1 网络教育学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目： 东升水电站重力坝地基问题分析 学习中心： 层 次： 专科起点本科 专 业： 水利水电工程 年 级： 2012 年 秋 季 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期： 2014年9月 9日 东升水电站重力坝地基问题分析

2 内容摘要

重力坝是世界上出现最早的一种坝型，早在2900年前在埃及就出现了最早的重力挡水坝。世界上目前坝工设计中的主流为混凝土坝，而主流中的主流是混凝土重力坝。混凝土重力坝工程成败的关键是地基的安全稳定性。本文系统的对混凝土重力坝地基稳定进行了分析，第一章阐述了重力坝地基基础理论；第二章论述了坝基开挖时的相关理论和方法；第三章着重阐述了坝基固结灌浆的处理方法；第四章对坝基软弱岩层处理进行了分析；第五章结合工程案例，对重力坝坝基的安全以及解决方法进行了研究，并针对存在的问题提出了防范措施；最后是本文的结论和展望。

关键词：抗抗滑稳定分析；坝基开挖；固结灌浆；软弱岩层处理

我国水电事业在不断的蓬勃发展，目前我国的混凝土坝建设规模和数量跃居世界首位。 重力坝之所以在水利水电工程中得到了广泛的应用，因为它具有一点的优点，文中有所体现，这里就不一一陈述了；看到它优点同时也有一定的局限性， 为了适应复杂的地基处理，总结我国以往的建坝施工经验，本文结合实际案例，从实践的角度分析了混凝土重力坝的地基稳定性并对具体工程实例的地基处理措施进行了总结论述。 东升水电站重力坝地基问题分析

3 1 重力坝地基问题概述 1.1 重力坝地基基础理论

1.1.1 重力坝地基存在问题 地基是直接承受上部建筑物荷载作用的这一部分土体或岩体。根据承载特点，地基通常可分为两类，第一类为一般工业民用建筑物的地基，即承受垂直荷载的地基；第二类包括各类挡水建筑物，即承受斜向荷载（同时承受垂直荷裁与水平荷载）地基。 地基稳定是混凝土重力坝工程成败的关键。因此，科学的分析重力坝地基的稳定性，采取高效、实用、经济的工程手段进行地基处理，是保证混凝土重力坝工程安全的关键，也是降低工程造价和成本的有效措施。

1.1.2 重力坝地基的处理 重力坝地基处理需要满足如下要求： （1）强度要求，能承受重力坝的压力；达到抗渗要求，控制渗流损失和渗透稳定； （2）耐久性要求，在工程寿命期内地基安全稳定； （3）具有较好的整体性和均匀性，满足抗滑稳定和减低不均匀沉降。 1.2 重力坝地基稳定性调查内容 地基稳定性是指与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。区域环境地质调查中对地基稳定性的调查内容主要有：地基主要持力层和特殊性岩土体的分布、岩性、厚度、埋藏条件、工程地质特性；现有建筑物基础类型和地基稳定性情况；现有基坑类型、规模和坑壁、坑底稳定状况；不良地基岩土体在工程作用下和基坑坑壁、坑底的变形对工程建设的危害和对周围环境影响的调查；采取的工程防治措施及其效果调查。 混凝土重力坝工程一般建设在河道和山谷里，库区建设前要移民安置，附近很少有相邻建筑物。混凝土重力坝底面积较大，一般建在较好的岩基上，坝基经过常规处理甚或不处理其抗压强度都能达到设计要求，坝基容易出现的问题是滑移失稳。所以重力坝地基稳定性调查的主要内容是持力层和特殊岩体的分布、岩性、厚度与埋藏条件、工程地质特性，即地基内有无软弱夹层或缓倾角断面、基底岩体面与混凝土的摩擦系数、岩基的渗透性。这些因素直接影响到坝体的滑移东升水电站重力坝地基问题分析 4 稳定性。 1.3 重力坝地基问题处理措施 对于断层破碎带和软弱夹层地质缺陷的处理措施主要有： 洞挖、明挖处理。 利用混凝土塞。 大直径混凝土桩。 1.4 重力坝地基问题处理综合评价 有针对性地对坝基进行加固，能很好地解决不同地质对造成坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形问题，保障大坝的安全运行。重力坝岩石地基经过固结灌浆、断层破碎带及软弱夹层加固、帷幕灌浆、排水等措施综合处理后，可以有效提高坝基承载力及弹性模量，减少渗流损失，降低坝底扬压力，避免发生滑动失稳或倾覆事故的发生，使地基达到设计标准，满足寿命期内的地基稳定性要求。

2 坝基开挖 2.1 建基岩体的利用和开挖要求 和其他建筑物一样，混凝土重力坝要求地基建基面具有足够承受上部建筑物荷载的强度，并具有一定的整体刚度，保证地基压载后有相对稳定的变形，沉降均匀、微量。坝体对地基的要求与其他建筑物不同之处是对抗渗性的要求，混凝土坝的目的是阻水或蓄水，所以选择坝基还要具有抗渗性。 天然地基常存在着不同程度的缺陷，必须经过处理才可作为坝基础。开挖与清理、加固处理、坝基帷幕灌浆、基础排水是常用的处理方法。 重力坝的坝基应具有足够的强度和承载能力。但地基总是存在着种种的缺陷，为了能在具有某些缺陷的岩基上修建重力坝，应对基岩进行必要的处理，以保证大坝的安全。 坝基处理的目的在于提高其强度、稳定性、耐久性和抗渗能力，具体的措施通常包括开挖、清理、灌浆、排水和特殊软弱地带的处理等。 2.2 坝基开挖形状 重力坝的基坑轮廓形状主要根据设计和覆盖层地质条件确定，包括平面投影形状、横断面（垂直于坝轴线）形状和纵断面（平行于坝轴线）形状。 东升水电站重力坝地基问题分析 5 2.3 地基表面地质缺陷处理 坝基开挖，按设计要求达到建基高程后，建基面和浅部岩体仍会出现某些地质缺陷，必须予以处理。先期勘探可能勘测不到的建基面地质缺陷一般有断层破碎带、裂隙密集带、浅层溶洞等，处理方法应根据地质缺陷在坝基中的位置、形状、对强度和防渗性能的影响程度来确定。 表层缺陷埋深浅、规模小，处理相对方便，一般采取明挖换填混凝土的方式进行处理，处理简便经济。 2.4 坝基开发程序 混凝土重力坝通常建在岩基上，为了保证将坝体建在较完整的微风化或更好的建基面上，重力坝基坑的开挖一般较深。坝基开挖程序要遵循“先放线后开挖、自上而下、分层开挖、多次校核的原则”。一般先开挖两岸，根据设计从两岸开始向河道方向逐级下挖，直至挖到坝基高程最低处。 2.5 坝基爆破设计与施工

2.5.1 爆破施工的一般规定 一般开挖爆破要求岩块均匀，大块率低，形成的台阶面平整，不留残埂。爆破施工属于具有一定规模、危险性大的施工工艺，必须坚持安全第一的原则，爆破施工一定要取得当地公安部门的批准，并编制专项施工方案，专项方案经过有关专家评审通过后再进行施工。并遵循爆破一般规定，爆破施工的一般规定内容较多就不一一陈述了。

2.5.2 爆破实验 爆破实验十分重要，爆破施工前一定要进行爆破实验，科学合理的确认爆破参数。

2.5.3 爆破施工方法 岩石爆破基本方法一般包括裸露爆破法、炮眼爆破法、药壶爆破法及洞室爆破法等方法。东升水电站重力坝地基问题分析 6 3 坝基固结灌浆设计 3.1 固结灌浆的目的和要求 固结灌浆是加固坝基的一种常用工程措施，它是用适当的压力，将水泥浆液或其他化学固化材料灌注到地质缺陷部位，如断层破碎带、软弱夹层、深风化槽、裂隙密集带、卸荷带中去，待浆液固化后，起到增加岩体完整性，提高岩体弹性模量，减少坝基沉陷的作用。布置在防渗帷幕前的坝基固结灌浆，并能起到提高坝基浅层的抗渗性，达到加强防渗帷幕的作用。 因此，固结灌浆已经成为坝基处理不可或缺的有效手段，在坝基处理中发挥着十分重要的作用。 3.2 固结灌浆设计 一般采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对地基进行加固处理，称为固结灌浆。目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。一般在应力较大的坝踵和坝趾附近布置固结灌浆孔，以及节理裂隙发育和破碎带范围内。灌浆孔呈梅花形布置，孔距、排距和孔深根据坝高、基岩的构造情况确定，一般孔距3～4m，孔深5～8m。帷幕上游区的孔深一般为8～15m，钻孔方向垂直于基岩面。灌浆施工完成的控制指标有两个，一个是残余吸浆量，一个是闭浆时间。当水泥浆液灌入率小于或等于0.4L/min 且延续时间超过30min，该灌孔的施工即可结束。 3.3 无盖重固结灌浆 近年来水利灌浆方法中新出现了一种新工艺无盖重固结灌浆技术，这种新方法主要用来解决大坝混凝土浇筑与固结灌浆相互干扰的问题。因为不用增加混凝土盖重就可以开始固结灌浆施工，所以灌浆速度快。坝体混凝土在固结灌浆完毕后可以顺序施工，避免了相互间的干扰与中断，都能保证施工的连续性，有利组织流水施工，加快主坝基础部位的混凝土施工速度，适当缩短施工周期。 无盖重固结灌浆施工与有盖重灌浆相比，有以下优点： （1）灌浆面选择性大，提前分阶段灌浆可有效避免固结灌浆与坝体混凝土浇筑之间的相互干扰，保证坝体混凝土浇筑的连续性； （2）可有效避免固结灌浆对已浇坝体混凝土内预埋设施的破坏； （3）缩短坝体混凝土浇筑周期，对防止混凝土温度裂缝有利。 东升水电站重力坝地基问题分析

7 4 坝基软弱岩层处理 4.1 坝基软弱岩层处理的必要性 内部物质的强度和弹模均不能满足坝基稳定和变形要求的基岩称之为软弱岩体（层），需要进行处理后才能进行坝体施工。 坝基质量事故主要表现为三种情况： （1）由于坝基不均匀沉降造成上部坝体开裂或设备损坏； （2）坝体沿着坝基软弱岩层或建基面产生滑移造成坝体失稳； （3）库区水沿着坝基软弱岩层或裂隙渗漏或管涌，造成坝基扬压力增加。 对坝基软弱岩层处理的目的是提高坝基的抗压、抗滑、抗渗性，提高坝基的整体性，改善坝基的受力性能，使坝基保持稳定。 4.2 软弱岩层处理措施 软 弱 岩 层 的 处 理 措 施 要 根 据 其 所 处 的 部 位 、 大 小 、走 向 等 具 体 情 况 而 定 。 浅 埋 的 软 弱 岩 层 相 对 好 处 理 ， 一 般 采 用 直 接 挖 除 方 式 处 理 。 针 对 浅 埋 的 软 弱 岩 层 一 般 采 用 直 接 挖 除 方 式 处 理 。 4.3 断层破碎带和软弱夹层处理方法 一般情况下，首选是全部挖除，将其中软弱构造岩及两侧破碎岩体清除，然后回填混凝土，其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两岸新鲜完整基岩上。