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摘要:作为水工建筑物的主体,大坝工程项目对于全国水工建筑物市场有着重要的意义。而作为大坝工程项目的主体部分,基础工程的处理与设计又成了整个项目建设过程的重中之重。为了保障全国水利行业的长期稳定发展,优化大坝工程基础部分的效果。鉴于此,本文主要分析水利工程大坝基础处理关键技术。
关键词:水利工程;大坝;基础处理
1、引言
要想保证水工大坝基础部分的设计与处理工作的顺利进行,保证在水工大坝的使用年限内能够正常行使其功能,需要统筹各项影响因素与荷载情况。另外,在中国众多水利工程建筑中,大坝工程的基础工作的合理性与科学性,直接决定了水利工程的整体质量,相关工作人员要提高对于水利工程基础部分的处理与设计的重视程度,保障水工建筑物的整体质量,促进我国水利事业的稳定发展。
2、概述
近年来随着中国经济的快速发展,水利工程的项目逐渐增多,对水利工程的质量要求也在不断提高。虽然中国水利工程施工技术得到了创新,促进了水利建设事业的良好发展,但是坝基施工中地理环境的复杂性或者人为因素的影响,都在一定程度上给水利工程增加了安全隐患。坝基开挖包括坝基开挖方法以及对软弱夹层和岩溶的处理措施,坝基渗流控制包括设置防渗帷幕以及基础排水。经过关键技术的处理可以保证水利工程的施工质量和应用效果,提升大坝基础施工的稳定性和安全性,对水利工程的发展起着重要的促进作用,因此在水利工程施工中需要严格把控大坝基础处理的技术要点。
3、水工大坝工程基础处理的特点
3.1、施工期较短
对于水工大坝的建设时间,一般会选择施工地点水位较浅或河流的枯时期,通过对水位的导流工作,保证施工区域的正常作业。由于水文条件的高低不同,为了施工便利和降低施工成本,施工建设单位一般会限制施工周期于枯水期内。如此一来,导致整体施工速度加快,很多重要的基础处理需要快速完成。
3.2、工程质量难以把控
水工大坝工程项目还有一个与普通建筑物不同的地方,那就是具有功能延时性。对于大坝工程项目的竣工验收工作,现场检测或实验难以达到验收的成效。大坝工程项目的质量和很多功能只有在真正运行后,才能够显示出来,但一旦开始投入运行,由于大坝坝体的位置等问题,大坝工程的质量发生问题就难以返修。
3.3、技术复杂性高
施工环境的多样性与复杂性导致大坝工程项目的基础工程承受更多的荷载,独特的水文条件与地质环境让其施工技术复杂多样。在施工前,要注意做好对施工环境的勘探工作,详细了解影响基础工程的各种荷载与因素,必要时需要辅以现场实验,进行合理的力学设计、结构设计与材料设计等。如此一来,加剧了工程技术的复杂性。
3.4、保障质量安全
一般来说,相比一般建筑工程项目,水工大坝工程项目的施工地点地质条件比较复杂,水文环境也比较特殊,工程建设过程中需要考虑的因素更多。这些不确定因素的确定与控制十分复杂,技术难度也极高。但基础处理施工的质量问题直接影响整个大坝工程的质量,一旦出现问题,将难以保证大坝工程的抗震救灾能力。
4、水利工程大坝基础处理关键技术
4.1、土方开挖
①清坡。开挖前,采用1.4m3~1.6m3挖掘机对边坡植被、危石进行清坡处理,清坡范围超过开挖开口线外5m。清坡完成后,坡面不得有影响测量视野的植被,边坡不得有危及开挖施工的危石悬挂,确保开挖施工的安全。②截水沟修建。清坡完成后,协同业主、监理、审计各方对坝区原始地形图全面测量,然后根据地勘资料揭露基岩面反推覆盖层土方开挖开口线,并按覆盖层坡脚线离基岩放样轮廓线2m距离的标准外推确定。采用扎绳和红色塑料袋明确标识开口线位置,并对现场管理人员明确交底。③覆盖层土方开挖。
水平排水体、排水棱体及箱涵基础开挖至基岩面。右岸上游坝0+00.00至坝0+100.00挖除覆盖层至基岩面。其余部位清除表层土约1m厚即可。
4.2、石方开挖
根据开挖设计图要求,坝肩石方开挖均采取台阶式放坡施工,设计要求左右坝肩开挖石渣料可用于坝体填筑。
①预裂爆破。预裂爆破布孔前,先测量放样,确定开口线位置,每一级边坡作为一个预裂面,一次完成爆破成型。预裂爆破采用YQ-100B型潜孔钻造孔。②主体爆破。预裂爆破完成后即进行前沿主体岩石爆破,自上而下分梯段进行。按照边坡分级高差,爆破梯段垂直高度为15m,采用CM-351钻机钻孔,辅以YQ-100B型潜孔钻造孔,以垂直孔为主。③起爆网路设计。设计原则———起爆网路的单段药量应满足震动安全要求。雷管选择———本工程拟选用MS1~MS15塑料导爆管传爆,起爆网路采用孔内高段位、孔外低段位传爆的逐孔微差起爆。④爆破安全控制。爆破安全技术措施主要涉及两方面:一是爆破过程中的安全;二是爆破过程中的飞石、地震波、滚石、空气冲击波造成的安全隐患。⑤爆破出渣。采用1.4m3~1.6m3反铲挖掘机挖装,配备25t自卸汽车经2#、8#、6#道路至开挖作业面直接装车运输至指定地点。渣料挖装的同时,及时清理平台面上浮渣,及时为下一级平台爆破提供操作面。⑥爆破监测。采用自动记录仪记录测点水平径向、水平切向和垂直方向的振动速度,然后对采集数据进行回归分析,模拟爆破振动传播规律,为后续爆破参数的优化和边坡稳定性防护提供可靠依据。
4.3、边坡、坝基及断层槽开挖
必须坚持自上而下,逐高程分层开挖,不得采用逆坡开挖。同一区段内的开挖宜平行下降,若不能平行下挖时,相邻区段的高差不宜大于5m。土质边坡分级开挖高度不大于10m,土质边坡分级开挖高度不大于15m。
坝基开挖采用钻孔梯段爆破法。爆破梯段的高度根据爆破试验成果、施工器械性能及开挖区布置等因素确定,一般地,钻孔爆破的梯段高度不宜超过5m。同一区段的开挖应平行下降,如不能平行下挖时,相邻区段高差不应超过10m。邻近建基面设计高程的开挖应预留岩体保护层,其厚度应由现场爆破试验确定,且最小厚度不小于1.5m。在梯段爆破之前,应先对建基面进行预裂爆破,并采取减震措施。覆盖层开挖,宜分层开挖,掌子面高不宜大于8m,覆盖层坡脚线,在稳定情况下,应远离岩基放样轮廓线不小于2m。
4.4、岩溶处理
基础部分的岩基中一旦含有泥质生物灰岩,整个坝基属于强岩溶层,坝基发育不良,浅层缓倾角溶蚀裂隙,在基坑开挖时就进行混凝土置换处理;而对于溶蚀带埋藏较深,地表开挖困难的情况时,需要进行固结灌浆处理和井挖追踪,进行混凝土的回填工作。平洞开挖中遇到溶洞,也需要进行索掏或扩挖工作,并进行必要的固结灌浆和回填灌浆。
4.5、防渗控制
考虑水工大坝的基础稳定和消力池的结构抗浮稳定,实现对坝体基础渗流的有效控制工作,较小低压渗透和渗透量的问题,确保大坝基础部分泥化软弱夹层强度足够,结构稳定,可以采取垂直灌浆帷幕的方法。另外河床泄洪坝段与水垫塘的基面建设,要严格控制高程、水头、坝基扬压力等方面的问题,尤其是抗浮力作用在水垫塘上的作用,在具体坝基处理和设计中一定要严格把控。
5、结束语
水利工程的建设可以对水资源进行控制和处理,满足人们在生活中的用水需求,且可以起到抵御洪水等自然灾害的效果。在水利工程施工过程中,坝基是水利工程的基础支撑结构,大坝基础处理环节影响着工程项目的整体稳定性,可以说是水利工程的基础施工内容之一。坝基开挖过程中容易碰到特殊地质,此时应当根据地质类型选择合适的技术方法,进而提升土层的抗剪水平和强度。渗流控制主要使用设置防渗帷幕以及基础排水设施,可以减少坝基的渗漏量,对软弱土层起到固定效果。水利建设行业应当认识到水利工程中大坝基础处理的重要意义,提升关键技术的应用效果,为水利工程的安全性提供技术保障。
参考文献:
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[2]赖丽燕.水利工程施工中大坝基础处理关键技术探讨[J].江西建材,2017(20):127.