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断层破碎带处理

2020-04-09 21:01

为满足水工建筑物的承载力、限制变形、抗滑和防渗等要求,对基岩中断层破碎带(参见彩图ⅩⅥ—9)进行处理的工程措施。

ⅩⅥ—9 断层破碎带

李长辉摄

断层破碎带位于建筑物基础范围内时,由于强度低、变形模量小,造成建筑物不均匀沉陷,引起不利的应力分布,严重时甚至引起建筑物及基础开裂。若连通水库,将增大其扬压力;在高压水作用下,破碎带内物质可能产生机械和化学管涌,淘刷基础,危及建筑物安全。因此,断层破碎带必须处理。

加固处理

加固处理的目的在于提高其承载能力和阻滑能力,防止建筑物和基岩因局部应力过大产生不均匀沉陷,或因阻滑能力不足而产生滑移。对规模不大、构造岩和充填物质胶结良好,位置、走向、倾角等对建筑物及地基影响较小的断层破碎带,可将其在建基面出露的比较松软破碎的部分予以挖除,开挖深度一般为1~1.5倍断层破碎带宽度,然后回填混凝土,形成混凝土塞。对规模较大、性状较差,且对建筑物及地基影响较大的断层破碎带,一般需采取深挖齿槽浇筑混凝土,以及设置抗滑混凝土洞塞或抗滑桩等措施进行处理。对规模更大的断层破碎带,还可挖除后浇筑混凝土或通过设置钢筋混凝土拱、梁或桩,将建筑物传来的压力或推力,传送到两侧或深部完整坚硬的岩体。如中国的丹江口水利枢纽采用混凝土塞、梁;青铜峡水电站采用混凝土拱加固处理坝基规模较大的断层破碎带;乌江渡水电站采用混凝土桩传递坝肩的推力,运行情况都良好。对于可灌性好的断层破碎带,也可用水泥固结灌浆进行加固处理。

防渗处理

大多数断层破碎带的抗渗性较差,特别是顺河走向的断层破碎带,在库水压力作用下,容易形成上下游连通的集中渗透通道,产生严重的渗漏和管涌,扬压力也将增大。其处理措施通常是在断层带与建筑物基岩防渗帷幕轴线的相交处,沿断层的倾向开挖竖井、斜井或平洞,清除较软弱破碎物质,回填混凝土,并对混凝土与断层上下盘基岩的接触面进行灌浆,形成混凝土防渗墙。这种措施防渗效果较好,但施工比较困难。

20世纪70年代以来,不少工程采用大口径钻孔套孔浇混凝土连锁防渗墙,或采用孔群高压灌注水泥浆液、稳定浆液或化学材料浆液,形成防渗帷幕,代替了开挖、回填混凝土防渗墙,施工较简便,亦取得较好的防渗效果。

位于水工建筑物应力、变形及渗透稳定影响范围内的缓倾角断层破碎带较陡倾角断层破碎带更为不利,需采取沿其顶部设置水平混凝土塞,并沿软弱破碎带开挖斜井、平硐回填混凝土等综合措施,以形成网格式支撑系统,兼具防渗、抗滑、提高承载能力、防止过大沉陷作用。

遇到贯穿建筑物基面上下游的断层破碎带,其处理范围需要适当地向建基面以处延伸。对一般规模较小的断层破碎带,延伸长度至少应有2~3倍断层破碎带的宽度,延伸段处理的深度可与建基面范围内的处理深度相同;对规模较大,且对建筑物和对地基有严重影响的断层破碎带,需通过模型试验和详细分析计算,按加固与防渗要求综合考虑,确定需要延伸处理的长度和深度。

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