以调整结构、改变体型, 增加自重并尽量多的利用水重, 与基础加固、提高基岩抗剪力学指标相结合, 使抗滑稳定安全系数达到规范要求为原则。

厂房结构复杂、体积大, 底面积大, 抗滑稳定性相对较好, 思路:①加强上游防渗及排水而降低扬压力;②结合基岩固结灌浆设置锚筋桩而提高基岩抗剪指标。溢流坝结构较简单, 抗滑稳定安全系数与规范相差较大, 思路:①加大坝基面宽度、帷幕线上移、加强下游排水, 从而尽量增大竖向力;②将坝基面开挖成倾向上游的逆坡面, 减小向下游的滑动力;③结合基岩固结灌浆与设置锚筋桩而提高基岩抗剪指标;④利用下游消力池、导墙等结构增加抗滑稳定安全余度。

(2) 沉降与不均匀沉降问题:

调整结构、改变体型、增大底面积、增加整体刚度, 从而减小基面应力并尽量使基面应力均匀化;通过基础加固提高基岩承载力和变形模量, 以尽量减小沉降量;并采取并缝和塑性链接等措施尽量控制不均匀变形满足工程正常运行要求为原则。

思路:①调整结构体型和荷载分布, 尽量使基面应力最小化、均匀化;②对软弱断层泥采用刻槽砼塞跨越, 充分利用较好岩体, 提高基岩的整体承载力, 减小沉降量;③利用厂房箱形结构的刚度, 4个机组段间不留永久缝, 在施工后期进行灌浆并缝处理, 约束机组间不均匀沉降;④对自重大、体积小的溢流坝, 在8个坝段的横缝间设置纵横键槽和过缝钢筋作铰链式连接, 以期在区域断层上形成塑性跨越, 产生悬链线式变形, 达到减小相邻坝段不均匀变形的目的;⑤通过固结灌浆尽量提高地基的承载力和变形模量。

(3) 渗透变形问题:

坝基岩体透水性较弱, 但遇水极易软化, 渗透变形能力较强, 因此以尽量作好防渗、尽量减小渗透压力和渗流量为原则。

思路:①提高断层区防渗标准, 渗透系数按1.0 Lu控制;②上游设置灌浆排水廊道, 以便观测和补强防渗体;③排水孔设置反滤措施, 防止基岩颗粒带出;④坝基渗水采用抽排。

4 现场试验

(1) 岩基试验。

为了查明断层破碎带岩体的非均质性及各向异性的力学性能, 在坝基开挖后的基坑内进行了5组现场岩基力学试验, 均进行混凝土/岩石抗剪、岩/岩石抗剪、静弹、承载试验, 并结合固结灌浆进行灌浆前后的声波对比检测试验。查明了各区岩体的力学参数 (抗剪断f′=0.9～0.35, C′=0.18～0.7MPa;变形模量Ea=2.6～0.18 GPa, 弹性模量E=7～0.5 GPa;饱和抗压强度σ=45～1.5 MPa, 容许承载力[σ]=3 000～180 kPa) , 分析了各区岩体的剪切形态、变形特征以及声波波速与力学参数的相关性, 并初步验证了固结灌浆的加固效果。

(2) 声波检测试验。

坝基岩性分布非常复杂, 为了分区对待, 在基坑开挖前后和固结灌浆前后分别进行了各区岩体的声波波速检测, 共进行声波检测试验146组 (3孔为1组) , 固结灌浆前岩体波速v=2 000～3 800 m/s, 灌后v=2 500～4 000 m/s。大量的声波检测在基础开挖、固结灌浆、及局部地基补强加固以及岩体力学参数的确定工作中起到了很好的指导作用。

(3) 固结灌浆试验。

为了抢工期, 首先利用先开挖出来的消力池底板进行了9区92孔184段的无压重水泥固结灌浆试验, 试验过程中跟踪分析并不断修改灌浆工艺与参数, 对各区岩体的可灌性、扩散性、冒浆、抬动及造孔、冲洗、浆液浓度、压力等方面, 掌握了第一手资料, 据此针对不同岩性区拟定了进一步的灌浆试验方案:①断层泥及古风化壳内采用有压重超细水泥和改性环氧灌浆, ②厂房基础破碎岩体采用有压重常规水泥固结灌浆, ③溢流坝基础的F1断层内采用有压重普通水泥和超细水泥浓浆高压重复性灌浆。然后进行了8区34孔127段的有压重水泥固结灌浆试验进行验证, 并不断优化工艺与参数, 探索出了在断层泥及透镜体岩层内如何避免抬动而又尽量提高灌浆压力、增加进浆量、有效加固地基的灌浆工艺——重复性灌浆 (逐渐加深加压) , 针对不同岩层制定了一系列固结灌浆设计参数和施工工艺。

(4) 帷幕灌浆试验。

帷幕灌浆试验在坝基灌浆排水廊道内进行原位试验, 共布置了4区18孔182段, 并布置检查孔9个、抬动孔4个。对先导孔进行了42段五点法压水试验 (0～90 Lu) 和17段临界压力试验 (0.8～1.2 MPa, 0～52 L/min) , 对检查孔进行了58段五点法压水试验 (0～1.35 Lu) 和2孔的1.2 MPa/48 h耐压试验 (0.28 Lu～0.69 Lu) 。试验表明, 除断层泥和古风化壳区进浆量小、检查孔透水率较大 (>1 Lu) 外, 其他各区取得了很好的灌浆防渗效果。故据此确定了完善的灌浆参数与工艺, 并建议断层泥和古风化壳区采用化学灌浆帷幕。

(5) 化学灌浆试验。

在水泥灌浆效果差 (进水不进浆) 的古风化壳炭质板岩碎裂岩和断层内泥质粉砂岩夹页岩透镜体区, 进行了2区10孔改性环氧固结灌浆试验。试验表明两区的可灌性均较强, 炭质板岩区采用全孔一段纯压式低压浸润式灌注, 既方便、经济又可取得理想的加固效果, 灌浆压力0.2～0.8 MPa, 平均进浆量68 kg/m, 声波检测波速提高24%, 岩芯获得率由0%提高到93%;泥质粉砂岩夹页岩透镜体区灌浆压力可适当提高 (0.2～1.2 MPa) , 灌浆速度相应加快, 平均进浆量124 kg/m, 声波波速提高44%, 岩芯获得率由5%提高到67%。

(6) 锚筋抗拔试验。

为了验证锚筋桩在该工程断层破碎带内的可行性, 并获取固结灌浆后的岩体与水泥浆、水泥浆与锚筋之间的相关力学指标, 在坝基进行了3组6根不同深度的锚杆抗拔试验。试验表明该岩体是具备锚杆工作条件的, 并求得“水泥结石/岩体”的极限黏结强度C1≥0.30 MPa, “水泥结石/锚杆”的极限黏结强度C2≥0.70 MPa。

(7) 锚筋桩抗剪试验。

坝基抗剪锚筋桩是我院与国际大坝协会的陈胜宏教授合作, 参考意大利Triso大坝采用坝基锚筋桩处理破碎地基的技术而研究使用的, 为了确保其适应性和计算参数的准确性, 在坝基现场进行了3根 (规格:1Φ36深9 m、2Φ36深12 m、3Φ36深16 m) 锚筋桩的抗剪试验:混凝土试块法向力0.3 MPa, 剪应力峰值分别为1.56, 1.89, 1.39 MPa, 其中3号试块 (3Φ36) 由于混凝土剪坏异常终止。试验结果与理论计算基本吻合:除3号试块外, 1号、2号试块的试验剪力略大于计算值, 剪位移远小于计算值。

5 地基处理措施

(1) 布置及结构优化调整。

由于厂房右边坡受顺坡断层影响, 开挖时出现塌方, 稳定边坡须右移13 m, 经研究业主果断决策, 将原计划预留于左岸的小机组 (15 MW) 移至右岸安装场下, 节省了大量的回填混凝土, 清除了不稳定岩体。

为了增加大坝抗滑力和均匀坝基应力, 将坝基向上游加大8 m, 向下游加大3.5 m, 并将坝基开挖成倾向上游3.6°的斜坡面, 帷幕线向上游移9.5 m以充分利用上游水重。

(2) 厂房并缝处理。

为了尽量减小主厂房机组间的不均匀沉降, 充分利用厂区软弱岩体主要分布在主厂房中部的特点, 将4台机组间的3条伸缩缝改为缩缝, 缝面设横向键槽和灌浆系统, 在挡水前作并缝灌浆, 2条施工纵缝同样处理, 使主厂房呈整体箱型结构运行, 避免了局部软弱岩层引起的不均匀沉降问题。

(3) 大坝塑性链接。

为了尽量减小相邻坝段间的沉降变形, 提出“塑性跨越”设想, 在8个坝段的7条横缝间设置纵横键槽和过缝钢筋作铰链式连接, 以期在水平和竖向均产生悬链线式变形, 结合基础加固, 使相邻坝段间变形量控制在闸门正常运行允许范围之内。过缝钢筋的数量和分布通过整体三维有限元分析确定, 设计缝面最大拉应力0.3 MPa, 最大张开度0.8 mm。

(4) 坝基抗剪锚筋桩。

为了增加坝基抗剪强度和断层内破碎岩体的整体性, 断层内溢流坝基础共设置锚筋桩1 320根, 理论上提高坝基抗剪强度97 kPa。桩体为3根Φ32的Ⅱ级钢筋点焊成束, 钢套筒连接, 锚筋束长12 m, 入岩深10.5 m, 外设灯泡型锚头, 锚筋桩间排距2 m, 孔斜为15°/25° (隔排布置) , 孔径130 mm, 全断面水泥砂浆灌注封孔。

(5) 坝基防渗帷幕与排水。

为了尽量减小坝基扬压力和渗水量, 防止渗透破坏和地基软化, 上游坝基全线设灌浆排水廊道和防渗帷幕:断层外按3 Lu控制, 设单层帷幕, 孔距2 m, 孔深20 m;断层内按1 Lu控制, 设双层帷幕, 孔距1.5 m, 排距1.3 m, 孔深30 m。坝基渗水采用抽排, 在溢流坝和消力池底板下设“田”形灌浆排水廊道网, 廊道外侧设帷幕, 内侧设间距3 m的排水孔, 孔内设透水反滤管, 渗水集中至厂房下的坝基集水井内抽排至下游。

(6) 断层软弱带刻槽处理。

为了解决施工期不均匀沉降变形问题, 对承载力低于500 kPa、变模低于0.5 GPa的F28、F31断层和古风化壳进行刻槽回填砼处理, 最大刻槽深度控制为3 m, 对跨度大于2 m的按弹性地基梁计算配筋, 对类似于F28断层中20×15 m的大范围软弱区, 采用化学灌浆加固后再施工上部结构。

(7) 水泥固结灌浆。

对厂房和溢流坝基础进行了全面的固结灌浆处理, 对不同的部位、不同的岩层采用了不同的灌浆设计, 孔距在2～4 m不等, 孔深在5～15 m不等, 灌浆压力在0.5～1.5 MPa不等;对声波检测波速低于2 500 m/s的区域进行了补强和多次补强灌浆, 本工程共实施水泥固结灌浆41 366 m。各区加固效果不一, 灌后波速提高率在2%～25%不等。

(8) 化学固结灌浆。

坝基的炭质板岩和泥质粉砂岩夹页岩区采用了改性环氧化学灌浆加固, 共实施3区1 020 m进尺的化学固结灌浆, 总耗浆量115.6 t。化学固结灌浆取得了很好的加固效果。

(9) 化学帷幕灌浆。

厂坝接头处的上游防渗帷幕, 在大坝初期蓄水后, 出现了局部帷幕击穿的现象, 坝基扬压力计及排水孔出水量有明显反应, 当即采用了无毒丙烯酸盐进行了40孔120 m进尺的帷幕修补, 延米耗浆量60 kg/m, 取得很好的防渗修补效果, 灌后透水率均在1.0 Lu以下。

6 理论计算分析

(1) 极限平衡法计算。坝基抗滑稳定安全系数计算采用规范公式:

$k{}_c=\frac{f^{\prime }{\displaystyle \sum W}+c^{\prime }A+c{}_{b}A}{{\displaystyle \sum {\rm P}}}$

式中:Cb为坝体混凝土与坝基接触面的锚筋桩等效抗剪强度, kPa。

考虑到坝基岩体极其破碎, 整体性差, 坝基剪切形态与软土地基有类似之处, 故采用抗剪强度公式进行了坝基面抗滑稳定复核计算。

稳定及坝基应力计算以各坝段为独立单元进行, 坝基抗剪指标采用各坝段固结灌浆后的面积加权值, 扬压力计算考虑帷幕作用和渗水抽排。计算结果满足现行规范要求。

(2) 有限元分析考虑到主厂房4个机组段采用并缝处理、8个溢流坝段采用铰链式连接, 故对主厂房段和溢流坝段分别建立整体三维模型。主厂房模型总单元数178 348个, 溢流坝模型考虑“塑性跨越”的设想, 总单元数为351 703个。

锚筋桩的作用采用一种能够考虑锚杆在节理裂隙面 (或混凝土/岩石接触面) 局部化应力的流变模型进行计算。坝基抗滑稳定安全度采用降强计算超载安全系数的方法。坝基及基岩力学参数按各岩性区分区取值, 并对固结灌浆加固前后进行对比分析。

计算内容包括:天然地应力场、渗流场分析;厂房施工期 (竣工不挡水) 和运行期的各机组段变形分析和应力场分析, 厂房抗滑稳定超载安全系数计算;溢流坝针对施工期、初期蓄水和正常运行等工况, 进行坝段链接与否的沉降变形、坝体应力及坝基抗滑稳定超载安全度对比分析, 坝段链接后的横缝应力及布筋计算等。

计算成果表明:厂房各段的最大沉降变形为12.23～14.87 mm, 最大不均匀沉降变形横河向8.36 mm, 顺河向1.84 mm, 竖向0.66 mm, 其变形的93%～95%在施工期完成;厂房各段的超载安全系数为4.25～5.25。溢流坝各段最大沉降变形为5.16～19.15 mm, 最大不均匀沉降变形横河向1.25 mm, 顺河向1.39 mm, 竖向2.49 mm, 其变形的86%～91%在施工期完成;溢流坝各段的超载安全系数为3.0～3.5。

同时, 计算分析过程表明:溢流坝基的固结灌浆使横河向相对位移减小24%, 顺河向相对位移减小12～25%, 竖向相对位移减小5.6%;再增加坝基锚筋桩的作用, 横河向相对位移减小27.4%, 顺河向减小21.8%, 竖向减小5.2%;再考虑坝段间塑性跨越作用, 横河向相对位移平均减小83.2%, 顺河向减小46.5%, 竖向增加1.7%。另外, 固结灌浆和锚筋桩的作用使坝基抗滑超载安全系数由2.0～2.2提高到2.5～2.8, 坝段间塑性跨越作用使超载安全系数由2.5～2.8提高到3.0～3.5。可见坝基固结灌浆、锚筋桩加固及溢流坝段塑性链接等措施均有效地改善了厂坝的不均匀变形和抗滑稳定安全度。

7 处理效果评价

(1) 观测成果分析。

筱溪坝基地质条件极其复杂, 引起了业主 (湖南省经济建设投资公司) 和设计单位的高度重视, 为了及时掌握施工过程中的变形情况, 确保大坝的安全正常运行, 在坝基、坝体、缝面及坝顶安装了大量内外观测设备:坝顶引张线1条 (测点14个) , 坝顶和坝基灌浆廊道静力水准2条 (测点37个) , 人工观测墩15座, 倒垂双金属标2套, 钢管标1套, 测斜装置2套, 基岩变形计30支, 压力计17支, 测缝计59支, 渗压计36支, 温度计14支, 锚筋桩钢筋计23支, 量水堰2套, 机组振动摆度监测仪3套。自开始混凝土浇筑至今, 坚持定期分析观测资料, 并委托南京水科院进行监测分析, 有效地指导了施工及其过程中的加固处理, 工程各部位受力及变形数据与计算基本吻合, 工程运行正常。

(2) 处理方案评审。

工程自2005年发现并认识到坝基地质异常复杂后, 业主组织成立了攻关课题组, 先后召开全国性专家咨询会议5次, 得到院士、专家们的充分肯定;下闸蓄水前由国家大坝中心进行了全面的安全论证, 充分肯定了坝基处理效果和工程的安全性。

(3) 运行情况。

工程于2008年1月下闸蓄水发电, 2009年4月达到正常水位, 至今4台机组运行正常, 各建筑物无异常变形, 坝基变形观测数据接近收敛, 坝基渗水平均1.5 L/s。

8 结 语

(1) 在筱溪电站复杂坝基的处理过程中, 通过大量的现场试验研究、理论计算分析、结构体型优化和施工工艺探索, 采用综合性的地基处理措施, 在技术和经济上取得了较满意的处理效果, 取得了区域大断层上筑坝的成功经验。

(2) 坝基抗剪锚筋桩的研究与应用为国内首例, 为今后经济有效地处理复杂坝基具有借鉴意义。

(3) 重力坝采用“塑性跨越”的理念来应对不可避免的不均匀变形, 具有较高的技术经济价值, 值得进一步探索。

参考文献

[1]湖南省水电设计院.筱溪水电站初步设计报告[R].2005.

[2]杨志明.筱溪水电站复杂地基处理专题报告[R].2005.

[3]Egger P.Groundi mprovement by passive rock bolts, experi men-tal and theoretical studies, example[J].Memorie GEAM.1992, 29 (1) :5-10.