大坝泥质灰岩基础处理的现状及存在问题分析

大坝泥质灰岩基础处理的现状及存在问题分析

袁华平

曲靖市麒麟区水务局 云南 曲靖  655000

摘要：灰岩地区的地形地势环境复杂，大型建筑物等工程项目的施工设计难度较大，特别是泥质灰岩基础伴有溶洞、溶沟等岩溶发育情况，因此基础处理的难度系数非常高，因此掌握大坝泥质灰岩基础处理方法和要点十分必要。基于此，本文首先对灰岩地质进行简要分析，在此基础上以云南省某水库为例，重点探讨大坝泥质灰岩基础处理技术。

关键词：大坝；泥质灰岩；基础处理

灰岩地区的地质条件十分复杂，通常情况下溶洞、溶沟发育问题严重，并且存在断层、裂隙等构造带，同时灰岩地区的地下水与暗河通道丰富，施工的难度非常大。如果缺乏对地质情况的了解，未做好前期勘察等一系列工作便盲目开工，极易导致严重的经济损失，甚至引发安全事故。大坝是截河拦水的堤堰、水库江河等的拦水大堤，是十分重要的水利工程设施，加强大坝的施工建设十分必要。而泥质灰岩的存在必然会影响大坝的施工，加强基础处理十分必要。基于此，本文重点分析了大坝泥质灰岩基础处理措施。

1. 灰岩地质概述
   1. 地层分布

通常情况下，灰岩地质的地层分布十分复杂，具体包括四层，分别为人工填土层、冲洪积层、残基层和岩层。其中人工填土层受人工操作的影响较大；冲洪积层具有较强的可塑性，主要组成部分包括粘土、粉土、砂砾等，且该层的空隙较多，因此还具有一定的渗透性能；残基层主要为石灰岩风化形成的物质堆积而成，和基岩接触部位极易受到潜水的影响；岩层极易受到溶蚀的影响，导致明显的断层、发育，岩溶发育迅速。

1.2岩溶发育特征

灰岩地质的岩溶发育特征十分明显，表现为非常强的规律性。具体体现在以下几个方面：（1）灰岩地区浅部基岩上的岩溶发育迅速，且存在数量较多的溶沟，而深部基岩上相对古老的溶洞，分布范围较大，不同溶洞逐渐连通，在此基础上形成暗河。（2）与深部溶洞的填充物相比，灰岩地区浅部溶洞的填充物非常少。（3）灰岩地区构造裂隙的发育主要受地下水影响，地下水活动越频繁，裂隙的发育越快。

2. 大坝基础处理现状及问题
   1. 开挖容易出现超挖

目前很多水利工程大坝基础处理时，因为灰岩地质环境复杂，存在因人为干扰和钻孔导致土壤坚固性、岩石结构与勘察设计存在偏差的情况。且工程对工期具有严格的要求，工程项目为了确保施工进度，并未全面勘察钻孔后结构情况，导致坝基开挖时超挖现象严重，甚至导致塌方等严重问题。另外，坝基开挖时，施工人员未全面清理基建面和内部孔洞，导致杂质大量残留，严重影响后续施工。

2.2软弱夹层

在宏观层面，坝基泥质灰岩具有一定的强度，但是因为坝基建设极易受到断层地质环境的影响，施工期间容易出现软弱夹层等问题。断层地质环境中某一层力学参数明显低于其他层的参数，对其抗剪能力及强度造成严重影响。软弱夹层的出现严重影响坝基的抗压性能以及工程的稳定性。

2.3坝基渗漏

长期运行过程中，大坝极易受到上下游水位差的影响，导致坝基沿岩土出现裂缝、空隙等情况，进而引发渗漏问题。这一问题十分常见，对原因进行分析，主要为建设范围内岩体结构抗渗性能较差，或者透水岩层穿过坝基，进而导致裂缝、渗水等问题。渗漏对工程的影响较大，可能导致水量流失严重，同时对坝基带来一定的渗透压力。坝基中岩土深受冲刷作用的影响，其中的细小颗粒发生溶解，严重影响坝基的稳定性[1]。因此施工期间做好渗漏预防工作十分必要。

2.4岩体错位

大坝施工范围内基础灰岩的强度较高，变形模量明显低于其他岩体结构，两岸的拱座岩体存在一定数量的软弱岩层，发生岩体错位的风险较大。如果发生岩体错位，必然会影响坝基的整体稳定性，甚至影响工程的使用寿命。

3. 工程实例

某水库位于云南省某地区，该地区为典型的灰岩地质，水库的主要组成部分包括大坝、引水洞、变电站及泄洪道等。对大坝类型进行分析，主要为混凝土面板堆石坝，大坝高度为80m，坡顶长度为240m，坡顶为118m，正常高水位为112m。

4. 大坝泥质灰岩基础处理技术

基于对灰岩地质特征及大坝基础处理现状问题的分析，应充分结合实际，进一步探讨坝基处理技术，提高工程施工水平。基础处理技术主要包括：

4.1堆石体开挖

本工程水库的上游堆石体对开挖作业提出了明确的要求，主要为风化岩石顶部1.5m以下，针对下游对实体的开挖要求，需要在强风化的岩面上。但是结合工程施工及地质勘察情况可知，水库坝基的强风化带的泥土繁多，所以需要适当减小设计开挖坡比。另外工程施工设计人员需要充分结合该水库堤坝的前期地质勘察资料，进行类比分析，在此基础上科学设计堆石体不同风化带开挖的具体边坡值。

4.2趾板基础的开挖

水库的趾板基础设有专门的开挖分界线，主要以70m海拔作为分界点，其中＜70m的河床部位开挖至弱风化带的顶面线下；而＞70m的趾板部分开挖至强风化的中下部位。除此之外，为了能够进一步延长趾板的渗透时间，强化周围区域的面板应力，水库沿趾板向下游延伸一定距离的铺盖，对趾板基础进行开挖前进行爆破处理，为了提高施工的安全性，本工程采用浅孔爆破方法，确保趾板基础岩石表面具有良好的完整性，避免爆破破坏原始岩体。

4.3断层处理

因为＞70m的大部位为强风化岩石，因此趾板基础开挖后，对断层情况进行现场勘查能够发现，其表现并不明显，只是对其中一个断层进行特殊处理，其他断层未做任何处理。某一断层的最宽处为3.5m，是穿过坝基的最大断层，且左岸趾板部位的高度为105m，如果采用混凝土进行堵塞，施工量非常大。因此设计及施工人员对现场情况进行全面分析，明确槽挖尺寸为4.5m×6m×45m。由于断层的位置偏高，正常蓄水位情况下水头为10m，且压水试验结果显示透水性能较差，同时该部位设置相应的截水墙和铺盖，因此经过分析研究认为，该断层处能够有效控制渗透量，无需进行混凝土堵塞处理，有助于缩短工期，提高施工效率。

4.4坝基防渗处理

坝基的趾板和截水墙的防渗处理对整个大坝的稳定性有直接影响，如果发生渗漏问题必然会严重影响整个工程质量，因此水库的趾板和截水墙在防渗处理方面有较高的设计标准[2]。因为坝基弱风化岩石的埋藏深度较大，所以施工人员对趾板部位进行灌浆处理，两岸趾板采用截水墙与基础灌浆结合的方式，有效避免渗漏问题。在挡水墙设置方面，因为水库两岸的强风化岩石厚度较大，趾板基础在岩石上，因此需要设置挡水墙规避渗漏问题。除此之外，水库右岸坝头100m以上区域多为全风化岩层，为了避免坝头区域出现渗漏，也需要设置相应的截水墙，合理设置其高程等参数。在趾板灌浆施工方面，主要方法包括固结灌浆和帷幕灌浆。水库的固结灌浆分别在趾板的上游与下游进行，合理设置孔深、灌浆压力等参数。帷幕灌浆的实施位置为趾板中间部位，同样需要合理设置相关参数。趾板混凝土强度达到一定的要求后，首先进行固结灌浆，由河床向两岸进行，之后分段验收，合格后方可进行帷幕灌浆，也需要由河床向两岸进行，最后通过孔压水试验明确灌浆效果。

5. 结语

综上所述，泥质灰岩地质条件复杂，施工难度较大，本文以云南省某水利工程为例，进一步探讨了坝基处理技术的应用要点，以进一步减少山体及岩体结构对现场施工的影响，提高施工水平。未来仍需要注重技术的发展和创新，不断提高坝基处理技术的应用水平，为水利工程稳定的发展提供保障。

参考文献：

[1] 刘安宇,杨仕志. 喻家河水库大坝基础处理施工方法[J]. 水电与新能源,2021,35(1):75-78.

[2] 张全意,蔡平,曾旭. 砾岩料在魁龙水库大坝工程中的研究应用[J]. 水利规划与设计,2020(2):110-113,127.