坝基断层处理措施及防渗效果分析

陈少林

（中水珠江规划勘测设计有限公司）

摘要：若想保障大坝在使用过程中的安全，将大坝基础施工做好是非常重要的，随着时代的不断发展，坝基施工处理技术已经越来越成熟。本文以P大坝为例，其坝基断层使用3排帷幕灌浆和4排固结灌浆，在很多断层环节具有较强的挤压破碎揉皱情况，因此，使用灌浆和回填混凝土进行处理。本文将此坝基的断层部分作为出发点，对蓄水过程中的渗压效果进行讨论和分析。

关键词：坝基处理；断层处理；处理方案；渗压效果

一、工程概况

P水库工程地理位置为贵州省黔西南州安龙县境内，主要任务是把城镇供水和灌溉以及农民畜饮水工程做好。总库容是7856万m³，水库施工的级别是Ⅲ等类型，施工规模属于中型。水库每年的供水量可以达到7568.64万m³。在水库建设完成之后，能够解决周边多个乡镇的城市供水、农业灌溉以及饮用水问题，极大程度地改善了当地的生活以及生产环境。

P水库大坝最高处105m，整个的水库的枢纽主要是由沥青混凝土进行建筑。大坝坝基宽度为的130m-140，河床高程在860m左右，河流较为的湍急，同时河道两侧地形属于非对称型，两岸山坡通常是的基岩裸露，冲沟和缓坡当中大部分被碎石土所覆盖。

二、坝基断层地质概况

河床部分和堤坝部分主要包含F56F39、F3、F56、F22、F56、F15、分支和F3分支等，去掉河床坝基中的顺流向F56断层和斜河F3断层以外，另外断层规模都是比较小的，破碎带的宽度最大范围是10到50cm之间，都是采用砾岩和糜棱岩以及碎裂岩进行充填的，多胶的结构不是很好。延伸长度一般在150m的范围内，重要部分是NW和NE两组，与河流之间呈大角度斜角状态，倾向于SW和NW，倾斜角度的范围一般在60°以内，压扭性是主要部分。F3断层采取斜切的方式对河床坝基进行施工，将顺河向F56断层进行错断，左岸和F39断层呈交切状，向右岸发展到山前，发展的长度大概是450m，通过钻孔压水的试验可以看出，利用断层产生的影响下透水性能会加强，在弱风的状态下有着中等透水的性能，透水率为q=10~19.9Lu。

图1坑坝轴线部分断层平面示意图

F56断层一般都是在上顺河床中开展的，在坝轴线部分和斜河向中F3断层处进行交汇，交汇环节的断层宽度大概在11m左右，影响带的宽范围在1到2m之间，断层带以及粘粒的含量为基础，有着可塑特性，在整体方面来讲胶结具有不良的状态，但好在结构比较紧实，通过压水试验可以表明，渗透性能比较弱，透水率是q=3.1~8.5Lu。F39断层：N60°~70°W，SW∠70°~75°，断层的破碎带宽度是2到4m之间、影响带宽度是1.5到2m之间。

三、工程处理措施和断层监测

水库中主要坝基所在的地理环境是非常复杂，施工开展前计划阶段要进行F56断层的有关调查，还要进行开挖和勘察以及有关的实验，目的是证明F56断层具有非活动性。此水库具有的明显特点是：（1）主河床部分有着很多的断层；（2）泥岩和顺流方向存在的断层有着渗透性强的特性；（3）断层坝基的上下部分贯穿全局，透水的风险也随之变大；（4）比较软的F56断层和F3断层都与水库相连。所以坝基断层部分也会发生沉降和渗漏现象，这也是坝基修理过程中遇到的主要问题之一。帷幕在断层修复方面有着重要作用，若是帷幕失去功能，那么高压水头产生的压力会直接释放在断层上，断层中会出现大量渗水，促使断面层变成渗水通道；在施工中坝基也是非常重要的部分，在水头压力作用下，断层中渗水也会提升，造成帷幕受到的压力提升[2-3]。要想让水库坝变成闭合度高、防渗性强的体系，一定要对断层和坝基采取统一的修理方式。

设置4排灌浆，位置布局成梅花形状，灌浆湿度大概是10m左右，固结灌浆孔的排距是2.0×2.0m、灌浆的压力范围是0.5到0.8MPa，断层部分泥浆的配比是0.6：1，非断层部分泥浆的配比是1：1和1：0.8以及0.6：1，实验的要求是q≤5Lu。

断层处理方案是F3与F56断层进行挤压揉，目的是预防断层发生破碎和发生渗透现象。主河床坝基当中的断层F56、断层F3以及断层F39总体上呈现出一种“泥包石”情况，此处的岩体相对较为的破碎，坝基的承载能力出现显著的降低，即便采取大量的措施对其进行处理，但是处于长时间的水位运行情况下，断层泥依旧会出现一定的软化，最终对整个的坝基的渗透稳定性造成不利影响。因此，坝基当中的断层F56、断层F3以及断层F39应该整个的防渗工作的检测重点位置，在基岩和混凝土结合部分还设置了9处检查渗压设备，用来观察渗压更改状况。

四、监测成果分析

检测的时间是2013年11月14日，实验中最高水位是905.72m，在2014年的5月末，水库把所有的水放空，水位是876.44m，在2014年11月13日，进行蓄水，最高水位达到921.22m。两次蓄水过程中水位都是较低的，没有进行刻槽填筑和灌胶的断层F39和断层F3的交汇处有着较高的水位，重点是断层F39下方5m位置的PD-6，最高的水位已经达到869.36m，水头折减的程度是53.6%；另外，断层F22破碎带很小的原因，也没有进行刻槽和化灌处理，在坝轴下方3.7m处水位是867.66m，折减的系数是55.73%。

在回填混凝土和化灌施工的断层F56、断层F3、段层F56的分支都在围成环形带中，渗压水位在其之后，最高的水位范围是866.32到866.87m之间，折减系数范围是72.54～87.88%之间，刻槽和化灌的性能都非常显著。由于此部位发生挤压和破碎的现象较为密集，泥中还有压碎岩颗粒，所以一定要重点关注此部位的渗压水位时刻变更情况。

图2F3和F56断层渗压线

绘制出每个测点和水位的关系图，将前后2次蓄水进行对比，把蓄水过程中的渗压水位和库水位关系分析透彻：断层F39和断层F3分支结合处渗透压力有着缓慢提升的态；就算F22断层中折减系数是55.5%，但此阶段渗压位置没有提升的趋势，渗压的水位控制也比较稳定；做刻槽和化灌处理的断层F56、断层F3、断层F56分支形成的环形带中，渗透压力有着逐渐降低的趋势，渗透效果也有很大的改善。

结论：

断层带和防渗功能的问题，一直是大坝使用过程中潜在的危险，虽然沥青混凝土有着很好的自愈性能，但是面对破裂和滑移还是存在不足，也缺少有关研究。在当下，使用刻槽和化灌处理的主河床坝基断层防渗效果较为明显，没有采取刻槽和化灌处理的主河床坝基F39及F3分支断层内的防渗效果不太理想。

参考文献

[1]林志旺.浅谈某抽水蓄能电站上水库坝基断层处理方案[J].四川水力发电，2017(3):37-39.

[2]王风民.浅谈大西沟水库工程大坝心墙基础F130断层的处理措施[J].湖南水利水电，2018(3):68-69.

[3]陈俊广.文坑水库砌石拱坝坝基开挖与基础处理[J].黑龙江水利科技，2018，v.46(07):229-231.