水利水电工程的地基断层破碎带处理技术研究报告

1、第一节概述水利水电工程的地革常会遇到节理发育的岩层、软弱夹层、断层破碎带或断层交汇 带，这些地质缺陷均需迹行妥善处理,以保证施工过程及工程建成后运行的安全。断层 破碎带的处理是水工建筑物地基处理的重要内容之一。在确定处理方案z前，必须具冇详细的地质勘测资料和试验数据，主要内容冇：（1）断层破碎带的规模、产状及其与水工建筑物在平面和空间位置上的相互关系；（2）构造岩的物理性质，力学性质和水理性质；（3）断层破碎带的渗透特性等。根据地质和试验资料，按断层类型和构造岩的特点及其对坝基的影响（见表11-1-1、 表11-1-2.表11-h3）由设计结合建筑物等级、规模和形式进行分析研究，确定处理方 案

2、和工程技术处理措施。表11-1-1断层类型按断层两盘相对位移的方向按断层形成时受力状态类型特性类型特性正断层上盘顺更力作用方向下降，倾角50°60° 以上张性断层结构曲粗糙不平，常具有次生 物质充填逆断层上盘逆 重力方向 上升倾角大于45。，称冲断层压性断层结构面多呈波状起伏，并具有 相当规模倾角小于45°，称逆掩断层平移断层两侧岩体仅作相对的水平位移，倾角陡直扭（剪）性断层破裂面光滑、平整，多呈闭合 状正（逆）平移断层兼有复合断层的特性，依次序、规模有主次 或不同纽合z分张性（压性）兼扭性断层兼有复合断层的特性，依次序、 规模不同冇主次z分断层破碎带的处理，工程

3、技术复杂，施工难度大，质量要求高，安全问题突出。为 确保处理工作经济、合理、按期实施，重人断层破碎带处理应编制专门的施工纽织设计。原编写：薛志荣 改编：刘瑞源、张中裕、陈国才 审稿：郑治表11-1-2构造岩的特性名称形成环境性质工程地质特性断层泥在构造作用下 形成的，由微细颗粒 组成的粘土岩遇水 泥化而成隔水性能强，丿孚度变化大，有数厘米到 数十厘米,有的可达im2m,紧靠断层主滑 移面，在巨大破碎帯中有许多断层面组合， 毎个断层面上均有泥质物，有的呈层状分布岩体结构面抗 剪强度参数c、0值 很低，常是抗滑稳定 分析中的控制因素燦棱岩在结晶岩中的断层居多数岩块研糜作用后，失去结晶岩石原有的 外

4、貌，大都由研磨的碎屑粉以及各微小的岩 粒胶结而成，一般胶结较牢抗压强度由数 兆帕到十余兆帕角砾岩被挤压碎，并冇 淀转动。其小未胶 结的角砾岩多发生 于软硬相间的岩体 z中多为 有棱角的 岩块及半 浑圆形岩 块，大小儿 何形态不 一，岩块一 般均较坚 硬有 胶 结 的硅质、钙质、铁质 等胶结者则较坚牢，泥 质胶结者则不坚牢方解石、石英等岩 脉所充填胶结不太坚 牢一般较好，其中 软弱泥化夹层的工 程地质性能较差未胶 结 的为杂乱无章的碎 屑岩块及岩粉和泥质 物的复杂组成物c岩块 之间的空间为泥质物 所充填或坚4更的岩块 被较弱泥质物所包裹性质很差，若有 地下水存在问题更 严重压碎岩多发生在坚硬 岩

5、层中，被切割成带 棱角的岩块不规则的网状裂隙常充填松散的碎丿出 和粉粒；或充填各种岩脉，如方解石脉、石 英脉、绿帘石脉等一般彼此镶嵌 咬合甚牢，工程地质 特性较好。如存在软 弱泥化结构而仍有 塌方可能，需具体分 析劈理带破碎岩多发生于硕脆的岩体中呈高密度的裂隙带，基本上是原地破裂 的。裂隙而无明显擦痕及光滑镜面，如压劈 理或破劈理。较压碎岩要完整些，但冇明显 的方向性开挖而与其平 行，易滑坍；受垂直 力时易压缩变形，沿 劈理带易渗水褶皱扭 曲带破 碎岩”发生在软弱柔韧的薄层岩层中与构造破碎带紧密相连，可为断层拖拉 彩响，也可为与其它构造岩同时卷入的破碎 帯，往往伴生一系列小断层。岩石扭illi

6、破碎 并有泥质条带具有连续变形 的特点，木身阻水， 接壤部常有渗水表11-1-3断层对坝基可能产生的不利影响断层可能产生的不利影响走向部位倾角,以及与不利构造面组合重力式、支墩坝型拱坝、拱型巫力坝走向与河 流平行或 接近平行（斜切）贯穿河床 坝基倾角50°集中渗漏，坝基不均匀变形贯穿岸坡坝基倾角60°集中渗漏，墩基 岩体裂隙侧向张拉 变形或削弱下游坡 脚集中渗漏，侧 向压缩变形，下游 边坡岩体应力集 中倾向河床，与其他构造组 合，或被卜-游冲刷深坑深切防渗帷幕破裂。 构成局部滑动或边 坡不稳定防渗帷幕破 裂,拱座局部不稳 定贯穿坝头（或坝用）倾角陡直，倾向河床，与 不利构造

7、而结合施工期坝启岩 体失稳，绕坝渗漏坝头压缩变形过最，坝肩整体不稳定走向 与河流垂 直或接近 垂直（斜 切）坝前 沿（坝踵）倾角$60°或倾向下游防渗帷幕被拉裂。坝基不均匀变形坝基倾角60°坝基不均匀变 形。阻隔渗流，恶化 渗压阻隔渗流，恶 化渗压。拱座变形 不均匀或岩体应 力集中倾角$60°，上游有反倾角构造面组合向断层压缩位 移梁向断层压缩变形倾角平缓，倾向下游。坝 后不利构造面组合构成滑动面梁的抗滑稳 定安全系数降低坝后倾向上游，延伸入基础应 力扩散范围内压缩位移拱座变形过 量,降低整体安全 度倾向下游，被大构造或冲 刷坑深切形成深层滑动临空拱座岩体单薄或不

8、稳定1. 断层破碎带的处理原则（1）处理工作应安排在工程蕃水运行之前完成，最好在其上部（或邻近）建筑物施 工以前进行。（2）断层破碎带处理，应尽量采用明挖、冋填混凝土的方式。对坝基深部缓倾角或 位于坝头、坝肩部位的断层，可采用洞挖混凝土置换、水泥灌浆、化学灌浆、预应力锚固等方法。（3）在设计、施工屮要防止由于断层破碎带的处理而引起岩体的应力释放、变形或 爆破扰动、松动滑移等问题，并采取相应的有效措施。（4）断层破碎带开挖要遵循自上而下的施工原则，并作好安全支护，必要时应分段、 分层开挖、冋填。（5）在组织实施断层破碎带处理的全过程屮，设计、地质、丿施工和质最检查及监理 部门要密切配合，及时研究

9、处理施工中出现的问题。（6）断层处理往往是建筑物地基开挖清理的延续和混凝土浇筑的前一道工序，其施 工布置和主要机械设备、辅助设施等，一般可在这两个工序的基础上进行调整、充实和 配套。为便于在断层带的狭窄槽坑内施工，宜采用轻便、灵巧、效率高的通用机具和设 备。2断层处理的要求和类型2. 1断层处理要求断层经过处理后，应满足下列要求：（1）具有足够的强度，能玄接或通过岩体承受和传递坝体的荷载；（2）与围岩接触良好，具有相似的弹性模最，减少地基不均匀沉陷或限制地基变形;（3）提高岩棊的整体性，确保坝体或岩体在施工、运行期间的抗滑稳定性；（4）具备良好的抗渗性，防止集屮渗漏，降低渗透压力，防止产生渗透

10、变形。（5）具备排水条件，降低扬压力。2.2断层处理的型式和适用范断层处理必须结合具体t程的实际情况，综合考虑下列因素：（1）断层所处部位、产状、宽度，破碎带组成物和周围岩体的性质、力学指标，断 层和其它弱面（构造面、临空面等）的不利组合对岩体和水文地质等构成的影响，及打 此有关的不同破坏机理、方式；（2）水工建筑物的工作条件、布局和对地基提出的要求，以及调整上部结构使之与 地基工作条件相协调的可能性:（3）现场施工条件，施工技术水平、设备，可能达到的工程实际效果和已有的工程经验等。按断层缺陷对坝体、坝基可能构成的主要问题，断层处理的主要目的，断层处理可以采収的各种型式分别如表11-1-4、表

11、11-1-5和表11-1-6所示。表11-1-4直接承受和传递坝体荷载的断层处理形式措施图示适用范围1.主要承受垂直荷载1.1混凝土塞断层宽度0. 6m2. 0n）, 倾角陡1. 2混凝土拱断层宽度大于4m,倾角 陡，两侧岩面坚硬且较完整1.3混凝土梁断层宽度2 m4m,或 缓倾角1.4混凝土深 塞（梁）断层宽度大于4m,位于 高坝坝趾或防渗帷幕轴线段措施图示适用范围1. 5混凝土洞挖浅塞狭谷河床，深槽或者施 工特殊需要。要有充分冋填 灌浆条件1.6混凝土支 撑体或垫座深挖基坑的坝趾（踵） 外岩体坚硕可靠。断层狭小， 荷载不大的支墩基础2.主要承受水平荷载2. 1混凝土塞（或梁）断层窄且陡2.

12、 2混凝土深塞陡坡段断层窄，倾角陡， 荷载大2. 3混凝土深梁陡坡段断层宽或者倾角 缓荷载大2.4混凝土传 力洞荷载大。坝头有断层组， 影响带宽，裂隙发育，或断 层间岩石较坚硬，施工开挖 因难，工作量大措施图示适用范围2. 5混凝土传力槽坝头地形狭窄，岩体较 硕，荷载大或坝头有断层组2. 6混凝土剪 力洞坝肩有不利的地质构造 组，断层产状陡、狭、平整， 岩性坚硬尚完整表11-1-5传递基岩中荷载的断层处理形式措施图示适用范围1用于控制地基压缩或沉陷变形1. 1混凝土深塞（梁）断层横（斜）切高坝的 坝趾或拱座下游侧，倾向上 游倾角较缓或者倾角陡，但 冇平缓反倾角构造组合1.2洞挖整体式混凝土墙体

13、切割坝肩、坝趾的断层， 延伸到坝底（拱座）应力工 作范用内，倾角平缓，贯穿 河床坝基，岩体不完整，但 地基应力仍不小措施图示适用范囤1.3洞挖框架 式（竖井加平 洞）混凝土体同上情况，但囤岩较完 整、坚硬1.4防沉井断层平缓，倾向岸坡， 围岩较完整坚硕1.5大口径直孔混凝土管柱群河床段断层窄、陡、较 平整1. 6钻孔混凝 土连锁桩坝基内断层窄小，较平整， 用岩完整坚硬1. 7高压水泥 灌浆或化学灌浆灌后构造岩变形模量提 高，能满足工程需要，或与 其它措施配合使用措施图示适用范围2.用于保持坝体和岩体稳定2. 1洞挖整体 式抗滑混凝土墙倾角较陡，冇反倾角平 缓构造组合，承受坝基压力 和剪力，荷载

14、大。或岩体较 破碎2. 2抗滑键或 框架式抗滑键 群倾角平缓，较平整，岩 体坚硬。受水平剪力2. 3抗滑斜井 或框架式井群纵贯岸坡或坝启，倾角陡，改善边坡稳定2. 4剪力洞纵贯坝肩陡直断层或断层 交汇带，围岩坚硕完整。在 抗剪某础上改善应力状态2. 5预应力锚 束断层倾角较陡，用岩完幣，不宜作开挖、置换处理2. 6预应力锚 固洞断层倾角较陡，围岩完整2. 7喷锚结合断裂不发冇，不需开挖处 理，防止断裂发展2. 8抗滑桩断层倾角较缓，用岩较完 整表11.1.6防止集中渗漏.排水降低渗透压力的断层处理形式序号措施适用范围1混凝土竖（斜）井纵贯河床、岸坡坝基。断层较陡、较宽或破碎 带松散、渗透稳定差

15、。围岩稳定2混凝土塞下接水泥或化学 帷幕灌浆破碎带属相対弱透水体，结构挤压较紧密，不 同程度被胶结，两侧集中渗漏3混凝七截水深墙构造面平缓，夹泥，分布广而无可灌性4排水孔（幕）布置在横（斜）切断层的上游一侧5排水隧洞或排水孔、洞系统布置在纵贯坝头断层的迎河床一侧或横切坝 肩断层的迎上游一侧岩体第二节断层混凝土塞1. 断层开挖1.1开挖深度确定断层开挖深度的方法冇：（1）按混凝土塞结构尺寸决定的开挖深度。见表11-2-u（2）按固端梁确定开挖深度。一般适用于宽度大于4m的断层破碎带。开挖深度根 据坝基应力值，构造岩与新鲜完整岩石的弹性模量的比值，以及断层破碎带的产状、宽 度等因素通过计算确定，一

16、般为断层破碎带底部宽度的0.51.0倍，可按图11-2-1查 得断层开挖深度。或按经验公式确定开挖深度，经验公式见表11-2-20表11-2-1断层开挖深度适用条件bd/bd/b一般情况0. 62. 02. 03.01.5 2.0坝基应力区内，断层倾角事2.0 4.01.5 2.01.0 1.560。，两侧岩石较坚硕>4.01.01.50. 81. 1注：d断层开挖深度，m； b断层底部宽度，m； b断层平均宽度，mo表11-2-2断层开挖深度经验公式使用者公式适用条件中国新安江（宽缝垂力坝）d=0. 0083bh+c美国垦务局（夏斯特重力坝和州赖恩特坝）d=0. 002bh+5h215

17、0d=0. 3b+5ik150美国大坝委员会（拱坝）d=0. 002bh+10b>5d二0. 002b1i+5b<5注：d断层开挖深度（新安江公式的单位为ni,其余为英尺）；b断层开挖宽度（英尺）;h坝髙（英尺）；c系数，见表11-2-3表11-2-3 系数c坝高h(m)断层宽度b （m）备注影响范围$2.0影响范围2.0倾角65°<50°>65°<50°>801. 102.200. 551. 1011=6580时,可用插<651. 7()3. 400.851.70入法求得（3）按施工条件确定开挖深度。断层宽0.

18、 im0. 5m, 一般开挖深度1. om1. 5m； 用高压水枪或钻孔连锁丿施工，挖深可达4m5叹 大口径钻孔可达10m以上。（4）按不利构造组合的弱血部位确定开挖深度开挖深度除按混凝土深梁计算外, 并要加深到岩层町能产生深层滑移的弱面以下，或参考光弹试验的结果适当加深。中坝、 高坝-般开挖深度可达8m15叽（5）按断血、整体模空试验确定开挖深度。断层造成过量压缩变形或与不利裂 隙组、不利构造面构成不稳定的滑移时，应通过校核计算及结合模型试验结果來确定开 挖的范围和深度。国内有的t程深达15m20m。（6）按冇限元法计算的成果确定开挖深度。对较复杂的断层和大断裂带要用冇限 元法计算应力和变形

19、值的关系，判断岩体稳定性，确定处理深度并佔计处理后坝基条件 改善的程度。（7）按岩基防渗需要确定开挖深度。有些工程的断层塞通过防渗帷幕处，按要求 加深成井塞，深度可达50m。1.2坝外处理范围确定断层坝外处理范围的方法见表11-2-4和图图11-2-2断层处理范围表11-2-4坝外处理范围类别范围按上、下游坝坡面延线li= (m+n) d, l2=d按岩基挠度影响范围li= l2=3m5m按断层开挖深度d中低坝lf l2=0. 9d 1.3d高坝li= l2=l. 5d2. od1.3. 1主要内容和要求（1）断层开挖部位、处理范围、断面尺寸、儿何体形应符合设计要求。（2）清除松动岩石和岩石壁

20、面风化岩块，切除与次牛构造面斜交的岩石锐角。（3）壁面的泥皮、水锈蚀血或光滑平血应凿毛并刷洗t净。（4）对岩石破碎及地质较差地段和部位，除加强常规检查外，应对岩体进行监测， 根据不同情况及时采取措施，例如采用锚杆、锚桩或钢支撑支护等，必要时口j边挖边衬, 作好岩体渗漏水及施t用水的引排，以保证施工中的安全。（5）断层的处理系璽要隐蔽工程，断层破碎带开挖修整完毕后，应进行基础验收工 作，由测量、地质人员进行的竣工测绘和地质素描以及工程、水文地质说明等资料交验 收部门进行验收，未经验收不得进行下一工序的施工。1. 3. 2施工方法断层破碎带的开挖系不良地质地段丿施工，应以浅钻孔，多循环，弱爆破的原

21、则进行 开挖工作，対各类洞室开挖，断血较小的可采用全断血掘进方式，対断血较大的采用先 导洞后扩挖的方式；并应根据地质条件及时做好支护工作，其开挖方式归纳如表11-2-5, 开挖手段分两类：（1）采用工具和机械开挖。以人力开挖为主的有镐渚、撬挖、钢钎锤击以及圆柱楔形劈块胀劈等方法。常用的手提式机械有电镐、风镐、风钻。特殊部位也有用一般钻机 或大口径钻机钻孔或连锁造孔。（2）进行控制爆破和静态爆破。断层开挖宜采用控制爆破和静态爆破。控制爆破有 龟裂爆破、预裂爆破、光血爆破等。静态爆破可解决爆破震动、飞石等问题并能减轻劳动强度，捉高工效，r施工方便安全。工程中使用的sca膨胀剂，灌注在孔径30mm5

22、0mm, 孔深为lm1.5m的钻孔中,经10h24h可形成30mp“50mpa的固体膨胀压力。在慢加 荷的形式下胀碎岩石。钻孔孔距一般为0. 4m0. 6m,水剂比0. 30. 35。断层开挖应与石方开挖及混凝土浇筑系统（包括风、水、电供应）的主要机械设备 和设施相衔接。2回填混凝土2. 1混凝土特性指标混凝土的抗压、抗裂、抗渗、抗侵蚀等各项指标应分别满足设计要求及施工和易性 的要求。表11-2-5断层塞开挖方式分类开挖方式适用条件施工特点全深 度_ 次明 挖按坝体 纵缝整段 开挖断层宽度lm4m,纵贯坝基场地开阔，干扰小，施工简便， 进度快，效率高，成本低按坝体 横缝分段 开挖1. 断层宽度

23、大于4m,或深度大于6m；2. 断层横切各坝段，开挖影响坝身 混凝土均匀升高各坝段处理范围一般应扩大 10m15m,要控制爆破;或者至少大 于2m3m,使用菲动态爆破开挖。 施工场地分隔、狭窄，工序z间干扰 较人,作业安全条件差分小段 间隔登换1. 较开阔的河床段，深挖的断层倾 角小于60° ；2. 岩体为反倾角夹层，大裂隙切割；3. 岩体已受荷载或因卸荷而可能引 起变位或不稳定以23小段为一组，各自间隔 开挖和冋填混凝土置换。每小段取 5m7m,边坡 1 : 0. 1 1 ： 0.3。混 凝土浇筑后，至少间隙57d,再开 挖相邻构造岩分小段顺序置换断层横切（斜切）岸边陡坡若干 坝段

24、。构造和岩体情况同上所述向山坡逐段顺序开挖和回填混 凝土置换。出渣方式冇二类；直接装 吊运出；通过相邻坝段的预留廊道转 运或另设平洞往下游弃渣大口径 钻孔置换在有永久建筑物地区或地基承 受荷载情况下采用。断层倾角大于 65° ,宽度小于2m；具备或预留施工 平地；棊本没有钢筋、预埋件，孔深 般不宜超过周围岩基宜先用高压水泥灌浆 固结、堵漏。孔径-般为im。按断 层宽度分为孔柱型和连锁型二类。故 好采用干破性混凝土回填全深 度分层 开挖洞挖或 混合式开 挖1、断层处于狭窄的河床段、过水坝 段，坝身须升高挡水。断层宽54m, 倾角陡直，两侧岩体稳定，较坚换完 整；2、髙边坡深槽，宽im2

25、m3、断层贯穿坝头或切割坝肩，并倾 向1 游1、断层上口按混凝土塞要求明挖 厉，顶部覆盖混凝土。断层下部转为 洞挖；2、分层立体洞挖；3、分层开挖，做好洞顶混凝土支 撑拱。分段开挖回填，顺序置换2. 2温度控制为保证混凝土塞的完整性以及与岩壁可靠结合，混凝土的温度控制一般可采用下列 措施：(1) 预冷骨料，采用低温水、加冰拌合；(2) 采用低热水泥和合理的水泥用量；(3) 采用改善骨料级配，掺用混合材、外加剂和控制混凝土坍落度和级配；(4) 严格控制混凝土入仓温度，一般不高于10°c15°c (等于或稍低于基础温度为 宜)或控制皐础允许温差；(5) 采用冷却管进行早期冷却，

26、降低混凝土水化热温升髙峰值。一期冷却通水期- 般为10d15d,允许水管冷却温差20°c25°c,允许冷却速度1.0°c/d1.5°c/d。混凝 土塞在接触(冋填)灌浆前按要求进行二期冷却。(6) 掺膨胀剂。采用mgo时其掺量为胶凝材料总量的5%以内。常用冷却水管种类见表11-2-6 o表11-2-6冷却水管种类种类直径(mm)引管型式管距5)层距(m)原尺寸膨胀后软质塑料管1930水平1.0左右2. 02. 5充气拔管2538钢管25 32垂直或水平1.0 1.52.02. 3布设加强钢筋断层开挖后，在拐角、突变处和受力集中、结构盅补强的部位，必须布置

27、加强钢筋,以防止或限制混凝土塞开裂。加强钢筋应按设计要求进行设置。2. 4分缝和接缝型式（1）断层-般采用整体回填浇筑：需分段时，-般应与坝体分缝-致。（2）分缝应正交断层走向：断层宽度小于im2m时，可冇不小于45°夹角。（3）接缝可参照坝体横缝要求施工：最低处的接缝灌浆干管需在底部并联增设一节 悖路，作为备川，以免管路系统不通或火效。2. 5槽坑排水混凝土浇筑时要做好截引、排走地血和杷j坑底的水流。防止积水随混凝土浇筑升高, 沿岩壁流淌，带走水泥浆或稀释混凝土。渗流较大时，可利川岩壁浅孔固结灌浆堵漏， 或临渗水曲设置暗沟，将水引至邻近坝段积水坑抽排。常用排水设备有电动潜水泵、风

28、动水泵等。2. 6混凝土浇筑断层破碎带岩石开挖完毕后，应尽快回填混凝土，避免岩石长期眾露松驰。断层破碎带所浇筑的混凝土配比一般采川三级配，对洞室顶部及狭窄部位采川二级 配或一级配。断层破碎带浇筑地点分散,工作面狭小,混凝土的进料、平仓、振捣较因难,多用 人工操作。除表部槽塞混凝土可直接用吊罐入仓外，地表以下的槽塞、洞、井、墙等部 位均需转运及贮料分料设施。混凝土的入仓方式，常采用搭设脚手架手推车，皮带输送机，混凝土搅拌运输-乍， 溜槽、溜筒，混凝土泵等方式，应因地制宜，根据不同部位和结构形式选择。混凝土运 输设备和运输能力应与拌合、浇筑能力、断层貝体情况相适应，尽量缩短运输时间，减 少转运次数

29、，避免混凝土在运输过程中发生分离、漏浆、泌水过多降低坍落度等现象， 以保证断层混凝土的质量及浇筑工作顺利进行。3 补强灌浆3. 1岩壁、洞壁接触灌浆这种灌浆是加强混凝土塞与岩壁结合的重要措施。混凝土浇筑前预埋灌浆管（盒）的灌浆方式如表112-7，混凝土浇筑后通过钻孔进行接触灌浆的方式见表1卜2 8o表11-2-7常用的埋管进行接触灌浆的方式部位型式工作内容优缺点岩壁表而贴一次性灌浆盒岩石表面抹 平、贴盒、周边水 泥抹堵混凝土浇筑 前设置，可按实 际情况布点。但 浇筑时易移位、 堵塞:易被固结 灌浆串堵贴一次性塑料管016mm 19mm 薄壁软塑料管，出 浆段剪成两半，修 成燕尾形,应压扁 贴岩

30、面孔内（包 括固 结孔 再利 用）一 次性短管长 150mm 200nim、019nini 25mm钢管切斜 口，孔口用棉丝和 水泥抹封;钻孔孔 径 40mm50mm混凝土浇 筑时不移位，但 可能被固结灌 浆串堵外有乳胶套的短管025mm钢管， 沿直径锯十字形 缝，外套薄乳胶 套,孔口处绕棉纱 头封堵;钻孔孔径 donuii左右可减免浇筑或 固结灌浆时的堵 塞,但出浆点偏少浅孔 内（包括固 结孔 再利 用）外有橡皮套的短管025mm花管， 花眼孔径宜小 （05mm 6nini）而 密。封背底，套软 橡皮套（自行车内 胎），上套口平岩 面,钻孔口绕棉纱 嵌堵可供二期 混凝土冷却后 一次性使用巫复

31、灌浆盒风钻孔径 60mm,重复灌浆盒 用二条橡皮带作 引道，孔底川双楔 木柱块固定生根便于固定， 适应后期灌填 或二次重复使 用，但二期的排 水排气条件不 良表11-2-8通过钻孔进行接触灌浆的方式钻孔方式適工部位优缺点使用风钻孔穿过混凝 土钻灌浆孔（兼做固 结灌浆）由混凝土塞顶打孔,至少钻入岩石0.5m适用于混凝土浅塞中施工，可孔内循环灌浆。但常同混凝土浇筑和冷却发生矛盾使用机钻钻深孔（可 兼深孔固结灌浆）由廊道或平洞内钻 深孔灌浆时间灵活，可分段钻灌，提高灌浆压 力、保证灌浆质量。但钻孔工作量较大注：灌浆孔间距一般为1.5m3m,排距1. om1. 5m,灌浆压力0. 3mpa0. 6mp

32、ae3.2洞塞顶面回填与灌浆常用的方法有预埋灌浆管路和钻孔两种，填灌的材料有水泥浆、预填肯料、砂浆或 级配混凝土。-般应保持有二次或多次回填灌浆手段，力求消除因混凝土收缩而引起的空隙、细 缝。有些工程使用膨胀水泥以减少缝隙，也是可取的。常用回填灌浆形式冇管道式（图11-2-3）和钻孔式（图11-2-4）。图11-2-3管道式洞顶回填灌浆系统1-灌浆管;2-排水排气管;3-排水排气孔；4-灌浆孔图11-2-4钻孔式洞顶回填灌浆系统1 -廊道;2-钻孔或埋管;3-补强固结深孔3.3补强固结灌浆补强固结灌浆分类见表11-2-9和图表11-2-9补强固结灌浆分类分类孔径(mm)入基岩深度(m)孔距(m

33、)排距(m)灌浆压力(mpa)断层塞岩壁风钻1占1结灌浆 孔(或斜孔)40 50351223<0.3断层影响带围岩机钻固结灌浆深孔(直孔)56 7610 2022. 53.0(2 4排)>0.31序孔或混凝土浇筑前施工ii序孔或混凝土浇筑后施工11-2-5断层影响带补强固结孔1-深孔,一般10m20m： 2-浅孔，一般5m4 观测仪器为检查设计与施工的正确性，验证断层破碎带处理效果，监测安全运行，应埋设观 测仪器。在断层影响带埋设的主要观测仪器见表11 2 9。各类仪器埋设前须进行率定， 埋设与维护应由专人进行，保证仪器的完好率。仪器埋设后应尽早观测取得初始数据， 定期观测的资料应

34、及时分析整理，提出观测成果，观测过程中发现异常，应及时报告并 分析查找原因。表11-2-9断层影响带埋设的主要观测仪器仪器说明倒铅垂线一般埋设在处于高应力部位或坝趾附近的断层（倾向上游）处。使用 岩芯钻机钻孔,孔径0150mm300mm,穿入断层下盘。监测断层压缩变形 或岩体变形滑动及其发展趋势温度计观测混凝土塞内部温度变化过程，为接触、回填灌浆提供依据测缝计监测人跨度混凝土深梁、人体积洞填筑的混凝土在岩壁处混凝土与基 岩面结合情况和张开度渗压计测记断层因阻隔渗流或横切坝基的断层（迎渗水面侧）渗水压力分布应力计、应变计测量混凝土梁底部或两侧的应力、应变状态多点变位计、岩石变位计对断层进行变形监

35、测岩石声波测定和钻孔静弹模量测控制用岩施工过程和鉴别处理后的效果第三节工程实例1. 陈村水电站断层处理1. 1工程地质问题陈村水电站重力拱坝最大坝高76. 3mo坝基岩石为志留系滨海沉积的石英细砂岩、泥 质砂岩和砂质页岩互层组成。岩层倾向卞游偏左岸，倾角40°。主要断层有fn、為、f32 等。fm断层横切在左河床坝基中部，倾向上游。坝基岩体因层间错动和陡裂隙切割，向 断层滑移（断层被压缩）引起不均匀变形和坝体应力集中。7坝段附近断层正居坝趾处， 坝基应力较人，乂有断层的反倾向组合，易产生深层滑动。6坝段以左断层横切坝肩，使左岸坝基相对压缩变形过量，影响整体稳定和降低超载安全系数。这段

36、工程处理是在 坝体业已建成和部分蓄水条件下进行的，因此增加了丿施工难度。心°、囱断层穿过帷幕，咲两侧影响带存在集中渗漏和危及断层的渗透变形，水泥灌浆 主副帷幕完成后，地下渗水流速仍达96. 6m/d105m/do717坝段防渗帷幕处于f.断层上盘，微细裂隙发育，渗水性强。防渗帷幕的透水 率达不到设计要求。断层构造岩为和対弱透水体，幕后渗压水流却被它肌滞和集中于坝 基之屮，恶化基础面和岩体深层滑动面处的渗透压力值。1.2处理措施(1) 河床段断层塞按固端混凝土梁处理。见表11-3-1和图11-3-1.(2) 岸坡7坝段混凝土深塞处理 按最不利的夹泥层间错动面控制，顺断层明挖达13. 5

37、m,见图 1 l-3-2o表11-3-1陈村水电站坝基断层处理深度坝段混凝土塞深度d(m)断层宽度(m)混凝土塞高宽比底部b平均bd/bd/b一般4. 5& 61.8 4.05.0 8.02.03. 30.7 1.6157.05.69. 61.30.7图11-3-1陈村坝基河床段断层处理1-冷却水管；2浅孔固结孔；3深孔固结孔；4重复灌浆盒;5接触灌浆管；6纵缝；7倒垂线孔图11-3-2 陈村7坝段坝基陥断层深塞处理1_间错动而；2深孔固结孔；3坝脚加宽2-（3）fn断层洞挖回填处理 在已建成的5、6坝段坝趾下游,开挖深15m,长20m 的置换洞切断",见图11-3-3.图1

38、1-3-3陈村坝基f“断层洞挖处理1-层面或层间错动；2深孔固结孔；3观测廊道：4地质平洞：5出渣平洞印断层洞挖回填处理分四个施工阶段进行：1）丿施工准备工作：洞顶开挖、浇筑混凝土支撑拱和洞脸。在高程68m处设出渣平洞, 断血为2x2. 5m,由断层下盘接通下游左岸进厂公路。2）开挖断层和回填混凝土：全长分三段，向山里逐渐置换。自上而下松动龟裂、撬 挖整修，人工装料,斗车出渣。自下而上回填混凝土,并在68.0m和78. 56m高程留廊道, 以便施t和观测。3）111预埋管路进行壁面和拱顶水泥回填灌浆：水灰比0.5 ： 10.6：1。4）廊道内川yq-100型坑道潜孔钻打扇形深孔固结孔，兼作一次

39、补强回填灌浆；在 坝后山坡対断层上盘岩体进行深孔固结。在混凝土和岩石以及接缝处，按施工监视和运行观测要求，埋设温度计、测缝计和 应变计等。（4）加强帷幕灌浆处理f刃、fsi断层防渗封闭是在混凝土塞的基础上，采用加强帷 幕灌浆处理。断层塌孔段用浓水泥浆由钻貝-输入搅灌封填。最后在主、副水泥灌浆帷幕 间，增设丙凝灌浆帷幕，严密封闭断层影响带的微细裂隙。（5）增设丙凝灌浆帷幕817坝段在主、副水泥灌浆帷幕之间，增设一排丙凝灌 浆帷幕,孔距1.5m2.0m,幕后设二道排水孔,见图11-3-4、图11-3-5,穿遇断层的孔 段均以水泥浆回填封闭。图11-3-4陈村817坝段帷幕线地质剖面图1 一帷幕底线

40、图11-3-5陈村12坝段剖面图1一主帷幕,孔距1.5m、深55m60m；2一副帷幕,孔距1.5m,深35m40m；3丙凝帷幕;孔距1. 5m,深55m; 4排水孔1.3处理效果(1) 经95.6%设计水头的运行，心断层处的倒垂线观测，位移变化较小，受水位变 化影响不叽显，如按无断层、不考虑温度条件的有限元计算，拱冠正垂的位移为1.7mm, 处理后为1.65mm。(2) 7坝段原来抗滑安全系数0.67。处理后由于可靠地支撐了坝基岩体和安全传递 荷载，对深层抗滑稳定有明显改善。(3) 处理后，6坝段位移由3.2mm减为1.6mm；右坝头整体稳定安全系数4.88,大 坝顺河向整体安全系数为4. 1

41、50(4) 丙凝灌浆示显著改善了防渗效果，见表1卜3-2。表11-3-2陈村坝基帷幕防渗效果项ii帷幕灌浆项目帷慕瀬浆水泥帷幕丙凝灌后水泥帷幕丙凝灌后设计透水率建成后幕体透水率(3) 排水孔涌水量(l/min) 钻孔扬压力(m) 孔序透水率递减 地下水流速(m/d)<1>345.0接近库水位 不明显53. 496.6<10.50不涌水明显实测最小幕厚w设计幕后剩余水头系数 实际幕后剩余水头系数实测幕体最小安全度极限水力坡降允许水力坡降0. 50>2.00. 500.1550. 225>5.02502. 凤滩水电站左坝头稳定处理2. 1工程地质问题凤滩混凝土空腹重力

42、拱坝，坝w112. 5mo左岸基岩为前震旦系浅变质的紫色及灰绿色长石石英岩及砂岩。岩层倾向河床偏下游，倾角33°39° o岩石新鲜致密坚硬，但 夹有多层厚lcm20cm的薄层砂质板岩和粉岩，挤压错动后形成破碎泥化夹层。其屮10 号、15号、39号夹层性质极差。左岸有一系列张扭性的断层橫贯坝基和坝头，主要有 f22、fi、f23、f25和距拱端11.5m的fico等断层。除fioo、倾向山里外，其它均倾向河床, 倾角75°80° ,见图1 l-3-6o坝前有山溪深切，夹层和断层在库内出露，并穿过坝头 延至坝下游。因此，将导致拱座基础不均匀变形，危及坝基或下

43、游边坡的稳定。图11-3-6凤滩工程左岸断层分布2. 2处理措施左坝头处理采取深挖清除、混凝十井塞和洞塞、深孔固结、防渗帷幕和排水等综合措施,见图11-3-7o图11-3-7凤滩左坝头地基处理及地质剖面图1-坝轴线；2-混凝土井塞；3-阻水帷幕；4灌浆洞；5-混凝土洞塞；6-排水洞；7-排水孔；8-混凝土封闭；9-原地面线（1）结合开挖形状要求，将庄3、f25断层分別与39号、15号夹层相交的上部 岩体全部深挖清除。最人垂直开挖深38叫水平长45叽（2）开挖回填混凝土塞1）对基坑庄2、n、庄3、f25、断层作明挖回填混凝土塞，高宽比为1.6,壁坡不大 于:0. 5«补强灌浆孔的孔距2

44、m,深6m7m。2）e断层在帷幕处开挖加深，采用混凝土井塞，长和宽均为2 m ,实际深度9. 3 m （断层带泥质已逐渐减少，以至尖灭）。3）在坝顶的帷幕灌浆洞内，沿f断层开挖浇筑混凝土井塞（塞周边接触灌浆为 帷幕灌浆代替），长3m4m,宽2 m,深46. 5 m （至15号夹层以卜）坝顶边坡地段的 断层，用混凝土封闭。4）1坝段分别在高程178.0 m和187.0 m,沿10号夹层开挖两条平洞，长21 m 和27 m,宽2 m,高3m4 m。洞塞周边作接触灌浆，英中187.0 m高程混凝土洞塞沿 帷幕穿过断层4.5 m,并与井塞连结。对在拱应力范围内的夹层的上覆岩体，布设固 结深孔，伸至夹层

45、以下5 m。（3）断层和泥化夹层地段，帷幕孔加深达60 m。在排距lm的两排水泥帷幕中间 加一排化学灌浆帷幕，孔距1.5 m0幕后排水孔穿过夹层地段，下2 m花管，并以化学 灌浆将夹层封闭，以防管涌。（4）坝基和坝后设三条排水洞，断而为2. 5n）x2 m马蹄形。1号、2号排水洞位 于幕后15 m （高程175. 0和142. 0 m）,伸入山体136 m和106 m。两洞之间以孔距12 m, 孔径c 136mm的钻孔相联。3号排水洞位于幕后25 m的山体中（高程121. 0 m）,洞长76各排水洞每距3 m的断面上钻设放射状排水孔8个,孔深5m,孔径c42mm。3. 安砂水电站坝基防渗和断层

46、处理3. 1工程地质问题安砂混凝土宽缝重力坝，最大坝高92m。坝基岩石为石英砂岩，石英砾岩夹薄层千枚岩，岩性坚锁。坝址位于强烈褶皱处，受构造切割风化破碎，完整性差。断层和夹层 引起滑动、沉陷、渗漏是工程的主要问题之一。主要断层有：（1）右岸弘顺层逆冲断层,贯穿整个右坝头，断裂张开02m0. 4m；（2）左岸10坝段f26断层通向水库，宽1.2m；（3）fs断层宽lml5nu软弱夹层主要是糜棱岩化的千枚岩以及石墨、无烟煤层等, 厚1cm50cm。大部分已风化，沿层间分布广、埋藏深，无法逐一挖除，一般灌浆也难 以处理。夹层与水库相通，夹层两侧（接触带）是良好渗水通道。右岸存在承压水。3. 2处理措

47、施坝基防渗采取混凝土防渗墙下接水泥灌浆帷幕的形式。対断层作了明挖断层塞及洞 挖深井、平洞回填混凝土处理。防渗墙宽2. 0m,插入两岸深度：右岸20m30m,最人35m；左岸及河床约15m。河 床5、6坝段因岩石新鲜，夹层较少，改为齿槽处理。防渗墙采用分层立体开挖。每层高 度约10m,各层间留冇2. 0n）厚的分隔层，待混凝土浇筑到接近时再挖除。各层开挖川上 导洞下扩或下导洞上扩法。混凝土采用90d c15,抗渗s8。与坝体系分开式连接，设有 止水片。墙和岩基布置接触灌浆。防渗墙共计4254 na石方开挖10167 m3,回填混凝土 9207 m'。见图 ll-3-8o水泥灌浆帷幕一般为

48、二排,河床段为三排。排距0.75m,孔距1.5m,孔深39m （墙 加幕的总深约为水头的一半）。右岸切入山坡70 m；左岸34 mo幕前中压固结灌浆，孔 深18 mo灌浆压力最大取45倍水头值，实测2.5 mpao工作量共计16000 m。幕后设 排水孔，孔距3 m,孔径g110 mm。孔内下花管,内径c41 mm。管外包扎二层棕皮,孔 内填河砂作为反滤料。图11-3-8 安砂水电站坝基防渗墙、井、齿槽布置示意图1灌浆廊道；2深井；3、4左、右岸防渗墙；5齿槽；6煤岩处理洞;7-f26处理井；8交通洞；9灌浆平洞；10断层处理洞左岸10坝段f26混凝土塞深2m。帷幕处防渗井深40m,其中右侧与

49、混凝土防渗墙衔 接。右岸冉2沿断层面,在208m和206m高程,均开挖平洞,深16m,断面2mx3m,回填 混凝土，增强岩层而的抗剪能力。右坝肩单薄，在坝下高程197ni和236n）各设一排水洞, 深57m和32m。各洞z间用排水孔连接成排水幕，确保岸坡稳定。4. 龙羊峡水电站坝基防渗和断层处理4. 1工程地质问题龙羊峡枢纽挡水建筑物包括最人坝髙为178m的重力拱坝,左右岸重力墩，左右岸副坝 （重力坝）等坝区地质条件为两组断裂（即nnw组和ne组）所控制，其岩体经多次构造活动, 断裂发冇.特别近坝坝基岩体内有8条较人断层存在，断层规模人，性状差（见表11-3-3）, 其深层变形,坝间抗滑稳定和

50、防渗，下游消能区岸坡稳定等问题较为突出.4.2处理措施为了满足重力拱坝抗滑和变形稳定的要求，对8条断层采収了不同的处理措施.4. 2.1断层深部特殊处理主要对f、fm fisx陥等断层进行深部特殊处理，件对不同断层、不同部位和不同 工况，分别采収网格置换、一般为h型传力洞塞、抗剪洞塞、地表传力槽塞、地表加深 混凝土塞等措施。表11-3-3 8条主要断裂特征值表（处理前）名称产状力学性状计算宽度（m）夹泥及糜棱 岩片度（m）变形模量（gpa）距坝最近距 离5）f.8nw35o0nez6o0压扭40. 1左233右 2. 17坝下f7inw3400 350° ,swz85°压扭

51、30. 052.648nw335° 350° ,nez50° 64°压扭3-40. 082.615f120ne40° ,sez700张扭61. 0-2. 00. 6233gine20° ,nwz80° 85。张扭10无1.823f5tne60° ,nwz850张扭30.012. 33坝下f6tnw3400 ne<z38° 50。压扭20. 030. 45坝下a2ne35° 50。,sez78° 85°张扭8无6. 553（1）左岸主要断裂的处理措丿施。2570m高程台地

52、，通过f73、f、f32断层交汇带 设置一个传力槽塞。2550 m和2530m高程,通过1诂、际际1焜断层交汇带各设置一层 h型传力洞塞，断而为5mx 10m,主要解决上部坝启传力问题。2530m和2550m高程的处理 情况分别见图11-3-9和图h-3-loo图11-3-9 2530m高程断层处理平面图图11-3-10 2550m高程断层处理平面图弘断层除设置上述两层传力洞塞外，还分别在2513m、2496m、2480m高程设置三层 断面为5mx7m的抗剪洞塞，同时对f2“勘探洞做适当扩挖回填混凝土；并对2480m高程 以上的三层抗剪洞塞加设混凝土斜井，使其成为网格状，未处理部分进行高压固结

53、灌浆, 压力5mpa6mpa。対f叭分两层混凝十置换，并形成网格式置换洞塞，不置换部分用高压固结灌 浆加固。具他措施有：从2600m台地向卜-固结灌浆至2550m高程，再从2550 m高程搭接灌浆 至基础底部2480m高程；利用主体建筑物的支护作用，在2490m高程以下山厂房及厂坝 间混凝土结构对左岸下部岩体进行支护加固，在2490m至2540m高程间，利用中孔泄水 道的衬砌加护岸坡，并与帀的加固处理和北大山水沟防冲墙连成一体，所冇混凝土支 护结构用锚杆或锚索与岩体锚固成整体；左岸山体拱端下游肓至进厂门厅处采用钢筋混 凝土或喷混凝土进行岸坡防护，并用锚杆、锚索、钢筋桩等加固表部岩体。（2）右岸

54、主要断裂的处理措施。眄8的处理采川网格状混凝土置换洞塞。即在 2561m、2550m、2530m、2513m、2496m、2480m、2463m 高程分别设一混凝土置换洞塞,并 与斜井塞相连接，形成自上而下的整体网格状结构。近坝不置换断层进行高压固结灌浆, 压力5mpao在断层与大坝结合部位设置表部混凝土塞。弘处理情况见图1卜3-9、图 11-3-10.图 11-3-11、图 11-3-12、图 11-3-13 和图 11-3-14。图11-3-12 2463m高程断层处理平面图眄2。既冇传力要求，又有抗滑要求，因此在2570m高程以上设置传力槽，在2550m、 2527m、2496m高程共设置8个混凝十传力洞塞，洞塞周用进行回填和固结灌浆。同时， 在地表及2550ms 2497m和2463. 3m高程的灌浆隧洞中，对fi202440 m高程以上进行高压 固结灌浆，压力5mpa6mpa0o处理情况见图1卜3-9、图11-3t0、图11-3-1 k图11-3-12、 图 11-3-13 和图 ll-3-14o图11-3-13 2580m高程断层处理平面图图11-3-14右岸陥处理图其它的措施是：在右岸卞游侧利用主体结构对岩体进行支护，在2490m高程以下由 主厂房及厂坝间混凝土结构对右岸下部岩体进行支护