一种岩溶地区土石坝坝基处理结构的制作方法

1.本实用新型涉及水电水利工程领域，具体涉及一种岩溶地区土石坝坝基处理结构。


背景技术：

2.我国已建数座土石坝工程。随着近年来水电资源的开发利用，具有优良工程地质条件的坝址越来越少，工程建设难度越来越大，目前在岩溶地区筑坝成库也很普遍。在贵州、云南等白云岩、灰岩地区，大坝坝址岩溶现象往往较发育，坝基开挖覆盖层后，石笋、石芽遍布，基础面起伏大，另外坝基建基面以下还分布有不同规模的隐伏溶洞。以往的已建土石坝工程对起伏较大的坝基一般采用混凝土回填处理，对查明的隐伏溶洞进行回填混凝土处理。这样做存在的问题是：
3.(1)对于坝基范围大的工程来说，回填混凝土可能高达数万方，造成较大的投资增加。
4.(2)为了查明和处理隐伏溶洞，投入较大的勘察工作量及多种勘察手段，由于坝基范围大，勘察的精确性难以保证，处理方案也缺乏较强的针对性，处理重点部位不突出。
5.如何对岩溶地区的土石坝坝基进行技术可靠、投资可控的处理，保证大坝长期运行安全，是水电水利工程中的一项重要技术。


技术实现要素：

6.本实用新型专利要解决的技术问题是：对于岩溶地区的土石坝工程，提出一种施工便捷、安全可靠、经济合理的坝基处理方案，确保大坝长期运行安全，满足规范要求。
7.为解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案实现：
8.一种岩溶地区土石坝坝基处理结构，包括对构造带或岩脉和沿构造带或岩脉附近分布的溶洞或隐伏溶洞、石笋或石芽、溶槽以及对土石坝坝基开挖揭露的溶蚀裂隙的处理。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，在土石坝坝基应力较高或压缩性要求较高的区域进行系统固结灌浆，灌浆深度根据本地区岩溶发育程度，通过计算分析确定，若灌浆过程中发现溶洞，按照隐伏溶洞处理原则进行处理；根据溶洞往往沿构造带、岩脉发育的特性，对构造带、岩脉部位进行全面系统灌浆。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，根据工程前期地勘查明最大溶洞或隐伏溶洞尺寸，通过计算确定该尺寸溶洞或隐伏溶洞影响坝基稳定的极限埋深深度h。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，当溶洞或隐伏溶洞处于极限埋深深度h内时，在该溶洞或隐伏溶洞内采用小导洞或钻孔回填混凝土、水泥砂浆或水泥浆液封闭处理；或者，当溶洞或隐伏溶洞处于极限埋深深度h外时，不做处理。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案，当溶槽宽度不大于2m时，在该溶槽内回填低标号混凝土封闭处理；或者，当溶槽内有黏土且宽度大于2m时，在该溶槽内依次铺设反滤料和过渡料。
13.作为本实用新型的一种优选技术方案，对坝基地表开挖揭露的宽缝溶蚀裂隙，底部回填混凝土封闭。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案，对坝基地表开挖出露的石笋或石芽，削除大于1m的突起。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
16.1、岩溶地区的坝基隐伏溶洞，由于发育规律性差，即使投入较多勘查工作量，也难以精确查清。针对岩溶地区的土石坝坝基，在坝基应力较高或压缩性要求较高的区域进行系统灌浆，重点部位突出，保证了土石坝运行安全。
17.2、根据溶洞、溶槽及宽缝裂隙等往往沿构造带、岩脉发育的特性，进行系统灌浆，消除了岩溶地区大坝坝基的主要安全隐患。
18.3、针对重点部位的系统固结灌浆，深度结合工程具体特点确定。比如某工程岩溶中等发育，勘察发现的最大溶洞洞径不超过5m，那么假定最不利体型(例如方形洞或长条形洞)的最大溶洞洞径5m，位于距离坝基地表深度h处，通过计算确定影响坝基稳定的临界h值，对于埋深不大于h的溶洞进行工程处理；对于大于h的溶洞，不做处理。结合前期地勘、通过计算确定的h值作为系统灌浆深度，这样避免了盲目确定灌浆深度带来的工程隐患或工程造价增加。
19.4、对于岩溶地区坝基地表开挖揭露的石笋、石芽等，以削除突起、便于土石料填筑为原则，避免了大量回填混凝土造成的资源浪费，最大限度的节省工程投资。
20.5、充分考虑了便于施工的因素，如削除大于1m的石笋石芽后，对于填筑土石料的部位要求最小宽度不小于2m，是为了后期坝体填筑时，碾压设备能够对土石料进行充分压实，从而最大限度保证施工质量。
附图说明
21.图1是本实用新型的坝基处理平面布置图；
22.图2是本实用新型的溶洞或隐伏溶洞处理结构的典型剖面图一(a-a向)；
23.图3是本实用新型的溶洞或隐伏溶洞处理结构的典型剖面图二(a-a向)；
24.图4是本实用新型的石笋或石芽以及溶槽处理结构的典型剖面图一(b-b向)；
25.图5是本实用新型的石笋或石芽以及溶槽处理结构的典型剖面图二(b-b向)；
26.图6是本实用新型的溶蚀裂隙处理结构的典型剖面图(c-c向)。
27.附图标记：1-土石坝坝基；2-溶洞或隐伏溶洞；3-石笋或石芽；4-溶槽；5-构造带或岩脉；6-固结灌浆；7-混凝土、水泥砂浆或水泥浆液；8-低标号混凝土；9-反滤料；10-过渡料；11-溶蚀裂隙。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
29.下面结合附图1～6和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
30.如图1～6所示，本实施例适用于岩溶地区土石坝坝基处理工程，通过对坝基溶洞、隐伏溶洞、石笋、石芽、溶槽、溶蚀裂隙等提出有针对性的处理方案，确保土石坝坝基稳定，施工便捷，同时节省工程造价。本实施例的处理结构中主要包括土石坝坝基1、溶洞或隐伏溶洞2、石笋或石芽3、溶槽4、构造带或岩脉5、固结灌浆6、混凝土、水泥砂浆或水泥浆液7、低标号混凝土8、反滤料9和过渡料10、溶蚀裂隙11。
31.土石坝坝基1：土石坝中的面板堆石坝坝基应力较高或压缩性要求较高的区域为趾板及趾板基础区范围；土石坝中的心墙堆石坝坝基应力较高或压缩性要求较高的区域为心墙及心墙两侧一定范围。图1以土石坝面板堆石坝坝型进行举例说明。
32.溶洞或隐伏溶洞2：土石坝坝基开挖揭露溶洞及前期地勘等手段探明的坝基下具有一定埋深的隐伏溶洞。
33.石笋或石芽3：土石坝坝基开挖揭露的石笋或石芽。对于坝基地表开挖出露的石笋或石芽，削除大于1m的突起，减少基础处理工程量及投资(如图4和5)。
34.溶槽4：土石坝坝基开挖揭露的溶槽。对于宽度小于2m的狭窄溶槽，采用低标号混凝土8回填(如图4)。溶槽4内有黏土且宽度大于2m时，依次铺设反滤料9和过渡料10(如图5)。其中，反滤料碾压层厚20cm，连续级配曲线，对溶槽内黏土起反滤保护作用，反滤料铺设1～2层；过渡料对反滤料9起到反滤保护作用，过渡料碾压层厚40cm，连续级配曲线，铺设1～2层。
35.溶蚀裂隙11：土石坝坝基开挖揭露的溶蚀裂隙。
36.构造带或岩脉5：溶洞、溶槽及宽缝裂隙等往往沿构造带、岩脉发育。
37.固结灌浆6：在土石坝坝基1应力较高或压缩性要求较高的区域进行系统固结灌浆，固结灌浆间排距2m～3m，梅花形布置，灌浆深度根据本地区岩溶发育程度，通过计算分析确定，若灌浆过程中发现溶洞，按照隐伏溶洞处理原则进行处理；根据溶洞往往沿构造带、岩脉发育的特性，对构造带、岩脉部位进行全面系统固结灌浆，沿构造带、岩脉两侧各布置一排～两排固结灌浆，间排距2m～3m控制，灌浆深度同溶洞。
38.混凝土、水泥砂浆或水泥浆液7：对于查明的溶洞或隐伏溶洞，根据发育情况采用打小导洞或钻孔回填混凝土、水泥砂浆、灌注水泥浆液等方式处理。根据工程前期地勘查明最大溶洞或隐伏溶洞尺寸，通过计算确定该尺寸溶洞或隐伏溶洞影响坝基稳定的极限埋深深度h，对处于极限埋深h内的溶洞或隐伏溶洞采取小导洞或钻孔回填混凝土、水泥砂浆或水泥浆液7处理(如图2)；对超过极限埋深h的溶洞，因其对坝基稳定影响小，则不做处理(如图3)，避免了盲目确定灌浆深度带来的工程隐患或工程造价增加。
39.基于上述结构，本实施例的实施方式具体如下：
40.a、土石坝坝基1岩溶部分系统固结灌浆6施工；
41.土石坝基础开挖到位并经验收合格后，在土石坝坝基应力较高或压缩性要求较高的区域岩溶发育部分进行系统固结灌浆6。
42.b、土石坝坝基1的溶洞或隐伏溶洞2基础处理施工；
43.对于查明的溶洞或隐伏溶洞，根据发育情况采用打小导洞或钻孔回填混凝土、水泥砂浆或灌注水泥浆液7等方式处理。
44.c、土石坝坝基1开挖揭露的宽缝溶蚀裂隙11基础处理施工；
45.对于土石坝坝基1开挖揭露的宽缝溶蚀裂隙11，底部回填混凝土封闭(如图6)。混凝土采用低标号混凝土8回填，如c15混凝土，三级配。
46.d、土石坝坝基1开挖揭露的石笋或石芽3以及溶槽4等基础处理施工；
47.e、进行常规土石坝坝基基础处理，如基础灌浆、断层处理、探洞、钻孔回填等。
48.依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的一种岩溶地区土石坝坝基处理结构，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。
49.如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
50.除非另有明确的规定和限定，本实用新型中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。