水利枢纽大坝基础处理设计分析

摘 要：水利大坝是重要的水利枢纽，在进行水力发电配套建设的时候，也是重要的能源生产单位组成部分，大坝的长期正常稳定运转对于地区经济发展和周边群众生命财产安全有着十分重要的意义。大坝基础对于整个大坝的质量安全影响重大，必须确实保障工程质量。文章从基础施工设计角度出发，对水利大坝基础施工有关问题进行分析和探讨，介绍了大坝地基处理技术与设计方案。

关键词：水利水电大坝；基础处理；设计方法

引言

水利水电大坝是工农业生产领域重要的基础设施工程，在国民经济体系中占据着十分重要的地位。由于工作条件严苛，水利水电大坝施工质量要求很高。特别是大坝工程的基础部分，由于长期位于水面以下，受水浸润、侵蚀，如果质量不过硬，极容易引发质量事故，不但会妨碍正常生产，甚至会造成巨大经济损失和人身伤害。基于上述原因，基础部分的施工处理一直是水利枢纽工程建设项目施工过程中的关键环节。在进行大坝基础施工时，要在严格遵循设计图纸等技术规范文件的基础上，充分考虑当地土壤土质、水文气候等自然因素的影响，确保大坝基础施工质量满足水利大坝工程整体安全和强度方面的要求，进而为大坝工程的顺利运行提供保障。为了达到这个目的，大坝工程施工单位要积极推动技术革新，强化施工人员技术培训，加大新材料、新工艺和新设备的引入、使用力度，不断提高技术水平，保障施工质量，实现经济效益、社会效益和环境效益各个方面的最优化。

1 水力枢纽大坝地基处理技术方案

基于水利大坝基础工程质量的重要性，技术人员开经过长期摸索与实践，总结出多种处理方案，下面就简要介绍下常用的几种大坝基础处理技术方案，以供广大施工单位和设计同行参考。

1.1 固结灌浆

坝基固结灌浆的施工方法一般采用孔内循环分段式灌浆工艺，循环方向从上向下。施工时根据河床的上下游河段进行施工，在施工过程中，大坝的碾压高度会随施工进度增加而提高，因而必须严格控制固结灌浆孔的施工质量，确保施工安全与稳定。固结灌浆孔深度要保证5米，在灌浆时必须严格遵循灌注作业技术规范，依照孔序施工。灌浆作业涉及液压钻孔、气囊式灌浆塞和3SNS型灌浆泵等设备，其中，LJ-Ⅲ型灌浆自动记录仪是压水作业的主要设备，承担着自动记录压水情况的重要职责。

1.2 帷幕灌浆

钻孔作业是帷幕灌浆工艺中的重要环节，必须严格控制施工质量，其中，钻孔孔径不能超过91毫米，终孔孔径需要大于56毫米。在进行帷幕灌浆钻孔作业时应使用专用设备对孔的倾斜程度进行检测，检测间距控制在5到10米，对孔斜的要求不是很高，但是也要符合一定的规范要求。

1.3 地基置换

对于施工地点土质严重不符合施工要求时，需要对土壤进行置换。为保证大坝工程结构稳定性，在条件允许的情况下，可以适当扩大置换宽度。虽然这种措施对于加固堤身及基础应力变形影响微弱，但对于结构整体稳定水平提高作用明显。

需要注意的是，由于水利设施基础工程一般都位于水下，属于隐蔽工程，一旦完工后就很难进行检测、检验，发生问题修复成本也很高。因此，施工单位必须强化质量，加强灌浆作业等工程施工质量管理。地方政府及相关管理部门要充分发挥行政管理单位的职责，加强灌浆作业过程中的监督管理、规范指导工作，同时要发挥群众的力量，构建全社会的工程质量监管体系。施工单位在进行施工时，要认真贯彻执行质量管理体系相关要求，各道工序、各项作业都要详细记录在案，确保一切行为可以追溯。要做好施工自检自查工作，发现问题及时整改。施工人员要坚持持证上岗制度，严格审查施工人员上岗资质。总归一句话，就是要强化质量意识，明确工作职责，严格管理，落实监督。只有这样，才能保证水工灌浆工程质量。

2 水利枢纽大坝基础处理设计分析

2.1 基岩加固处理设计

（1）加固处理设计原则。针对大坝基础会长期承受水平方向的推力和压应力的实际情况，在进行灌浆作业施工设计时要进行相应的妥善安排，如果大坝基础下游存在过大侧应力，可以在下游条件允许的部位扩大一定固结灌浆范围，扩大范围一般控制在20米到30米，并在考察大坝基础实际应力的基础上设计加固处理深度。

（2）根据处理对象的不同情况，采用不同的加固标准。如果固结灌浆的部位有地质缺陷存在，则处理范围应该控制在30米到35米，重力墩控制在15米到23米，河床坝段控制在8米到15米。同时，大坝基础防渗帷幕的灌浆孔深度要控制在20米到30米。帷幕防渗设计要求为，水垫塘、近岸山体及坝肩的透水率不能大于3Lu，河床坝基不能大于1Lu。

（3）混凝土质量对于大坝固结灌浆施工影响巨大，必须严格控制混凝土拌合比例，混凝土盖重要控制在2.5米到5.5米，固结灌浆施工通常使用普通或大坝硅酸盐水泥作为施工材料，并将灌浆压力设计为0.3兆帕。

2.2基础排水设计

（1）水坝基础长期与水体接触，科学设计基础内部排水，通常对基础内部结构采取封闭式抽排处理，可以有效降低垫塘坝段、泄洪坝段的扬压力，直至0.4及0.25以下，有效保证坝体安全。而近岸地段、山体及两岸坝肩等部分，则采用常规形式的帷幕进行排水技术，两岸坝肩扬压力设计为0.35，近岸地段设计为0.25。

（2）排水孔也是大坝基础中常见的排水设施之一。根据功能不同，大坝基础排水孔包括辅助性排水孔、封闭性排水孔及主排水孔三种。其中，封闭性排水孔与主排水孔的位置被安排在主帷幕后方、水垫塘U型区域，辅助性排水孔则设置于封闭抽排范围当中。排水孔直径一般位于90毫米到120毫米这个区间，间距控制在5米，封闭性排水孔与主排水孔采用80度角倾斜设计。而辅助排水口则采用垂直形式设计，鉴于主排水孔承担着降低主帷幕扬压力的功能，所以在主排水孔的孔深应控制在主帷幕实际孔深的2/3左右。

2.3基础地质问题处理设计

（1）断层处理设计。在处理地质断层时，首先要进行基面调整，保证基面锐角达到50度角以上。处理深度按照公式h=0.0067bH+1.5进行计算，其中，H为地质缺陷部位的坝高，单位为米，b为断层宽度，单位为米，h为混凝土填塞的深度，单位为米。对于基面锐角低于50度角的情况，可以根据实际情况对完整岩体的最小厚度值进行调整。

（2）软弱夹层处理设计。一般采用掏挖处理方式进行大坝基础中的软弱夹层部分。夹层宽度的100%到150%确定为掏挖深度，施工重点为断层与软弱夹层交叉部位、夹层密集部位。挖掘方式有洞挖和明挖两种，其中明挖主要用于清除浅层软弱夹层，洞挖则是通过沿软弱夹层倾角交叉布置平洞，将部分夹层挖出后采用接触灌浆工艺或固结灌浆工艺进行处理。

3 结束语

大坝基础质量对于大坝整体工程来说至关重要，政府部门和施工单位必须高度重视大坝基础施工，严格规范管理，加强质量监督。施工单位要认真执行相应技术规范，针对可能出现的问题采取有效措施妥善应对解决，不断提高施工水平，确保施工质量，为水利水电工程的建设质量打下坚实的基础。

参考文献

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