水利工程施工断层处理方案（完整版）

1、第二节断层混凝土塞1.断层开挖1.1开挖深度确定断层开挖深度的方法有：（1 ）按混凝土塞结构尺寸决定的开挖深度。见表11-2-1 o（2 ）按固端梁确定开挖深度。一般适用于宽度大于4m的断层破碎带。开挖深度根据坝基应力值，构造岩与新鲜完整岩石的弹性模量的比值，以及断层破碎带的产状、宽度等因素通过计算确定，一般为断层破碎带底部宽度的0.51.0倍，可按图11-2-1查得断层开挖深度。或按经验公式确定开挖深度，经验公式见表11-2-2 o表11-2-1 断层开挖深度适用条件bd/bd/B一般情况0.6-2.02.03.01.52.0坝基应力区内，断层倾角2.0-4.01.52.01.01.560

2、，两侧岩石较坚硬4.01.01.50.81.1注：d 断层开挖深度，m； b断层底部宽度， m； B断层平均宽度，mo表11-2-2断层开挖深度经验公式使用者公式适用条件中国新安江（宽缝重力坝）d=0.0083bH+C美国垦务局（夏斯特重力坝和d=0.002bH+5H 150弗赖恩特坝）d=0.3b+5H 5d=0.002bH+5b 65 65 801.102.200.551.10H=65- 80时，可用插V 651.703.400.851.70入法求得(3) 按施工条件确定开挖深度。断层宽0.1m0.5m, 般开挖深度1.0m1.5m;用高压水枪或钻孔连锁施工，挖深可达4m5m大口径钻孔可达

3、10m以上。(4) 按不利构造组合的弱面部位确定开挖深度开挖深度除按混凝土深梁计算外， 并要加深到岩层可能产生深层滑移的弱面以下，或参考光弹试验的结果适当加深。中坝、咼坝一般开挖深度可达 8m15m(5) 按断面、整体模型试验确定开挖深度。断层造成过量压缩变形或与不利裂 隙组、不利构造面构成不稳定的滑移时，应通过校核计算及结合模型试验结果来确定开挖的范围和深度。国内有的工程深达15m20mo(6 )按有限元法计算的成果确定开挖深度对较复杂的断层和大断裂带要用有限元法计算应力和变形值的关系，判断岩体稳定性，确定处理深度并估计处理后坝基条件 改善的程度。(7 )按岩基防渗需要确定开挖深度有些工程的

4、断层塞通过防渗帷幕处，按要求加深成井塞，深度可达 50mo1.2坝外处理范围确定断层坝外处理范围的方法见表11-2-4和图11-2-2 图11-2-1斷层混擬土塞深度曲线表11-2-4 坝外处理范围类 另U范围按上、下游坝坡面延线L1= (m+n d, L2=d按岩基挠度影响范围Li= L 2=3m5m按断层开挖深度d中低坝L1= L2=0.9d 1.3d高坝L1= L2=1.5d 2.0d1.3断层破碎带开挖和岩面修整1.3.1 主要内容和要求（1）断层开挖部位、处理范围、断面尺寸、几何体形应符合设计要求。（2）清除松动岩石和岩石壁面风化岩块，切除与次生构造面斜交的岩石锐角。（3）壁面的泥皮

5、、水锈蚀面或光滑平面应凿毛并刷洗干净。（4）对岩石破碎及地质较差地段和部位，除加强常规检查外，应对岩体进行监测， 根据不同情况及时采取措施，例如采用锚杆、锚桩或钢支撑支护等，必要时可边挖边衬， 作好岩体渗漏水及施工用水的引排，以保证施工中的安全。（5）断层的处理系重要隐蔽工程，断层破碎带开挖修整完毕后，应进行基础验收工 作，由测量、地质人员进行的竣工测绘和地质素描以及工程、水文地质说明等资料交验 收部门进行验收，未经验收不得进行下一工序的施工。1.3.2 施工方法断层破碎带的开挖系不良地质地段施工，应以浅钻孔，多循环，弱爆破的原则进行 开挖工作，对各类洞室开挖，断面较小的可采用全断面掘进方式，

6、对断面较大的采用先 导洞后扩挖的方式； 并应根据地质条件及时做好支护工作，其开挖方式归纳如表 11-2-5，开挖手段分两类：（1）采用工具和机械开挖。以人力开挖为主的有镐凿、撬挖、钢钎锤击以及圆柱楔 形劈块胀劈等方法。常用的手提式机械有电镐、风镐、风钻。特殊部位也有用一般钻机 或大口径钻机钻孔或连锁造孔。（2）进行控制爆破和静态爆破。断层开挖宜采用控制爆破和静态爆破。控制爆破有 龟裂爆破、预裂爆破、光面爆破等。静态爆破可解决爆破震动、飞石等问题并能减轻劳动强度，提高工效，且施工方便安全。工程中使用的SCA膨胀剂，灌注在孔径30mm-50mm 孔深为1m1.5m的钻孔中，经 10h24h可形成3

7、0MP50MR的固体膨胀压力。在慢加 荷的形式下胀碎岩石。钻孔孔距一般为0.4m0.6m,水剂比0.30.35。断层开挖应与石方开挖及混凝土浇筑系统（包括风、水、电供应）的主要机械设备 和设施相衔接。2回填混凝土2.1混凝土特性指标混凝土的抗压、抗裂、抗渗、抗侵蚀等各项指标应分别满足设计要求及施工和易性 的要求。表11-2-5断层塞开挖方式分类开挖方式适用条件施工特点全深 度一 次明 挖按坝体 纵缝整段 开挖断层宽度1m4m,纵贯坝基场地开阔，干扰小，施工简便，进度快，效率高，成本低按坝体 横缝分段 开挖1. 断层宽度大于 4m,或深度大于6m；2. 断层横切各坝段，开挖影响坝身 混凝土均匀升

8、高各坝段处理范围一般应扩大 10n15m,要控制爆破；或者至少大 于2m3m,使用非动态爆破开挖。 施工场地分隔、狭窄，工序之间干扰 较大，作业安全条件差1.分小段 间隔置换1. 较开阔的河床段，深挖的断层倾 角小于60;2. 岩体为反倾角夹层，大裂隙切割；3. 岩体已受荷载或因卸荷而可能引 起变位或不稳定以23小段为一组，各自间隔 开挖和回填混凝土置换。每小段取5rr7m,边坡 1 : 0.1 1 : 0.3。混 凝土浇筑后，至少间隙 57d,再开 挖相邻构造岩分小段顺序置换断层横切（斜切）岸边陡坡若干 坝段。构造和岩体情况同上所述向山坡逐段顺序开挖和回填混 凝土置换。岀渣方式有二类；直接装

9、 吊运岀；通过相邻坝段的预留廊道转 运或另设平洞往下游弃渣大口径钻孔置换在有永久建筑物地区或地基承 受荷载情况下采用。断层倾角大于 65 ,宽度小于2m；具备或预留施工 平地；基本没有钢筋、预埋件，孔深 一般不宜超过10m 15m周围岩基宜先用高压水泥灌浆固结、堵漏。孔径一般为 1m按断 层宽度分为孔柱型和连锁型二类。最 好采用干硬性混凝土回填全深 度分层 开挖洞挖或混合式开挖1、 断层处于狭窄的河床段、过水坝 段，坝身须升高挡水。断层宽1m4m, 倾角陡直，两侧岩体稳定，较坚硬完整；2、高边坡深槽，宽1m2m3、断层贯穿坝头或切割坝肩，并倾 向上游1、断层上口按混凝土塞要求明挖 后，顶部覆盖

10、混凝土。断层下部转为 洞挖；2、分层立体洞挖；3、分层开挖，做好洞顶混凝土支 撑拱。分段开挖回填，顺序置换2.2温度控制为保证混凝土塞的完整性以及与岩壁可靠结合，混凝土的温度控制一般可采用下列 措施：(1 )预冷骨料，采用低温水、加冰拌合；(2) 采用低热水泥和合理的水泥用量；(3) 采用改善骨料级配，掺用混合材、外加剂和控制混凝土坍落度和级配；(4) 严格控制混凝土入仓温度，一般不高于10 C15 C (等于或稍低于基础温度为 宜)或控制基础允许温差；(5) 采用冷却管进行早期冷却，降低混凝土水化热温升高峰值。一期冷却通水期一般为10d15d，允许水管冷却温差 20C25C，允许冷却速度1.

11、0 C /d1.5 C /d。混凝 土塞在接触(回填)灌浆前按要求进行二期冷却。(6 )掺膨胀剂。采用 MgO时其掺量为胶凝材料总量的5河内。常用冷却水管种类见表 11-2-6 o表11-2-6 冷却水管种类种类直径(mm)引管型式管距(m层距(m原尺寸膨胀后软质塑料管1930水平1.0左右2.0 2.5充气拔管2538钢管25 32垂直或水平1.0 1.52.02.3布设加强钢筋断层开挖后，在拐角、突变处和受力集中、 结构需补强的部位， 必须布置加强钢筋, 以防止或限制混凝土塞开裂。加强钢筋应按设计要求进行设置。2.4分缝和接缝型式(1)断层一般采用整体回填浇筑：需分段时，一般应与坝体分缝一

12、致。(2 )分缝应正交断层走向：断层宽度小于1m2m时，可有不小于 45夹角。(3 )接缝可参照坝体横缝要求施工：最低处的接缝灌浆干管需在底部并联增设一节 管路，作为备用，以免管路系统不通或失效。2.5 槽坑排水混凝土浇筑时要做好截引、排走地面和槽坑底的水流。防止积水随混凝土浇筑升高， 沿岩壁流淌，带走水泥浆或稀释混凝土。渗流较大时，可利用岩壁浅孔固结灌浆堵漏， 或临渗水面设置暗沟，将水引至邻近坝段积水坑抽排。常用排水设备有电动潜水泵、风 动水泵等。2.6 混凝土浇筑断层破碎带岩石开挖完毕后，应尽快回填混凝土，避免岩石长期暴露松驰。断层破碎带所浇筑的混凝土配比一般采用三级配，对洞室顶部及狭窄部

13、位采用二级 配或一级配。断层破碎带浇筑地点分散，工作面狭小，混凝土的进料、平仓、振捣较困难，多用 人工操作。除表部槽塞混凝土可直接用吊罐入仓外，地表以下的槽塞、洞、井、墙等部 位均需转运及贮料分料设施。混凝土的入仓方式，常采用搭设脚手架手推车，皮带输送机，混凝土搅拌运输车， 溜槽、溜筒，混凝土泵等方式，应因地制宜，根据不同部位和结构形式选择。混凝土运 输设备和运输能力应与拌合、浇筑能力、断层具体情况相适应，尽量缩短运输时间，减 少转运次数，避免混凝土在运输过程中发生分离、漏浆、泌水过多降低坍落度等现象， 以保证断层混凝土的质量及浇筑工作顺利进行。3 . 补强灌浆3.1 岩壁、洞壁接触灌浆11-

14、2-8 。这种灌浆是加强混凝土塞与岩壁结合的重要措施。混凝土浇筑前预埋灌浆管（盒） 的灌浆方式如表 11-2-7 ，混凝土浇筑后通过钻孔进行接触灌浆的方式见表表11-2-7常用的埋管进行接触灌浆的方式部位工作内容优缺点贴一次性灌浆盒颂严盒岩壁表面岩石表面抹 平、贴盒、周边水 泥抹堵?16mm 19mm 薄壁软塑料管，岀 浆段剪成两半，修 成燕尾形，应压扁 贴岩面混凝土浇筑 前设置，可按实 际情况布点。但 浇筑时易移位、 堵塞；易被固结 灌浆串堵孔内（包 括固 结孔 再利 用）外有橡皮套的短管、浅孔内（包括固结孔再利用）长 150mm- 200mm ?19mrrr 25mm钢管切斜 口，孔口用棉

15、丝和 水泥抹封；钻孔孔 径 40mnr 50mm?25mn钢管，沿直径锯十字形 缝，外套薄乳胶 套，孔口处绕棉纱 头封堵；钻孔孔径 40mm左 右?25mm花 管， 花眼孔径宜小 （?5mm 6mm）而 密。封管底，套软 橡皮套（自行车内 胎），上套口平岩 面，钻孔口绕棉纱 嵌堵混凝土浇 筑时不移位，但 可能被固结灌 浆串堵可减免浇筑或 固结灌浆时的堵 塞，但岀浆点偏少可供二期 混凝土冷却后 一次性使用重复灌浆盒风钻孔径 60mm重复灌浆盒 用二条橡皮带作 引道，孔底用双楔 木柱块固定生根便于固定， 适应后期灌填 或二次重复使 用，但二期的排 水排气条件不 良表11-2-8通过钻孔进行接触灌浆

16、的方式钻孔方式施工部位优缺点使用风钻孔穿过混凝 土钻灌浆孔（兼做固 结灌浆）由混凝土塞顶打孑L,至少钻入岩石 0.5m适用于混凝土浅塞中施工，可孔内循环灌浆。但常同混凝土浇筑和冷却发生矛盾使用机钻钻深孔（可兼深孔固结灌浆）由廊道或平洞内钻深孔灌浆时间灵活，可分段钻灌，提高灌浆压力、保证灌浆质量。但钻孔工作量较大注：灌浆孔间距一般为 1.5m3m 排距1.0m1.5m，灌浆压力0.3MPa 0.6MPa。3.2洞塞顶面回填与灌浆常用的方法有预埋灌浆管路和钻孔两种，填灌的材料有水泥浆、预填骨料、砂浆或 一级配混凝土。一般应保持有二次或多次回填灌浆手段，力求消除因混凝土收缩而引起的空隙、细 缝。有些

17、工程使用膨胀水泥以减少缝隙，也是可取的。常用回填灌浆形式有管道式（图 11-2-3 ）和钻孔式（图11-2-4）图11-2-3背道式洞项回填瀏浆系统1灌浆管2排水卅弋骨图11-2-4钻孔式洞顶回填港浆乘轨1 一廊道：2钻扎或廛管* 3补强固皓探孔3.3补强固结灌浆补强固结灌浆分类见表11-2-9和图11-2-5 o表11-2-9 补强固结灌浆分类分类孔径入基岩深度孑L距排距灌浆压力(mm(m)(m)(m(MPa断层塞岩壁风钻固结灌浆 孔（或斜孔）40 50351223V 0.3断层影响带围岩机钻固结56 7610 202 2.53.0(2 4 0.3灌浆深孔（直孔）排）图11-2-5断层带响带补强固结孔1一棵扎* 般10 - 20m j 2浅孔十一般5m深4.观测仪器为检查设计与施工的正确性，验证断层破碎带处理效果，监测安全运行，应埋设观测仪器。在断层影响带埋设的主要观测仪器见表11-2-9。各类仪器埋设前须进行率定,埋设与维护应由专人进行，保证仪器的完好率。仪器埋设后应尽早观测取得初始数据， 定期观测的资料应及时分析整理，提出观测成果，观测过程中发现异常，应及时报告并 分析查找原因。表11-2-9断层影响带埋设的主要观测仪器仪器说明倒铅垂线一般埋设在处于高应力