土石壩壩基防滲處理

1、12022/7/25土石壩的地基處理一、概述二、壩基防滲措施 三、加強地基承載力措施四、與壩基、岸坡及其它建筑物的連接22022/7/25 土石壩底面積大，壩基應(yīng)力較小，壩身具有一定適應(yīng)變形的能力，壩身斷面分區(qū)和材料的選擇也具有靈活性，所以，對天然壩基的要求低于混凝土壩。 對壩基處理的要求也不能放松。據(jù)統(tǒng)計，土石壩失事約有40%是由于壩基問題引起的。 壩基處理的范圍包括河床和兩岸岸坡。32022/7/25處理的主要目的是： 1.控制滲流，減少滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量； 2.保持壩體和壩基的靜力和動力穩(wěn)定，不產(chǎn)生過大的有害變形，不發(fā)生明顯的均勻沉降，竣工后，壩基和壩體的總沉

2、降量一般不宜大于壩高的1%； 3.在保證壩安全運行的條件下節(jié)省投資。42022/7/25 壩基處理技術(shù)近年來業(yè)已取得了很大的進展，從國內(nèi)外壩工建設(shè)的成就來看，很多地質(zhì)條件不良的壩基，經(jīng)過適當(dāng)處理以后，都成功地修建了高土石壩。52022/7/25如：加拿大在深120m的覆蓋層上采用混凝土防滲墻，修建了高107m的馬尼克3號壩；埃及則在厚225m的河床沖積層上，采用水泥粘土灌漿帷幕，修建了高111m的阿斯旺壩。我國在深厚覆蓋層上的防滲技術(shù)也已進入國際先進行列。銅街子壩，小浪底壩，防滲墻的深度均達(dá)70m左右。62022/7/25常見的土石壩地基：山區(qū)：巖基或淺覆蓋層 砂卵石強透水地基平原：細(xì)砂或有淤

3、泥地基 粘土或黃土地基可能出現(xiàn)的技術(shù)問題：滲漏問題承載能力低振動液化問題72022/7/25地基處理主要解決的問題：巖石地基解決接觸面上的集中滲流巖石裂縫嚴(yán)重時需灌漿承載能力無問題，需清除表面腐殖土 非巖石地基粘土地基：滲流、強度砂礫石地基：滲流問題細(xì)砂、淤泥、黃土地基：承載能力問題與岸坡、地基及其它建筑物的連接82022/7/25一、巖基處理參見混凝土壩覆蓋層較薄時，做截水槽，阻截滲流；較高土石壩應(yīng)挖除，坐落于基巖上。防滲體與基巖的接觸面要求結(jié)合緊密。不需過多考慮斷層、破碎帶、軟弱夾層等的承載力和不均勻沉降問題。主要研究抗?jié)B穩(wěn)定性和抗溶蝕性能。基巖透水性較強時需做帷幕灌漿。92022/7/2

4、5二、砂礫石壩基處理 常見的砂礫石壩基，其河床段上部多為近代沖積的透水礫石層，具有明顯的成層結(jié)構(gòu)特性。在這種壩基上即使建造高土石壩，其地基承載力一般也是足夠的，而且壓縮性不大。 102022/7/25 如:壩基土層中夾有松散砂層，淤泥層，軟粘土層，則應(yīng)考慮其抗剪強度與變形特性，在地震區(qū)還應(yīng)考慮可能發(fā)生的振動液化造成壩基和壩體失穩(wěn)的危險。為此，需進行專門的分析研究，必要時，可采取挖除、排水預(yù)壓、抗沖加固等措施。112022/7/25 在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決的方法是作好防滲和排水。 1.垂直防滲設(shè)施 2.上游水平防滲鋪蓋 3.下游排水設(shè)施122022/7/251.垂直防滲

5、設(shè)施包括: (1)粘性土截水槽 (2)混凝土防滲墻 (3)灌漿帷幕132022/7/25(1) 粘性土截水槽 當(dāng)壩基砂礫石層不太深厚時，截水槽是最常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設(shè)施。一般布置在大壩防滲體的底部（均質(zhì)壩則多設(shè)在靠上游1/3至1/2壩頂寬處），橫貫整個河床并延伸到兩岸。142022/7/25 槽身開挖斷面呈梯形，切斷砂礫石層直達(dá)巖基，巖面經(jīng)處理后回填粘性土料，槽下游側(cè)按級配要求鋪設(shè)反濾料，槽底寬應(yīng)該根據(jù)回填土料的容許滲流坡降、與巖基接觸面抗?jié)B流沖刷的容許坡降以及施工條件確定。152022/7/25 截水槽上部與壩的防滲體連成整體，下部與巖基緊密結(jié)合，形成一個完整的防滲體系。（如圖示）我國在

6、60年代前建成的大壩曾廣為應(yīng)用。截水槽的最大開挖深度一般不超過20m。國外高土石壩截水槽的開挖深度有的較大，如：加拿大的下諾赫壩最大挖深達(dá)82m。162022/7/25172022/7/25182022/7/25要求：范圍：橫貫整個河床，并延伸到河岸槽形：梯形上部：與防滲體連成整體下部：與基巖緊密結(jié)合192022/7/25(2)混凝土防滲墻 深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較 有效和經(jīng)濟的防滲設(shè)施。一般做法是用沖擊鉆分段建造槽形孔，以泥漿固壁，然后在槽孔內(nèi)用水下澆注混凝土的方法澆筑成墻，202022/7/25振動切槽施工212022/7/25222022/7/25混凝土防滲墻232022/7

7、/25要求：范圍：橫貫整個河床，并延伸到河岸槽形：沖擊鉆分段建造槽形孔上部：插入防滲體1/10H，且2m下部：嵌入弱風(fēng)化基巖0.51.0m墻厚：0.61.3m242022/7/25252022/7/25262022/7/25272022/7/25 墻底嵌入弱風(fēng)化基巖，深度不小于0.51.0m，墻頂插入防滲體內(nèi)的深度應(yīng)大于1/10壩高，并不得小于2m。墻厚按施工條件可在0.61.3m范圍內(nèi)選用，一般0.8m左右。282022/7/25(3) 灌漿帷幕 采用高壓定向噴射灌漿技術(shù)，通過噴嘴的高壓氣流切割地層成縫槽，在縫槽中灌壓力水泥砂漿，凝結(jié)后形成防滲板墻。 292022/7/25302022/7/

8、25灌漿材料：水泥粘土漿；配比：水泥占2050灌漿厚度：由容許比降確定，J34可灌性：D15/d8510可灌水泥粘土漿； 15可灌水泥漿；深度：達(dá)到基巖或相對不透水層312022/7/25 帷幕灌槳既可以處理較深的砂礫石層；也可以處理局部不便于用其他防滲方法施工的地層；還可以作為其他防滲結(jié)構(gòu)的補強措施。 322022/7/25 帷幕灌槳存在的問題是工藝較復(fù)雜，費用偏高，地表需加壓重，否則灌漿質(zhì)量達(dá)不到要求。對地層的適應(yīng)性差，即這種灌漿方法是否宜于采用，取決于地層的可灌性。 332022/7/252.上游水平防滲鋪蓋 用粘性土料修筑鋪蓋與壩身防滲體相連接，并向上游延伸至要求的長度，也是土石壩常用

9、的防滲設(shè)施。鋪蓋的作用是延長滲徑，從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減小至容許范圍以內(nèi)。342022/7/25352022/7/25 當(dāng)壩基覆蓋層深厚，缺乏采用垂直防滲設(shè)施的條件或其造價昂貴難以實現(xiàn)時，適于采用鋪蓋防滲。當(dāng)上游有天然鋪蓋或壩前淤積物較厚可以利用時更值得考慮。362022/7/25 鋪蓋不能像垂直防滲設(shè)施那樣可以完全截阻滲流，其防滲效果有一定限度，故多在中、小工程中使用，對高壩多和其他防滲設(shè)施配合使用。372022/7/25范圍：下端與防滲體相連，上游延伸到需要長度目的：延長滲徑，減小滲流比降到容許范圍防滲效果：不能截阻滲流，防滲效果有一定限度適用范圍：中、小型工程或大型工程的輔助設(shè)施

10、。鋪蓋滲透系數(shù)：0.1，使土體與翼墻結(jié)合良好602022/7/25從砼壩與土石壩的連接部位開始，砼壩的斷面逐漸減小，最后成剛性插入土石壩的心墻內(nèi)。612022/7/25土石砼622022/7/25 圖 5-39 插入式連接示意圖1-混凝土重力壩；2-土石壩；3-半插入段；4-插入632022/7/25圖5-40 翼墻式連接1-土石壩； 2-溢流重力壩； 3-圓弧形翼墻4-斜降式翼墻； 5-邊墩；二、土石壩的裂縫控制干縮裂縫凍融裂縫不均勻沉降裂縫滑坡裂縫水力劈裂裂縫642022/7/251.類型和成因（1）縱縫 走向大體上與壩軸線平行，多數(shù)發(fā)生在壩頂和壩坡中部。 在心墻壩和多種土質(zhì)壩中，由于心墻

11、土料的固結(jié)比較緩慢，壩殼土料的沉降速度比心墻快，壩殼和心墻之間發(fā)生應(yīng)力傳遞，在壩頂部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)導(dǎo)致裂縫。多發(fā)生在竣工初期，或初次蓄水時。 土質(zhì)斜墻壩的壩殼材料，如壓實不足，沉降變形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墻斷裂，形成縱向裂縫。 高壓縮性地基上也易形成壩坡面和壩內(nèi)部的縱向裂縫。（2）橫縫 走向與壩軸線近乎垂直，多發(fā)生在兩岸壩肩附近。 當(dāng)岸坡比較陡峻，或是岸坡地形突然變化時，都易發(fā)生這種裂縫。橫縫常貫穿壩的防滲體，在滲流作用下繼續(xù)發(fā)展，危害極大。（3）內(nèi)部裂縫 主要由壩基和壩體的不均勻沉降引起。在壩體表面很難發(fā)現(xiàn)，它可能發(fā)展成為集中的滲流通道，危害性也很大。在較薄的粘土心墻壩中，壩殼沉降

12、速度快，較早達(dá)到穩(wěn)定，而心墻由于固結(jié)速度慢，還在繼續(xù)沉降，壩殼將對心墻產(chǎn)生拱效應(yīng)，使心墻中的豎向應(yīng)力減小，甚至可能由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，從而產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。 地震區(qū)土石壩震害的主要形態(tài)是出現(xiàn)縱縫和橫縫；由于水力劈裂作用也可以產(chǎn)生裂縫。縱縫：與壩軸線大體平行，多發(fā)生在壩頂和壩坡中部因壩殼與心墻、或多種土質(zhì)壩固結(jié)速度的差異形成拉應(yīng)力而裂縫多發(fā)生在竣工期前后?？v縫橫縫橫縫：與壩軸線大體垂直，多發(fā)生兩岸壩肩附近因岸坡陡峻或岸坡突變而致橫縫常貫穿防滲體，危害很大。水平縫內(nèi)縫：出現(xiàn)在壩體內(nèi)部因壩基與壩體的不均勻沉降而致易形成集中滲流通道，危害很大。心墻壩的內(nèi)部水平裂縫局部高壓縮性地基上土石壩底部的裂縫混凝土

13、防滲墻引起的壩體內(nèi)部裂縫2.裂縫的防止與控制措施（1）提高填土的壓實質(zhì)量，可減小沉降位移和水平位移，從而達(dá)到減小拉應(yīng)變和改善應(yīng)力狀態(tài)。同時還可提高土的抗裂強度和抗剪強度，防止裂縫的重要作用。（2）加強地基處理。比如高壓縮性地基挖出、砂井排水、填土預(yù)壓等措施。（3）做好壩體與岸坡及其他建筑物的連接（4）合理進行土料選擇和土料設(shè)計。既要考慮土的強度和防滲性能，也要注意變形性能。如易產(chǎn)生裂縫的壩肩和壩頂部位采用塑性較高的粘性土料。（5）粘土心墻兩側(cè)和斜墻后側(cè)設(shè)置足夠的反濾過渡層。732022/7/25（6）采用合理的防滲體幾何形態(tài)和適當(dāng)?shù)倪吰?，如厚度較大的斜心墻。（7）表層設(shè)置塊石、碎石等保護層，防止干縮和凍融裂縫的發(fā)生總之：一是采取措施減少壩體內(nèi)部變形和不均勻變形，提高防滲體適應(yīng)不均勻變形的能力；二是限制裂縫擴展，避免產(chǎn)生集中滲漏破壞