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( 4) 开挖方案实 施过 程中要 结合 新情况 不断 优化, 逐 步完 善开挖形态;
( 5) 拱座等重要部位应采取 严格的控制爆 破技术以确 保基 岩免受不应有的损伤 ;
( 6) 尽可能节省开 挖工程量并方便施工。 3. 2 基岩利用及基本开挖深度拟定
根据地质条件、结构布置 及要求 在满足 规范规 定的条 件下 综合分析选定大坝利 用基岩 为: ¹ 重 力拱坝 及左 岸重 力墩、右 岸重力坝、升船机坝段基岩均利用石龙洞灰岩微新岩层; 左岸重 力坝段基岩为平善坝 组灰页岩互层, 其中 1、3、5 层 页岩强度低, 易风化和失水干裂, 故基岩选定利用该组 2、4、6 层 灰岩, 并 采取 顺层开挖的方式; º 坝基 岩体以 灰岩 为主, 以裂 隙溶 蚀型 风化 为主要特征, 因此坝基最小开挖深度以灰岩表层溶沟、深槽发育 深度控制, 两岸拱座重要地段开挖深 度一般 不小于 8~ 10 m, 其 它部位一般不 小于 5 m。对 沿断 层、裂隙形 成囊 状风化 深度 较 大的部位, 采取局部坑、槽挖处 理。对左 岸拱座岩溶强烈发育区 及石 龙洞组 中段薄 层条带 灰岩层 状风化深 度较大 部位, 增加 2 次开挖深 5~ 10 m, 以改 善建基岩体条件。 3. 3 坝基开挖基本形态
第30 卷 第 7 期
人民长江 RENMIN CHANGJIANG
1999 年 7 月
大坝上 游开挖边坡按临 时边坡 设计, 由于岩 体结构与 坡面 近于逆向正交, 灰岩坡段, 边坡采用垂直坡开挖, 坡 高每 20 m 设 一级 5 m 宽马道; 重力 墩及两岸 重力坝段为 平善坝组灰 页岩互 层, 边坡按 1: 0. 5 坡 比开挖, 坡 高每 15~ 20 m 设一 级 5 m 宽马 道。大坝下游开挖边坡按永 久边坡 设计, 由于坡 体结构 基本为 顺向坡, 具体开挖为: 右岸 1~ 4 号坝 段下游 边坡 顺 401 号 剪切 面开挖; 左岸 29~ 30 号坝 段下游边坡 分别顺 403 号 和 406 号剪 切面开挖; 两岸其余坝段下游边坡均为石龙洞灰岩, 开挖坡比一 般为 1: 0. 5, 各 坡面间以变坡连接。 3. 4 主要技术要求
坝址地勘过程中, 先后开 挖了多 条勘探 平洞及 部分大 口径 勘探钻孔, 坝基开挖后尚有 7 条勘探 平洞和 2 个 大口 径钻 孔部 分残留于坝基, 根据大坝和防渗帷幕灌浆对基础的要求, 对上述 勘探平洞及其揭示的 溶洞和大口径钻孔进行清理回填混凝土处 理。
( 1) 清理回填处理 的基本控制原则。勘探 平洞的回填 按应 力要求和防渗要求, 同时结 合基础排 水和坝 基安全 监测的 需要 原则确定; 具体: ¹ 根据有限元计算和拱 座部位应 力分布特点, 两岸坝基勘探平 洞清 理回 填( 基本控 制在 基础应 力小 于 0. 7~ 0. 8 MPa 以下) 水平控制 范围为: 坝基 上、下 游各外 延 10~ 15 m, 再按 45b扩散 到深度 40~ 50 m; 垂 直控制 范围为 坝基面 以下 40 m; º 对贯穿帷 幕线的勘探平洞附加控制在帷幕轴线上 20 m, 下 10 m 范围进行清理后封堵回填; » 对勘 探平洞揭示的岩溶洞穴 作清理后与平洞一并 回填; ¼ 凡上述范围内的 勘探平洞需 留作 深部监测和排水的洞 段按建筑物的要求进行混凝 土衬砌; ½ 坝 基揭示的残留大口径钻 孔, 在大坝混 凝土浇 筑前作 清理后 回填 混凝土处理。
( 3) 伴随断层和裂隙 发育 的岩 溶洞穴 及岩 溶通道, 给 基础 渗控造成困难, 规模较大的 岩溶洞 穴还影 响到基 础局部 承载能 力。
( 4) 为探明坝基地质 条件 而开 挖的多 条勘 探平洞, 位 于大 坝建基面以下, 影响到坝基的应力传递, 位于坝基防渗帷幕受灌 区者, 还影响到灌浆帷幕的建造质量和灌浆施 工。
3 坝基开挖设计
3. 1 开挖设计的基本原则 ( 1) 满足坝体结构布 置及 其对 基础轮 廓形 态的要 求, 使坝
基应力均匀分布, 不致造成明显的应力集中; ( 2) 开挖后建基岩体, 总体应具有 足够的强 度与完整性, 在
进行适当的灌浆和加固处理后能满足坝基应力与变形的要求; ( 3) 开挖形成的边坡应能保持整体稳定;
( 1) 坝基开挖必须同时满足基础轮廓尺 寸和建基 岩体标准 的要求;
( 2) 结构线范围内不得欠挖, 超挖不应超过 规定的限差; ( 3) 两岸拱座、重 力坝侧 向边 坡、上下游 开挖 边坡 ( 下 游顺 层开挖者除外) 等重要部位要求采用预裂爆破 ; ( 4) 对坡面出露的平善坝组页岩在开挖爆破成形后 24 h 内 作喷射混凝土保护, 如不及时喷护, 则须在开挖时预留保护层。
( 2) 溶洞清理回填处理。坝基溶洞是工 程主要地 质缺陷之 一, 一方面对基础应力传递不利, 另一方面对渗流控制不利。为 此, 须对其进行清理后的回填混凝土处 理, 具体 处理原则: ¹ 位 于拱座部位一般尽可能清到底或清挖到不小于 2. 5 倍 的洞径深 度。其它部位处理深度不小于 1. 5 倍洞 径; º 位于大坝 基础范 围以外的溶洞, 如对基础传 力或稳 定有影 响根据 其具体 部位进 行全部或部分清理回填和灌浆加固处理; » 对位于防 渗帷幕和 排水幕附近的 溶洞, 必须清理到 底; 对 大规模岩 溶系统, 选择对 防渗影响较 大的溶洞进行彻 底清理, 以截 断岩溶 系统的 水力联 系; 对顺河向断层的串珠状溶蚀, 结合断层处理在防渗帷幕轴线 上游侧 3~ 5 m 处于岩溶强烈发育 高程以上布置防渗斜井, 下挖 到岩溶强烈发育高程底线; ¼ 施工 中尚未 揭露 的溶洞, 特 别是
( 2) 处理方 法。勘探 平洞 及其溶 洞和 大口径 钻孔, 在 回填 混凝土前, 彻底清除残碴、充填 物, 并挖除周边松动岩块; 勘探平 洞及溶洞洞顶, 预埋灌浆管路, 在混凝土 分段( 一般 15~ 20 m 分 为一段) 回填后进行回填灌浆; 狭缝状、脉状、管状溶洞及溶蚀裂 隙等, 混凝土回填确有困难时, 采取封堵 回填与灌浆回填相结合 的方法处理; 对贯穿防渗帷 幕的勘探 平洞和 岩溶通 道采取 埋设 止水片 等防渗处 理措施, 以保证防 渗帷幕的质 量; 对 埋藏深、规 模大的勘探平洞及溶洞, 在建基面布置大口径钻孔, 采取泵送混 凝土回填, 规模较小的溶洞结合固结灌浆进行处理。 4. 3 基岩固结灌浆加固处理
2 坝基主要工程地质问题
( 1) 断层与层间剪切带组合, 构成 可能滑移 块体, 影响两岸 拱座岩体抗滑稳定。剪切带 及顺层 溶蚀充 泥带, 加大基 岩压缩 变形, 影响结构应力分布。
( 2) 断裂构造及其顺层风化作用, 降低岩体 强度, 破坏整体 性, 造成不均匀变形, 加剧溶蚀使透水性增大。顺河向断层可能 构成集中渗漏通道。
重力拱坝基础开挖范围按 结构底边线上游( 即坝轴线) 外延 2 m, 下游外延 5 m 左右作为基础开挖底轮廓边线。重力拱 坝坝 基形态按拱坝体形要求开挖; 两岸拱座一般按全径向开挖, 部分 坝段采取非全径向 开挖以 节省开挖 量。具体 开挖形 态为: 河床 中部开挖成高程 55 m 的水平基面; 左右岸 55~ 70 m 高程及右岸 115 m 高程以上按非 全径 向开挖, 不 同形 态的 开挖 面之 间留 有 适当的过渡区; 左岸重力墩左右边界分别挖至 121 m 和 140 m 高 程, 形成一微倾上游和河床的缓倾 面, 其上 游角受 F10及 F10- 1 断 层影响, 坝基存留的局部平善坝组灰页岩互层, 采取顺层两次开 挖。
Vol. 30 No. 7
r设 计
人民长江 YANGTZE RIVER
隔河岩大坝基础开挖及处理设计
July 1999
徐年丰 Байду номын сангаас文亮
摘 要 根据隔河岩工程大坝 特点结合主要工程地质条件, 系统介绍了坝基开挖及 加固处理的设计思想, 开挖基本设计原则为满足坝体结构 布置及坝基应力均匀分布, 建基岩 体应有足 够的强度和 完整性, 重力 拱坝、 左岸重力墩、右岸重力坝、升船机等坝段的岩基利用石 龙洞灰岩微新岩层, 基本开挖形态应满足设计要求, 对技 术要求和基础加固处理措施与方法 作了较 详细的 阐述。经过 工程运 行的验 证, 基 础状 态良好, 满 足大 坝的要 求。
建基面以下埋藏较 浅且规 模较大的 溶洞, 其危 害性大。对 此一 方面在基础验收中细心观察, 一旦发现有可疑迹象, 则尽可能从 建基面 揭露; 另一方面, 通过 坝基全面固 结灌浆, 在一定深 度内 探查并进行灌浆回填 处理。
( 3) 顺层风化带的 处理。坝 基以裂隙性风 化为主要风 化特 征, 对沿断层和裂隙形成的 囊状风化 及沿薄 层条带 灰岩层 面风 化的部位, 采用大面积开挖将其全部挖除很不经济, 因而根据风 化带 分布情况, 分别采 取坑、槽挖置换混 凝土或结 构处理措施, 以满足大坝的要求。 4. 2 坝基勘探平洞及其溶洞和大口径钻孔回填处理
大坝基 础经过大面积开 挖及整 修处理后, 建 基岩体已 在一 定程度上满足了建坝的 要求。但对 断层、裂隙、岩溶 洞穴、剪切 带等地质缺陷, 仍有必要采取局部混凝土置换 处理。
( 1) 断层 带处理。对与建基面所夹锐角大于 45b的陡倾断层 带, 其处理标准按混 凝土 塞的 要求 确定, 处 理基 本深 度( h ) 参 照美国垦务局经验公 式确定, 即: h = 0. 0067bH + 1. 5, 式中 H 为混凝土塞深度( m) ; b 为地质缺陷破碎带宽度( m) ; h 为地质缺 陷所在部位坝高( m) 。
对与建 基面所夹锐角 小于 45b的中缓 倾类断 ( 夹 ) 层带。其 处理标准按挖除结构面上覆完整岩体最小厚度确定处理深度。
对贯穿坝基的顺河向陡倾角断层, 如在帷幕线附近 , 岩溶发 育强烈, 则设置防渗竖井或斜井, 其底深入到岩溶强烈发育高程 以下, 以封堵岩溶通道。如左岸 F10 、F25及右岸 F16和 F4交汇处均 设有防渗竖井或斜井。
主题词 岩石开挖 坝基处理 区域工程地质 大坝观测 隔河岩水电站