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摘要：云南省宣威市达开水电站拦河坝地基主要由第四系全新冲洪积物及湖相沉积物组成，相交频繁，水电站座落干深厚覆盖层上，覆盖层厚83.13m，地基条件较差，该文主要针对该水电站工程在深厚软土地基上修筑土石坝有关技术问题进行分析探讨。
关键词：达开水电站 深厚软土地基 土石坝 技术问题
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-006-02
达开水电站位于云南省宣威市境内，距离宣威市城区55km。装机6万kw，坝高27.3m。坝顶长度150m，坝底宽150m坝顶宽度8m，大坝建基面高程1568m坝项高程1595.3m。水库正常蓄水位1592.5m，相应库容534-44×104m3，座落于厚83.13m的深厚覆盖层上，地基条件较差，具体如下：
1 地质条件
1.1 地层情况
拦河坝地基土主要由第四系全新冲洪积物及湖相沉积物组成，相变频繁。各土层自上而下分别如下：
(1)l层卵石夹漂石：青黑色、灰黑色夹灰白色，卵石含量65％左右，径一般在4～6cn，漂石含量25％左右，径一般在20～30cm，由少量圆砾石充填卵石及漂石之间，主要成分是强～弱风化的青黑色玄武岩及灰白色灰岩。
(2)2层圆砾夹卵石：棕黑色、棕红色、青灰色夹灰色，稍湿～湿，稍密，圆砾含量50％左右，呈亚圆状，卵石含量30％左右，呈亚圆状，由泥砂及粘土物质充填，主要成分是强风化玄武岩、灰岩。层底高程1568.97m，层底深度7.60m，层厚6.10m。
(3)1层高液限粉、粘土：湖积层，深灰色、灰褐色，可塑，湿，具垂向纹理，面铁、锰质富积，呈灰黑色，为河道堰塞湖沉积，偶夹未腐烂的叶及木屑，呈纤维薄片。层底高程1550.97m，层底深度18.0m，层厚10.4m。
(4)2层高液限粘土：湖积层，深灰色、灰褐色，可塑，湿，具垂向纹理，面铁、锰质富积，呈灰黑色，为河道堰塞湖沉积。18.10m处有1.0cm粉砂：灰白色，湿。21.50～21.53m粉砂：灰褐色、灰白色，湿，松散。26.00m处有1.0cm粉砂：灰白色，湿。27.80m处有5.0cm粉砂：灰褐色夹灰白色，局部呈兰色夹斑点状，湿。层底高程154737m，层底深度29.20m，层厚11.20m。
(5)3层粘土：灰褐色、深灰色，稍湿，稍密，含25％左右的角砾，径一般在1.0～2.0cm，局部地方含少量碎石，径一般在4.0～6.0cm，主要成分是强～弱风化的灰岩、玄武岩及少量砂岩，其中在29.50～29.54m夹灰白色粉砂，松散，饱和。层底高程1543.97m，层底深度32.60m，层厚3.40m。
(6)层块石土：灰白色、青灰色，呈柱状，局部呈碎块状，块石含量在85％以上。
1.2 地层岩性
坝址区地层岩性较单一，下覆基岩主要是石碳系灰岩和白云质灰岩，分别为：
(1)中统黄龙群三段灰黄、灰白色厚层白云质灰岩夹泥岩：
(2)中统黄龙群二段灰褐色厚层白云质灰岩，夹方解石团块：
(3)中统黄龙群一段灰色厚层白云质灰岩：下统大塘组四段灰色厚层巨厚层白云质灰岩，含菊石。上覆为第四系洪冲积、残坡积、滑坡堆积分布较多，两岸坡主要是残坡积红土，厚度较浅。河床为全新冲洪积层及湖滨积层组成，相变频繁，厚度5～60m以上。
2 大坝基础地基处理
根据坝址钻孔揭示，大坝河床基础主要由第四系全新冲洪积物和湖相沉积物组成，相变频繁，各土层自上而下分别组成为卵石夹漂石、园砾夹卵石、高液限粉、粘土(湖积层)、高液限粘土(湖积层)、粘土和块石土等组成，湖积层(软土层)分布面积大而厚，承载力低，变形大，孔压高，因此坝处理设计的合理性和施工质量，将是本工程成败的关键。在分析本坝址软土物理力学性质的基础上，综合目前振冲桩施工、检测资料后，提出意见。
(1)设计综合考虑各种因素讨论后，采用振冲碎石桩对大坝上、下游棱体坝基加固处理措施是可行的。采用75Kv振冲器制作碎石桩，桩距1.5m、桩深18m，(软土置换率不小于30％)，坝轴线上、下游35m以外地区由于坝基荷载减小碎石桩桩距、桩深建议适当调整。
(2)严格控制施工质量和制桩工艺
振冲试验必须按规范进行，认真控制施工质量，就是对施工中所用的水、电和碎石料三者的控制，水的控制是对水量和水压控制，水量要充足，必须保证充满全孔，防止坍孔，但不宜过量，以防冲孔，把填料冲出。对强度低的土水压要小些，强度高的土、水压要大些。成孔过程中水压和水量宜大不宜小，到设计深度时，要降低水压；加料振密过程中，水压和水量均宜小。
电主要控制振密过程中的密实电流(电压380V)。注意密实电流是指振冲器在固定深度上留振15s的稳定电流值，不能以瞬间的最大电流值作为密实电流。
碎石料的控制，原则上要“少吃多餐”，严格控制施工工艺。施工过程中应采用较高水压成孔和清孔，振冲器在孔内应上、下反复2次形成较稳定的桩孔后、将振冲器放入孔内、从孔底每一次提升高度0.5～0.6m然后向孔内均匀添加碎石、填料小于Im／次，以后每次向上提升0.5m制桩、填料小于08m次，制桩水压0，4MPa，制桩密实电流严格按试验桩确定的要求控制，每段留振时间应大于15秒。碎石桩填料应采用连续级配、最大粒径控制在100mm以内。
(3)造孔工艺
鉴于本坝址软土特性、常用的振冲水冲法造孔工艺工效较低，为加快施工进度、建议应用直接振冲造孔制桩和用先道孔造孔制桩比较后，再确定制桩工艺方法。
(4)碎石桩复合地基的现场试验
为获得碎石桩和复合地基承载力。建议业主委托有资质的检测单位在，现场进行载荷试验，为工程设计和确定质量检测标准提供准确、可靠的有关数据。
3 心墙区软土地基处理
(1)由于软土的工程特性、心墙坝基可能产生以下问题：1)由于粘土强度低，使坝基产生局部塑性破坏；2)坝基出现较大的沉降和不均匀沉降，心墙出现纵横向裂缝、破坏心墙整体性。
(2)心墙软土层内河道堵塞沉积、常有透镜体砂土夹层出现、对防渗不利。设计分别在心墙两侧各布置两排了连续式搅拌桩形成防渗体，其余部位采用桩距1.5m，桩深约24～30m的三角形布置形成复合桩基，提高地基强度减少沉降量。
鉴于粘土心墙是挡水的关键建筑结构、要求心墙及地基各自应具有可靠的防渗特性，为确保心墙坝基防渗结构可靠性、并有利于与心墙连接，建议将心墙部位水泥连锁柱式搅拌桩防渗结构，改为技术可靠，施工简便、防渗效果可靠的砼防渗墙，作为心墙坝基的防渗墙防渗两岸与基岩连接、河床部位采用悬挂式、深度18m并且插入相对不透水层，墙厚0.6m、C10常规砼墙。墙顶设纯口，以适应不均匀沉降。
(3)为减少心墙地基沉降并协调两侧坝壳地基变形、心墙区同样需采用碎石桩加固地基，其布孔及施工参数类同坝壳地基碎石桩。
(4)根据软土性质及分布情况、建议研究将河床部位心墙建基面提高的可能性。
(5)为提高坝基稳定性，建议研究上、下游坝脚区增设反压平台的必要性。
4 对坝体结构建议
(1)建议坝基下部增设无纺布(土工织物)以均化坝基沉降，减少不均匀沉降，无纺布上、下需设砂垫层。坝基表层清除腐植物即可。
(2)关于心墙与溢洪道和基岩岸坡连接。心墙与溢洪道连接一般溢洪道外边墙建成斜坡要大于1：0.3，并铺填厚1m左右纯粘土，再填筑心墙粘土。心墙与基岩岸坡连接，一般在基岩部位先铺设厚0.5～1.0m砼垫层，再铺一层厚1m左右纯粘土，再填筑心墙。两岸接触宽必须满足接触渗流要求。
5 关于坝基振冲置换桩的几点建议
大坝坝基采用振冲置换法加固地基的机理是比较复杂的：许多工程实践证明，振冲不易使粘性土密实，也不液化，振冲器的振动一方面使碎石可望而不可桩密实，另一方面以碎石为介质传递振动桥压力，加大振动的影响范围，因此，在振动过程中，主要的作用是对土起振动桥压作用和振冲置换碎石作用。所以粘性软土中的碎石桩与桩间的相互作用组成复合地基，来承受上部荷载，地基处理后，承载力应满足上部垂直荷载。
(1)根据坝基允许承载力来调整坝体体型，使坝基承载力在允许范围内，如心墙及滤层及其影响部位，坝基振冲桩振冲直径80cm。桩深18m、桩距1.5m～1.6m：体部位可接坝体滑弧稳定要求，适当调整桩距或桩深，设计应根据此原则，最终确定坝体体型和坝基各的桩径，桩深和桩距。
(2)为了减少坝基不均匀沉降，建议在坝体与坝基接触面铺设iT织物，以调整坝体不均匀沉降，防止出现裂缝。
(3)为了增加坝基承载力，防止沉降变，建议坝体填筑速度不能太快，逐步加荷，使上坝荷载适应地基变形及承载力增加。
(4)必须确保振冲桩施工质量，使每棵桩都达到设计要求。
(5)加强监督管理，建议完善各种制度，跟班监理。
关键词：达开水电站 深厚软土地基 土石坝 技术问题
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1007-3973(2010)011-006-02
达开水电站位于云南省宣威市境内，距离宣威市城区55km。装机6万kw，坝高27.3m。坝顶长度150m，坝底宽150m坝顶宽度8m，大坝建基面高程1568m坝项高程1595.3m。水库正常蓄水位1592.5m，相应库容534-44×104m3，座落于厚83.13m的深厚覆盖层上，地基条件较差，具体如下：
1 地质条件
1.1 地层情况
拦河坝地基土主要由第四系全新冲洪积物及湖相沉积物组成，相变频繁。各土层自上而下分别如下：
(1)l层卵石夹漂石：青黑色、灰黑色夹灰白色，卵石含量65％左右，径一般在4～6cn，漂石含量25％左右，径一般在20～30cm，由少量圆砾石充填卵石及漂石之间，主要成分是强～弱风化的青黑色玄武岩及灰白色灰岩。
(2)2层圆砾夹卵石：棕黑色、棕红色、青灰色夹灰色，稍湿～湿，稍密，圆砾含量50％左右，呈亚圆状，卵石含量30％左右，呈亚圆状，由泥砂及粘土物质充填，主要成分是强风化玄武岩、灰岩。层底高程1568.97m，层底深度7.60m，层厚6.10m。
(3)1层高液限粉、粘土：湖积层，深灰色、灰褐色，可塑，湿，具垂向纹理，面铁、锰质富积，呈灰黑色，为河道堰塞湖沉积，偶夹未腐烂的叶及木屑，呈纤维薄片。层底高程1550.97m，层底深度18.0m，层厚10.4m。
(4)2层高液限粘土：湖积层，深灰色、灰褐色，可塑，湿，具垂向纹理，面铁、锰质富积，呈灰黑色，为河道堰塞湖沉积。18.10m处有1.0cm粉砂：灰白色，湿。21.50～21.53m粉砂：灰褐色、灰白色，湿，松散。26.00m处有1.0cm粉砂：灰白色，湿。27.80m处有5.0cm粉砂：灰褐色夹灰白色，局部呈兰色夹斑点状，湿。层底高程154737m，层底深度29.20m，层厚11.20m。
(5)3层粘土：灰褐色、深灰色，稍湿，稍密，含25％左右的角砾，径一般在1.0～2.0cm，局部地方含少量碎石，径一般在4.0～6.0cm，主要成分是强～弱风化的灰岩、玄武岩及少量砂岩，其中在29.50～29.54m夹灰白色粉砂，松散，饱和。层底高程1543.97m，层底深度32.60m，层厚3.40m。
(6)层块石土：灰白色、青灰色，呈柱状，局部呈碎块状，块石含量在85％以上。
1.2 地层岩性
坝址区地层岩性较单一，下覆基岩主要是石碳系灰岩和白云质灰岩，分别为：
(1)中统黄龙群三段灰黄、灰白色厚层白云质灰岩夹泥岩：
(2)中统黄龙群二段灰褐色厚层白云质灰岩，夹方解石团块：
(3)中统黄龙群一段灰色厚层白云质灰岩：下统大塘组四段灰色厚层巨厚层白云质灰岩，含菊石。上覆为第四系洪冲积、残坡积、滑坡堆积分布较多，两岸坡主要是残坡积红土，厚度较浅。河床为全新冲洪积层及湖滨积层组成，相变频繁，厚度5～60m以上。
2 大坝基础地基处理
根据坝址钻孔揭示，大坝河床基础主要由第四系全新冲洪积物和湖相沉积物组成，相变频繁，各土层自上而下分别组成为卵石夹漂石、园砾夹卵石、高液限粉、粘土(湖积层)、高液限粘土(湖积层)、粘土和块石土等组成，湖积层(软土层)分布面积大而厚，承载力低，变形大，孔压高，因此坝处理设计的合理性和施工质量，将是本工程成败的关键。在分析本坝址软土物理力学性质的基础上，综合目前振冲桩施工、检测资料后，提出意见。
(1)设计综合考虑各种因素讨论后，采用振冲碎石桩对大坝上、下游棱体坝基加固处理措施是可行的。采用75Kv振冲器制作碎石桩，桩距1.5m、桩深18m，(软土置换率不小于30％)，坝轴线上、下游35m以外地区由于坝基荷载减小碎石桩桩距、桩深建议适当调整。
(2)严格控制施工质量和制桩工艺
振冲试验必须按规范进行，认真控制施工质量，就是对施工中所用的水、电和碎石料三者的控制，水的控制是对水量和水压控制，水量要充足，必须保证充满全孔，防止坍孔，但不宜过量，以防冲孔，把填料冲出。对强度低的土水压要小些，强度高的土、水压要大些。成孔过程中水压和水量宜大不宜小，到设计深度时，要降低水压；加料振密过程中，水压和水量均宜小。
电主要控制振密过程中的密实电流(电压380V)。注意密实电流是指振冲器在固定深度上留振15s的稳定电流值，不能以瞬间的最大电流值作为密实电流。
碎石料的控制，原则上要“少吃多餐”，严格控制施工工艺。施工过程中应采用较高水压成孔和清孔，振冲器在孔内应上、下反复2次形成较稳定的桩孔后、将振冲器放入孔内、从孔底每一次提升高度0.5～0.6m然后向孔内均匀添加碎石、填料小于Im／次，以后每次向上提升0.5m制桩、填料小于08m次，制桩水压0，4MPa，制桩密实电流严格按试验桩确定的要求控制，每段留振时间应大于15秒。碎石桩填料应采用连续级配、最大粒径控制在100mm以内。
(3)造孔工艺
鉴于本坝址软土特性、常用的振冲水冲法造孔工艺工效较低，为加快施工进度、建议应用直接振冲造孔制桩和用先道孔造孔制桩比较后，再确定制桩工艺方法。
(4)碎石桩复合地基的现场试验
为获得碎石桩和复合地基承载力。建议业主委托有资质的检测单位在，现场进行载荷试验，为工程设计和确定质量检测标准提供准确、可靠的有关数据。
3 心墙区软土地基处理
(1)由于软土的工程特性、心墙坝基可能产生以下问题：1)由于粘土强度低，使坝基产生局部塑性破坏；2)坝基出现较大的沉降和不均匀沉降，心墙出现纵横向裂缝、破坏心墙整体性。
(2)心墙软土层内河道堵塞沉积、常有透镜体砂土夹层出现、对防渗不利。设计分别在心墙两侧各布置两排了连续式搅拌桩形成防渗体，其余部位采用桩距1.5m，桩深约24～30m的三角形布置形成复合桩基，提高地基强度减少沉降量。
鉴于粘土心墙是挡水的关键建筑结构、要求心墙及地基各自应具有可靠的防渗特性，为确保心墙坝基防渗结构可靠性、并有利于与心墙连接，建议将心墙部位水泥连锁柱式搅拌桩防渗结构，改为技术可靠，施工简便、防渗效果可靠的砼防渗墙，作为心墙坝基的防渗墙防渗两岸与基岩连接、河床部位采用悬挂式、深度18m并且插入相对不透水层，墙厚0.6m、C10常规砼墙。墙顶设纯口，以适应不均匀沉降。
(3)为减少心墙地基沉降并协调两侧坝壳地基变形、心墙区同样需采用碎石桩加固地基，其布孔及施工参数类同坝壳地基碎石桩。
(4)根据软土性质及分布情况、建议研究将河床部位心墙建基面提高的可能性。
(5)为提高坝基稳定性，建议研究上、下游坝脚区增设反压平台的必要性。
4 对坝体结构建议
(1)建议坝基下部增设无纺布(土工织物)以均化坝基沉降，减少不均匀沉降，无纺布上、下需设砂垫层。坝基表层清除腐植物即可。
(2)关于心墙与溢洪道和基岩岸坡连接。心墙与溢洪道连接一般溢洪道外边墙建成斜坡要大于1：0.3，并铺填厚1m左右纯粘土，再填筑心墙粘土。心墙与基岩岸坡连接，一般在基岩部位先铺设厚0.5～1.0m砼垫层，再铺一层厚1m左右纯粘土，再填筑心墙。两岸接触宽必须满足接触渗流要求。
5 关于坝基振冲置换桩的几点建议
大坝坝基采用振冲置换法加固地基的机理是比较复杂的：许多工程实践证明，振冲不易使粘性土密实，也不液化，振冲器的振动一方面使碎石可望而不可桩密实，另一方面以碎石为介质传递振动桥压力，加大振动的影响范围，因此，在振动过程中，主要的作用是对土起振动桥压作用和振冲置换碎石作用。所以粘性软土中的碎石桩与桩间的相互作用组成复合地基，来承受上部荷载，地基处理后，承载力应满足上部垂直荷载。
(1)根据坝基允许承载力来调整坝体体型，使坝基承载力在允许范围内，如心墙及滤层及其影响部位，坝基振冲桩振冲直径80cm。桩深18m、桩距1.5m～1.6m：体部位可接坝体滑弧稳定要求，适当调整桩距或桩深，设计应根据此原则，最终确定坝体体型和坝基各的桩径，桩深和桩距。
(2)为了减少坝基不均匀沉降，建议在坝体与坝基接触面铺设iT织物，以调整坝体不均匀沉降，防止出现裂缝。
(3)为了增加坝基承载力，防止沉降变，建议坝体填筑速度不能太快，逐步加荷，使上坝荷载适应地基变形及承载力增加。
(4)必须确保振冲桩施工质量，使每棵桩都达到设计要求。
(5)加强监督管理，建议完善各种制度，跟班监理。