CN110344430B - 坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，1，软弱夹层置换比例的确定；2，水平抗剪洞施工：通过位于河流两岸的施工交通洞延伸到坝下开挖水平抗剪洞，水平抗剪洞的方向垂直于河流的流向；水平抗剪洞开挖施工中做好洞壁置换洞的施工点位；3，置换洞施工：根据步骤2确定的置换洞施工点位对软弱夹层进行掘进置换施工，置换洞施工在两个相邻的水平抗剪洞之间进行，置换洞方向垂直于水平抗剪洞；4，置换洞灌浆及抗剪洞回填施工。本发明针对坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层地质特点，通过施工水平抗剪洞和置换洞，有效解决了近水平状深埋软弱夹层的加固处理难题。
Description
技术领域
本发明涉及坝基深埋软弱夹层的处理方法，尤其是涉及坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法。
背景技术
大坝作为流域水资源开发与利用的一项重要基础设施，其安全运营对于下游沿岸居民的生命财产安全有着重要的影响。在大坝设计时，为确保工程的安全稳定，需要对坝基岩体内存在的软弱夹层进行加固处理。目前，常用的加固处理方法主要有齿槽加固、抗剪洞加固和灌浆加固。齿槽加固和抗剪洞加固的主要目的是直接清除各种不能满足要求的软弱夹层；灌浆加固的目的是改善坝基软弱夹层的力学性能。
但是，当坝基岩体内存在连续性较好、近水平分布的深埋软弱夹层时，要保证工程的安全稳定，必须对坝基岩体内软弱夹层进行处理。对于上述近水平分布的深埋软弱夹层，齿槽开挖不仅经济代价较大，还大量占据直线施工工期；初步工程设计方案计算表明，在该种地质条件下，抗剪洞因置换比例高而洞间距不能满足要求。鉴于软弱夹层所含泥化夹层的厚度较薄且含泥量较高，灌浆处理的效果也不甚理想。
发明内容
本发明目的在于提供一种坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，有效解决近水平状深埋软弱夹层的加固处理难题。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，包括下述步骤：
步骤1，软弱夹层置换比例的确定：
根据坝基抗滑稳定对软弱夹层综合抗剪参数的要求，基于水平抗剪洞回填混凝土的强度参数、软弱夹层置换充填材料的强度参数和软弱夹层的强度参数，按下式计算所述水平抗剪洞数量及软弱夹层的置换比例：
式中，P表示水平抗剪洞与坝基面积比；k表示两相邻水平抗剪洞之间软弱夹层置换的比例，以百分数表示；c 1为水平抗剪洞回填混凝土的参数；c 2为软弱夹层置换后充填材料的参数； C3为软弱夹层的参数；f为软弱夹层处理后的综合抗剪参数；
步骤2，水平抗剪洞施工：
通过位于河流两岸的施工交通洞延伸到坝下开挖水平抗剪洞，水平抗剪洞的方向垂直于河流的流向；水平抗剪洞开挖施工过程中做好洞壁的地质素描，开挖、地质素描和支护同步进行；在地质素描图上布置置换洞的施工点位；水平抗剪洞支护采用喷锚支护设计，开挖完成后进行底板浇筑及水电管路布设，在所述底板与边墙处预留排水沟和集水池；
步骤3，置换洞施工：
根据步骤2确定的所述置换洞施工点位，使用基岩式泥水平衡顶管机或水平定向钻对软弱夹层进行掘进置换施工，置换洞施工在两个相邻的水平抗剪洞之间进行，置换洞方向垂直于水平抗剪洞；所述基岩式泥水平衡顶管机的直径或水平定向钻的扩挖半径根据软弱夹层的厚度确定；
步骤4，置换洞灌浆及抗剪洞回填施工：
置换洞施工完成后，对置换洞的两端封堵进行置换灌浆，在浆液固结后采用不收缩灌浆料回填灌浆；软弱夹层置换处理完成后，在水平抗剪洞内预留回填灌浆管路，然后按由内而外的顺序采用混凝土分段灌浆回填水平抗剪洞，为保证所述混凝土与围岩体结合良好，待混凝土固结后，通过所述预留回填灌浆管路采用不收缩灌浆料回填灌浆；从而达到提高软弱夹层综合参数的目的。
步骤3中，当所述软弱夹层的厚度≥0.3m时，使用所述基岩式泥水平衡顶管机进行掘进置换施工；当所述软弱夹层的厚度<0.3m时，使用所述水平定向钻进行掘进置换施工。
步骤4中，对所述置换洞两端封堵进行置换灌浆的浆液为0.45:1纯水泥浆液。
本发明针对坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层地质特点，通过施工水平抗剪洞和置换洞，有效解决了近水平状深埋软弱夹层的加固处理难题。水平抗剪洞在起到抗剪功能的同时又能提供置换洞的施工场地，经济效益显著。相比较传统的灌浆处理，显著提高了坝基软弱夹层的工程力学参数；相比较传统的明挖处理，可以大大缩短直线施工工期、降低施工成本；相比较传统的单独水平抗剪洞处理，可大量减少抗剪洞的数量，提高了置换效能。
附图说明
图1是本发明沿坝体上、下游方向（水流方向）的纵剖结构示意图。
图2是本发明所述水平抗剪洞、置换洞和施工交通洞的平面布置示意图。
图3是本发明所述水平抗剪洞侧壁上的置换洞施工点位示意图。
图4是图3的A-A向剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1-4所示，本发明所述坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，
根据坝体1设计方案对相关层位抗剪参数的要求，基于前期勘察设计成果计算水平抗剪洞2（垂直于河流方向）所需数量和软弱夹层3的置换比例，根据置换比例计算置换洞4（顺水流方向）的数量，根据软弱夹层3的厚度和性质通过经济比较确定置换洞4施工的设备。具体步骤如下：
步骤1，软弱夹层3置换比例的确定：
根据坝基5抗滑稳定对软弱夹层3综合抗剪参数的要求，基于水平抗剪洞2回填混凝土的强度参数、软弱夹层3置换充填材料的强度参数和软弱夹层3的强度参数，按下式计算水平抗剪洞2数量及软弱夹层3的置换比例：
式中，P表示水平抗剪洞2与坝基5面积比；k表示两相邻水平抗剪洞2之间软弱夹层3置换的比例，以百分数表示；c 1为水平抗剪洞2回填混凝土的参数；c 2为软弱夹层3置换后充填材料的参数； C3为软弱夹层3的参数；f为软弱夹层3处理后的综合抗剪参数；
步骤2，水平抗剪洞2施工：
通过位于河流两岸的施工交通洞6延伸到坝下开挖水平抗剪洞2，水平抗剪洞2的方向垂直于河流的流向；水平抗剪洞2施工时应随软弱夹层3的起伏而变化，水平抗剪洞2开挖施工过程中做好洞壁的地质素描，开挖、地质素描和支护同步进行；地质素描用于精确确定软弱夹层3在水平抗剪洞2侧壁上的空间分布，地质素描后及时生成电子图件；在地质素描图上布置置换洞4的施工点位，如图3所示；水平抗剪洞2支护采用喷锚支护设计，开挖完成后进行底板浇筑及水电管路布设，在底板与边墙处预留排水沟和集水池；
步骤3，置换洞施工：
根据步骤2确定的置换洞4的施工点位，使用基岩式泥水平衡顶管机或水平定向钻对软弱夹层3进行掘进置换施工，置换洞4施工在两个相邻的水平抗剪洞2之间进行，置换洞4方向垂直于水平抗剪洞2；基岩式泥水平衡顶管机的直径或水平定向钻的扩挖半径根据软弱夹层3的厚度确定，当软弱夹层3的厚度≥0.3m时，使用基岩式泥水平衡顶管机进行掘进置换施工；当软弱夹层3的厚度<0.3m时，使用水平定向钻进行掘进置换施工；
步骤4，置换洞灌浆及抗剪洞回填施工：
置换洞4施工完成后，对置换洞4的两端封堵进行置换灌浆，置换灌浆的浆液为0.45:1纯水泥浆液，在纯水泥浆液固结后再采用不收缩灌浆料二次回填灌浆；置换洞4内的软弱夹层3置换处理完成后，对水平抗剪洞2进行回填混凝土；水平抗剪洞2回填混凝土时，按照由内而外的顺序分段回填，混凝土采用微膨胀混凝土，为保证水平抗剪洞2回填的混凝土与围岩体结合良好，回填混凝土时预留回填灌浆管路，待回填的混凝土初凝后，再采用不收缩灌浆料通过预留回填灌浆管路进行回填灌浆。
Claims (3)
1.一种坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，其特征在于：包括下述步骤：
步骤1，软弱夹层置换比例的确定：
根据坝基抗滑稳定对软弱夹层综合抗剪参数的要求，基于水平抗剪洞回填混凝土的强度参数、软弱夹层置换充填材料的强度参数和软弱夹层的强度参数，按下式计算所述水平抗剪洞数量及软弱夹层的置换比例：
式中，P表示水平抗剪洞与坝基面积比；k表示两相邻水平抗剪洞之间软弱夹层置换的比例，以百分数表示；c 1为水平抗剪洞回填混凝土的参数；c 2为软弱夹层置换后充填材料的参数； C3为软弱夹层的参数；f为软弱夹层处理后的综合抗剪参数；
步骤2，水平抗剪洞施工：
通过位于河流两岸的施工交通洞延伸到坝下开挖水平抗剪洞，水平抗剪洞的方向垂直于河流的流向；水平抗剪洞开挖施工过程中做好洞壁的地质素描，开挖、地质素描和支护同步进行；在地质素描图上布置置换洞的施工点位；水平抗剪洞支护采用喷锚支护设计，开挖完成后进行底板浇筑及水电管路布设，在所述底板与边墙处预留排水沟和集水池；
步骤3，置换洞施工：
根据步骤2确定的所述置换洞施工点位，使用基岩式泥水平衡顶管机或水平定向钻对软弱夹层进行掘进置换施工，置换洞施工在两个相邻的水平抗剪洞之间进行，置换洞方向垂直于水平抗剪洞；所述基岩式泥水平衡顶管机的直径或水平定向钻的扩挖半径根据软弱夹层的厚度确定；
步骤4，置换洞灌浆及抗剪洞回填施工：
置换洞施工完成后，对置换洞的两端封堵进行置换灌浆，在浆液固结后采用不收缩灌浆料回填灌浆；软弱夹层置换处理完成后，在水平抗剪洞内预留回填灌浆管路，然后按由内而外的顺序采用混凝土分段灌浆回填水平抗剪洞，为保证所述混凝土与围岩体结合良好，待混凝土固结后，通过所述预留回填灌浆管路采用不收缩灌浆料回填灌浆；从而达到提高软弱夹层综合参数的目的。
2.根据权利要求1所述坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，其特征在于：步骤3中，当所述软弱夹层的厚度≥0.3m时，使用所述基岩式泥水平衡顶管机进行掘进置换施工；当所述软弱夹层的厚度<0.3m时，使用所述水平定向钻进行掘进置换施工。
3.根据权利要求1或2所述坝基岩体内近水平分布的深埋软弱夹层处理方法，其特征在于：步骤4中，对所述置换洞两端封堵进行置换灌浆的浆液为0.45:1纯水泥浆液。
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