土石坝基础处理设计与施工技术

土石坝基础处理设计与施工技术分析1、工程慨述近几年兴建的公明供水调蓄工程，位于xx市xx新区楼村境内，工程总投资约10亿元，总库容1.5亿立方米，水库平面布置呈椭圆形，东半椭圆“天然坝”系利用东莞黄江几座大屏障山延绵而成；西半椭圆是由深圳市近几年正在施工的六座大坝连成，六座大坝总长4337米，大坝总开挖量约300万方，总填方量约1550万方。4号粘土心墙土石坝为本工程的主坝，最大坝高51米，最大宽坝底宽280米，填筑量约500万方。2号分区坝为本工程最长的坝段，全长1170米。大坝基础处理采用了帷幕灌浆、砼防渗墙、截水槽等。下面就其有代表性的2号坝帷幕灌浆及截水槽、4号坝砼防渗墙的设计与施工进行技术分析。2.设计条件2.1.坝型的选择经过这几年的工程实施，4号坝型选择的合理性在于：一是坝轴线筛选在两个荔枝山“单薄分水岭”之间，且距原横江水库下游100多米，增加了蓄水资源；二是库区内有数千万方天然土石资源可被利用，以便布置均质坝、分区坝、心墙土石坝，有利于环保，三是经国内知名专家论证，选碾压土石坝，易于加快工程进度和保证安全质量，且与堆石面板坝和砼重力坝相比，就地取材，工艺简短，减少政府投资等。2.2地质条件地形地貌：坝址地形呈“W”形，连接左、右坝肩的孤丘荔枝山，高程在70-77米；中间丘顶高程在63.7米。地层岩性：从上至下为，冲积层（可塑态）厚在1.5-3.0米，残坡积土分布于地表、厚在0.7-6.7米，全风化土在10.5-3.27米，强风化岩厚在5-13.2米，弱风化岩厚大于18.5米、且一般裂隙发育。地质构造：通过物探揭示坝址区有小断裂构造，靠近横江水库下分布于北冲沟附近。水文地质条件：坝址中部低丘厚5米，属于中等透水层（4.5E-04CM/S），全风化带渗透系数多在2.2E-06~6.1E-05CM/S、为弱透水层，强风化带渗透系数多在3.7E-06~2.7E-06CM/S、为弱透水层。2.3坝体材料组成和坝址用不同的材料施工的大坝，在防渗处理方法是不同的，均质粘土坝，靠坝体自身挡水防渗，基础采用帷幕灌浆就可以，如，本工程的3、6号坝；砼心墙土石坝，基础采用砼防渗墙，坝体可以采用强风化料或代料，本工程的4号坝。前述了2、4号坝“W”地形和基础存在着不同渗漏的条件下，一般为中等和弱-微透水层，总体防渗性能较好，只做局部地基防渗处理，宜选择帷幕灌浆、防渗墙、截水槽。2.4使用功能需要公明供水调蓄工程主要是靠鹅经水库连通隧洞供水和库区域面内雨洪利用蓄水，调节石岩水库至光明新区、宝安区的城市工业及生活等用水，但水库区域集雨面积只要6平方公里，仅靠老河道汇流量较少，拟最大限度发挥该水库的供水调蓄功能，在初步设计方案选择坝址时，就强调选择坝基处理防渗方案时，做到安全可靠。3.基础处理方案合理2号坝为分区坝，4号坝为心墙土石坝，从全、强风化到弱风化岩深至少有26米，且坝址区有小断裂构造，设计文件要求该部位做防渗墙，其它部分做帷幕灌浆。防渗墙施工分为三期，除心墙底下外，底上分为二期施工，且嵌入高塑性粘土心墙内。据以往工程经验和设计方案的比较，它的合理性在于：一是选择粘土心墙，虽然工程量比砼心墙（或沥青砼）大，但粘土心墙的投资可比砼心墙（或沥青砼）减少30％，用粘土做心墙就地取材，二是选帷幕灌浆和防渗墙是基础防渗通常做法，灌浆一般在强-弱风化层上设计为单排；防渗墙一般设计布置在全风化层上，三是在大坝清基范围，清基厚在3-5米残坡土和冲洪粘土，用粘土回填碾压是经济的。4.防渗墙设计与施工技术分析4.1工程设计四号大坝防渗墙，墙厚0.6米、砼C20、抗渗标号W8，且嵌入弱风化岩0.5米以上；防渗墙分为三期施工：一期防渗墙在心墙底下、造槽建墙；二期防渗墙，凿去一期墙顶部砼0.5米后，安铜止水片，立模浇砼；三期防渗墙，伸入粘土心墙部分，在二期防渗墙顶部立模现浇。4.2工程施工钻四号坝黄长萝112衬1沉米，会按亚8醒米一段。肠施工之前度，全坝段于打试验孔军（先导孔周），取岩灶芯判断岩堂性和通过看压水试验型判断其渗职透性大小弹，然后，拜施工单位腔将其试验店资料经监邀理工程师灾审核，报予现场设代桐出设计通炼知，结果竞，实际防标渗墙底线袄比设计的仆底线深迎在梨7-1兽0博米。防渗嚷墙施工方兔法采参用腐“限三冲两锁抓野”额和先施工粱导墙池（筛Ⅰ授序）后施殿工墙段吸（宝Ⅱ宾序）。一巩期主要施扬工程序：质测量放线迁（含施工迫准备据）电→隙钢筋砼平壳台施顾工瘦→理机械设备坚就详位汤→与冲孔造槽龙（含泥浆讲护壁瑞）殿→鸟抓土成槽税（含泥浆锦护壁碗）凝→援隐蔽验扇收凭→缠下放灌浆锁套管（必执要时挽）匠→惠安放接头研管砖→偶浇水下砼傲。二期防靠渗墙主要缎施工程序识：挖炼槽渔→纱人工凿除陪墙顶掏砼兽→捞安装止水络片盘→矩钢筋制历安悉→费钢管架安挥装格→哥立册模薯→松校正加浑固欣→依隐蔽验潜收滩→铁浇砼。对4.3电骗主要问题案及技术分性析弯防渗墙施咱工，工艺迎要求较高阁、施工机卵械设备程阀度化较高虏，工程质炭量和进度补易受季节滥性影响，鞭特别是在园雨季影响谅更大，况规且，施工锣环境临靠都水库且水舞位较高，廉地形起伏寄较大，二主期防渗墙迫施工部分剑面临深基镇坑作业。反4.3.修1稍实际防渗仔墙底线比梳设计的底套线深，出写入较大，挂通过分析沈，在前期嫁地质勘察阵时，布置洁钻孔顶在钱70~1障0馋0沸米，可见厦，钻孔布泛置稍稀，蚊如此以来旁，设计变启更的工程呢量较大。品4.3.月2若因砼的强培度与水泥叔用量、水诸灰比等有腿关，防渗程墙施工靠赤近横江水吩库较近且槐多在汛期眯施工，水鱼下砼施工耻在此条件疑下，泥浆会比重变化兄较快，而示砼设恐计外C2秆0谈、抗渗标病号维W看8竖，可见，逼设计的砼症标号、抗牢渗性与实记际情况显锁得不很合己理，最后燥，建议将贵砼标号窝由垒C2挽0毕提高允到执C3店0暂，抗渗标降号不变。掏4.3.腿3现按照设计守要求，防翅渗墙二、驶三期施工赔时，多一扛期施工，老人为多一淘道施工缝品，防渗效触果不易保贺证，开挖肉成槽后，汪形成深基四坑高边坡住存在着较爱多的安全沿隐患，如订此以来，躁不但要大祖量的降排诉水，还要建进行边坡屠安全加固泄，工期要庸延长，费拖用要增加倦，为此，碧施工时，题建议现场筒设计代表抬将二、三咱期防渗墙腿施工合为巡了一期施方工。提5冤.默帷幕灌浆肾设计与施逮工技术分恶析谢5.朽1贪工程设计致在坝基的烤断层、漏敞水段和中码等透水层廊范围内进椒行帷幕灌巴浆，其里中下2批号坝工程笨量刃近烘2徒万米，占堤本工程项感目苹的漂5兵5安％。帷幕弟灌浆按截触水槽中心不线布置（鲁偏坝轴线碰上希游锣1越5刃米），单抽排间润距撕2.薪0到米，漏水燕段双排、兆排狭距旬1.越5下米，灌浆岁帷幕底线仙穿过强风织化砂砾层铜至透水云率滚3L拣U殊线涝5计米以上，即且要求灌宝浆后透水蒙率小沫于宁3L盏U傅。同时设陆计院还要哀求：在正皇式灌浆之厨前，必须远做灌浆试茅验，以确帮定各灌浆稳参数，灌盖浆需Ⅰ摩序孔作为扮先导孔，详进行注水颗试验，灌胶浆有关参贤数最终通丝过灌浆试顿验确定，鱼进行设计树变更。暮5.驻2谜工程施工饭施工之前里，先灌浆妖试验（先会导孔，即独选迹在秩Ⅰ冰序孔上）你，通过取案岩芯判断拔岩性和压教水试验判虽断其渗透为性大小，员施工单位男将其试验吸资料报监鬼理工程师群审签后，牛报现场设冬代出设计持变更通知砌，实际上总大部分帷将幕底线加缴深桌在截1辞0童米以上，些增加灌浆亦工程量雨在弹2炮2社％。灌浆爬方法采用比自上而下阁分段灌浆洞，主要施外工程序：跃测量放线揉（含施工现准备赴）克→醉机械设备辆就轰位育→阅钻窗孔阔→液压靠水铺→恨检查验掏收如→中下套匀管圈→愁拌制浆午液凝→颈注浆。傲5.3拜涛主要问题炕及技术分观析吩5.3.喝1雅以往工程液经验证明舞，在施工蛙阶段，灌阳浆参数一各般不应完判全由先导缸孔来确定腥灌浆参数院（底捞线、顶线箩）。按相程关施工技炉术规范的劈条文说明独：先导孔蔬虽具有补筛充勘探的凑性质，但范由于施工么阶段受工告期、预算饿等条件制煎约，也应伙注意不能投把勘探阶护段的任务转任意转移眨到先导孔且来完成。译可见，这晚些工作多素数应在地职质勘察或蓬出施工图烫之前完成冻，通过灌昨浆试验确凶定参数不西是灌浆的矮必要条件井，要么，爹按照现场允的灌浆试铅验确定的柜灌浆参数摄完全作为摔设计变更犁依据或就懂依实际的头灌浆控制贯质量为准将。戚5.3.剪2由是在前期惊阶段地质鸭勘察时，娇还是在施胃工阶段完战全按灌浆践试验确定静其参数，恨各方看法剪不异。部锐分设计人氧认为，施竞工之前，忌通过灌浆怨试验确定溉灌浆参数备作为必要谊条件，是牺合理可行蜘的，而图杯纸上灌浆队底线是据伐地勘资料卵确定的。艘我们经过握地勘资料麻分析，认品为本身钻度孔布置稍耳稀，显然搬，图纸上谋确定的灌刘浆底线是甜不很实际啊的，以致尸于在招投锻标时，工桑程量清单蜡的工程量号与现在变坛更的工程砌量出入较鼠大，为此燕，政府投岭资走备案天程序和延月长施工期示，前后多壁花兴费混2轨个多月。疲可见，如跟在地勘阶药段，钻探控孔布置比堪较合理（叛在材Ⅰ刻序孔上）陡，或在设亿计阶段，例为了取得妹较准确的铜灌浆参数危，对灌浆逢钻孔提出萝具体要求制，即可节便省政府投艺资，又按列时完成灌智浆任务。漏5.3.过3剥按照相关棋施工规范听和设计图狠纸要求，肚每个灌浆声单元的质耀量检查，独按辜1圈0鲜％抽取检偿查孔，进孩行压水试物验检查，薪单点法压久力值行按搂1.5胀H悉（把H烈为坝前水赞头）取定沿，因每个陷孔深度不注同而计算词出该孔的皂压力值不排同，不便铅于质量检核查时的可皮操作性，撒经过与设栽计院多次可探讨，将局检查孔的泉压力值禾由灿1.5岗H是统一沃为朽0.痛5程、仗1.引0卵、茂1.5m追p谊a倒，且其质闲量得到几筹方认可。正6御.予截水槽设切计与施工兆技术分析宗6.烘1赞工程设计群2字号坝全坝穴段残坡积粒土明挖后抢，在灌浆棕顶上，回甩填粘土形蜻成梯形截迅水槽，且优延伸至左价、右岸坝邪肩。特别石是在施工谷左岸坝肩肌截水槽时童，设计要盟求底羊宽花8卫米、坡堂比其1怎：颗1.狡5酬，开挖深深度在双约派10-1魂5单米。际6.慎2狗工程施工村一般截水右槽施工方激法：先底题处后高出兽；先施工闸未帷幕灌盐浆地段，径后施工已梨帷幕灌浆飞地段，但衔该截水槽真开挖属深门基坑开挖润，施工前蜘按规定先召报批专项纷施工方案刷，施工过局程中，台傅价开挖且插进行安全益围、支护稼，开挖的颜前提条件敌是帷幕灌涨浆质量合县格。主要钉施工程序脉：测量放慎线（含施践工准备烧）杏→伍挖藏运铜→奴削遵坡荒→隆检查验辱收隐→固运、铺、听压粘某土呀→蓄质量检测逆。钥6.3让宣主要问题睡及技术分桂析侍6.3.暗1偶从设计方释面考虑，规挖出全坝绩段残坡积骡土后回填忙粘土形成怜梯形截水像槽；从地擦勘报告上烫看，该残蔽坡积土为裤弱透水层掉。在截水机槽施工时守，我们根朝据不同地算质情况，浙研究分析早，区别对取待。土工雁实验证明霸，部分截涨水槽范围历属于粘土栋且弱透水搅层，经与繁现场设代崇协商，尽没量减少截哗水槽桨开挖，在红截水槽原判状土地基氏加大了压京时功能。炉6.3.猴2纵二号坝左得岸坝肩的陡截水槽，写按照设计匀要求挖深惠约最1竿5倚米。据该禾段地勘资室料反映，品粘土逆厚奶2-冻6膜米；中粗度砂汇厚缩2-季3常米；砂卵砌石亏2-足4遵米。为施础工这种条眯件下的截若水槽，深淹基坑开挖劈，要姿分鲜2-脉3胡次台价挖阁运，仅土糟方挖填工虫程量盘约惭8狡万方，费唉用需士要忠10她0源多万元，签如施工顺商利的话，江也需一个风多月时间掠。该段截常水槽的探林槽表明其蝴砂层较薄摔，经与设应计、地质温、监理人圈员等分析梯研究，此羡处用截水蜓槽处理不诊宜。刻从贷篮开怀挖挠“图弃近土即”招来看，为秘红黄色的坑粘土，这挂些粱“闷弃壁土译”银经过检测熊合格，施喊工单位用狗土回填，工结果，设猎计变更通坚知变更为撞高压旋喷鹅桩方案。毫5策.犬实施效果命5.脏1盈四号坝防瞧渗墙，开棚始设计分忧为三期施榴工，施工膛时，据以跟往工程经年验，经几库方商定改检为二期施献工，即心举墙底以下酿为一期；染心墙底以困上为二期虏，即地上织减少了一胁次砼心墙历施工，它算的优点在波于：一是铲节约了有赤关工程资约源，二是拳减少一道顽施工缝，杨即减少了灵基础渗漏粮隐患，三如是加快了消工程进度榨，四是避曲免了大坝咱填筑工序偷的交叉干谱扰。耍5.冠2辜二号坝左伟岸坝肩，劳开始设计询为粘土截昆水槽，施递工时，根含据实际情建况，经高清压旋喷桩需、防渗墙踩、帷幕灌计浆等方案圆比选与优绞化，结果关改为高压营旋喷桩，所它的优点金在于：一疾是减少了货深基坑开漠挖，减少源了一次挖亿填工程量茅，节约政溜府投浅资孝7骄0孙多万元，得二是施工像进度提前像了半个月绞。胳6.客俘后语私6.蚁1叫对水工基压础防渗处掉理，一般系风险不很递大，施工换易操作，捕宜采用换蝴填方法（超如：截水银槽）即简椅单又节约歉投资；坝弓基防渗墙挖的地上部使分，即砼继心墙最好挡一次施工卸，理论上涛想几次施毙工，虽可印行，但实省际上，可想能难以避违免的遇到剖较多不利惧条件；截慌水槽挖填夹，属深基墙坑施工所具面临高边丝坡安全问填题，坝基汉防渗墙施骂工虽没有勿高边坡安栽全问题，牢但在汛期期施工且靠辨近水库，遵地下水位裹较高，多盆一期施工联，风险就扒会大些。例因此，工灾程技术人炉员应先详缝细了解地亩质情况和翅实际情况膨，要结合针自身的经岔验和知识