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摘 要：在我国大坝建设中,重力坝作为一种古老的坝型占有很大的比重,在可预见的将来,重力坝仍将是最主要的坝型之一。本文分析了重力坝地基施工中的地质问题，并提出处理措施，确保建筑物安全。
关键词：重力坝；施工；地基；问题分析；处理
1重力坝地基存在问题
目前我国坝基存在的地质缺陷及问题主要有以下几种：
1.1断层破碎带
1.1.1坝基抗滑稳定问题
坝基下存在缓倾角断层破碎带，缓倾角软弱夹层（层间剪切带）一样，不管其倾向上游或游 ，与其它结构面组合，均能构成对深层抗滑稳定有不利影响的楔形块体的组合边界条件，而缓倾角断层破碎带则构成控制性的滑移面，对坝基抗滑稳定产生不利影响。
1.1.2存在渗透稳定问题
断层破碎带中软弱破碎岩屑夹泥，在水库长期渗压水作用下产生细颗粒移动或颗粒成分，结构发生改变的现象，称为渗透变形或渗透破坏。主要破坏形式有流土、管涌、接触冲刷、沿断层顶底板接触面等，当断层破碎带物质产生渗透破坏后，将形成集中渗漏带，对大坝稳定带来不利影响。因此，在工程地质勘察中需要开展现场或室内的渗透稳定试验，求出临界比降、破坏比降，考虑一定的安全系数得出允许比降，进行渗透稳定性评价。
1.1.3产生压缩变形问题
据已建工程勘察实践表明，坝基（肩）岩体中发育规模不等的断层破碎带是普遍现象，而以陡倾角为主，次为中倾角及缓倾角。由于断层带构造岩力学强度和变形模量，随破碎程度加剧而降低，其中以软弱棱岩、角砾岩、构造粘土岩、断层泥及页岩中鳞片状挤压带降低最显著。因此断层破碎带可能产生压缩变形，导致坝基产生不均匀变形。坝基下分布陡倾角断层破碎带，使岩体的均一性、完整性遭到不同程度的破坏。最大主应力等值线分布产生明显的应力降，形成主应力等值线凹槽。而这一凹槽区易产生应力集中及压缩变形区域。岩受坝体传来的荷载后产生应力集中，导致发生不均匀沉陷。
1.1.4断层强透水带———集中渗漏问题
坝基岩体中的断层破碎带，最易构成强透水带，成为控制坝基渗漏的主要通道。集中渗漏通道呈带状分布，顺河向或斜交河向。断层破碎带多为碎裂结构岩体，一般透水率q>100Lu，渗透系数K=102-100cm/s。
1.2裂隙密集带
裂隙密集带在各类岩体中均有分布，但多见于火成岩及变质岩、混合岩地区。一般表现为具有单组裂隙（节理）或多组裂隙（节理）组成一定宽度的裂隙（节理）密集带，带宽几十厘米至几米，裂隙密度一般大于10条/m，延展长达10-20m，最长可达30-40m，有时带与带间距具有等距性。多组不同产状的裂隙交汇，形成裂隙交汇带，岩体破碎，呈碎裂或镶嵌碎裂结构，属于Ⅳ类岩體，岩体完整性差，力学强度及变形模量低，透水性增强。坝基岩体存在有裂隙密集带或交汇带，可能造成坝基局部不均匀变形，或者形成强透水带，可能构成坝基集中渗漏带。
1.3较大软弱夹层
坝基下分布有规模较大的软弱夹层（剪切带）时，存在的主要工程地质问题是：坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形等三大问题。
1.3.1坝基深层抗滑稳定问题
根据我国坝工勘察实践，坝基岩体多存在有缓倾角软弱夹层或泥化夹层，倾向上游或下游，与其它结构面及临空面组合，构成不利组合的楔形块体，对大坝深层抗滑稳定产生不利影响。我国已建的大型水电工程对软弱夹层的工程地质勘察、抗滑稳定评价及基础处理技术研究取得了丰富经验和长足的发展。规模较大软弱夹层，系指坝基岩体中具有连续分布的控制性软弱夹层，是坝基抗滑稳定控制性的重点勘察研究的软弱夹层（或层间剪切带）。
1.3.2坝基渗透稳定问题
软弱夹层或泥化夹层，在长期渗流水流作用下，可能产生渗透变形或渗透破坏，造成坝基下局部集中渗漏，导致坝基扬压力升高，威胁大坝稳定与安全。因此对软弱夹层的复杂岩基，必须做好防渗与排水设计，并保护夹层不发生渗透破坏。
1.3.3坝基沉陷变形问题
引起坝基不均匀变形（或不均匀沉陷变形）的因素，与岩体的不均一性及力学强度和变形模量有关。岩体的不均一性，系指岩性组合（软硬相间）及厚度变化较大，特别是含有多层软弱夹层（或层间剪切带）
的非均质岩体，夹层的力学强度和变形模量较低，在大坝荷载作用下，有可能产生不均匀沉陷变形，影响建筑物安全。
2 重力坝地基稳定性处理措施
2.1混凝土塞沿断层破碎带开挖出一定深度的倒梯形槽，将其中软弱构造岩及两侧破碎岩体清除，然后回填混凝土，其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两岸新鲜完整基岩上。对顺河向的软弱带，除坝基内作混凝土塞子外，并应向上下游伸出坝外，以改善坝基承载能力。
2.2混凝土拱（或梁）、混凝土垫层对于很宽的断层破碎带，采用混凝土拱的处理型式，将坝体应力传送到两侧的完整岩体上，避免断层破碎带产生过大的压缩变形。也可以采用混凝土梁的处理型式。当大小断层密集交错，软弱破碎岩体的范围较大时，为改善坝基应力条件，可浇筑混凝土、钢筋混凝土垫层。
2.3明挖、洞挖处理
2.3.1明挖：当缓倾角软弱夹层埋藏较浅时，将其全部挖除，最为安全可靠。
2.3.2洞挖：沿缓倾角软弱夹层的倾向，布置一定数量的纵模交错的平洞，挖出部分夹层后，再回填混凝土，形成混凝土抗滑键，并进行固结灌浆和接触灌浆，提高平洞部位的摩擦系数，以满足沿软弱夹层的抗滑稳定要求。
2.4大直径钢筋混凝土桩
在坝基范围内用若干口径钻孔穿过缓倾角软弱夹层（带），进入完整岩体中，孔内放置钢筋并浇筑混凝土，形成钢筋混凝土桩。坝工实践表明，钢筋混凝土桩可以把软弱夹层上下部岩体联成整体，并将应力传至深部岩体，具有抗滑和减少坝体水平变形作用。
2.5混凝土深齿墙
在坝基中用深挖齿墙截断缓倾角软弱夹层，使齿墙嵌入软弱夹层下部的完整岩体一定深度，依靠嵌入部分混凝土齿墙的嵌固力，软弱夹层的摩擦力和下游抗力体三者联合作用，来满足坝基深层抗滑稳定要求。这是一种处理软弱夹层的有效型式。对于缓倾下游的软弱夹层，需要利用下游岩体作为抗力时，应详细查明下游抗力体的地质条件，必要时，可对下游抗力体采用固结灌浆，设置钢筋混凝土桩、压重等加固措施，以提高下游抗力体的岩体完整性和承载能力，减少坝基变形。
2.6固结灌浆
固结灌浆是加固坝基的一种常用工程措施，它是用适当的压力将水泥浆液或其它化学固化材料灌注到地质缺陷部位，如断层破碎带、软弱夹层、深风化槽、裂隙密集带、卸荷带中去、待浆液固化后，起到增加岩体完整性、提高岩体弹性模量、减少坝基沉陷的作用。布置在防渗帷幕前的坝基固结灌浆，并能起到提高坝基浅层的抗渗性，达到加强防渗帷幕的目的。
2.7坝基防渗和排水
坝基防渗和排水设施的主要目的是为了减少坝基渗流量，降低坝基扬压力至设计允许值以内。
坝基防渗
2.7.1岩基上建坝的防渗设施
型式有水平和垂直两种。水平防渗型式是在坝基上游一定范围内，用隔水材料筑成铺盖。垂直防渗型式有防渗帷幕和混凝土防渗墙等，防渗设施除在坝体挡水前沿全线布置外应根据坝址水文地质工程地质条件，向两岸伸入一定的长度和足够的深度，并与河床部位的防渗设施连成整体，以防止产生绕坝渗漏，不致影响两岸岸坡的稳定，两岸防渗设施大都采用防渗灌浆帷幕，可在岸坡地表直接进行灌浆
2.7.2坝基排水
坝基处理中，普遍在地防渗帷幕下游设置进入基岩一定深度的排水孔，是降低坝基扬压力的有效措施。如果坝基地质条件十分良好，经过充分论证，可以仅设置排水孔，而不设防渗帷幕。为了充分发挥排水的降压作用，对于高坝，除在帷幕下游设置一道主排水孔外，还可设置道辅助排水孔。中、低坝则可视情况增设道，必要时还可沿横向廊道或在宽缝空腔内设置，在岸坡坝段，一般在坝体内专门设置纵横向排水廊道，并使渗水尽量靠近低处坝基面排出坝体外，以降低岸坡部位的坝基渗透压力，有利于坝体的侧向稳定重力坝地基处理综合评价。
3 结语
综合上述处理措施 有针对性地对坝基进行加固处理，能很好的解决不同地质对造成坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形问题，保障大坝安全运行。
关键词：重力坝；施工；地基；问题分析；处理
1重力坝地基存在问题
目前我国坝基存在的地质缺陷及问题主要有以下几种：
1.1断层破碎带
1.1.1坝基抗滑稳定问题
坝基下存在缓倾角断层破碎带，缓倾角软弱夹层（层间剪切带）一样，不管其倾向上游或游 ，与其它结构面组合，均能构成对深层抗滑稳定有不利影响的楔形块体的组合边界条件，而缓倾角断层破碎带则构成控制性的滑移面，对坝基抗滑稳定产生不利影响。
1.1.2存在渗透稳定问题
断层破碎带中软弱破碎岩屑夹泥，在水库长期渗压水作用下产生细颗粒移动或颗粒成分，结构发生改变的现象，称为渗透变形或渗透破坏。主要破坏形式有流土、管涌、接触冲刷、沿断层顶底板接触面等，当断层破碎带物质产生渗透破坏后，将形成集中渗漏带，对大坝稳定带来不利影响。因此，在工程地质勘察中需要开展现场或室内的渗透稳定试验，求出临界比降、破坏比降，考虑一定的安全系数得出允许比降，进行渗透稳定性评价。
1.1.3产生压缩变形问题
据已建工程勘察实践表明，坝基（肩）岩体中发育规模不等的断层破碎带是普遍现象，而以陡倾角为主，次为中倾角及缓倾角。由于断层带构造岩力学强度和变形模量，随破碎程度加剧而降低，其中以软弱棱岩、角砾岩、构造粘土岩、断层泥及页岩中鳞片状挤压带降低最显著。因此断层破碎带可能产生压缩变形，导致坝基产生不均匀变形。坝基下分布陡倾角断层破碎带，使岩体的均一性、完整性遭到不同程度的破坏。最大主应力等值线分布产生明显的应力降，形成主应力等值线凹槽。而这一凹槽区易产生应力集中及压缩变形区域。岩受坝体传来的荷载后产生应力集中，导致发生不均匀沉陷。
1.1.4断层强透水带———集中渗漏问题
坝基岩体中的断层破碎带，最易构成强透水带，成为控制坝基渗漏的主要通道。集中渗漏通道呈带状分布，顺河向或斜交河向。断层破碎带多为碎裂结构岩体，一般透水率q>100Lu，渗透系数K=102-100cm/s。
1.2裂隙密集带
裂隙密集带在各类岩体中均有分布，但多见于火成岩及变质岩、混合岩地区。一般表现为具有单组裂隙（节理）或多组裂隙（节理）组成一定宽度的裂隙（节理）密集带，带宽几十厘米至几米，裂隙密度一般大于10条/m，延展长达10-20m，最长可达30-40m，有时带与带间距具有等距性。多组不同产状的裂隙交汇，形成裂隙交汇带，岩体破碎，呈碎裂或镶嵌碎裂结构，属于Ⅳ类岩體，岩体完整性差，力学强度及变形模量低，透水性增强。坝基岩体存在有裂隙密集带或交汇带，可能造成坝基局部不均匀变形，或者形成强透水带，可能构成坝基集中渗漏带。
1.3较大软弱夹层
坝基下分布有规模较大的软弱夹层（剪切带）时，存在的主要工程地质问题是：坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形等三大问题。
1.3.1坝基深层抗滑稳定问题
根据我国坝工勘察实践，坝基岩体多存在有缓倾角软弱夹层或泥化夹层，倾向上游或下游，与其它结构面及临空面组合，构成不利组合的楔形块体，对大坝深层抗滑稳定产生不利影响。我国已建的大型水电工程对软弱夹层的工程地质勘察、抗滑稳定评价及基础处理技术研究取得了丰富经验和长足的发展。规模较大软弱夹层，系指坝基岩体中具有连续分布的控制性软弱夹层，是坝基抗滑稳定控制性的重点勘察研究的软弱夹层（或层间剪切带）。
1.3.2坝基渗透稳定问题
软弱夹层或泥化夹层，在长期渗流水流作用下，可能产生渗透变形或渗透破坏，造成坝基下局部集中渗漏，导致坝基扬压力升高，威胁大坝稳定与安全。因此对软弱夹层的复杂岩基，必须做好防渗与排水设计，并保护夹层不发生渗透破坏。
1.3.3坝基沉陷变形问题
引起坝基不均匀变形（或不均匀沉陷变形）的因素，与岩体的不均一性及力学强度和变形模量有关。岩体的不均一性，系指岩性组合（软硬相间）及厚度变化较大，特别是含有多层软弱夹层（或层间剪切带）
的非均质岩体，夹层的力学强度和变形模量较低，在大坝荷载作用下，有可能产生不均匀沉陷变形，影响建筑物安全。
2 重力坝地基稳定性处理措施
2.1混凝土塞沿断层破碎带开挖出一定深度的倒梯形槽，将其中软弱构造岩及两侧破碎岩体清除，然后回填混凝土，其作用是使坝体荷载经混凝土塞传到两岸新鲜完整基岩上。对顺河向的软弱带，除坝基内作混凝土塞子外，并应向上下游伸出坝外，以改善坝基承载能力。
2.2混凝土拱（或梁）、混凝土垫层对于很宽的断层破碎带，采用混凝土拱的处理型式，将坝体应力传送到两侧的完整岩体上，避免断层破碎带产生过大的压缩变形。也可以采用混凝土梁的处理型式。当大小断层密集交错，软弱破碎岩体的范围较大时，为改善坝基应力条件，可浇筑混凝土、钢筋混凝土垫层。
2.3明挖、洞挖处理
2.3.1明挖：当缓倾角软弱夹层埋藏较浅时，将其全部挖除，最为安全可靠。
2.3.2洞挖：沿缓倾角软弱夹层的倾向，布置一定数量的纵模交错的平洞，挖出部分夹层后，再回填混凝土，形成混凝土抗滑键，并进行固结灌浆和接触灌浆，提高平洞部位的摩擦系数，以满足沿软弱夹层的抗滑稳定要求。
2.4大直径钢筋混凝土桩
在坝基范围内用若干口径钻孔穿过缓倾角软弱夹层（带），进入完整岩体中，孔内放置钢筋并浇筑混凝土，形成钢筋混凝土桩。坝工实践表明，钢筋混凝土桩可以把软弱夹层上下部岩体联成整体，并将应力传至深部岩体，具有抗滑和减少坝体水平变形作用。
2.5混凝土深齿墙
在坝基中用深挖齿墙截断缓倾角软弱夹层，使齿墙嵌入软弱夹层下部的完整岩体一定深度，依靠嵌入部分混凝土齿墙的嵌固力，软弱夹层的摩擦力和下游抗力体三者联合作用，来满足坝基深层抗滑稳定要求。这是一种处理软弱夹层的有效型式。对于缓倾下游的软弱夹层，需要利用下游岩体作为抗力时，应详细查明下游抗力体的地质条件，必要时，可对下游抗力体采用固结灌浆，设置钢筋混凝土桩、压重等加固措施，以提高下游抗力体的岩体完整性和承载能力，减少坝基变形。
2.6固结灌浆
固结灌浆是加固坝基的一种常用工程措施，它是用适当的压力将水泥浆液或其它化学固化材料灌注到地质缺陷部位，如断层破碎带、软弱夹层、深风化槽、裂隙密集带、卸荷带中去、待浆液固化后，起到增加岩体完整性、提高岩体弹性模量、减少坝基沉陷的作用。布置在防渗帷幕前的坝基固结灌浆，并能起到提高坝基浅层的抗渗性，达到加强防渗帷幕的目的。
2.7坝基防渗和排水
坝基防渗和排水设施的主要目的是为了减少坝基渗流量，降低坝基扬压力至设计允许值以内。
坝基防渗
2.7.1岩基上建坝的防渗设施
型式有水平和垂直两种。水平防渗型式是在坝基上游一定范围内，用隔水材料筑成铺盖。垂直防渗型式有防渗帷幕和混凝土防渗墙等，防渗设施除在坝体挡水前沿全线布置外应根据坝址水文地质工程地质条件，向两岸伸入一定的长度和足够的深度，并与河床部位的防渗设施连成整体，以防止产生绕坝渗漏，不致影响两岸岸坡的稳定，两岸防渗设施大都采用防渗灌浆帷幕，可在岸坡地表直接进行灌浆
2.7.2坝基排水
坝基处理中，普遍在地防渗帷幕下游设置进入基岩一定深度的排水孔，是降低坝基扬压力的有效措施。如果坝基地质条件十分良好，经过充分论证，可以仅设置排水孔，而不设防渗帷幕。为了充分发挥排水的降压作用，对于高坝，除在帷幕下游设置一道主排水孔外，还可设置道辅助排水孔。中、低坝则可视情况增设道，必要时还可沿横向廊道或在宽缝空腔内设置，在岸坡坝段，一般在坝体内专门设置纵横向排水廊道，并使渗水尽量靠近低处坝基面排出坝体外，以降低岸坡部位的坝基渗透压力，有利于坝体的侧向稳定重力坝地基处理综合评价。
3 结语
综合上述处理措施 有针对性地对坝基进行加固处理，能很好的解决不同地质对造成坝基深层抗滑稳定、渗透稳定、不均匀变形问题，保障大坝安全运行。