坝基处理方案设计

5.1.8.1　坝基开挖及处理

下水库坝址区出露的地层为太古界登封群黑云斜长片麻岩，片麻理产状走向290°～320°，倾向SW，倾角20°～30°。前期施工时，对开挖过程中发现的软弱夹层采用全部挖除的处理方案，因此大坝基础大多为微风化至新鲜岩石，属弱至微透水岩石。

坝址区地下水以基岩裂隙水为主，无统一地下水位。河床段坝基岩体完整，灌浆段岩石的透水率一般小于1Lu。

大坝左右岸新建坝段弱风化基岩均埋置较深，左坝肩出露基岩风化强烈，强风化层厚度最大35m，但钻孔压水试验ω值不大，属弱透水岩石；右坝肩出露基岩强风化层厚度最大28m，属弱透水～中等透水岩石。

考虑到新建左岸坝段（桩号0+13.70～0+092.50）坝高低于20m，承受水压较低，正常蓄水位260.00m时坝基以上水头约10m，因此对于左岸新建坝段结合“相对不透水层”线位置，将大坝基础做在强风化卸荷带岩体的下部，对开挖过程中发现的断层破碎带全部挖除，按强风化岩体的抗剪断指标取值，以确保大坝稳定。同时沿坝轴线方向0+020.80～0+080.70段设一条4.0m宽齿墙，槽深至弱风化基岩，回填C20的钢筋混凝土形成钢筋混凝土齿墙，齿墙最大深度7.6m，齿墙沿坝轴线方向设一道帷幕灌浆，灌至相对隔水层以下5.0m，除确保大坝基础稳定外，确保大坝基础渗透稳定。

右岸（桩号0+490.00～0+522.00）新建坝段坝高也较低，也无大的断层通过，但存在多层云母片岩软弱夹层，鉴于该段采用坝基固结灌浆和帷幕灌浆防渗是可行的，建基面按“强风化卸荷带下限”控制。

5.1.8.2　坝肩支护

由于大坝加高改建后，大坝相对加长，加高后的大坝长度为508.3m（招标阶段为526.3m，施工期优化缩短），其中左岸加长78.8m，右岸加长32m（招标设计阶段为50m，施工图阶段优化缩短）。

左岸为花岗片麻岩，部分为强风化岩体，大部为弱风化岩体，开挖坡比1∶0.6，对弱风化岩体采用C20混凝土素喷厚0.1m。其他部分采用挂网喷混凝土支护，支护参数为砂浆锚杆直径22mm，间排距2.0m，长度4.0m，钢筋网片6@150×150，喷C20混凝土厚0.1m。

右岸边坡表面局部为土加石边坡，开挖坡比1∶0.6，在292.00m、281.00m高程分级设有马道，马道宽2.0m，全部采用挂网喷护，支护参数同左岸。

5.1.8.3　坝基固结灌浆

为改善坝基岩石的力学性能，加强坝基岩体的整体性，提高其强度和变形模量，降低渗流量，使坝址处较大的应力均匀传到岩石中，故对基础开挖面进行全断面固结灌浆。固结灌浆孔孔距3m，孔深8m，梅花形布置。固结灌浆压力采用0.4～0.7 MPa，以不抬动基础岩体为原则，灌浆孔排与排之间和同一排孔内孔与孔之间分为二序施工。(www.xing528.com)

5.1.8.4　坝基防渗帷幕

已建大坝坝基为花岗片麻岩和角闪片麻岩，大多为微风化至新鲜，基本上为弱至微透水，地质条件较好，但存在软弱夹层及断层构造问题，仍需做防渗处理。原设计在河床坝段设双排帷幕，岸坡坝段设单排帷幕，但由于施工过程中采用的帷幕灌浆压力偏低，帷幕孔彼此错位不能衔接，少数孔、段空缺没有灌注，造成帷幕灌浆未封闭、缺口大、坝体渗漏量较大的现状，因此需对大坝重新进行帷幕灌浆设计。

按照规范要求，帷幕防渗标准为透水率小于1Lu，帷幕深度应伸入到相对不透水层以下3～5m。本次设计桩号0+127.30～0+419.90之间设双排帷幕孔，其余部位设单排孔，孔距2m，排距1.1m。帷幕灌浆线路总长度为580m，总深度11000m，单孔最大深度50m（含坝内钻孔部分），最大灌浆压力3MPa。帷幕在两坝肩进行了延长，其中左坝肩延长29m，右坝肩延长42.7m，两端延长均深入中等～微风化岩石内。下游排帷幕孔与排水孔的最小间距在坝基面处为2m。

施工时先灌注下游排，后灌注上游排，每排帷幕灌浆孔均分三序施工。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆施工方法，上游排孔深为设计深度，下游排孔深取设计深度的0.6倍，灌浆压力通过现场试验确定。

结合已建大坝设计情况，226.00m高程以下帷幕灌浆可在基础排水廊道（断面尺寸2.5m×3.5m）内进行，帷幕灌浆孔距廊道上游壁0.5m，钻孔铅直向下；226.00m高程以上已建坝体的帷幕灌浆考虑从坝顶钻孔进行灌注，新建坝体的帷幕灌浆则采用坝内埋管的方法进行灌注；两岸坝头部位的帷幕根据相对不透水层的范围和高程，左右岸坝头均布置有灌浆洞（断面尺寸2.5m×3.5m），其中左岸延伸长度29m，帷幕方向偏向上游，与坝轴线夹角15°；右岸延伸长度42.7m，帷幕方向与坝轴线相同。

5.1.8.5　坝基排水

坝基排水孔设在帷幕下游侧，待帷幕灌浆完成后实施。坝基主排水孔孔径φ110mm，间距2.5m，副排水孔孔径φ110mm，间距5m。主、副排水孔总深度3300m，其中主排水孔总深度为3060m，主排水孔单孔最大孔深20m，副排水孔孔深6.0m。

已建坝体在桩号0+127.30～0+420.00之间设有基础灌浆廊道（断面尺寸2.5m×3.5m），桩号0+092.50～0+127.30、0+420.00～0+490.00之间改为0.8m×0.8m的排水洞（对准坝体排水管），新建坝段内也布置0.8m×0.8m的排水洞与已建坝体排水洞相连。因此坝基排水孔在有基础灌浆廊道部位仍在廊道内钻设，钻孔距廊道下游壁0.25m，倾向下游15°，孔深为设计深度；其余部位排水孔可从坝体已设或新设排水管内向下钻进至设计深度。

已建坝体在距坝轴线下游6m处设置有基面排水廊道（断面尺寸1.5m×2.1m），在基面排水廊道内另设一排副排水孔，钻孔距廊道上游壁0.5m，铅直向下。

176.00m高程以下坝基排水孔渗水汇入集水井（已建）后，由泵抽至176.00m高程横向排水廊道排出坝外；176.00m高程以上渗水可由各横向廊道排至坝下游。

集水井布置在166.00m高程基础灌浆廊道下游侧，桩号0+221.00，集水井直径1.2m，深6m，通过无砂混凝土管与基础排水廊道和164.30m高程横向排水廊道相连通。根据渗水观测，推算老坝最大渗水量约6912m3/d，采用防渗面板后，计算渗水量为2000m3/d，合83m3/h。选用300QTJ200—24×1井用潜水泵，设计流量200m3/h。