興仁縣尖山水庫大壩趾板基礎處理設計

管志保

（貴州省水利水電勘測設計研究院,貴州 貴陽 550002）

1 前言

壩基的穩定性和安全性是保證混凝土面板堆石壩正常發揮效用的先決條件，趾板基礎條件又是大壩防滲的關鍵部位。而且由于壩基與趾板基礎處理系隱蔽工程，若處理不當較難補救，施工過程中一定要一次性處理到位，確保不留隱患[1]。本工程大壩左岸壩基遭遇F20 斷層和f1 斷層的雙重切割，地質條件非常差，處理不當將嚴重影響工程安全，需要慎重研究處理方案。

2 工程概況

興仁縣尖山水庫位于貴州省黔西南州興仁縣潘家莊鎮境內的麻紗河一級支流南沖河上。本工程為三等中型工程，工程主要任務是鄉鎮供水和農田灌溉，水庫總庫容1462 萬m3，年總供水量1433萬 m3，灌溉面積4.93萬 畝[2]。

本工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高52.7 m，壩頂寬6.5 m，壩頂長231 m，上、下游壩坡均為1∶1.4，下游壩坡設兩級2 m寬的馬道。上游鋼筋混凝土防滲面板厚0.4m，其后依次設厚3.0 m的墊層料、3 m厚的過渡料、主堆石區、次堆石區。趾板采用平趾板，寬6.0 m，厚0.5 m，趾板在趾板轉折處設伸縮縫，其余部位間隔約15m設置一條施工寬縫。

2014 年11 月28 日，尖山水庫工程正式開工建設；2014 年12 月尖山水庫大壩開始開挖；2015 年12 月中旬大壩河床趾板基坑開挖至約1322 m高程，檢測公司對大壩趾板基礎進行了聲波檢測；2015 年12 月24 日，組織相關專家及勘測設計人員到現場對河床段基礎面進行全面復核。經過論證，河床及右岸趾板基礎具備抬高的地質條件，左岸趾板基礎由于受斷層F20 及f1 的影響，在趾板基礎超挖深度達8 m～12 m，需要進行針對性處理。

3 壩基地質條件

壩址區河道平直，河流流向總體呈近W-E向。平水期河水面寬5 m～10 m，水深0.3 m～0.7 m，河谷斷面呈寬緩基本對稱的“V”型河谷，地形坡度15°～35°，河谷寬高比5.2～5.9。

壩基出露底層主要為三迭系關嶺組第一段第五層（T2 g1-5）薄至中厚層泥質白云巖、泥巖，泥質白云巖約占72 %，泥巖約占28 %，巖體呈灰色、紫紅色，厚116 m～130 m。巖層產狀變化較大，總體為單斜構造，巖層產狀為355°～48°，巖層傾左岸，傾角13°～48°右岸為近順向坡。

趾板基礎地質情況如下：

1）河床趾板

河床趾板基巖為層泥質白云巖、泥巖互層，巖體為連續完整的層狀巖體，其強風化深度為8.0 m～10.0 m，強風化下限高程1323 m～1324 m，現河床趾板開挖高程為1322 m～1324 m，基礎巖體為弱風化巖體，巖體完整，見圖1。

2）右岸趾板

右壩趾板基巖主要為泥質白云巖，巖體呈灰色、紫紅色，巖體為弱風化巖體，無斷層發育，無較大溶蝕裂隙發育，巖體完整，現巖體強風化深度比初設抬高1 m～3 m，見圖2。

3）左岸趾板

趾板左岸基巖為薄至中厚層泥質白云巖、泥巖，在強風化帶內，節理裂隙發育，節理裂隙張開，一般寬度為0.5 cm～10.0 cm，為土夾碎石充填，見圖3。

左岸趾板在趾0+217～0+218 處有斷層F20 通過，趾0+254～0+257 有斷層f1 通過。斷層F20 走向與水流向夾角26°，傾向右岸，傾角76°，斷層破碎帶寬1.0 m～3.5 m，破碎帶物質為灰巖、角礫巖，并見風化溶蝕，充填夾泥。斷層f1 走向與水流向夾角50°，傾向左岸，傾角77°，斷層破碎帶寬1.0 m～3.0 m，破碎帶物質為灰巖、角礫巖，并見風化溶蝕，充填夾泥，泥巖中較破碎，為斷層泥。

圖1 河床趾板基礎開挖情況

圖2 右岸趾板基礎開挖情況

圖3 左岸趾板基礎開挖情況

4 趾板巖體質量評價

本工程采用鉆孔超聲波檢測手段對趾板基礎巖石質量情況進行檢查。巖體聲波測試技術是以聲波在巖體中的傳播特性與巖體的物理力學參數相關性為基礎，通過測定聲波在巖體中的傳播特性參數，為評價工程巖體力學性質提供依據[3]。超聲波檢測是一種方法靈活、快捷且精度高的無損檢測技術，在巖土工程地質勘察中以得到應用廣泛[4]。聲波孔在河床趾板、左岸趾板、右岸趾板各布置一處，每處布置2～3 個鉆孔。測量儀器采用RSM-SY6 智能聲波檢測儀、一發雙收徑向換能器。測試時先向孔內注入清水，然后將換能器放入鉆孔底部，以孔底部為第一個測點開始采樣，依次每隔20 cm向上布置測點進行測量。各鉆孔聲波檢測成果見表1。

表1 壩基聲波檢測成果表

從上表可知，河床趾板聲速最小值為3226 m/s，平均波速為4187 m/s，基巖質量較好；Kv=0.90，基巖完整性較好，滿足趾板建基面持力層要求。

右岸趾板聲速最小值為3226 m/s，平均波速為4103 m/s，基巖質量較好；Kv=0.89，基巖完整性較好，滿足趾板建基面持力層要求。

左岸趾板聲速最小值為2667 m/s，平均波速為3575 m/s，基巖質量偏弱，需進行適當處理；Kv=0.77，基巖完整性較好。

5 處理措施

5.1 趾板基礎優化調整

現場開挖及鉆孔超聲波檢測顯示：

1）左岸趾板基礎巖體風化深度較初設資料加深，主要為原河床推測的F20 斷層及f1 斷層從左岸坡通過，受斷層破碎帶及影響帶的影響，巖體強風化深度變深，巖體節理裂隙發育，強風化帶內裂隙張開夾泥。

2）河床趾板基巖節理裂隙弱發育，無軟弱夾層及泥化夾層分布，開挖至1322.3 m高程巖體為弱風化巖體中上部，巖體強度較高，巖體完整性好，能滿足趾板建基面持力層要求。

3）右壩肩地形條件完整，為順向坡，趾板基巖已為弱風化巖體，能滿足趾板建基面持力層要求，為減少開挖切腳產生安全隱患，可適當提高趾板基礎面高程。

根據以上地質條件的變化，確定對趾板基礎進行優化調整，具體調整為方案為：左岸對地質缺陷段進行深挖置換，河床趾板建基面抬高至高程1322.3 m，抬高5.1 m。右岸趾板上部抬高5.4 m，中部不變，下部抬高5.1 m。左岸趾板基礎高程不變，局部斷層風化帶采取回填混凝土、固結灌漿等方式進行處理。趾板軸線優化調整見圖4。

圖4 趾板基礎優化調整設計圖

5.2 左岸趾板斷層處理

左岸趾板斷層處理主要采取清基、回填混凝土、固結灌漿的措施，斷層處理典型斷面見圖5～6。

圖5 趾板斷層處理縱剖面圖

圖6 趾板斷層處理橫剖面圖

1）清基

對斷層F20 和f1 以及影響帶進行深挖，處理范圍趾0+185.689～0+266.822，趾板基礎平面最寬處25 m，最窄處12 m，回填最大深度13 m，最小深度1 m。開挖范圍從趾板區到主堆區，開挖面積約1810 m2，開挖深度0.5 m～13 m。

2）回填混凝土

開挖范圍內進行C15 混凝土回填處理，根據施工澆筑能力設置施工縫，不設結構縫。在堆石區范圍內同樣進行混凝土回填處理。

3）固結灌漿

在回填的混凝土基礎進行固結灌漿，包括趾板區、墊層區、過渡層、主堆區，固結灌漿孔間排距1.5 m，深度12 m～20 m，灌漿后基礎承載力可達800 kPa，能滿足趾板建基面持力層、堆石區對承載力的要求。

4）反濾處理

在斷層及其影響帶地表面鋪設0.8 m厚的反濾料，防止壩體滲漏破壞。

6 結語

1）尖山水庫工程根據現場開挖揭露地形地質條件的改變，實時進行針對性的趾板基礎優化調整，為工程順利實施提供提供了有力保障。

2）趾板基礎巖石采用鉆孔超聲波檢測，可定量對基巖條件進行評判，為趾板基礎優化調整提供有力支撐。

3）趾板斷層采用擴挖回填混凝土，并對一定范圍內基巖進行固結灌漿，處理方法簡單有效，可為其他工程處理提供參考依據。