浅议重力坝的地基处理措施

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摘要：水利工程中重力坝是常见的建筑，重力坝承受较大的荷载，对地基的要求较高，它对地基的要求介于拱坝和土石坝之间。除少数较低的重力坝可建在土基上之外，一般须建在岩基上。但是天然基岩由于受长期地质构造运动及外界因素的影响，风化、节理、裂隙、破碎等问题会经常出现，对基岩的整体性和均匀性在不同程度会有所破坏，会一定程度上降低基岩的强度和抗渗性。所以只有对地基进行适当的处理，才能对重力坝的安全性和持久性有所保障。

关键词：重力坝；地基；固结灌浆

中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-10-0236-1

1 重力坝地基应具备的物理条件

1.1 高强度性

重力坝之所以称为重力坝，就是因为坝体本身体积较大，而且所用材料一般为泥凝土，密度较大，对坝基的压力极大，所以对坝基要求必须具有一定的抗强度，以承受坝体的压力。

1.2 整体性、均匀性

只有足够的整体性和均匀性才能满足坝基抗滑稳定和减少不均匀沉陷。

1.3 抗渗性

以满足渗透稳定，控制渗流量。

1.4 耐久性

地基必须要能保持持久的稳定，在水的长期作用下不发生恶化。根基不坏，才能对坝身的长期稳定提供足够保障。

2 地基的挖掘及灌浆处理

2.1 地基的开挖与清理

坝基开挖与清理的目的是使坝体座落在稳定、坚固的地基上。开挖深度应根据坝基应力、岩石强度及完整性，结合上部结构对地基的要求和地基加固处理的效果、工期和费用等研究确定。我国现行重力坝设计规范要求，凡100m以上的高坝须建在新鲜、微风化或弱风化下部基岩上；100～50m的坝可建在微风化至弱风化中部基岩上；坝高小于50m时，可建在弱风化层中部或上部基岩上。坝基开挖的边坡必须保持稳定；在顺河方向，各坝段基础面上、下游高差不宜过大，为有利于坝体的抗滑稳定，可开挖成略向上游倾斜；两岸岸坡应开挖成台阶形，以利于坝块的侧向稳定；基坑开挖轮廓应尽量平顺，避免有高差悬殊的突变，以免应力集中造成坝体裂缝；当地基中存在有局部工程地质缺陷时，也应予以挖除。

2.2 坝基的固结灌浆

对地基进行加固处理一般采用浅孔低压灌注水泥浆的方法，称为固结灌浆。目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。固结灌浆孔一般布置在应力较大的坝踵和坝趾附近，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆孔呈梅花形布置，孔距、排距和孔深根据坝高、基岩的构造情况确定，一般孔距3～4m，孔深5～8m。帷幕上游区的孔深一般为8～15m，钻孔方向垂直于基岩面。当无混凝土盖重灌浆时，压力一般为0.2～0.4MPa（2～4kg/cm2），有盖重时为0.4～0.7MPa，以不掀动基础岩体为原则。

2.3 帷幕灌浆

是在靠近上游坝基布设一排或几排深钻孔，利用高压灌浆充填基岩内的裂隙和孔隙等渗水通道，在基岩中形成一道相对密实的阻水帷幕。帷幕灌浆材料目前最常用的是水泥浆，水泥浆具有结石体强度高，经济和施工方便等优点。在水泥浆灌注困难的地方，可考虑采用化学灌浆。化学灌浆具有很好的灌注性能，能够灌入细小的裂隙，抗渗性好，但价格昂贵，又易造成环境污染，使用时需慎重。防渗帷幕的深度应根据基岩的透水性、坝体承受的水头和降低坝底渗透压力的要求确定。当坝基下存在可靠的相对隔水层时，帷幕应伸入相对隔水层内3～5m。不同坝高所要求的相对隔水层的透水率q（1m长钻孔在1MPa压水压力作用下，1min内的透水量）应采取下列不同标准：坝高在100m以上，q=l～3Lu；坝高在100～50m之间，q=3～5Lu；坝高在50rn以下，q=5Lu（Lu读：吕容）。如相对隔水层埋藏很深，帷幕深度可根据降低渗透压力和防止渗透变形的要求确定，一般可在0.3～0.7倍水头范围内选取。帷幕灌浆孔距为1.5～3.0m，排距宜比孔距略小。

3 坝基排水设施

为了进一步降低坝底扬压力，需在防渗帷幕后设置排水系统。坝基排水系统一般由排水孔幕和基面排水组成。主排水孔一般设在基础灌浆廊道的下游侧，孔距2～3m，孔径15～20cm，孔深常采用帷幕深度的0.4～0.6倍，方向则略倾向下游。除主排水孔外，还可设辅助排水孔l～3排，孔距一般为3～5m，孔深为6～12m。如基岩裂隙发育，还可在基岩表面设置排水廊道或排水沟、管作为辅助排水。排水沟、管纵横相连形成排水网，增加排水效果和可靠性。并在坝基上布置集水井，渗水汇入集水井后，用水泵排向下游。

4 坝基软弱破碎带的处理

当坝基中存在断层破碎带或软弱结构面时，则需要进行专门的处理。处理方式应根据软弱带在坝基中的位置、走向、倾角的陡缓以及对强度和防渗的影响程度而定。对于走向与水流方向大致垂直、倾角较大的断层破碎带，常采用混凝土梁（塞）或混凝土拱进行加固。混凝土塞是将破碎带挖除至一定深度后回填混凝土，以提高地基局部的承载能力。当破碎带的宽度小于2～3m时，混凝土塞的深度可采用破碎带宽度的1～2倍，且不得小于1m。若破碎带的走向与水流方向大致相同，与上游水库连通时，则须同时做好坝基加固和防渗处理，常用的方法有钻孔灌浆、混凝土防渗墙、防渗塞等。对于某些倾角较缓的断层破碎带，除应在顶部做混凝土塞外，还应沿破碎带开挖若干个斜井和平洞，用混凝土回填密实，形成斜塞和水平塞组成的刚性骨架，封闭破碎物，增加抗滑稳定性和提高承载能力。

作者简介：陈江（1973-），男，本科，就职于公主岭市水资源管理办公室，从事水利水电工程工作。