欧阳九发 郑有伟 罗欢 邵华 马旺

摘 要：水利水电工程是国家一直以来都十分重视的大型建设工程，尤其是现阶段在新能源的开发与利用的探索中，建造堤坝并结合相关技术，将水能转变为电能，为人类所用，改善坝基的稳定性是关键。了解影响坝基稳定性的因素后，可采取清基回填法、振冲碎石桩加固法、帷幕灌浆法、改变建筑物的结构等措施来稳固坝基。

关键词：影响因素;坝基;防渗;改善措施

水利水电工程属于大型建设工程，在建设过程中，常建造堤坝来阻挡水流，起到储水、分流或以防水患的目的，如水库、水电站、堤坝等工程。堤坝的稳定性直接关系到工程建设的安全性和实用性，而坝基是堤坝的根基，如果根基失稳，将会直接影响上部构筑物（坝体）的稳定性，可能出现溃坝，对人类造成严重后果。因此，采取一些必要的措施来提高坝基的稳定性显得尤为重要。

1 影响因素

以下列举几条影响坝基稳定性的主要因素。

1.1 软弱夹层的影响

坝基中存在的软弱夹层，其抗剪强度指标（黏聚力和内摩擦角）往往很小，当坝基所受到的剪应力大于软弱夹层的抗剪强度时，软弱夹层就会顺着主应力方向出现裂隙，以致水体入渗墙内，降低坝基防渗性能，危害坝基的稳定性。如文献《增加具有软弱夹层的坝基抗滑稳定性措施的研究》中所述，某水库的坝基中存在软弱夹层，因施工时未能全部清除，造成后期出现抗滑稳定性较差的病害现象。

1.2 水位上升的影响

随着水位的上升，静水压力和流水压力会增大，堤坝坝基的抗滑稳定性会随着水压力的增大而减小，坝基的滑动由浅层滑动逐渐转变为表层滑动，剪应力集中于坝基中部，使得墙体开裂，破坏防渗作用，以致坝基失稳。如文献《水位上升对燕云重力坝坝基影响研究》中所述，由于水位上升，水压力和渗流力增大，使得滑移面上移，坝基抗滑稳定性逐渐降低，最终导致燕云重力坝坝基整体失稳。

1.3 复杂地质条件的影响

坝基所建地带周围岩层有许多软弱结构面发育时，岩层之间会出现错动带，随着时间的发展，层间错动现象会愈来愈严重，直至坝基表层出现裂缝，破坏坝基结构;坝踵处存在断层时，随着断层活动次数增多，岩土体与坝踵之间可能会出现滑移面，这会大大削弱坝基的抗滑能力。

1.4 地震活动的影响

为达蓄水目的，水库所占区域面积一般较大，开挖深度也较大，水下岩土层很可能處于地震活动带，地震发生会导致岩土体发生上下前后左右振动，加上水库的水位通常会随季节的变化而发生巨大变化，水重力的不断变化会导致应力场不稳定，这会加剧地震活动性，使得振动愈发强烈，水下岩土层更加松动，削弱坝基下的地基的承载力，从而影响坝基的稳定性。

2 改善措施

2.1 清基回填法

将坝基表部的软弱土层、浅部软弱夹层、风化卸荷破碎岩体等清除掉，使坝基位于比较新鲜完整的岩土体或比较密实的岩土体之上，再用混凝土代替回填，起到胶结作用，从而增大坝基的抗剪强度指标，提高坝基的抗滑稳定性。若坝基深处存在软弱夹层而无法被彻底清除，可采用槽、井或洞挖的方式，将一定范围的软弱破碎物质清除，然后回填混凝土，或者直接利用钻孔塞管灌入混凝土来提高夹层的抗剪能力。

2.2 振冲碎石桩加固法

利用振冲器在坝基的软弱夹层的上方，以振动、冲击的方式钻孔，孔四周放置大量碎石，在每次振冲杆出孔后，用挖机将碎石倒入孔内，反复振冲后，可形成透水性强、密实度高、强度大是碎石桩，使得坝基的内摩擦角增大，提高了坝基的抗剪强度;同时，额外增加了排水通道，促进了软弱夹层的排水效率，提高了地基的承载能力以及堤坝整体的防渗能力。

2.3 帷幕灌浆法

针对含有大量砂石、砾石或其他易被胶结岩石的地基，利用地质回转钻机成排依次钻孔，然后插入输浆管道，再利用高压喷射技术将水泥浆液集中顺着管道注入至基岩深处的裂隙中，使得这些浆液在岩层深处连成一个整体，形成帷幕结构，起到挡水效果，能大幅度提高坝基的防渗能力。如文献《浅析某水库大坝帷幕灌浆对渗流的影响》中所述，由于水库建造完工后，存在严重渗漏问题，为此，作者单位采用了帷幕灌浆的方法对各段坝基进行处理，最终坝基的渗透比降达到了工程要求。

2.4 改变建筑物的结构

2.4.1 增大坝体的高度或厚度

适当增加坝体的高度，合理增大堤坝上部的坡度，并在堤坝上方建筑防浪墙以阻挡水浪的巨大冲击;或者适当增大坝体的厚度，放缓堤坝下部的坡度。这样能够在一定程度上提高堤坝的整体防御强度，改善坝基的稳定性。

2.4.2 放缓边坡

对于具有流动性水体的江河而建立的堤坝，由于水的流动性特征所给坝基带来冲击力是强烈的、不断变化的且持续作用的，通过放缓河道或江道两侧的边坡，使得边坡承受更大的水流冲击力，从而削弱坝基所受到的冲击;对于水库的堤坝，库内的水虽然相对于江河而言流动性很弱，但因降雨，水位上升，使得水压力增大，可能破坏原始水体的应力场的稳定性，导致坝基的稳定性受到影响，放缓水库四周的边坡，使边坡承担更多的水压力，达到降低水位上升给坝基带来的压力的目的。

3 结论

影响坝基稳定性的主要因素有软弱夹层的影响、水位上升的影响、复杂地质条件的影响、地震活动的影响，在了解这些影响因素后，采用清基回填法、振冲碎石桩加固法、帷幕灌浆法、改变建筑物的结构等措施来改善坝基的稳定性，可有效提高堤坝的综合抗剪强度、抗滑能力以及稳定性。

参考文献：

[1]陆文海.增加具有软弱夹层的坝基抗滑稳定性措施的研究.水利水电技术，1983，12：1623.

[2]周丹，杜修娟.水位上升对燕云重力坝坝基影响研究.水利与建筑工程学报，2017，01：151156+170.

[3]赵德亮.浅析某水库大坝帷幕灌浆对渗流的影响.广东水利水电，2020，01：2224+49.

基金项目：内蒙古自然科学基金项目（编号：2018LH04001，2018LH05009）

作者简介：欧阳九发（1998—），男，湖南永州人，本科在读，研究方向：地质工程。

*通讯作者：郑有伟（1988—），男，内蒙古科技大学矿业与煤炭学院讲师，研究方向：工程地质教学与研究。