拱坝基础处理设计_第1页
拱坝基础处理设计_第2页
拱坝基础处理设计_第3页
拱坝基础处理设计_第4页
拱坝基础处理设计_第5页
已阅读5页,还剩37页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

PAGEPAGE277拱坝地基处理设计7.1拱坝地基处理内容及措施7.1.1拱坝地基处理的内容地基处理的主要对象是规模较大的层间层内错动带、河床坝基风化岩体、建基面560m高程以下的Ⅲ2和=4\*ROMANⅣ1级岩体以及560m高程出露的=4\*ROMANⅣ1级岩体等。其处理的主要目的是提高岩体的物理力学参数及提高完整性和均一性。对长期高水头作用下的防排系统进行布置,有效地降低坝基渗透压力,防止地基渗漏,以提高坝肩抗滑稳定性。(1)层间层内错动带拱坝建基面较大的层间错动带有:河床C3及其影响带、左岸C7~C9(10)及其影响带、右岸C5~C9及其影响带,层内错动带主要是其密集发育的部位。对层间层内错动带处理的目的是提高完整性、均一性和长期高水头作用下的防渗。(2)河床坝基风化岩体Lc320及其影响带,层内错动发育密集带Lc及其影响带和岩体破碎等;河床Ⅲ1、Ⅲ2级岩体(3)左岸400m~420m高程的=4\*ROMANⅣ1、Ⅲ2级岩体其处理的主要目的是提高岩体的物理力学参数及提高完整性和均一性。7.1.2拱坝地基处理的主要措施根据坝基地质条件及以上拱坝地基处理的内容,地基处理的主要措施为:坝基混凝土的置换处理、拱坝地基的固结灌浆、拱坝基础防渗与排水、拱坝基础的接触灌浆、拱坝地基的锚固处理和开挖边坡的支护等六大部分;在进行拱坝地基处理的同时,首先对坝基内的勘探平洞进行必要的封堵。在该标段里,坝基混凝土的置换处理、拱坝地基的锚固处理、灌浆排水平洞和拱肩槽边坡的开挖支护等工程量均为左、右岸高程400m以下。地基处理的对象和主要措施见表7-1坝基处理的主要对象及措施表7-1部位处理对象建基面出露高程(m)厚度(m)工程处理的措施左岸C9及其影响带537~5400.5局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水C8及其影响带514~5150.5局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水C7及其影响带469~4700.6局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水LC6及其强风化夹层4004~5局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水LC5及其影响带3800.6加密固结灌浆、防渗、排水C3及其影响带341~3430.5加密固结灌浆、防渗、排水右岸C9及其影响带564~5660.5局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水C8及其影响带539~5420.5局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水C7及其影响带494~4970.6局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水LC6及其强风化夹层414~4183~4局部混凝土置换、加密固结灌浆、防渗、排水LC5及其影响带394~3980.6加密固结灌浆、防渗、排水C3及其影响带341~3430.5加密固结灌浆、防渗、排水河床密集Lc及其影响带左岸360以下右岸340以下9~13混凝土置换塞、固结灌浆、防渗、排水C2及其影响带右岸3000.5固结灌浆、防渗、排水P2βn右岸2401.8固结灌浆、防渗、排水7.2地基置换处理设计7.2.1置换处理对象分类根据表7-1,按性状和出露高程将坝基置换处理对象分为三大类,即层间层内错动带,强风化夹层、河床建基面Ⅳ1、Ⅳ2级岩体。(1)层间层内错动带处理对河床建基面上揭示的C3、左岸坝基C8和C9及右岸坝基C5~C9等层间错动带、P2β5、P2β6、P2β8层中部层内错动带以及开挖揭示的局部风化夹层和有一定规模的层内错动带,根据现场开挖的地质情况,采取局部挖除回填混凝土塞或加强固结灌浆等措施。(2)强风化夹层处理P2β6层中部层内错动带强风化夹层Ⅳ1级岩体工程性状差,分布高程范围为左岸400m~410m、右岸约420m,采用开挖置换混凝土处理,并对拱座以里深部Ⅳ1级岩体采取局部洞挖置换处理。(3)河床坝基332m高程以下Ⅳ1、Ⅲ2岩体处理对332m建基面以下至323m高程以上分布的Ⅳ1和Ⅲ2级岩体采取混凝土置换处理,根据现场开挖的地质情况,对323m高程以下分布的局部Ⅳ1级岩体,采取局部挖除局部置换混凝土塞的方式,对其余部位岩体采取加强固结灌浆处理。7.2.2处理措施7.2.2.1层间层内错动带处理(1)420m高程以下错动带及影响带厚度大于0.5m时,采用近水平向开挖10.0m深度混凝土置换塞(A型)。(2)420m高程以上根据错动带及影响带厚度确定置换形式,具体为:厚度小于0.5m时采用立即喷混凝土保护,并对其加密固结灌浆处理;厚度为0.5m~1.0m时,开挖过程中直接采用槽挖置换处理(D型),开挖置换深度一般为0.5m~1.0m,并加强对未挖除部位的固结灌浆;厚度大于1.0m时,采用倒坡梯形塞或洞塞开挖处理(B型C形),其开挖深度暂按出露厚度的1~1.5倍。A型、B型、C型、D型开挖断面详见附图册。7.2.2.2左岸400m高程=4\*ROMANⅣ1及Ⅲ2岩体处理左岸坝基400m~410m附近分布有以Lc6为主的强风化夹层,又以Lc6-6(C1)及Lc6-19(C2)为主的夹层分布了较多的=4\*ROMANⅣ1及部分Ⅲ2岩体。Lc6-6(C1)及Lc6-19(C2)强风化夹层厚约4~5m,夹层Ⅲ2岩带厚约5m,建基面出露厚度及影响带范围约20m,=4\*ROMANⅣ1岩体水平向埋深约45m,Ⅲ2岩体水平向埋深约55m。对该段=4\*ROMANⅣ1及部分Ⅲ2岩体处理以Lc6-6(C1)及Lc6-19(C2)为主进行,考虑混凝土置换塞受力特点和施工条件,采用复合形置换塞处理,复合形置换塞由置换洞和置换塞构成,开挖置换图见图3-5。图3-5左岸400m混凝土置换块形式示意图7.2.2.3河床坝基332m高程以下风化岩体Ⅳ1级岩体处理对河床建基面出露的Ⅳ1、Ⅲ2级岩体采用置换挖除处理。Ⅳ1级岩体主要分布在801和809钻孔附近两处,平面上呈孤立的卵石形,其间为弱卸荷弱风化的Ⅲ2级岩体,对Ⅳ1、Ⅲ2级岩体的部位和性状进行挖除,暂确定开挖最低高程为323m,深度约9m。置换开挖深度根据现场地质接露情况进行局部调整。对323m高程以下分布的局部Ⅳ1级岩体,进行局部挖除,局部开挖最低高程为319m。在采取局部挖除的同时加强固结灌浆处理。7.2.3置换混凝土技术要求7.2.3.1混凝土置换块的材料混凝土的置换均采用强度等级为C25的四级配混凝土,并掺入一定量的粉煤灰和MgO。(其中粉煤灰掺量不超过20%,MgO掺量为3.5%左右,最终膨胀量应大于86个微应变。)同时在基岩与混凝土接触面设置抗裂钢筋。为了保证混凝土施工质量,应对所有使用的原材料、配合比、施工中各个主要环节及硬化后混凝土质量进行控制和检查,确保设计的要求。7.2.3.2混凝土置换块施工程序(1)开挖顺序各混凝土的置换开挖处理的形式、范围及深度等应在建基面开挖到设计轮廓后,根据现场揭露的地质情况,再进行二次开挖或槽挖。置换块的开挖由于型体特殊,施工应按照合理的施工顺序进行开挖和回填,在开挖前均应对开挖范围以外的建基面岩体进行锚固处理,以避免对建基面岩体造成新的松弛破坏,同时对于置换开挖开口面附近的支护也应在该梯段开挖后立即进行支护,在支护完成后方能进行下一梯段的开挖。eq\o\ac(○,1)梯段开挖。对置换坡高大于15m以上的应分梯段进行开挖;eq\o\ac(○,2)分段开挖。对与置换坡高大于15m或洞挖高度超过4m的应分段跳仓开挖,分段长度8~10m,一次序开挖完成后立即进行回填浇筑,回填混凝土龄期满28天后开始二次序的开挖浇筑,根据地质条件,必要时也可分3次序进行施工。(2)支护顺序由于置换开挖可能会导致层间错动带上盘岩体的松弛、破坏,设计考虑了相应的支护措施,并提出施工过程中合适的顺序进行支护,开挖支护基本顺序如下:①根据需要进行固结灌浆;②根据需要进行锁口支护;③置换塞上部开挖;④置换塞顶面的支护(系统锚杆、预应力锚杆、预应力锚索、超前锚杆、插筋等);⑤置换塞下部开挖;⑥回填混凝土(3)混凝土置换块(塞)接触灌浆混凝土置换块与岩石开挖坡之间,必须进行接触灌浆。其方式结合固结灌浆和帷幕灌浆一并进行灌注。混凝土置换塞的接触灌浆需钻孔或引管进行。7.3固结灌浆设计7.3.1固结灌浆对象和范围7.3.1.1坝基固结灌浆的主要对象坝基固结灌浆的主要对象是:(1)建基面浅表部层间、层内错动带(2)河床332m高程以下的风化岩体(3)左右岸560m高程以上可利用的弱风化下段、弱卸荷Ⅲ2级岩体(4)对整个建基面,因地应力松弛和开挖爆破造成的松弛岩体。7.3.1.2灌浆范围(1)建基面灌浆区:为提高坝基的均匀性和整体性,增强基础的承载能力和防渗,对拱坝全坝基进行固结灌浆处理。(2)建基面外扩大灌浆区:由于坝基面尤其下游坝趾局部处于弱风化岩体上,同时为增强坝基的均匀性和整体性,增强基础的承载能力,将灌浆范围向坝踵上游和坝趾下游外各延伸5m和10m。坝踵、坝趾外扩大灌浆区,采用在建基面内向坝外打斜孔灌浆,上、下游斜孔分别为一排和四排,斜孔的孔深与所在分区灌浆孔孔深相同。7.3.2固结灌浆分区和孔深7.3.2.1.确定依据(1)根据《拱坝设计规范》要求:一般高坝应尽量开挖至新鲜微风化的基岩上,若基岩裂隙比较发育,或在帷幕上游区,希望固结灌浆能增加防渗作用。则固结灌浆的基本孔深采用10~25m。在坝肩基岩较深部位存在的软弱破碎带等影响到坝肩的变形和稳定时,应根据需要进行深孔固结灌浆。(2)对国内外拱坝工程固结灌浆资料进行了统计(见表7-2),国内外坝高超过200m的拱坝其孔深在16m左右,且孔深与坝高比多在1/20~1/10间。国内外高拱坝灌浆资料统计表表7-2工程名称国家坝高(米)建基面岩性固结灌浆帷幕灌浆孔距(m)建基面内基本孔深(m)建基面外扩灌范围孔深与坝高比孔距(m)排数最大孔深(m)确定原则最大孔深与坝高比二滩中国240正长岩玄武岩313坝趾外15米,坝踵外10米约为1/181.52105经验公式D=H/3+C,且Lu<1约为1/2乌江渡中国165.0玉龙山灰岩37约为1/252河床3排岸坡2排80>1.5倍水头约为1/2龙羊峡中国175.0花岗闪长岩310上.下游外各两排1/172~2.5280约为1/2东江中国157.0斑状花岗岩2~66~121/26~1/131~1.25一般2排断层3排501Lu约为1/3英古里前苏联271.5石灰岩白云灰岩1.72排180约为1/2莫瓦桑瑞士237片岩角砾岩3~6两排河床200约为1/1康特拉瑞士230.0片麻岩上游1/3T,下游2/3T(拱厚)帕拉维伊朗197.0沉积岩151/13奥本美国209.0闪岩69.21/233河床90约为1/2埃莫逊法国瑞士180.0角页岩201/92排80约为1/2契尔盖前苏联232.5石灰岩中下部20米(2/3T),上部为151/16~1/1231~3排河床60地勘资料,模型试验姆拉丁其南斯拉夫220.0石灰岩301/7河床100约为1/2戈登澳大利亚140.0石英岩1.5~4.56~121/24~1/1265约为1/2川治日本140.0角砾岩闪长岩3101/14河床1倍坝高,左岸2/3坝高卡拉吉伊朗180.0闪长岩5151/12格兰峡美国216.0砂岩67.6~15.21/28~1/143230~751/3黑部第四日本186.0花岗岩2.5~3河床为15米两岸为30~401/12~1/51河床1150.5Lu~1Lu约为1/2(3)结合本工程具体地质条件,针对溪洛渡大坝建基面主要利用弱风化的Ⅲ1、Ⅲ2级岩体的特点,根据大坝建基面不同的岩体分级和基础受力特点,对拱坝建基面进行具体的分区和孔深的设计,同时施工中根据生产性灌浆试验来进行修改和调整。按灌浆对象分为常规灌浆和加密灌浆两大类。常规灌浆主要用于对坝基各级岩体进行灌注;即整个建基面和河床Ⅲ1、Ⅲ2级岩体;对拱坝建基面受力区不同和防渗帷幕结合的要求,基础灌浆区分为A、B、C、D四个区进行灌注。见附图7-(10~12)。eq\o\ac(○,1)A区孔深确定a.河床左岸350m、右岸360m高程以下的开挖置换最低高程为323.00m,在其置换混凝土下部还发育有Lc320、Lc338、Lc339等层内错动带及影响带以及局部Ⅲ2级岩体,最低高程约为300.00m左右;且河床部位坝体主要以梁向受力为主。b.左右岸约400m高程,有层内错动发育带Lc6及强风化夹层,拱坝建基面要求为Ⅲ1、级以上岩体,且改部位又为拱坝主要受力区,在左390m~420m高程,右岸420m~440m高程,分别进行开挖置换混凝土;c.加强防渗帷幕效果;置换混凝土块和拱坝帷幕中心线上下游的一定范围;由以上三点确定为A区。eq\o\ac(○,2)B区孔深确定左岸350m,右岸360m高程以上拱坝建基面下游部位主要为Ⅲ1、Ⅲ2级岩体,上部下游部位高程局部为Ⅲ2级岩体,且拱坝主要受力区在拱坝中下部高程。eq\o\ac(○,3)C区孔深确定左岸350m,右岸360m高程以上拱坝建基面上游部位主要为Ⅱ、Ⅲ1级岩体,且拱坝主要受力区在拱坝中下部高程。eq\o\ac(○,4)D区孔深确定左岸430m,右岸400m高程以上,拱坝建基面上游面为Ⅱ级岩体,且拱坝上部高程受力较小。E区为加密灌浆,加密灌浆主要针对层间、层内错动带进行灌浆;拱坝建基面较大的层间错动带有:河床C3及其影响带、左岸C7~C9(10)及其影响带、右岸C5~C9及其影响带,层内错动带主要是其密集发育的部位。7.3.2.2.适用范围(1)A区设计孔深为25.00m,其适用于以下范围:eq\o\ac(○,1)河床部位的左岸高程350.00m、右岸高程360.00m以下建基面eq\o\ac(○,2)考虑加强帷幕效果,沿拱坝帷幕中心线上下游各5m的建基面;eq\o\ac(○,3)左岸:高程390.00m至430.00m间的建基面;高程370.00m至390.00m间距下游坝趾15m范围的建基面;高程43eq\o\ac(○,4)右岸:高程410.00m至440.00m间帷幕中心线5m以外距下游坝趾的建基面;(2)B区设计孔深为20eq\o\ac(○,1)左岸:高程440.00m至610.00m间帷幕中心线5m以外距下游坝趾的建基面;高程350.00m至370.00m间距下游坝趾15meq\o\ac(○,2)右岸:高程360.00m至410.00m、440.00m至610.00m间帷幕中心线5m以外距下游坝趾的(3)C区设计孔深为15.00m,其适用于以下范围:eq\o\ac(○,1)左岸:高程350.00m至390.00m间除A、B区外的建基面;eq\o\ac(○,2)右岸:高程360.00m至400.00m间除A、B区外的建基面;(4)D区设计孔深为10.00m,其适用于以下范围:eq\o\ac(○,1)左岸:高程440.00m至610.00m间除A、B区外的建基面;eq\o\ac(○,2)右岸:高程400.00m至610.00m间除A、B区外的建基面;(5)E区设计孔深为20m~25m,适用于建基面出露的所有层间、层内错动带。7.3.3灌浆方案7.3.3.1无盖重加引管有盖重灌浆拱坝整个建基面上,河床坝段基岩5m以下,岸坡坝段3m以下灌浆孔为无盖重灌浆,在浇筑坝体混凝土前施工。拱坝建基面上,河床坝段基岩5m以上,岸坡坝段3m以上采用有盖重引管至建基面下游,在浇筑坝体混凝土至少30m高度后,再进行灌浆。7.3.3.2无盖重斜孔灌浆拱坝建基面上下游处及贴角边处均为无盖重斜孔灌浆。7.3.3.3补强灌浆在浇筑坝体混凝土一定高度后,根据灌后检查效果,可在廊道内和上下游贴角处对拱坝建基面上下游局部区进行补强灌浆。7.3.4现场试验和灌浆参数在固结灌浆工程实施前,应选择合适的地段进行现场生产性试验。并以试验所得成果为依据,优选灌浆材料和工艺、提出不同区域和不同性状弱风化岩体固结灌浆方案,选择合理的施工程序、最优的浆液配合比以及确定灌浆所需的各种技术参数和数据。根据现场固结灌浆试验成果,初步拟定灌浆参数,见表7-3固结灌浆参数设计表表7-3孔序灌浆材料水灰比终孔孔排距孔向孔深(m)压力(MPa)备注Ⅰ42.5级普通硅酸盐水泥1:1、0.7:1、0.5:13×3垂直于建基面0~51.0~1.51、基岩5m以下灌浆孔为无盖重灌浆,在浇筑坝体混凝土前施工,5m以上采用有盖重引管至下游进行灌浆。2、改性水泥和湿磨水泥可作为局部加固灌浆。5~100.5~0.710~150.7~1.015~201.0~1.520~251.5~2.0Ⅱ同上同上3×3垂直于建基面0~51.0~1.55~100.7~1.010~151.0~1.515~201.5~2.020~252.0~2.5Ⅲ同上同上3×3垂直于建基面0~51.5~2.05~101.0~1.510~151.5~2.015~202.0~2.520~252.5~3.07.3.4.1间距和孔向(1)根据现场固结灌浆试验,固结灌浆布孔采用方格型,A区孔距为2.50×2.50m;B、C、D区孔距均为3.00×3.00m。由于坝区的结构面和主要裂隙系统呈缓倾角形态,从利用有限孔深达到最大灌浆范围的目的和方便施工出发,孔向采用垂直建基面;固结灌浆孔的孔径为48mm。(2)对拱肩槽出露的层间、层内错动带进行加密固结灌浆,其布孔应沿层间、层内错动带走向,孔间距1.0m。(3)对由陡倾角裂隙和结构面控制的岩体进行灌浆处理,根据现场工程师指示灌浆孔可采用有适当角度的斜孔。7.3.4.2灌浆压力针对灌浆主要对象,结合现场固结灌浆试验成果,并根据规范和参照其它工程经验,结合现场生产性固结灌浆试验确定,以混凝土或岩石面不抬动为原则。在表层0~5m段最大设计压力为1.5MPa~2.0MPa,孔底最大设计压力为2.5~3MPa。7.3.4.3灌浆材料采用符合国家标准的P.O42.5R级普通硅酸盐水泥,局部补强加固可使用细水泥(改性水泥和湿磨水泥)浆材(水泥的细度为通过80µm方孔筛的筛余量不大于5%)。结合固结灌浆试验成果,在灌浆中采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1四级水灰比浆材。为改善低水灰比浓浆的稳定性和流动性,拟在浆液中掺入一定量的外加剂(如高效减水剂等),并采用转速不小于1500r/min的高速搅拌机。7.3.4.4灌浆的质量检查(1)固结灌浆质量检查应以声波测量岩体波速为主,并结合钻孔压水试验、灌浆前后物探成果、有关灌浆施工资料以及结合钻孔取芯资料等综合评定。(2)岩体波速测试,应在该部位灌浆结束14d后进行。钻孔压水试验的检查在灌浆结束7天后进行,检查孔的数量不应少于灌浆孔总数的5%,一个单元工程内至少应布置一个检查孔;孔段合格率在孔深0~5m时为90%以上,5~25m时为85%以上;(3)固结灌浆前后的波速检测标准应根据岩体分级和岩性的不同,岩体声波波速应满足岩级Ⅲ1为4900~5200m/s;Ⅲ2为4200~4600m/s的波速要求。(4)固结灌浆压水试验的标准:eq\o\ac(○,1).在防渗帷幕帷幕中心线上下游各3m范围内及坝趾周围10m范围内检查孔透水率不大于1Lueq\o\ac(○,2).高程563m以下范围的检查孔透水率不大于3Lueq\o\ac(○,3).高程563m以上范围的检查孔透水率不大于5Lu的要求。7.3.5主要施工技术要求7.3.5.1.灌浆施工顺序和灌浆方式(1)施工顺序:eq\o\ac(○,1)对固结灌浆区所经过的勘探平洞,必须先进行封堵。并将漏浆或漏水的裂隙和裂缝进行清理,松动岩石移走,以便堵漏,直到这些裂隙和裂缝部位可以用填料很容易地加以堵塞为止。堵漏完成后,先固结灌浆后帷幕灌浆,先周边后内部,先直孔后斜孔的灌浆顺序进行。eq\o\ac(○,2)灌浆孔的钻孔钻机安装应平整稳固,钻孔前应按监理人指示埋设孔口管,钻孔方向应按施工图纸要求确定,钻孔时必须保证孔向准确。深孔钻进时,应严格控制孔深20m以内的偏差。固结灌浆孔的孔底偏差应不大于1/40孔深。固结灌浆孔的孔径为48mm。eq\o\ac(○,3)灌浆采用有混凝土盖重或无混凝土盖重情况(视现场情况)下进行灌浆。其钻孔和灌浆均需在相应部位混凝土达到50%设计强度后,方可开始灌浆。eq\o\ac(○,4)对设有抬动观测设备的灌区,须待抬动观测仪器装置完毕,并完成灌浆前测试工作后,方可进行灌浆作业。在进行裂隙冲洗、压水试验和灌浆过程中均应进行抬动监测并将观测成果报送监理人,抬动变形允许值超过设计值时应立即停止施工,并报请监理人共同研究处理措施。eq\o\ac(○,5)在已完成或正在灌浆的地区,其附近30m以内不得进行爆破作业。(2)灌浆方式eq\o\ac(○,1)灌浆方法:原则上采用自上而下分段灌浆法,也可采用自下而上分段灌浆法、综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。采用自上而下分段灌浆法时,灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处,以防漏灌;一般情况下,各灌浆段灌浆结束后可不待凝,但在在灌前涌水、灌后返浆或遇其它地质条件复杂情况,则宜待凝,具体待凝时间应根据现场具体情况,并经现场工程师批准后采用。eq\o\ac(○,2)灌浆方式:灌浆遵循分序加密的原则,根据固结灌浆试验成果,分三次序孔灌注。灌浆基本段长为5.00m,终孔段长不大于6m。7.3.5.2.灌浆结束标准和封孔固结灌浆在规定压力下,当注入率不大于1L/min,继续灌注30min,灌浆即可结束。固结灌浆孔封孔应采用“导管注浆封孔法”或“全孔灌浆封孔法”。当长期达不到结束标准时,应报请监理人共同研究处理措施。7.3.5.3.灌浆压力、浆液水灰比及浆液变换(1)灌浆压力应按施工图纸确定;灌浆压力应尽快达到设计值,但对于注入率较大或易于抬动的孔段应分级升压。(2)采用循环式灌浆时,压力表应安装在孔口回浆管路上;采用纯压式灌浆时,压力表应安装在孔口进浆管路上。压力值宜读取压力表指针摆动的中值,指针摆动范围应小于灌浆压力的20%,摆动范围应作记录(3)一般来说,普通水泥浆液采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1(重量比)四个比级,细水泥浆液采用1:1、0.8:1、0.5:1(重量比)三个比级。根据灌浆试验成果,灌浆浆液应由稀到浓逐级变换。(4)浆液变换应遵循如下原则:①当灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比。②当某级浆液注入量已达300L以上,或灌注时间已达30min,而灌浆压力和注入率均无显著改变时,应换浓一级水灰比浆液灌注;③当注入率大于30L/min时,根据施工具体情况,可越级变浓。(5)灌浆过程中,灌浆压力或注入率突然改变较大时,应立即查明原因,并及时向监理人汇报,在监理人批准后,采取相应的处理措施。7.3.5.4.特殊情况处理(1)灌浆过程中发现冒浆、漏浆时,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。(2)灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔已具备灌浆条件,应一泵一孔同时进行灌浆。否则,应塞住串浆孔,待灌浆孔灌浆结束后,再对串浆孔进行扫孔、冲洗,而后继续钻进或灌浆。(3)灌浆必须连续进行,若因故中断,应按下述原则处理:①应尽快恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔,再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,在恢复灌浆。②恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注,如注入率与中断前相近,即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注;如注入率较中断前减少较多,应逐级加浓浆液继续灌注;如注入率较中断前减少很较多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。(4)孔口有涌水的灌浆孔段,灌浆前应测记涌水压力和涌水量,根据涌水情况,可选用下列措施综合处理,具体措施应得到监理人批准:①自上而下分段灌浆;②缩短段长;③提高灌浆压力;④进行纯压式灌浆;⑤灌注浓浆;⑥灌注速凝浆液;⑦屏浆;⑧闭浆;⑨待凝;⑩采用分段灌浆封孔法或全孔灌浆封孔法封孔。(5)当灌浆段注入量大而难以结束时,可按监理人指示选用下列措施处理:①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆;②灌注速凝浆液;③灌注混合浆液或膏状浆液。(6)灌浆过程中如回浆变浓,可换用相同水灰比的新浆灌注,若效果不明显,继续灌注30min,即可结束灌注,也不再进行复灌。(7)灌浆孔段遇特殊情况,无论采取何种措施处理,其复灌前应进行扫孔,复灌后应达到灌浆结束的要求。7.4基础防渗与排水设计7.4.1基础防渗排水设计原则溪洛渡拱坝建基面以弱风化下段=3\*ROMANⅢ1级岩体为主,上部高高程拱端局部利用弱风化上段=3\*ROMANⅢ2级岩体。坝基岩体透水性微弱,相对抗水层埋深较浅,除河床332.00m高程以下局部存在中等偏强透水带(q≥30Lu)和中等偏弱透水带(q=10~30Lu)外,主要为弱~微透水岩体(q=1~3Lu)。坝址区无大的断层形成的渗透通道,也不存在富水性储水构造,为高水头拱坝防渗提供了有利条件。但岩体中层间、层内错动带较发育,坝基沿错动带的透水性较强,基坑涌水量较大,渗压大。根据地质条件及三维渗流场的计算研究结果,并结合枢纽布置特点,坝基防渗帷幕和排水设计原则为:(1)“以防为主,以排为辅,防排并举”为主要设计思路,除设置坝基独立的防渗排水系统外,在抗力体还设置纵横向排水系统减少两岸山体绕渗,以提高坝肩抗滑稳定性。(2)拱坝坝基河床及两岸防渗帷幕伸入相对不透水层一定深度,两岸坝肩基岩帷幕深度相对河床部位逐渐抬高。(3)平面布置上大坝基础帷幕在坝头位置帷幕尽可能靠上游布置,并与左右岸主厂房前帷幕相互联接,形成上游库水防渗体系。以满足防渗的要求。(4)两岸坝肩帷幕应重点防止库水沿层间、层内错动带的渗透,两岸帷幕深度按上下层帷幕孔伸入下层平洞底板以下5m确定。7.4.2帷幕灌浆设计7.4.2.1防渗标准:溪洛渡大坝高达278m,坝前水头高达268m以上。根据混凝土拱坝设计规范要求,坝基和厂房防渗帷幕标准为:高程563m以上,q≤3Lu;高程563m以下,q≤1Lu,防渗帷幕幕体的允许水力坡降Ia为30,α1≤0.4。7.4.2.2防渗帷幕布置坝基防渗帷幕采用嵌入式帷幕。大坝防渗帷幕中心线距上游坝面最大约为20.00m(约为0.07倍坝前作用水头),位于上游侧压应力区域,帷幕线方向近似平行拱坝轴线。左右岸沿高程分别布置六条灌浆平洞(AGL1~AGL6、AGR1~AGR6),除AGL6和AGR6外,其它灌浆平洞与坝内水平廊道相接。各高程分别为610m、563m、527m、470m、395m、347m、各层灌浆平洞之间的高差在36~75m之间,两岸(1)帷幕深度:河床帷幕深度考虑深入基岩相对隔水层后5.00m确定,其帷幕布置在347m层坝基帷幕灌浆廊道内,主帷幕最大深度位于河床,约152.00m,帷幕底高程为180.00m;副帷幕按2/3主帷幕取值,孔深约102m,相应高程为(2)坝顶帷幕两岸延伸长度:应延伸至水库正常水位与两岸相对隔水层线的相交处。据此,确定帷幕的延伸长度左岸为110.00m,右岸为90.00m。虽然右岸坝顶仍存在弱偏中等透水带(q=3Lu~10Lu),但其处于正常水位以上,采取排水处理措施帷幕两岸各层平洞长度和设计参数见表7-4:左右岸帷幕灌浆平洞设计参数表表7-4岸别洞号洞口开挖高程(m)长度(m)坡度灌浆孔排数(个)平洞净断面(m)左岸AGL1347.003321%2~3排4.0×4.253.0×3.5AGL2395.002181%2~3排4.0×4.253.0×3.5AGL3470.001301%2排3.0×3.5AGL4527.001051%2排AGL5563.001951%2排AGL6610.001101%1排右岸AGR1347.003041%2~3排4.0×4.253.0×3.5AGR2395.002021%2排3.0×3.5AGR3470.001751%2排3.0×3.5AGR4527.001801%2排AGR5563.001521%2排AGR6610.00901%1排7.4.2.3帷幕灌浆参数施工中根据现场生产性试验来调整帷幕灌浆参数(1)排数:灌浆帷幕结构验算表明,在拱坝中心线附近河床坝基下,由于存在10~30Lu中等透水带以及局部>30Lu的中等偏强透水带,最低高程在235.00m。在该区域帷幕前后渗压梯度大,为保证防渗帷幕幕体的水力坡降在允许值范围内,河床坝基采用三排帷幕灌浆,其中一排为主帷幕,深入相对不透水层内5.00m,孔底高程为180.00m;两排为副帷幕(深度为2/3主帷幕),伸入中等透水带外5.00m,孔底高程为230.00m。两岸岸坡347m~563m高程间采用两排或三排灌浆孔(详见图纸);(2)孔、排距:考虑帷幕幕体衔接,并根据现场灌浆试验,采用终孔孔距为2.00m。排距视排数确定:三排孔排距1.30m、两排孔排距1.50m;考虑到加强基础稳定性等因素对深部孔距同样采用2(3)孔序和方式:钻孔布置形式为梅花形,孔径Φ56mm,灌浆孔序采取由疏到密的逐渐加密的原则进行。由三排孔组成帷幕,应先灌注下游排孔,再灌注上游排孔,然后进行中间排孔的灌浆,每排孔分二序;对于两排孔组成的帷幕应先灌注下游排,后灌注上游排,每排孔的孔序均采用三序;对于单排孔帷幕应分三序进行灌注。在帷幕灌浆的先灌排或主帷幕孔中布置先导孔,先导孔在一序孔中选择,其孔间距不宜小于15m,或按该排孔数的10%布置。帷幕灌浆时,基岩灌浆方法一般采用自下而上分段灌浆法,也可采用自上而下分段灌浆法,综合灌浆法或孔口封闭灌浆法。同一排相邻的两个次序孔之间,以及后序排的第一次序孔与其相邻部位前序排的最后次序孔之间,在岩石中钻孔灌浆的高差不得小于15m。帷幕灌浆采用有混凝土盖重条件下进行灌浆。盖重混凝土达到50%设计强度后钻孔灌浆方可开始。(4)灌浆压力和灌浆材料:根据地质情况和承受水头大小综合考虑,其压力按坝前水头和孔深分级设计,坝前水头分为三个区(水头分别为80m、210m、268m),帷幕孔顶部最大设计压力按坝前水头分区不同,分别为2.5MPa、3.5MPa、4.5MPa,孔底最大设计压力分别为5.5MPa、6.5MPa、7.0MPa。灌浆压力应尽快达到设计值,但对于注入率较大或易于抬动的孔段应分级升压。灌浆材料采用符合国家标准的P.O42.5R级普通硅酸盐水泥,水泥浆液采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1(重量比)四个比级,细水泥浆液采用1:1、0.7:1、0.5:1(重量比)三个比级。根据灌浆试验成果,灌浆浆液应由稀到浓逐级变换。527m高程以上(水头80m)帷幕灌浆参数设计表表7-5孔序灌浆材料水灰比孔距(m)排距(m)孔深(m)压力(MPa)备注Ⅰ42.5级普通硅酸盐水泥1:10.7:10.5:18.00一排1.5(二排)0~21.5~2.0表中压力设计值为有盖重混凝土时设计值。2~52.0~2.55~202.5~3.020~603.0~5.0Ⅱ42.5级普通硅酸盐水泥同上4.00一排1.5(二排)0~21.5~2.52~52.5~3.05~203.0~4.020~604.0~5.5Ⅲ42.5级普通硅酸盐水泥同上2.00一排1.5(二排)0~21.5~3.02~53.0~3.55~203.5~4.520~604.5~5.5395m高程以上(水头210m)帷幕灌浆参数设计表表7-6孔序灌浆材料水灰比孔距(m)排距(m)孔深(m)压力(MPa)备注Ⅰ42.5级普通硅酸盐水泥1:10.7:10.5:18.001.5(二排)0~22.0~3.0表中压力设计值为有盖重混凝土时设计值。2~53.0~3.55~303.5~4.530~804.5~6.5Ⅱ42.5级普通硅酸盐水泥同上4.001.5(二排)0~22.0~3.02~53.0~3.55~303.5~5.030~805.0~6.5Ⅲ42.5级普通硅酸盐水泥同上2.001.5(二排)0~22.0~3.52~53.5~4.05~304.0~5.530~805.5~6.5395m高程以下(水头268m)帷幕灌浆参数设计表表7-7孔序灌浆材料水灰比孔距(m)排距(m)孔深(m)压力(MPa)备注Ⅰ42.5级普通硅酸盐水泥1:10.7:10.5:18.001.3(三排)1.5(二排)0~22.5~3.5表中压力设计值为有盖重混凝土时设计值。2~53.5~4.55~304.5~5.530~805.5~6.080~1606.0~6.5Ⅱ42.5级普通硅酸盐水泥同上4.001.3(三排)1.5(二排)0~22.5~4.02~54.0~4.55~304.5~5.530~805.5~6.080~1606.0~6.5Ⅲ42.5级普通硅酸盐水泥同上2.001.3(三排)1.5(二排)0~22.5~4.52~54.5~5.05~305.0~5.530~805.5~6.080~1606.0~6.5洞周浅孔灌浆参数表表7-8灌浆材料水灰比孔距(m)排距(m)孔深(m)压力(MPa)42.5级普通硅酸盐水泥1:10.7:10.5:12.001.5(二排)0~30.5~0.73~80.7~1.08~131.0~1.5(5)帷幕联接:右、左岸帷幕分别在基础廊道和六层灌浆平洞中进行,为保证帷幕形成整体,按工程类比法,主要采取如下措施:eq\o\ac(○,1)主帷幕与下层灌浆平洞间距不小于5m;eq\o\ac(○,2)主帷幕伸至下层平洞底板高程以下5m;eq\o\ac(○,3)平洞上游侧设置四排交错布置的浅孔与主幕连接,浅孔深8.0m~13.0m,孔距2m,灌浆压力0.5MPa~1.5MPa;eq\o\ac(○,4)首先进行浅孔灌浆,实际上也成为平洞上游侧围岩的固结灌浆;eq\o\ac(○,5)提高施工质量和精度。7.4.2.4主要施工技术要求(1)帷幕灌浆孔的钻孔和偏差钻孔和偏差要求如下:eq\o\ac(○,1).帷幕灌浆孔应在垂直方向或倾斜钻成不同深度的孔,具体钻孔时间、位置、深度及倾斜度根据现场生产性试验和基础开挖后暴露出的岩石情况进行确定。在帷幕灌浆的钻灌期应采用分段式钻孔及灌浆技术,按需要分为一排或多排。只有在离正在进行压力灌浆的孔至少30m远的部位方可进行钻孔。eq\o\ac(○,2).帷幕灌浆孔位与设计孔位的偏差值不得大于10cm,孔深应符合设计规定。实际孔位、孔深应有记录。帷幕灌浆的孔径为56mm。eq\o\ac(○,3).帷幕灌浆孔应进行孔斜测量。对于孔深小于60m的帷幕灌浆孔,当孔向为垂直的或顶角小于5º时,孔底偏差不得大于下表的规定;当孔向为顶角大于5º时的斜孔时,孔底最大允许偏差值可根据实际情况按下表的规定适当放宽,但方位角的偏差值不应大于5º。对于孔深大于60m的帷幕灌浆孔,孔底最大允许偏差值根据工程实际情况确定,但不应大于孔距。eq\o\ac(○,4).发现钻孔偏差值超过规定时,应及时向监理人汇报,并及时纠正或按监理人指示采取补救措施。深孔钻进时,应严格控制孔深20m以内的偏差。帷幕灌浆孔孔底允许偏差表表7-9单位:m孔深2030405060允许偏差单排孔0.250.450.701.001.30二或三排孔0.250.500.801.151.50(2)帷幕灌浆各灌浆段的结束条件为:a.采用自上而下分段灌浆法时,灌浆段应在最大设计压力下,注入率不大于1L/min后,继续灌注60min,灌浆即可结束。b.采用自下而上分段灌浆法时,灌浆段应在最大设计压力下,注入率不大于1L/min后,继续灌注30min,灌浆即可结束。(3)浆液变换应遵循如下原则:a.当灌浆压力保持不变,注入率持续减少时,或注入率不变而压力持续升高时,不得改变水灰比。b.当某级浆液注入量已达300L以上,或灌注时间已达30min,而灌浆压力和注入率均无显著改变时,应换浓一级水灰比浆液灌注;c.当注入率大于30L/min时,根据施工具体情况,可越级变浓。(4)特殊情况处理①.帷幕灌浆孔的终孔段,其透水率大于设计规定值时,钻孔应继续加深。②.灌浆过程中发现冒浆、漏浆时,应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇、待凝等方法进行处理。③.灌浆过程中发生串浆时,如串浆孔具备灌浆条件,应一泵一孔同时进行灌浆。否则,应塞住串浆孔,待灌浆孔灌浆结束后,再对串浆孔进行扫孔、冲洗,而后继续钻进或灌浆。④.灌浆必须连续进行,若因故中断,应按下述原则处理:a.应尽快恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔,再恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效,则应进行扫孔,再恢复灌浆。b.恢复灌浆时,应使用开灌比级的水泥浆进行灌注,如注入率与中断前相近,即可采用中断前水泥浆的比级继续灌注;如注入率较中断前减少较多,应逐级加浓浆液继续灌注;如注入率较中断前减少很较多,且在短时间内停止吸浆,应采取补救措施。⑤灌浆过程中如回浆变浓,可换用相同水灰比的新浆灌注,若效果不明显,继续灌注30min,即可结束灌注,也不再进行复灌。无论采取何种措施处理,其复灌前应进行扫孔,复灌后应达到帷幕灌浆各灌浆段规定的结束条件。(5)帷幕灌浆的质量检查①帷幕灌浆的质量检查应以检查孔压水试验成果、灌浆前后物探成果和有关灌浆施工资料为主,并结合钻孔取芯资料和检验测试资料分析,进行综合评定。②帷幕灌浆的质量检查应在该部位灌浆结束14d后进行。帷幕灌浆检查孔的数量按灌浆孔总数的10%布置,一个单元工程内至少应布置一个检查孔;检查孔应按下列原则布置:a.在帷幕中心线上;b.岩石破碎、有断层、洞穴等地质条件复杂耗灰量大的部位;c.钻孔位置偏离超出规定值的规定,灌浆不正常和灌浆过程中出现事故等经分析认为对帷幕质量有影响的部位;d.沿帷幕线每各20m左右,至少有一个检查孔;③对帷幕灌浆检查孔应进行压水试验和回收岩芯。对岩芯应加以标记,并根据需要确定是否保留。压水试验压力应与先导孔灌浆压力相同或不小于1.5倍的帷幕设计水头值。检查孔压水试验结束后应继续按灌浆作业程序进行灌浆和封孔。④工程质量的评定标准为:563m(PGL5平洞)高程以下透水率不大于1Lu,563m(PGL5平洞)高程以上透水率不大于3Lu。检查孔接触段及其上下两段的检查孔,其透水率应100%满足设计规定;其余各段的合格率不小于90%。不合格试段的透水率不超过设计规定的150%,且不集中,灌浆质量可认为合格。检查结束后应按要求进行封孔。7.4.3坝基及抗力体排水设计7.4.3.1控制标准设计要求在主排水幕处扬压力折减系数为α2≤0.20。7.4.3.2排水系统布置:(1)横向排水幕拱坝基础横向排水幕共两道,由坝基内排水平洞排水幕、坝内集水井和1号深井泵房及坝趾排水幕组成。第一道排水幕位于帷幕中心线下游10m处,由341.00m高程水平廊道和五层排水平洞组成。其高程分别为:341m、395m、470m、527m、563m,各层排水平洞水平向两岸延伸深度与帷幕灌浆洞相同。河床坝基排水幕深按照0.5倍帷幕深度设计,深为72m,即排水幕底部高程260m,两岸坝肩排水幕深度相比帷幕深度抬高40m,底高程为220m,横向排水洞设1%的底坡,坝内及排水平洞的渗水经廊道汇入坝内集水井,集水井尺寸为40×3×4.5(长×宽×高),集水井底高程约为336.50m,由设置在431.00m高程的1号深井泵房抽排至下游坝面。第二道排水幕位于坝趾处,由一排排水孔组成。其孔距为5m,(2)纵向排水幕为防止库水绕渗,使坝下游地下水对坝肩稳定的影响,同时兼顾施工通道,在左右岸坝肩山体各设二道纵向排水幕,经下游排向河床,共设置4层,高程分别为:414m、463m、517m、559m,其底板纵坡设1%~12%,与抗力体横向排水平洞相互串通,由洞内自由出流,排入水垫塘内。(3)坝肩抗力体排水坝肩抗力体基础排水由抗力体内左、右岸各四道横向排水,每道排水分别由近乎垂直于河流的五层横向排水平洞,五层横向排水平洞内各设置的1~2条纵向排水平洞组成(左岸ADL7~ADL35和右岸ADR7~ADR35排水平洞),其高程分别为355.00m、414.00m、463.00m、517.00m、5597.4.3.3排水设计参数(1)排水孔深坝基下第一道排水幕排水孔深度按0.5倍主帷幕深度,并考虑排水孔不伸入深部石灰岩而引入其承压水,最大排水孔深度为81m,相应孔底高程为260.00m,其余向上排水孔以钻至距上层排水平洞底板以下1.00m为原则。坝趾处第二道排水幕排水孔在高程414m~590m间设置,孔深为50m;抗力体排水平洞内辐射排水孔孔深视具体部位而定,山体内一般42m~70m,排水孔以钻至距上层排水平洞底(2)孔距和孔径针对溪洛渡具体地质情况,为保证排水孔的有效性,坝基排水孔孔径均采用Φ110mm。坝基排水幕由一排向上排水孔组成,采用孔距为3.00m,但在高程341.00m增加一排向下排水孔,孔距同样采用3.00m。坝趾处第二道排水幕排水孔孔距5.00m。抗力体内排水幕均在排水平洞中进行,根据现场开挖后地质情况,增减排水孔的间、排距;暂按三排排水孔,孔距为5.00m,排距为0.50m,但在高程355.00m增加一排向下排水孔,孔距同样采用5(3)孔向在有条件时,排水孔以向上为原则。除在坝基341m高程和抗力体355m高程排水平洞增设向下排水孔处,排水平洞内排水孔孔向一般均向上钻设;水垫塘廊道内排水孔向下;7.4.3.4排水孔主要施工要求(1)排水孔孔斜要求参见帷幕灌浆钻孔要求执行。(2)在排水孔周边30m范围内的灌浆孔尚未灌浆之前不得开始钻进排水孔。(3)在穿过破碎带、层间层内错动带等时,应安装PVC多孔管。排水孔钻进过程中,若排水孔被浆液或者其它削弱排水功能的异物堵塞,应重钻,以确保达到满意的排水效果。(4)排水孔向下钻设时,排水孔应安装孔口管,以保护钻孔。7.5接触灌浆7.5.1接触灌浆对象为了提高拱坝坝基与基岩接触面上的抗剪强度和抗压强度,防止沿基础接触面渗漏,其坝基接触灌浆对象主要为:(1)混凝土坝基与岩石开挖坡之间坡度大于50°~60°的陡壁面;(2)在基岩中开挖的所有混凝土置换块与岩石开挖坡大于50°~60°的陡壁面;(3)先期混凝土置换塞,当坡度大于50°~60°时的顶部。7.5.2接触灌浆措施(1)结合固结灌浆在进行接触灌浆部位,待置换混凝土或盖重混凝土达到70%强度后,采用钻孔或引管进行坝基固结灌浆时一并进行灌注。固结灌浆孔兼作接触灌浆孔,固接灌浆在接触灌浆之后进行。灌浆压力稍大于固结灌浆压力进行浅层(2m段)的接触灌浆。(2)结合帷幕灌浆在进行接触灌浆部位的帷幕灌浆轴线上,待坝体形成基础廊道后,上部坝体混凝土浇筑一定高度,且混凝土冷却到稳定温度后,在基础廊道实施帷幕灌浆,其浅表段可作为接触灌浆,灌浆压力按帷幕灌浆压力即可。7.5.3技术要求(1)坝基接触灌浆应在坝身混凝土浇筑到一定高度,且当基础混凝土冷却至平均地温后并在排水孔钻设之前进行。(2)其施工技术要求与固结灌浆、帷幕灌浆相同。7.6锚固处理7.6.1锚固处理对象针对拱坝地基处理的主要对象是规模较大的层间层内错动带、河床坝基风化岩体、建基面560m高程以下的Ⅲ2和=4\*ROMANⅣ1级岩体以及560m高程出露的=4\*ROMANⅣ1级岩体等。在拱坝地基处理的基础上,结合拱坝基础整体稳定性分析,需要考虑对坝趾局部进行锚索加固,锚索加固处理部位主要是坝址和底部高程的垫脚处部位。7.6.2坝址锚固处理效果根据坝址锚索加固要求,开展对坝趾和底部高程的垫脚加锚等加固措施进行研究分析,对保证大坝的安全稳定运行具有重大的意义。坝址锚索加固采用三维模型进行分析计算,重点模拟了各类岩体及层间层内错动带以及坝基固结灌浆、置换块等工程措施,计算基本模型如下图7-6-1所示。图7-6-1坝址锚索加固计算模型图坝趾锚固应以坝肩抗力体不平衡力为依据,在多种计算方案和计算工况中选择锚固方案时,采用基本原则为:①对可能导致破坏的因素都应予以适当考虑;②不利组合不宜偏离基本方案和正常工况太远。根据锚固方案选择原则,考虑超载和降强,采用3倍水载和夹层降强1.5的组合作为基准设计状态,对各种极端情况,考虑一定的安全余幅,对40米范围内坝肩抗力体不平衡力进行锚索加固设计。7.6.2.1坝肩抗力体不平衡力坝肩抗力体不平衡力发展表明溪洛渡拱坝在超载过程中主要受力破坏机制是:在横河向方向拱坝被向右岸推挤,导致左坝肩横河向推力减少,使得左坝肩抗滑能力减少,导致左坝肩有顺河向滑动破坏趋势;同时这种向右岸的横河向推挤作用使得右岸拱坝有沿建基面上抬滑动趋势,左岸拱坝有沿建基面向下滑动趋势。地质力学模型试验及有限元法的极限分析均左岸滑块的滑动安全度低于右岸滑块。7.6.2.2建基面不平衡力建基面不平衡力由坝基面结点不平衡力结点合成而得,可以用来判断建基面的薄弱部位,为建基面开挖处理提供依据。计算表明,正常工况下,建基面不平衡力很小,且集中在440高程以下。超载过程中,建基面不平衡力增加很快。薄弱环节主要集中在440m高程以下部位,具体说来有以下几个方面:(1)左右岸C3(▽342m高程):在C3出露高程范围内,在超载过程中,不平衡力的量值和增长速度都比较快;(2)▽342m~▽380m高程段(含左右岸LC5):该高程段(38m高程差)内的不平衡力比较大,该高程范围是拱坝坡度变缓的范围,压应力较大;(3)左岸LC6(▽400m高程):该部位也是薄弱环节,其不平衡力较大,超载过程中变化也较大,在建基面开挖时需加强左岸LC6的处理;(4)▽415m~▽440m高程段:左岸不平衡力比右岸要大很多,是薄弱环节,该高程段处于坝体的拐角部位,压应力较大,在超载过程中会出现压剪破坏,在建基面开挖时应注意该部位的坝基处理。7.6.2.3坝肩夹层稳定状态坝肩夹层对坝体及坝肩抗力体的整体稳定影响较大,夹层的不平衡力主要集中在建基面以里及下游的一定范围内,左岸比较明显,尤其▽440高程以下的夹层非线性表现比较活跃。各夹层在超载过程中不平衡力主要为剪切作用。在锚固设计时,对非线性比较活跃的夹层,其周围一定范围需着重考虑。▽440高程以下较活跃夹层对稳定性的影响如下:(1)左右岸C9,C8及C7不平衡力总体不大,对稳定性的影响不明显;(2)左岸Lc6不平衡力较其上部高程夹层大,其不平衡力主要集中在下游50m左右的范围内;(3)左岸Lc5不平衡力也较大,超载过程中变化的幅度较大,不平衡力集中在下游较小的范围内;(4)左右岸C3是不平衡力最集中的夹层,C3周围区域不平衡力也比较活跃,对整体稳定性的影响较大。在3~5倍水载下,左岸C3不平衡力集中在下游50m~100m左右的范围内。右岸C3不平衡力集中在下游40m~90m左右的范围内。综合上述的分析结果以及前面建基面不平衡力的分析结果,可以看出夹层对不平衡力的贡献较大,在坝后抗力体的锚固设计中需对其重点考虑,因而在夹层上下一定范围内的锚固设计需做适当加密处理,尤其在左右岸C3的一定范围内。7.6.2.4分析结论根据坝址锚索加固分析,有如下结论:(1)对溪洛渡招标体型方案进行了多种方案超载分析,结果对比性、规律性均较好,应力满足规范要求。(2)在超载过程中,上游水载中指向右岸的横河向分量是拱坝被向右岸推挤的主要驱动力,左坝肩承受顺河向水载较右坝肩大是导致左坝肩顺河向滑动破坏的一个原因。(3)在超载过程中,坝体的非线性对坝肩抗力体不平衡力量值和非对称性的影响很大;坝肩抗力体不平衡力对夹层降强很敏感;右岸坝肩抗力体不平衡力主要来源于夹层,岩体基本没有屈服;而左岸坝肩除夹层外,岩体屈服破坏也很严重。(4)坝肩不平衡力主要在▽440以下高程出现,除受C9、C8影响在▽570-520高程段有一定数量的不平衡力外,▽440以上高程不平衡力很小。(5)左右岸C3是不平衡力最集中的夹层,对整体稳定性的影响较大。(6)建议重点锚固▽360-332高程段,其次是左岸440-400高程段。根据分析结论,对设计关注的部位沿高程提出建议的锚固方案。其中360-332高程段是锚固重点,其次是左岸440-400高程段,锚固深度建议为60~90米,总锚固力约8.1万吨,推荐的坝址锚索加固设计锚固力方案见下表所示。推荐的锚固方案表7-6-1左岸高程FX(t)FY(t)FZ(t)合力(t)水平角(°)倾角(°)570-520-713.01-674.15-964.521375.92243.39533-44.5072440-400-9351.3816317.82-348.7318810.67-60.1839-1.06226400-360-3952.73-627.12-1286.534203.8699.015117-17.8204360-332-10911.31078.13-10154.914944.55-5.64301-42.8048四段总和(t)-24928.416094.68-12754.632297.75-32.8478-23.2602总锚固力(t)39335.01右岸高程FX(t)FY(t)FZ(t)合力(t)水平角(°)倾角(°)570-5204083.57-2490.47-5027.36939.145-31.378-46.4259440-4002028.7408.35-2340.973124.50211.38079-48.5237400-3601789.85-181.54-2481.373064.917-5.79156-54.0573360-33210528.9213169.63-23051.728560.0851.35819-53.8165四段总和(t)18431.0410905.97-32901.339257.3830.61355-56.9393总锚固力(t)41688.647.6.3锚固设计根据坝址锚索加固处理分析建议,根据锚固力分析成果,左右岸按580m~520m、490m~400m、400m~360m、360m~332m进行分段进行系统锚索布置;锚索沿坝址下游边坡布置,具体布置时应和坝体下游贴角结构协调一致,锚索方向垂直于建基面略倾上游,锚索设计吨位主要为300t、200t,长度分别为50m和60m。坝址锚索加固主要设计参数见下表。坝址锚索加固设计参数表表7-6-2岸别高程(m)间距(m)水平×垂直锚索设计吨位(t)锚索长度(m)锚索方向(°)锚索倾角(°)锚索数量(根)总吨位(t)左岸570~5201×620060,5091800440~4003×3200,30060,5042,392010400~3601×330060,50144200360~3324×420060,507716200右岸580~5203×320060,50408000490~4001×330060,50144200400~3601×330060,50144200360~3324×430060,509628800合计:345合计:8757.7.4技术要求7.7边坡及支护7.7.1拱肩槽边坡7.7.1.1拱肩槽边坡的稳定分析(1)基本地质条件eq\o\ac(○,1)左岸332m~430m高程坝基为坝基水平段向陡倾段之间的过渡部位,也是受大坝梁向和拱向荷载作用最大的部位。坝基岩体由P2β4~P2β6层中下部组成,主要岩性为玄武岩,部分角砾熔岩,岩性坚硬,岩体质量主要受缓倾角的层间层内错动带控制。坝基内出露的错动带主要有C3、Lc56x4-1、Lc424、Lc517、C5、Lc82支36-19、、Lc6-14、Lc26-1。据PD82、PD56斜硐、PD80等勘探平硐和钻孔揭示,组成地基的P2β4和P2β5层上部的玄武质角砾熔岩新鲜、完整,层内错动带和裂隙不发育,为较好的Ⅲ1级。坝基内P2β4和P2β5层下部为含斑~致密状玄武岩,除370m~430m高程下游拱端少量置于弱风化上段弱卸荷岩体中外,大部分为弱风化下段岩体。但Lc较发育,间距一般1.5m~3m,局部集中成带发育。但错动带规模一般较小,延伸30m~50m居多。带厚10cm~30cm,属夹层状弱风化。岩体以次块状和镶嵌结构的Ⅲ1级为主。地应力测试最大水平主应力一般小于6MPa,岩体以10Lu~30Lu的中等透水为主,受缓坡地形及错动带的卸荷影响,岩体呈中等紧密程度,VP2β6层中下部为斑状玄武岩。中部约10m范围内集中发育多条层内错动带,主要有Lc6-4、Lc82支36-19、Lc6-12及其影响带,厚约8m,往往形成强风化夹层,岩体完整性较差,呈碎裂~镶嵌结构,为Ⅲ2及Ⅳ1级岩体。P2β6层下部层内错动带不发育,坝基部位刚好位于层内错动带构造的棱形块体上,块体内仅见少量小规模Lc,影响带小,岩体紧密,底部与C5层间交界带附近,有少量短小Lc发育,岩体完整性稍差。C4、C5两个层间错动带规模小,错动不强烈,主要为一系列裂隙岩块型的短小错动带。C3延伸好,错动较明显,影响带宽1m左右,带厚20m~30m左岸332m~430m高程坝基主要由微风化~新鲜的Ⅲ1级岩体组成,以次块状结构为主,部分镶嵌结构和块状结构,结合较紧密,抗变形能力较强,通过固结灌浆处理可以满足大坝承载和变形稳定的要求。该区段坝基主要薄弱部位有河床坝基332m高程出露的Ⅳ1级岩体:高程400m~410m6层中部Lc集中发育带及风化夹层,5层中下部Lc发育带和C3eq\o\ac(○,2)右岸332m~430m高程坝基工程部位、荷载特点和地形条件与左岸相同。由P2β3~P2β6层组成,岩性为玄武岩,部分角砾熔岩,岩性坚硬。据PD69、PD35和PD71平硐及钻孔揭示,地基错动带主要有C3、Lc434、C4、Lc695-5、C5、Lc633、Lc634、Lc6-49、Lc6-47、Lc6-51、Lc6-45、Lc6-21(详见表4-13)。它们主要分布于3-4层间,4、5层下部以及6层中部。P2β4和P2β5层上部玄武质角熔岩新鲜、完整,呈整体块体结构。P2β4和P2β5层中下部玄武岩内层内错动较发育,间距一般小于3m,中等规模。其中5层中部岩性分界面附近的Lc695-5及其影响带,4层中部Lc425、Lc420和Lc421层内错动集中发育带,延伸长、错动较强烈,影响带宽达1m以上,呈弱风化夹层。4、5层中下部岩体以次块状结构的Ⅲ1级为主,新鲜,围压较低、中等透水,紧密程度中等。P2β6层错动带主要集中于中部,分布高程425m~430m,一般由2~4条Lc及其影响带组成,厚度4m~6m,为Ⅲ2级的弱风化夹层,部分为Ⅳ1级的强风化夹层,岩体呈碎裂~镶嵌结构为主。6层下部及靠近5层界面附近,层内错动带较左岸发育,一般间距3mC3、C4和C5层间错动带在坝基内连续分布,错动较明显,带厚一般10cm~30cm右岸332m~430m高程坝基以较完整的Ⅲ1为主,部分Ⅱ级,坝基岩体总体较均一,经过固结灌浆处理后能够满足大坝承载及变形稳定的要求。坝基主要薄弱的部位为河床332m高程Ⅲ2、Ⅳ1级岩体,6、5、4层中部层内错动集中发育带及C3eq\o\ac(○,3)两岸430m高程以上为坝基”U”型建基面的陡坡段,坡度60°左右,主要受拱向荷载作用。两岸坝基条件较对称一致。坝基岩体由P2β6~P2β12层组成,岩性以玄武岩为主,少量角砾(集块)熔岩,具有单层厚度变化较大,层间错动较发育的特点,7~9层单层厚度28m~40m,10、11层厚约14m,6层的中上段和12层中下段各厚约30m左右。岩体中7-8、8-9、9-10层间错动发育,连续性好,带厚一般10cm~20cm,由角砾及少量岩屑组成,部分为岩块。呈夹层状弱风化,影响带宽约0.6m~1.0m。层内错动带主要分布在P2β8层中部和P2β9层底部,一般集中成带,发育3~5条,带厚3m~4m,岩体较破碎,但挤压较紧密。P2β7层底部和C6附近长大缓裂较发育,带厚约2m,它们在坝基岩体中呈缓倾角夹层式间隔分布。除上述三个部位层内错动带较发育以外,其余部位错动带不发育,一般间距大于5m,呈单条随机分布,对岩体结构影响小,岩性以块状结构的Ⅱ级为主。7-8、8-9、9-10层间错动及其影响带,作为特定结构面,单独划出按Ⅴ级岩体处理。P2β8层中部、P2β9430m高程以上坝基岩体以微新岩体和弱风化下段岩体为主,570m高程以上部分利用弱风化上段岩体。岩体完整性较好,抗变形能力强,能够满足大坝变形稳定要求,建议对7-8、8-9、9-10层间错动和P2β8层中部LC集中发育带等部位,采用专门的工程处理措施并加强固结灌浆,改善岩体工程条件。综上所述,坝基岩体为玄武岩,岩性坚硬,较完整~完整,缓倾角错动带除沿局部集中发育外,多随机分布,断续延伸,错动带物质均由玄武岩角砾及岩屑组成,多呈次棱角状,结构紧密,厚度小,无软弱物质充填,坝基岩体总体抗变形能力较强,经过一定工程处理后能够满足坝基变形稳定要求。但430m高程以下坝基,尤其是河床坝基,承受荷载较大,岩体内错动带较发育,且产状平缓,其空间展布与受力方向近于垂直,将对坝基变形产生不利影响,设计及施工应充分考虑这一不利条件,加强对坝基岩体固结灌浆,对建基面附近及其下部的层间、层内错动带和由他们构成的Ⅲ2、Ⅵ1岩体依具体情况进行加固处理,以提高坝基岩体的完整性、均一性及承载能力。(2)拱肩槽边坡的稳定性评价拱肩槽部位自然边坡高陡,地形完整,无沟谷切割。边坡岩体坚硬完整,宏观上呈块状、次块状结构为主,部分镶嵌碎裂结构,岩体质量较好。层间、层内错动带倾角平缓,错动带物质以坚硬的玄武岩角砾为主,挤压较紧密;多数裂隙较短小、粗糙,随机分布。两岸均未发现大规模的变形体,仅在自然斜坡陡壁的浅表部可见局部的崩塌和冒落,两岸坡脚未见大的崩塌堆积体。两岸地表水排泄畅通,地下水位低缓,地下水对边坡稳定性影响较小。因此,拱肩槽自然边坡整体稳定。拱肩槽开挖后形成的工程边坡形态为向上游突出的曲面,坡比与自然边坡接近。工程边坡的坡比依据自然斜坡坡高及稳定坡角、岩体结构、风化卸荷、岩体质量、开挖坡高和平面有限元法计算边坡在开挖状态下的应力场和位移场等成果基础上,类比国内已建成工程的开挖坡比,综合确定拱肩槽边坡开挖坡比建议值(表7-10)。拱肩槽边坡开挖坡比建议值表表7-10边坡名称微新岩体Ⅱ类弱风化下段岩体Ⅲ1类弱风化上段卸荷岩体覆盖层拱肩槽边坡垂直开挖垂直开挖1:0.30~0.451:1.25~1:1.5每20~30m高设一条马道每10~20m高设一条马道河床坝基边坡1:0.251:0.251:0.30~1:0.451:1.25~1:1.5在建议坡比条件下,拱肩槽边坡整体处于稳定状态。然而,工程边坡大部分处于卸荷带内,特别是高程550m以上和410m以下边坡,风化卸荷较明显,岩体结构较松驰;边坡岩体中发育有层间、层内错动带、挤压带和节理裂隙等各类结构面。这些结构面在边坡开挖形成临空面后,可能构成不稳定块体或潜在不稳定块体。因此,在边坡整体稳定的基础上,应重点注意边坡的局部稳定性。经分析,两岸拱肩槽边坡中,下述部位稳定条件较差,应引起重视。eq\o\ac(○,1)由于层间、层内错动带分布广,前期勘探工作无法确定拱肩槽边坡中所有错动带的空间分布与组合,但可以肯定,由结构面组合的潜在不稳定块体,在边坡内是有分布的。因此,在施工开挖中应特别重视收集边坡中结构面的产状、空间分布,分析其稳定条件,对可能构成的潜在不稳定块体应加强锚固措施。eq\o\ac(○,2)两岸410m高程拱肩槽边坡内的强风化夹层据地表调查和PD82硐揭示,在高程410m附近的P2β6层中部层内错动带集中发育,共计有10余条,形成三处强风化夹层。其中地表的Lc6-14向山内延伸,与2~4条Lc交汇形成宽0.5m~2m的强风化夹向山内,水平埋深约50m,由结构松散的角砾岩块为主,充填少量岩屑和风化碎屑;第二条强风化夹层由Lc826-6及其分支Lc826-7、Lc826-8等组成,出露于硐深55m~75m处,带厚0.4m~1.0m,产状平缓,由结构松支26-6、Lc82支16-9、Lc82支36-19等一系列层内错动带组成的网脉状强~弱风化带,厚1meq\o\ac(○,3)两岸坡顶柱状节理和卸荷裂隙发育段地表调查和勘探揭示,两岸坡顶P2β12细长柱状节理发育,在浅表沿柱状节理卸荷带与缓倾角结构面组合常形成倾倒破坏。坡顶P2β12、P2β13层浅表卸荷较强烈,局部形成水平深10余m左右的拉裂体或危岩体。坝基开挖后,这些部位分布位置最高,暴露时间最长,出现小规模崩塌掉块的可能性极大,应引起重视。eq\o\ac(○,4)边坡浅表部位卸荷松驰带边坡50%~75%由浅表的弱风化上段,弱卸荷岩体组成,尤其是550m高程以上和410m高程以下边坡。弱卸荷水平深度缓坡地带平均45m以上,陡壁段30m以上,其中表部5m~15meq\o\ac(○,5)第四纪崩塌堆积层边坡主要分布于两岸560m~650m高程的斜坡地带,由玄武岩崩坡积组成,一般厚3m~6m,最大厚度约10m,多为数十厘米以上的块碎石,结构松散,架空严重,右岸覆盖层下部P2β12层沿细长柱状节理发育段呈强风化状态,厚约综上所述,拱肩槽边坡整体稳定性较好,但由于错动带和节理裂隙切割,且广泛分布有卸荷岩体、局部分布有强风化岩体和覆盖层,故边坡内出现局部破坏的可能性是存在的。为此,设计和施工时对不同的破坏方式采取针对性的工程措施是十分必要的。建议在系统锚固处理的基础上,对层间、层内错动带和节理裂隙构成的潜在不稳定块体,加深锚固,必要时采取预应力锚束;对卸荷带和破碎岩体,采用喷锚和挂网相结合方式;对左岸410m高程P2β6层中部的强风化夹层,在适当挖除夹层用混凝土置换后,采用锚固和灌浆结合方式加固,对覆盖层边坡采用喷、网相结合的办法。应注意开挖方式和控制爆破药量,尤其要注意及时支护,尽量减少边坡的失稳。同时,加强施工过程的资料收集和分析、预测及稳定性监测。7.7.1.2拱肩槽边坡开挖设计基本原则(1)拱坝坝肩开挖以地质建议值为基础进行开挖坡比及马道布置设计;(2)根据地质岩性、开挖坡比及开挖部位的重要性采用相应的边坡支护及保护措施;(3)根据现有边坡开挖及坝体混凝土浇筑施工方法,调整坡比及支护措施;(4)根据拱坝基础处理置换开挖的要求,调整开挖范围;(5)考虑工程总体布置,兼顾水垫塘开挖及基坑处理施工道路布置等要求。7.7.1.3设计开挖坡比设计开挖坡比的拟定,根据总体工程地质条件,对坝基400m高程以下的开挖,结合拱坝建基面置换混凝土的开挖,在拱坝上游370m、340m高程设置2层3m宽马道;河床坝段基础开挖和332m高程以下置换开挖相接合,坝基开挖底高程323m;下游在356m、380m高程设置2层3m宽马道,河床下游开挖和水垫塘开挖相接,根据水垫塘结构要求,预留坎形平台,开挖底高程为342m,下游水垫塘开挖至336m高程。拱肩槽上、下游边坡根据地质建议坡比,对不同的边坡岩体,分别采用1:0.3至1:1.0的渐变坡设计;横河向边坡根据地质建议坡比对不同的边坡岩体,结合开挖置换混凝土形状分别采用1:0.3至1:1.2。见表7-11拱肩槽边坡开挖坡比设计值表表7-11边坡名称微新岩体Ⅱ类弱风化下段岩体Ⅲ1类弱风化上段卸荷岩体覆盖层拱肩槽边坡400m高程以下1:0.10~1:0.31:0.30~1:1.21:1.25每10~30m高设一条马道河床坝基边坡1:0.30~1:1.27.7.1.4拱肩槽边坡的支护设计(1)锚喷支护根据开挖边坡岩级和部位的不同,采用了A、B、C、D、E五类不同的锚喷支护措施。A型支护适用于卸荷=4\*ROMANⅣ1级岩体边坡,当边坡出露较大的层间层内错动带,其上下高程的一定范围采用A型支护;此外,局部置换混凝土部位开挖坡陡于地质建议坡比,为提高边坡安全性,在该部位部分采用A类支护。B型支护适用于弱风化上段Ⅲ2级岩体边坡。C型支护适用于微新及弱风化下段Ⅲ1级、Ⅱ级岩体边坡。D型支护为有特殊要求,局部稳定性差的边坡。E型支护为马道锁口、置换混凝土块顶部锁口部位。具体设置部位及支护参数可根据现场地质情况进行调整。锚喷支护基本参数见下表7-12。锚喷支护参数表表7-12适用部位及围岩类型支护形式锚杆支护喷混凝土挂网排水孔备注Ⅳ类岩体及错动带的一定范围A水泥砂浆锚杆Φ32,L=6、9m,间距2m×2m梅花形交错C25,厚15cmΦ6.5@150Φ48,L=5m,间距4m×4m(梅花形)Ⅲ2类岩体B水泥砂浆锚杆Φ28,L=4.5、6m,间距2m×2m梅花形交错C25,厚10cmΦ6.5@150Φ48,L=5m,间距5m×5m(梅花形)Ⅱ、Ⅲ1类岩体C水泥砂浆锚杆Φ25,L=4.5m,随机局部稳定性差的部位或有特殊的要求部位D预应力锚杆Φ32,L=12m,预应力P=140KN,

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论