闸坝工程复杂基础技术管理分析

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［摘要］文章结合工程实例及对基础处理方案进行技术管理，介绍了在某闸坝工程基础处理施工过程中遇到的各种复杂地质情况，针对复杂基础，采取各种基础处理方案并有效实施，使基础处理满足设计要求。实践证明，其各项基础处理技术方案是成功有效的，可以对其它类似工程基础处理技术管理，有一定借鉴作用。

［关键词］基础处理方案;基础处理技术管理

1工程概述

某闸坝工程位于某城区上游约3km处，上游为某峡水利枢纽工程，坝址以上集雨面积5060km2。是一宗以灌溉为主、兼顾发电和航运等综合利用的水利工程，工程等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型，工程主要由12孔拦河闸坝、左右岸泵站、左岸电站(总装机容量为12MW)、右岸电站进水闸、电站引水渠道、变电站、两岸防护堤等建筑物组成。

2工程基础处理存在的主要问题

(1)围堰段基础。工程于2015年9月开工，施工单位进场后开始填筑一期1段土石围堰，围堰后效果既要保证堰后正常施工，又要保证能保持一定水位供右岸电站发电，对围堰基础处理防渗的要求较高。围堰基础采用高压喷射灌浆防渗。由于工程地质情况复杂，灌浆防渗效果未达到设计预期，堰后渗水量较大，造成基坑内难以施工，为查找原因，施工单位申请进行了围堰基础地质复堪及高喷围井试验。地质复堪结论如下:上游横向围堰与纵向围堰YZ0+060～YZ0+113段与初步设计阶段地质资料基本吻合，但②－1层砂砾卵石粒径较初设勘察略大，该层层底高程较初设降低。纵向围堰YZ0+000～YZ0+060段属冲洪积深槽段，在②－1砂卵石层下分布有块石、漂石夹层，块石粒径一般10～15cm，部分≥20cm，层厚8.0～20.3m，厚度变化较大，属强透水层。(2)电站厂房基础。堰后基础开挖工程于2016年2月25日开工，工程分层进行机械土石方开挖，结合静爆与140mm大型炮头凿除2种方式进行，厂房基础开挖后，基础面有软弱夹层、粉质粘土夹带部分淤泥、基岩出露浅、基岩面较深，岩面起伏大、基础面软硬相间，易产生不均匀沉降，有溶洞或溶槽，下伏基岩溶洞发育，充填物易失稳，易产生较大沉降。(3)进水闸、引水渠道段基础。根据现场开挖所揭露出的地质情况，左岸上游挡墙1(靠近上游段)，进水渠挡墙2、3、4的建基面为粉质粘土夹带部分淤泥，有溶槽，局部强风化破碎岩体等。(4)拦河闸坝基础。拦河闸坝在原址重建，拆除原闸坝后，对闸坝基础工程分层进行机械土石方开挖，结合静爆与140mm大型炮头凿除两种方式进行，根据现场开挖所揭露出的地质情况，主要为基岩，岩面起伏大、落差大、局部基础面软硬相间，易产生不均匀沉降，有溶槽、软弱夹层、松动岩块等。(5)左右岸泵站、变电站、两岸防护堤等基础。左右岸泵站设在两岸坡顶，变电站设在尾水渠左侧回填区，根据现场开挖所揭露出的地质情况，主要为砂卵石基础。

3拟定工程基础处理方案

3．1围堰段基础

围堰基础处理防渗是保证下一步施工的重点，该工程围堰基础处理是相当难度高，工程处在大江大河中，地质条件复杂，又要保证一定水位发电，围堰内外侧水头差较大，不利高喷施工，对防渗是一大考验。所以，要对围堰段基础工程处理方案进行综合考虑。在施工单位进行了围堰基础地质复勘及高喷围井试验数据基础上，对原设计围堰防渗方案进行调整。(1)对地质情况变化较大处，应加密复勘孔布设。(2)坝址上游段围堰高喷防渗墙底插入相对不透水层深度≥1.5m(土层)或≥0.5m(岩层)，高喷防渗墙顶插入黏土心墙深度≥1m。(3)针对地层中含有一定数量的卵砾石的具体情况，应加大高喷摆角、降低提升速度等灌浆参数以确保高喷防渗墙的施工质量，具体高喷灌浆参数应通过现场试验确定。一期1段上游横向土石围堰高喷孔距由1.5m变更为1.25m，闸坝下游纵向围堰YZ0+113～YZ0+228段高喷孔距由1.5m变更为1m，下游横向围堰高喷孔距维持原设计参数不变。围堰龙口位置选定在纵向围堰与旧闸相接处，合龙过程中，龙口部位将冲刷严重，大块石填筑较多，且龙口位置紧邻围堰深槽段，高喷灌浆不适合于此类基础，因此，将纵向围YZ0+000～YZ0+113段防渗形式由原高喷灌浆变更为2排帷幕灌浆。帷幕灌浆排距2m，孔距:龙口段(YZ0+060～YZ0+113)下游排孔距为2m，其余部分孔距均为2.5m。帷幕灌浆标准为透水率＜5Lu。施工单位按围堰防渗调整方案进行防渗灌浆施工后，发现围堰的渗漏量较大(＞1m3/s)，无法进行下一步的基坑开挖施工。因此，要对围堰防渗方案再进一步调整。(1)在围堰的上游侧加宽铺设彩条布及上压开挖土料，减少基础渗流量。(2)纵向围堰上游段YZ0+33.75～YZ0+000，按孔距1.25m增加一排高喷灌浆。(3)一期上游围堰YS0+131～YS0+121，按孔距1.25m增加一排高喷灌浆。(4)一期上游围堰桩号YZ0+113～YZ0+33，按孔距1.25m增加一排帷幕灌浆。(5)纵向围堰上、下游连接段(旧闸坝基础处)增加2排帷幕灌浆。此外，施工单位在堰后分段分层开明沟，上铺设彩条布，用于拦截仍有少量渗漏的流量，集中引到集水井中抽出堰外，为基坑内施工创造干式施工条件。

3．2电站厂房基础

对基础面有软弱夹层、粉质粘土夹带部分淤泥等情况的基础处理:对局部地段基础条件不能满足设计要求的，采用人工或机械清除干净后，采取基础C15混凝土换填方式进行基础处理;对基岩出露浅、基岩面较深，岩面起伏大、基础面软硬相间，易产生不均匀沉降等情况的基础处理:厂房非基岩部分基础处理采用PHC—500AB(125)—C80预制管桩处理，管桩间距2000mm，基岩埋深较浅部位(2.0m以内)则用C15混凝土回填处理。利用2d时间试桩，经静载试验合格后取得施工参数后，开始PHC桩大规模静压施工，约1个月完成静压桩施工。然后进行完成挖除压桩平台回填料，锯桩、桩头插筋、桩芯混凝土回填等。对有溶洞或溶槽，下伏基岩溶洞发育，充填物易失稳，易产生较大沉降的基础处理:溶岩地区地基处理不宜采用灌注桩，防止溶槽顶部薄壁被击穿。不宜采用旋喷桩及搅拌桩，因为溶槽填充物多有含卵石粘土，宜采用PHC桩，并使用锤击方式，因为压桩机多受场地限制，增设边桩机成本较大。PHC预制管桩施工出现斜桩情况处理:在旁边补桩。桩基处理因基岩出露不一，会碰到超长桩、短桩、空桩等状况。超长桩应控制在长细比60以内。短桩及空桩问题应在桩机撤场后开挖至基岩，并回填低标号混凝土，确保基础安全。桩基处理短桩、空桩范围不可预见，工程厂房该情况占厂房基坑1/3左右，若果不采用桩基，而采用复合地基，该状况可以缓解。厂房基础处理防渗墙施工:防渗墙采用C25混凝土防渗墙，防渗墙布置于发电厂房上游桩号厂横0～033.35位置，墙顶高程84.494m，墙底高程73.394m，墙高11.10m，全长57.294m。防渗墙采取320长臂挖机进行成槽开挖，分两序进行施工，按照6.0～8.0m左右为一槽段，共划分为6个槽段进行施工。采取分序分段施工技术管理，能有效保证防渗墙墙体均匀完整，无泥浆、夹泥、断墙、孔洞等。厂房基础处理完成后，能满足厂房建筑物设计承载力要求，能满足厂房建筑物设计抗滑稳定和变形控制要求，能满足厂房建筑物设计防渗和渗透稳定性要求，能防止在水的长期作用下，地基岩土性质发生恶变情况。

3．3进水闸引水渠道段基础

对基面为粉质粘土夹带部分淤泥，有溶槽，局部强风化破碎岩体等的基础处理:溶槽内的淤泥、局部强风化破碎岩体采取人工清理、挖机配合等方式挖除，并将基岩冲洗干净，采取基础C15混凝土换填或砂卵石换填方式进行基础处理，采用砂卵石(卵石∶砂=7∶3)进行换填的，换填深度为1.5m，分层碾压密实，要求其相对密度不小于0.70(砂卵石换填示意图)。为满足设计承载力要求，对厂房进水渠导水墙的结构进行适当调整，厂房进水渠导水墙两侧底板长度由1.5m改为2.5m，护底C1、C2结构尺寸及钢筋做相应调整。且进水渠前端增设C25混凝土铺盖，覆盖溶槽;增设进水渠底板止水铜片。

3．4拦河闸坝基础

对岩面起伏大、落差大、局部基础面软硬相间，易产生不均匀沉降，有溶槽、软弱夹层、松动岩块等的基础处理:岩面起伏、落差大，采用修改拦河闸底板及闸墩底高程，并于建基面增设抗滑移锚筋，间距2000mm×2000mm，锚杆主要采用手风钻钻孔，锚杆安放就位后用高强度砂浆灌浆固定，锚杆安设完成后，用C15混凝土回填至建基面。开挖后若闸坝底板有溶槽出现，应将溶槽浮渣清理干净，并回填C15混凝土。局部强风化破碎岩体要挖除掉，并将岩面冲洗干净。开挖过程中超挖部分应回填C15混凝土，不允许欠挖。

3．5左右岸泵站变电站两岸防护堤基础

这部分建筑物基础对承载力要求不高，现场开挖主要为砂卵石基础，基础按设计常规处理。

4结语

综上所述，该工程复杂基础处理技术管理方案是符合实际的。基础工程处理完成后，保证了基础面以上建筑物建设进度正常进行，为整个电站质量良好，安全运行，提供了保障，对类似的闸坝基础处理设计、施工技术方面，提供了一定的参考借鉴作用。在实际工程中，应具体结合工程实际情况，综合考虑各种处理方案是否可靠和适用，在投资方面能否承受，施工条件是否具备条件等方面的情况，科学选择基础处理技术管理方案，从而保证工程顺利实施，保障闸坝工程安全运行。

参考文献

［1］李少华.闸坝工程对河流生态系统影响机制分析［J］.水资源开发与管理，2020(01):34－38

［2］宿远志.论闸坝调控系统中水利工程与生态功能如何协调［J］.珠江水运，2019(23):29－30

［3］何林.杨柳滩电站闸坝砂卵砾石地基固结灌浆加固［J］.四川水利，2019，40(04):104－106

作者：何辉 单位：乐昌市防洪排涝工程管理处