某地面板堆石坝趾板基础开挖施工技术探析

郭友刚

摘 要：在地面板堆石坝施工过程中，趾板是地面基础和混凝土面板连接的主要构件，在防渗方面发挥着重要的作用。基于此，本文以实际工程为例，对混凝土面板堆石坝基础开挖施工进行了探讨。

关键词：地面板 堆石趾板基础 开挖施工 技术

1.工程概况

肖家河水库大坝采用混凝土面板堆石坝，坝顶高程201.30m，防浪墙顶高程202.50m，趾板处河床建基面高程140.00m，最大坝高61.30m，坝顶宽7.00m，坝顶长297.41m。上游坝坡1∶1.4，下游坡坡1∶1.3，在下游坡180.00m和160.00m高程处各设置2.00m宽平台。坝顶防浪墙采用混凝土矩形槽结构，与上游混凝土面板联接，上游侧最大墙高5.00m。趾板宽5.00m，厚0.60m，采用水平板式C30混凝土结构，等宽连续布置。水库大坝趾板座落于强风化下限以下1.00m左右的弱风化岩体上。基础灌浆帷幕轴线距离趾板上游1.50m，单排布置，初拟孔距1.50m，孔深按深入相对不透水层（q≤5Lu）下5.00m控制，左、右岸帷幕灌浆延伸长度分别为21.40m、70.00m。趾板基础固结灌浆共2排，于帷幕灌浆轴线上、下游1.00m处各设置1排，孔深为8.00～6.00m，孔距3.00m。如图1所示。

2.工程地质条件

肖家河坝址河床宽度2 2 m左右，左岸坡度15～20°，右岸坡度30～35°，两岸在180m以下基本为对称的V型谷，坝址河床出露粗粒斑状花岗岩，属硬岩。拟建混凝土面板堆石坝，趾板线左岸山体雄厚，基岩弱至微风化，建议表面岩体开挖3～5m；右岸岩石的透水性比左岸稍大，右岸坝肩附近强风化层较深，建议可部分挖除强风化岩层，趾板基础置于强风化层下部。坝基具备兴建中等高度混凝土面板堆石坝的工程地质条件。

3.坝基岩石开挖

3. 1趾板防渗体违位置岩石基础的开挖

对于趾板防渗体部位的岩石基础，应按照控制爆破要求进行开挖，且不宜开挖成过窄的深槽，需严格按设计图纸开挖，趾板与防渗反滤料不得与裂隙基岩直接接触，以免在承压水作用下，使其沿裂隙冲蚀。为了便于施工，互不干扰，坝体回填前，将两岸趾板按体型不留保护层一次预裂爆破开挖到位，两岸削坡清理工程完工，并清除松动岩块碎屑。趾板靠河侧一定需保留不少于50cm的岩体厚度并以圆弧联结，以保证满足灌浆帷幕的整体封闭及地基水力渗透稳定要求。腐植层，全风化土层彻底清除。坝轴线前逆坡按图纸坡开挖，轴线以后保留原山体，采用回填浆砌石或采用轻型震动碾碾压密实。根据具体情况另行具体处理。趾板锚筋及混凝土浇筑，一定要超前于坝体回填。

3.2坚硬岩体爆破开挖

坚硬岩体采用爆破方法开挖（在开挖轮廓边线上应用预裂爆破）。具体如下：

（1）根据坝基开挖处理特点：受施工导流与渡汛的制约，工期紧迫，场地狭窄，工种工序多施工干扰大，又受地下水影响，施工难度大；而趾板地基又是大坝主体防渗部位之特点，必须严格按设计要求控制施工质量，必须开工之前做好施工准备工作；施工中严格控制管理，做好施工原始记录；施工后会同监理，设计及其它有关部门共同组织验收、合格后方可进行下道工序施工。

（2）坝基开挖宜采用自上而下，先岸坡后河床的原则。开挖方式应与施工导流方式相协调，在导流洞施工期间，宜开挖河水位以上的两岸岸坡，截流以后开挖河水位以下的岸坡和河槽基坑抽槽。

（3）坝基开挖料凡是可用于填筑坝体的，应根据设计要求安排好填筑部位或备料堆场。尽量做到同时开挖与填筑，减少二次倒运。不能直接上坝填筑时，应考虑堆放在不妨碍施工的临时场地。

（4）对开挖深度大于8.0m岸坡上的趾板基岩开挖，宜采用孔径小于80mm深孔预裂爆破或孔径小于43mm的立面分层的浅孔爆破方式。爆破作业必须符合施工详图规定边界，并使开挖线或以下的基岩保持完好的状态。

（5）坡面开挖。在施工中要注意安全，应用预裂爆破和光面爆破。施工期如沿开挖边坡发生滑坡或塌方，应及时清除和处理。在邻近建筑物10m以内地段进行爆破时，应采取打防震孔或其它防震措施。

（6）不得在灌浆完毕区域及其附近进行爆破。因特殊情况，需经设计院同意方可按研究方法执行。永久建筑物的基础开挖必须符合施工详图规定的开挖边线、边坡和纵坡。在有结构要求的部位（建筑物底部有钢筋）不得欠挖，一般开挖最大误差不得大于10～20cm。

（7）一般情况下，开挖应自上而下分层开挖，先岸坡后河床，不允许采取自下而上或造成岩体倒悬的开挖方式。

（8）基础岩体的保护层（厚度不小于1.5m）采用手风钻逐层钻孔装药、火药起爆，严格控制每孔装药量不宜超过0.12～0.15kg/m（2#岩石炸药）以免震裂设计高程以下岩石。

（9）基础开挖后，表面因爆破震松（裂）的岩石及表面呈薄片状和尖角状突出岩石与裂隙岩石，均采用人工清除。以发生意料之外的基础缺陷，再作特殊处理。

（10）河床段趾板基础开挖宜采用手风钻钻孔爆破、浅孔弱爆方法，以避免基础受到破坏。趾板部位的断层要求挖深相当于断层宽度的1.2倍的槽子，用钢混凝土或混凝土塞填充处理。

（11）大坝两岸坡坝轴线前开挖应挖除岸坡倒悬体、反坡、陡坎和松动岩体。坝轴线后根据设代组文件给与处理。坝区两岸坡明挖部分均要求沿设计轮廓线钻预裂爆破孔，不留保护层一次到设计开挖建基面。趾板建基面开挖宜采用水平预裂方法。为保证蓄水后渗透稳定，趾板靠河一侧要留有50cm岩体的完整岩体。

（12）开挖施工前，初次可按线性装药量120g/m进行，最终成果，应通过爆破试验或结合生产性试验，取得合理的爆破参数指导施工，以确保建筑物基础的质量。

（13）预裂面的爆破可采用连续装药或间隔装药，但都为不偶合装药，应按设计线装药密度（应包括导爆索药量），把药卷与导爆索均匀地布于孔内，并应设法使药卷离开保留岩体一侧。

（14）在岩石边坡开挖过程中，为使保留岩体不受爆破的不良影响，除采取预裂爆破措施外，一般设置1～2排缓冲爆破孔，其孔距、装药量应小于主爆孔。与预裂面相邻的松动孔，应严格控制其爆破参数。最大一段起爆药量不得大于250g/m。

（15）在邻近建筑物的地段（10m以内）进行爆破时，必须严格控制浅孔火花起爆的装药量，建议采用手风钻造孔，孔距50cm，线装药量30g/ m。当装药量控制到最小程度仍不能满足要求时，应采取打防震孔或其它有效的防震措施。

3.3坝基的处理

（1）破碎带的处理措施

在对断层破碎带进行处理时，首先对其进行开挖，然后使用混凝土进行回填。开挖时，开挖深度为破碎带宽度的0.5倍，开口的宽度为破碎带宽度的两倍，选用C15混凝土进行回填处理，在将破碎带清理干净后，产生的狭窄沟槽要参考溶沟溶槽的处理方法处理。

（2）基表面的形态缺陷

在对坝基表面形态缺陷主要存在陡坎、倒悬、陡坡、陡壁等缺陷、对于坝轴线上游侧岸坡、趾板区出露的陡坎和倒悬使用C15混凝土进行回填处理，陡坎和倒悬经过处理以后坡度的陡度要控制在10.2～10.4以内，坝轴线上游范围中陡坎和倒悬的高度为2m>H≥0.8m的地方也需要使用混凝土进行回填。坝轴线上游的陡壁和陡坡在使用混凝土进行处理以后对于坡度仍然大于10.5的陡坡，要在距离陡坡面30m的范围内进行填筑。

（3）探钻孔处理措施

使用M15水泥砂浆对于坝基范围中地质勘探钻孔进行处理。在进行处理时，首先要将钻孔清扫干净，钻孔中的残渣深度要控制在20cm以内，然后冲洗钻孔，下管到孔底后进行注浆，将注浆管慢慢上提出注浆孔，直到有相同浓度的浆液反出后停止注浆。

4.结语

综上所述，在面板堆石坝施工过程中，趾板的开挖是一项重要的施工内容。在施工过程中，要全面考虑，保证开挖施工的安全性、功能性和可实施性可以达到要求。考虑到堆石坝基础的开挖范围比较大，开挖过程中会遇到比较多的地质缺陷以及不良地表，需要处理的坝基工程量比较大，因此，要合理的安排施工时间，保证开挖质量。

参考文献：

[1]SL228-98.混凝土面板堆石坝设计规范[S].2010：23.

[2]肖化文，陈传慧，熊泽斌.水布垭面板堆石坝趾板设计[J].水力发电，2005， （06）：73-75.