坝基施工关键工艺及技术措施

坝基施工关键工艺及技术措施坝基作为水利枢纽工程的根基，其施工质量直接关系到大坝的整体稳定性、安全性和耐久性。坝基施工是一项系统性强、技术要求高、地质条件复杂多变的关键工程环节。本文将从坝基施工的准备工作入手，详细阐述各关键工艺环节的技术要点与质量控制措施，旨在为类似工程提供借鉴与参考。一、施工准备与地质复核坝基施工前的准备工作是确保后续工程顺利进行的基础，其中地质复核尤为关键。首先，需对设计提供的地质勘察资料进行细致研读与现场复核。通过补充地质钻探、物探（如地震波法、电磁法）及坑槽探等手段，进一步查明坝基范围内的岩土体分布、性质、地质构造（如断层、裂隙、软弱夹层）、水文地质条件（如地下水位、涌水量、渗透系数）等情况。这一步的目的在于验证原设计的适用性，及时发现未探明的不良地质现象，并为施工方案的优化调整提供依据。其次，基于复核后的地质条件，深化施工组织设计。明确开挖、支护、灌浆、混凝土浇筑等各工序的施工方法、设备选型、人员配置及进度计划。特别要制定针对特殊地质条件（如深厚覆盖层、高水压透水层、软弱夹层）的专项施工措施和应急预案。再者，建立高精度的施工测量控制网，对坝轴线、坝基开挖轮廓线、重要结构物轴线等进行精确放样，确保施工的空间位置准确性。同时，做好施工期的排水系统规划，包括地表截排水和基坑降排水，为干地施工创造条件。二、坝基开挖与清理坝基开挖是坝基施工的首要工序，其核心要求是将不符合设计要求的覆盖层、风化破碎岩体及不良地质体清除，形成满足承载力、抗滑稳定和防渗要求的建基面。开挖原则与方法：应遵循“自上而下、分层开挖、先岸坡后基坑”的原则，避免无序开挖对边坡稳定和基岩完整性造成破坏。对于覆盖层，可采用挖掘机配合自卸汽车进行开挖；对于岩石地基，则多采用钻爆法施工。钻爆参数的选择需经过试验确定，严格控制单响药量和爆破振动速度，防止对保留岩体产生过大扰动。对于建基面附近的保护层开挖，通常采用小直径浅孔爆破、预裂爆破或光面爆破技术，必要时辅以人工撬挖，确保建基面的完整性和起伏差符合设计规定。保护层开挖：这是开挖施工中的关键环节，直接影响基岩的质量。一般分两层开挖：第一层为“主爆层”，开挖至距建基面一定厚度（通常1.5-3.0米）；第二层为“保护层”，该层开挖必须极为谨慎，可采用风镐、液压锤等机械破碎或火花起爆的小药量爆破，严禁使用可能对基岩造成冲击破坏的爆破方式。边坡开挖与稳定：坝肩边坡和基坑边坡的开挖坡度应根据地质条件、开挖深度及边坡高度综合确定。开挖过程中，需对边坡进行及时支护，如喷射混凝土、锚杆、挂网喷锚等，防止边坡失稳滑塌。对于高陡边坡，应设置马道，并加强坡面排水。建基面清理：开挖至设计建基面后，需对其进行彻底清理。清除表面的松动岩块、爆破岩粉、泥土、杂物及油污等。对于裂隙发育的部位，应采用高压水冲洗或风砂枪吹扫，确保基岩面洁净、新鲜。对于局部不平整的岩面，应进行凿除或找平处理，但不得采用爆破方式。清理完成后，需经监理工程师验收合格后方可进入下一道工序。三、地基处理当地基岩体或覆盖层的工程性质（如承载力、抗渗性、变形模量）不能满足设计要求时，需进行专门的地基处理。常见的地基处理方法包括灌浆处理、混凝土防渗墙、置换处理、排水减压等。灌浆处理：是提高地基岩体完整性、强度和防渗性能的主要手段，包括固结灌浆和帷幕灌浆。*固结灌浆：目的是增强基岩的整体性和弹性模量，减少不均匀沉降。通常在坝基开挖完成后、混凝土浇筑前进行。灌浆孔按梅花形或方格形布置，孔深和孔距根据地质条件和设计要求确定。灌浆材料以水泥浆为主，必要时加入掺合料（如粉煤灰）或外加剂。灌浆压力应通过试验确定，遵循“由稀到浓、逐级升压、小循环灌浆”的原则，确保浆液均匀扩散并充分填充裂隙。*帷幕灌浆：主要作用是形成一道连续的防渗帷幕，降低坝基渗透压力和渗流量。通常布置在坝轴线附近，沿坝基横断面方向形成幕体。其钻孔深度一般需穿透透水层至相对不透水层一定深度。帷幕灌浆应在坝体混凝土达到一定强度后进行，或在混凝土趾板、廊道等结构物保护下施工，以保证灌浆压力不致破坏坝体或基坑边坡。灌浆工艺与固结灌浆类似，但对浆液浓度、灌浆压力、结束标准及封孔质量要求更高，且需进行先导孔施工和压水试验，以获取地层参数指导灌浆施工。断层破碎带及软弱夹层处理：对于坝基内的断层破碎带、软弱夹层等不良地质体，应根据其规模、性质和对工程的影响程度采取相应处理措施。常用方法有：*开挖回填：将断层破碎带或软弱夹层全部或部分挖除，然后用混凝土、浆砌石或水泥土等材料回填压实。*混凝土塞：在断层破碎带中开挖一定尺寸的平硐或竖井，浇筑混凝土形成混凝土塞，以提高其抗剪强度。*锚固：采用预应力锚杆或锚索穿过断层破碎带，将上下盘稳定岩体连接起来，增强整体性。*灌浆加固：对断层破碎带进行高压固结灌浆或化学灌浆，改善其物理力学性能。覆盖层地基处理：对于深厚覆盖层坝基，常用的处理方法包括：*振冲碎石桩/沉管灌注桩：通过振动或冲击成孔，填入碎石等材料形成桩体，与桩间土共同构成复合地基，提高承载力，减少沉降。*水泥土搅拌桩：利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械将地基土和固化剂强制搅拌，形成具有一定强度的水泥土桩体。*防渗墙：如钢筋混凝土防渗墙、塑性混凝土防渗墙等，用于截断覆盖层中的渗透水流。四、混凝土浇筑（趾板/建基面混凝土）在完成地基处理并验收合格后，即可进行坝基相关混凝土结构的浇筑，如混凝土趾板、防渗墙顶部连接段、建基面垫层混凝土等。基础面处理：混凝土浇筑前，需对建基面进行最终的清理和湿润，确保基岩面无积水、无松动岩块、无油污和杂物。对于岩石地基，必要时可涂刷一层水泥净浆或稀水泥浆，以增强混凝土与基岩的粘结力。模板工程：模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠承受混凝土浇筑和振捣过程中的各项荷载。模板安装必须位置准确、接缝严密、表面平整。对于曲面或异形结构，模板的加工和安装精度要求更高。钢筋工程：钢筋的材质、规格、数量、间距、保护层厚度等必须符合设计要求。钢筋绑扎或焊接应牢固，接头位置和质量应符合规范规定。混凝土施工：*配合比：根据设计强度、抗渗等级、抗裂要求及施工条件（如浇筑方式、气候）确定合理的混凝土配合比，控制好水胶比、坍落度和砂率。*拌和与运输：确保混凝土拌和均匀，坍落度符合要求。运输过程中应防止离析、泌水和初凝。*浇筑与振捣：混凝土应分层浇筑、分层振捣，每层厚度不宜过大（一般不超过30-50cm）。使用插入式振捣器振捣至混凝土表面泛浆、不再下沉、无气泡逸出为止，避免漏振和过振。浇筑顺序应合理安排，防止出现冷缝。*养护：混凝土浇筑完成后，应及时覆盖保湿，进行洒水养护，确保混凝土强度正常增长，防止表面开裂。养护时间一般不少于14天。*温控措施：对于大体积混凝土，需采取有效的温控措施（如选用低热水泥、掺加粉煤灰等掺合料、降低混凝土入仓温度、预埋冷却水管通水冷却、表面保温等），防止混凝土内外温差过大产生温度裂缝。五、排水与降水坝基施工期及运行期的排水至关重要。施工期排水主要是为了降低地下水位，保持基坑干燥，确保开挖和混凝土浇筑等工序在旱地进行。常用的方法有：*集水井排水法：在基坑内设置集水井，通过排水沟将渗水汇入集水井，再用抽水机排出。*井点降水法：当基坑涌水量大或土层渗透系数较小时，可采用轻型井点、喷射井点、管井井点等方法进行降水。运行期的坝基排水则是为了降低坝基扬压力，提高坝体稳定性。通常在坝基设置排水孔幕，排水孔应穿过防渗帷幕，深入到透水岩层中，将渗水导出。六、质量控制与安全保障坝基施工质量控制应贯穿于施工全过程，严格执行“三检制”（自检、互检、交接检）和监理验收制度。*原材料控制：对水泥、钢筋、砂石骨料、外加剂、灌浆材料等进行严格的进场检验，确保其质量符合标准。*工序控制：对每道工序的施工参数、施工工艺和施工质量进行实时监控和记录。如灌浆施工中的孔位、孔深、孔径、浆液配比、灌浆压力、注入量等；混凝土施工中的坍落度、浇筑温度、振捣密实度、养护情况等。*试验检测：通过现场取样试验（如混凝土试块强度、抗渗试验、灌浆结石体强度、渗透系数测定等）和原位测试（如载荷试验、压水试验、动力触探等），验证施工质量是否达到设计要求。安全保障方面，应建立健全安全生产责任制，加强对施工人员的安全教育和技术交底。针对高空作业、爆破作业、基坑开挖、地下作业等危险源，制定专项安全措施，配备必要的安全防护设施和个人防护用品，确保施工安全。七、结论坝基施工是水利工程建设的基石，其技术复杂性和质量重要性不言而喻。工程实践中，必须坚持“先勘察、后设计、再施工”的原则，以严谨的科学态度和精细化的管