廣西水電站建設(shè)中地基溶洞、溶槽的綜合治理方案

廣西水電站建設(shè)中地基溶洞、溶槽的綜合治理方案

1最大通航船舶古鼎蓄水工程位于廣西柳州榮水苗族自治縣賀定村附近的柳江流域榮江段。是柳江流變電路規(guī)劃的第七個(gè)層次。水庫(kù)以上集水區(qū)面積24373平方公里，設(shè)計(jì)規(guī)模6915萬(wàn)米，安裝功率4.2萬(wàn)公里。最大通航流量為100噸。這是一項(xiàng)集水和軍事于一體的綜合節(jié)水工程。電站主要建筑物有攔河閘壩、土石壩、發(fā)電廠(chǎng)房及船閘等工程建筑物，其中船閘為單級(jí)單線(xiàn)船閘，最大通航船只為外形尺寸不大于32.05米×7米×1.0米的100噸級(jí)機(jī)動(dòng)駁船，依據(jù)船閘設(shè)計(jì)規(guī)范按通航要求確定閘室有效尺寸長(zhǎng)×寬×最小水深為80×8×1.5米，閘室的起止樁號(hào)分別為壩下0+19.5～壩下0+99.5,每20米一分縫，共分四段。原設(shè)計(jì)閘室斷面為分離式砼底板，左閘墻為混合式砼結(jié)構(gòu)，右閘墻為重力式砼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)底面置于基巖面以下的91.30高程。2壩下基巖結(jié)構(gòu)面為0.33.5段基巖面，存在大量巖溶河道在壩址處被江中一小洲（名為油榨洲）一分為二，左邊一支為主河道，根據(jù)工程總布置的需要，船閘布置于主河左岸，整個(gè)船閘完全從岸坡中開(kāi)挖而成。現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)岸坡附近有零星泥質(zhì)灰?guī)r出露，上履土層為粉質(zhì)粘土，同時(shí)鉆探資料顯示，主河床一帶以泥灰?guī)r為主，大部分屬軟弱巖石，但其完整性良好，局部夾有小量泥質(zhì)灰?guī)r，巖溶不發(fā)育，船閘布置在右岸是可行的。實(shí)際上，船閘基槽開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程91.3時(shí)卻向我們披露了以下的地質(zhì)情況：第一段（壩下0+19.5～壩下0+39.5）的基巖面與原設(shè)計(jì)相符合，而且?guī)r石完整，基本沒(méi)有什么破裂結(jié)構(gòu)面，而其余3段基巖面低于地質(zhì)提供的基巖面高程，探坑顯示，壩下0+39.5～壩下0+99.5段基巖面平均為89.5左右，低于設(shè)計(jì)基底面2米左右，上覆土層為含水量較大的粉質(zhì)粘土，承載力標(biāo)準(zhǔn)值190KPa，壓縮模量5MPa,地基承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，鑒于下一梯級(jí)的船閘就因?yàn)榈鼗两党^(guò)容許值而影響船閘使用的工程實(shí)例，設(shè)計(jì)決定清除該段基礎(chǔ)上覆土層，回填砼至91.30高程，再在上面建造船閘。清出基巖面后發(fā)現(xiàn)：巖石為黑色中厚層泥質(zhì)灰?guī)r，傾向河下游，傾角14度，大部分區(qū)域裂隙發(fā)育，且表面溶蝕嚴(yán)重。如附圖所示，在壩下0+39.5～壩下0+59.5段有大的溶槽斜向穿過(guò)閘室基礎(chǔ)，溶槽斷面成上大下小的三角形形狀，最寬處近4米，深度為5.4米，最窄處也有2米，深度超過(guò)1.5米，槽中有地下水流動(dòng)，流量不大，該段巖石表面裂隙較少；而壩下0+59.5～壩下0+99.5段基巖表面溶槽較淺但數(shù)量多，表面裂隙較發(fā)育，右閘墻基礎(chǔ)位置有一斷層破碎帶寬1米左右，此外在此范圍內(nèi)還有5個(gè)漏斗狀的大溶洞，出露口直徑約1米，位置如附圖，洞中填滿(mǎn)了液塑狀的粉質(zhì)粘土，有地下水流動(dòng)。經(jīng)注水試驗(yàn)證明，溶洞2～4四個(gè)洞為連通的，清理后確定溶洞的走向如圖中虛線(xiàn)所示，溶洞頂巖層1～3米厚不等。為確定下面是否還有大的溶洞存在，在附近布置了5個(gè)風(fēng)鉆探孔，結(jié)果在3米深以?xún)?nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)溶洞存在。綜上所述，該基礎(chǔ)如不作處理會(huì)從兩方面威脅工程的安全，其一，船閘在反復(fù)充水放水的情況下地基變形超過(guò)允許值，閘墻歪斜開(kāi)裂，止水失效導(dǎo)致船閘不得不停止運(yùn)行并進(jìn)行維修；其二就是基礎(chǔ)溶洞產(chǎn)生集中滲漏，造成水庫(kù)水量的大量流失，影響船閘的正常操作，提高了船閘的運(yùn)行成本。任何一種情況發(fā)生都會(huì)造成大的經(jīng)濟(jì)損失和極壞的社會(huì)影響，因此必須采取有效措施處理好閘室地基基礎(chǔ)。3處理方法3.1要處理好門(mén)房的基礎(chǔ)，必須解決以下三個(gè)問(wèn)題3.2基于此，我們決定采取以下措施4結(jié)構(gòu)變形及設(shè)計(jì)在廣西區(qū)內(nèi)，可溶性巖石分布范圍廣，而水利工程，由于建筑物所處的位置靠近河岸，經(jīng)常是地下水的出口，巖溶地基相對(duì)來(lái)說(shuō)比較多見(jiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)作好前期的地質(zhì)勘測(cè)工作，選擇合理的建設(shè)場(chǎng)地，是經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、快速建設(shè)水利工程的前提條件，但由于工程地質(zhì)的隱蔽性和復(fù)雜多變性，在施工期常不可避免的暴露出一系列的地質(zhì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員在施工過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)采取合理的工程措施，增強(qiáng)地基的整體性，使之滿(mǎn)足上部結(jié)構(gòu)受力需要，還得注意合理引導(dǎo)原有地下水安全匯入河道，砌底解決地下水給工程帶來(lái)的危害。3.1.1保證閘墻基礎(chǔ)在各種工況下不至失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)變形在允許范圍內(nèi)。3.1.2船閘在運(yùn)行時(shí)不能有大量水流經(jīng)由基礎(chǔ)溶洞白白流失。3.1.3合理疏導(dǎo)左側(cè)閘墻后面的地下水，避免因原有出口被堵而引起地下水位升高，危及左閘墻穩(wěn)定。3.2.1“填”，所有溶槽清理干凈，溶洞清至不能再清為止，回填C20砼到原基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高程，再在上面澆筑砼底板與閘墻，由于溶槽、溶洞成上大下小形狀，這樣就形成了砼塞，增強(qiáng)了閘室基礎(chǔ)的整體性，明顯改善了基礎(chǔ)的受力條件，減小了閘墻的不均勻沉降。3.2.2“灌”，如圖布置4個(gè)灌漿，灌漿鉆孔孔徑0.8米，鉆孔深5米，當(dāng)回填C20砼致91.30高程，砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，再灌注1∶1水泥漿，吃漿量大時(shí)可灌注水泥砂漿，但摻砂量不能大于水泥重量的200%，灌漿壓力采用0.2MPa，在設(shè)計(jì)灌漿壓力下，直至灌漿孔停止吸漿，穩(wěn)定灌漿壓力5分鐘即可結(jié)束，這樣一來(lái)增強(qiáng)了基礎(chǔ)的整體性，也完全堵住了好下水的滲流通道，避免溶洞再次形成。3.2.3“強(qiáng)”，增強(qiáng)閘室本身的剛度，在溶洞發(fā)育區(qū)更改設(shè)計(jì)，把原為分離式的閘室底板與兩邊墻邊成整體一起澆筑，并在壩下0+70.00～壩下0+99.5閘室底板底部加配Φ28鋼筋，間距200mm，減小地基不均勻沉降對(duì)閘室的影響。3.2.4“引”，左側(cè)閘墻除壩下0+19.50～壩下0+44.00采用原設(shè)計(jì)的混合式閘墻外，壩下0+44.00～壩下0+99.5改用重力式閘墻，且在閘墻后面采用砂卵石回填，并在大腳以上94.50,96.50,98.50三個(gè)高程分別設(shè)置集水管，收集地下水經(jīng)由下閘首排入下游河道。