图2.0.4-3 默奇松坝下游坡过水保护
1—堆石;2—圆筒钢筋笼护坡;3—锚筋;4—钢筋笼混凝土;
2—5—圆筒形钢筋笼;6—水平锚筋;7—插筋
至于坡面保护的高度,各坝差别较大,约在2~50年一遇洪水位左右,大部分采用10年一遇洪水位,有一些工程还进行风险性分析,以获技术经济最优方案。
坝体过流将对填筑面造成一定冲蚀和淤积,为确保坝体质量,应予处理。
2.0.5 已建成的面板坝,大都采用低围堰保护、枯水期正常施工及大汛期坝体过流方案。在一般情况下,这一措施所需费用最少。
2.0.6 渡汛临时断面失事将导致溃坝,因此,其顶部高程、坝坡等,须进行认真设计。
3 坝基与岸坡处理
3.1 一般规定
3.1.1 本条强调混凝土面板堆石坝坝基与岸坡处理的重要性。坝基的稳定和安全是保证面板坝正常运行的先决条件,趾板地基又是面板坝防渗的关键部位。而且由于坝基与岸坡处理系隐蔽工程,若处理不当不仅直接影响坝的安全,亦较难补救,甚至拖延工期和增加投资。因此,本条提出对坝基与岸坡的处理,必须按设计要求与有关规范认真施工,并应特别注意趾板地基的处理。
工程实践表明,地质勘察工作不仅仅限于设计阶段,而且要延续到施工阶段。在施工期间,对坝基与岸坡的开挖清理,常会发现一些新的地质问题,有时甚至还会发现重大地质问题。为此,本条还强调在坝基与岸坡处理过程中,应有地质人员参加,如实、准确地进行地质描绘、编录及整理。如发现新的地质问题,应及时研究处理。使坝基与岸坡处理符合客观实际情况,确保工程质量。
3.1.2 在面板堆石坝施工中,岸坡附近的截流排水是一个普遍存在的问题,不加处理或处理不当就可能造成垫层冲蚀破坏。哥伦比亚坝高148m的萨尔瓦兴娜坝,在施工过程中曾发生雨水严重冲蚀上游垫层的问题,为修补工作带来很大困难。事后,在紧靠趾板外缘设置了挡坎,并在斜坡上修建木制导流槽。当被冲蚀的区域重建时,又遇到一场暴雨,两小时达60mm。由于已采取上述防护措施,因而没有引起什么问题。如安其卡亚及西北口工程,在施工中也发生过类似问题。据此,本条特别提出在岸坡处理时,应采取截流排水等措施,如在趾板外缘砌筑临时挡坎,或在岸坡上修筑专门排水系统,以防止岸坡暴雨径流对上游坝坡及垫层造成冲蚀破坏。
3.2 坝基与岸坡开挖
3.2.1 已建成的面板坝工程都十分重视趾板部位的地基定线与开挖,趾板最终定线是在施工过程中完成的。为了获得地质条件较好、开挖与处理工程量较省的趾板线,有时还需要对坝轴线进行适当的调整修改。
3.2.2 两岸岩石岸坡的趾板地基开挖清理,要力求连续平顺,目的在于避免因地基突变而引起不均匀沉陷,导致面板局部应力集中。1986年,泰国的高兰坝(高130m),在成功地运行2年以后,突然发生裂缝事故,引起严重漏水。1986年7月对面板检查,发现面板裂缝位于较高凸起的岩石附近,该凸起岩石明显地将堆石体分成两个部分。裂缝几乎从上至下贯穿面板,裂缝最大宽度达7mm。产生这些裂缝的原因是,岩石突起的两侧与凸起的上方的沉陷不同所致。
对于趾板上游岸坡开挖揭露的岩石,如裂隙发育、风化速度较快时,必须采取喷水泥砂浆或喷混凝土的保护措施,以防止岩石表面风化、波浪淘刷等的破坏。
3.2.4 本条内容系综合国内外面板堆石坝坝体下覆盖层处理的资料提出的。
如我国1988年建成的坝高58.5m的关门山坝,坝轴线下游的河床砂砾石覆盖层,经勘查无软弱夹层存在,予以保留。坝轴线上游部分,最初根据面板应力分析结果,考虑到坝基沉陷对面板影响较大,故原计划将该部位2~6m厚的河床砂砾石覆盖层全部清除;但在施工中发现,沉积于河床部位的砂砾石非常密实,将其挖除而换填以堆石料并无必要。
我国坝高95m的西北口面板坝,经坑探与趾板基础开挖,查明河床覆盖的7~8m厚的砂砾石层没有淤泥及粉细砂层。根据试验结果,砂砾石不仅级配优良而且变形模量大于堆石。因此,确定仅挖除靠近趾板50m范围的砂砾石覆盖层。
澳大利亚1971年建成的110m高的塞沙那坝,保留了堆石坝体下6m厚的砂砾石覆盖层。这是因为考虑到砂砾石比较完好,并且在蓄水前大坝重量可以使其固结。根据监测结果,坝的运行性态良好。
哥伦比亚1985年建成的坝高148m的萨尔瓦兴娜坝,坝基为厚约30m的冲积层,原决定全部挖除。但在开挖上游围堰基础时,发现冲积层为密实的砂砾石,与坝体内用振动碾压实的砂砾石相近,可作为坝基承载层,确定直接在冲积层上填筑坝体。蓄水以来变形较小,运行情况良好。
上述已建工程的实践表明,对面板坝堆石坝体下的覆盖层,应改变过去一概挖除的过高要求,先布置方格网点,勘探查明覆盖层的组成及其性状,是否有淤泥、泥炭、粘土和细粉砂层,通过试验测定砂砾石层的密实度、级配与有关力学指标,再确定开挖范围与深度。
3.3 基岩防渗处理
3.3.1 趾板地基承受的水力梯度最大,因此,除对地基进行固结和帐幕灌浆以外,还必须对趾板部位岩石节理和裂缝进行严格的处理。基岩表面节理和裂缝中,一般有充填物,承受水力梯度的能力不高,需要清除充填物后,灌入水泥浆或水泥砂浆,以提高其抗冲蚀能力。地基开挖好后,进行严格冲洗,不应留有任何松散颗粒,目的是使趾板混凝土与岩石牢固结合。当岩石节理、裂隙比较发育,会引起严重渗水时,需要浇筑混凝土盖板或喷射混凝土;为防止细料被渗漏带出,盖板后还需铺设反滤料。只有这样才能保证趾板地基承受大的水力梯度。
3.3.2 本条规定对与趾板相交的断层或破碎带必须按设计要求进行处理,主要是消除它在渗漏、管涌与溶蚀等方面的危害。顺河向的断层、破碎带常是库水渗漏的通道,必须予以特别注意。
3.3.3 趾板基础的灌浆是为了减小通过趾板基础的渗漏量,保证地基的稳定性,要求通过灌浆截断渗流通道及加固可能发生浸蚀的地层。因此,灌浆作业除严格遵守《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SDJ210—81)外,还提出了三点要求: