坝基覆盖层工程的施工与维护

坝基覆盖层一般厚度30m，最大厚度为41.87m。岩性为含漂石及泥的砂卵石层，夹4层连续性不强的黏性土及若干个砂层透镜体。

2.5.1.1　砂卵石层工程

1.地层结构

卵石、砾石成分以石灰岩、白云岩为主，蚀圆度中等；砂子粗粒以岩屑为主，中细粒以石英为主。根据地层结构，砂卵石层可分为上、中、下三层。上层：为含漂石卵石层，自河床至高程163.00m（即河床至第二层黏性土顶板间），厚度10m左右；中层：为含漂石细砾石层，高程自163.00～152.00m（即第二层与第三层黏性土间），厚度约10m。下层：为含漂石砂砾石层，高程152.00m以下至基岩（即第三层黏性土夹层以下），厚度10～15m。

自地表以下5m深即表层普遍分布着一层漂石。表层5m和底层8m为漂石相对密集层。漂石最大直径5m以上，一般1m左右，蚀圆度差，部分表面有钙质薄膜。

2.动探试验

为了解河床砂砾石层的物理力学特性，进行了6个钻孔的超重型动力触探试验工作。

（1）上层。共统计49次，其中稍密（3～6击）的有6段，变形模量E=19.6～24.3MPa；中密（6～11击）的有13段，变形模量E=26.5～37.4MPa；密实（11～14击）的有4段，变形模量E=40.0～46.5MPa；很密（超过14击）的有26段，变形模量E=47.8～97.0MPa。

（2）中层。共统计155次，其中稍密有8段，变形模量E=19.4～25.6MPa；击中密的有14段，变形模量E=26.1～38.7MPa；密实的有12段，变形模量E=40.0～46.8MPa；很密的有121段，多集中在15～24击间，变形模量E=47.7～85.8MPa。

（3）下层。共统计了11次，稍密的有1段，变形模量E=22.8MPa；中密的有1段，变形模量E=38.9MPa；密实的有1段，变形模量E=43.2MPa；很密的有8段，变形模量E=49.0～62.0MPa。

综上，结合钻孔取芯资料，上层的密实度为中密，中、下层属密实结构。

3.压缩、抗剪、剪切模量试验

压缩抗剪试验分两种情况，第一种情况以试坑中砂砾石去掉粒径大于100mm者，按颗分曲线的上下包线、平均线控制不同干容重制件试验；第二种情况是以管钻砂砾石样品和部分试坑砂砾石样品，用管钻颗分平均曲线控制不同干容重制件试验。结果见表2.5-1。建议值采用表2.5-1风干土压缩试验制备干密度为2.08g/cm3一栏，φ=36.5°，c=0.06。

4.临界水力比降

根据《水利水电工程地质手册》临界水力坡降与渗透系数关系图可得：当渗透系数K=0.069 cm/s时，Jcr=0.22。建议值按管涌型、级配连续考虑：J允许=0.2。

2.5.1.2　砂层透镜体

在坝基覆盖层内，不同部位、不同高程分布着大小不同多个砂层透镜体。一般长30～60m，宽10～20m。岩性为土黄色、黄灰色粗砂～粉砂，以细砂较多。一般为级配良好的密实细砂层，多分布在现代河流水边线的凸岸处。

（1）临界坡降。颗分曲线为平缓光滑型Cu=16，渗流破坏形式为流土或管涌。Gs=2.70，K=0.0035m/s，e=0.66，n=0.4。建议值按过渡型考虑：J允许=0.3。

（2）砂层透镜体的液化性评价。坝基范围内发现的砂层透镜体有14个，主要分布在坝轴线附近及下游，其中有3个透镜体分布在下游坝脚附近，砂层透镜体分布高程为142.90～173.90m。按坝基设计开挖高程168.00m考虑，分布在设计开挖高程以下有8个砂层透镜体，其中4个砂层透镜体分布高程在155.00m以下，砂层透镜体以上覆盖层厚度大于15m，砂层透镜体较密实。(www.xing528.com)

河口村水库砂层透镜体连续性差，分布范围小，其影响是有限的。但坝基覆盖层的上部，较松散的砂层透镜体，不排除产生地震液化的可能性，应采取适当的处理措施。

2.5.1.3　黏性土

坝基覆盖层内分布着面积不等，高程不同的黏性土夹层。岩性变化极大，室内定名达十几种之多，但80%以上为粉质壤土。根据其分布高程可以概化为4层。

第1层：分布高程175.00～168.00m，平均高程为173.00m，厚度2～3m，最厚6.6m。自坝轴线向上游，顺河略偏右岸，呈带状大面积分布，连续性较强，长350m以上，宽50～100m。岩性以棕黄色至深灰色中、重粉质壤土为主，一般呈软塑～可塑状。

第2层：分布高程168.00～152.00m，平均高程162.00m。厚度0.5～1.5 m，最厚6.4m，厚度变化很大，至下游坝脚处一般0.5m左右。呈带状分布在河床中心，长800m，宽40～100m。岩性为棕黄色至深灰色中、重粉质壤土为主。原状土呈软塑状～硬塑状。

第3层：分布高程154.00～148.00m，平均高程152.00m，一般厚2～3m，最厚6.2m，最薄0.3m。坝轴线以上呈带状分布，宽10～60m（较厚），坝轴线以下呈片状分布（较薄）。岩性以棕黄色至深灰色中、重粉质壤土为主。呈可塑状或硬塑状。

第4层：分布高程148.00m左右，该层连续性极差。坝轴线以上呈长条状分布，宽30m，厚0.5～1.5m。坝轴线以下呈长250m，宽60m的透镜状分布，厚2～3m，岩性为棕黄色至灰黄色中、重粉质壤土为主。呈可塑状或硬塑状。

坝基黏性土夹层的物理力学性质特点：①4层黏性土夹层状态不一，一般属较密实、中偏低压缩性土；②黏性土夹层中，同一种土质平均指标比较接近，但范围值相差较大。主要物理力学指标随深度增加没有规律性；③坝址区黏性土夹层存在岩性复杂、状态多变的特点（第1、第2层软塑—硬塑状）；④根据物性试验、直剪及三轴试验结果分析，本区黏性土夹层具有同类岩性土的塑性指数偏低，c值偏低的特征。

根据试验资料，坝基覆盖层黏性土夹层的物理性质指标建议值见表2.5-2、力学性质指标建议值见表2.5-3。同时基于以上分析，给出坝址区黏性土夹层的物理力学指标。

表2.5-3　河口村水库坝基覆盖层黏性土夹层力学指标建议值

饱和快剪：第1、第2层：φ=19°，c=12kPa。第3、第4层：φ=21°，c=12kPa。

三轴有效强度：第1、第2层：φ=23°，c=5kPa。第3、第4层：φ=24°～25°，c=5kPa。

黏性土夹层的渗透变形主要应为流土，计算Jcr=0.98～1.06，按规范中特别重要工程用2.5的安全系数，黏性土夹层允许水力比降建议值J允许=0.4。

根据4层黏性土夹层的分布特征，结合工程开挖来看，第1层大部分将要清除，第3、4层埋深较深，分布范围相对较窄。而第2层分布范围较广，且从趾板向下游有抬高趋势，向第1层靠拢，从而形成坝基的主要抗滑稳定控制软弱面。

2.5.1.4　坝基覆盖层处理措施

参考国内外有关工程经验，结合河口村水库坝基覆盖层工程地质条件，初步分析可能的坝基处理措施主要有强夯、高压旋喷及固结灌浆三种。

河口村水库坝基覆盖层含漂石孤石多，如采取强夯，处理影响深度较小，且降水较困难，强夯施工时间受截流直接影响，工期相对较长；采取固结灌浆时所需工期最长，投资费用较高；采取高压旋喷施工时相对灵活，围堰截流与否均能施工，不影响截流，在坝基清理前后均可进行施工，同时受地下水影响较小，工期相对较短，费用相对较低。

综上所述，推荐采用高压旋喷桩方案对坝基覆盖层进行处理。