土石壩壩基防滲處理

12022/11/29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22022/11/29

土石壩底面積大，壩基應力較小，壩身具有一定適應變形的能力，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。據統計，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。32022/11/29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。42022/11/29

壩基處理技術近年來業(yè)已取得了很大的進展，從國內外壩工建設的成就來看，很多地質條件不良的壩基，經過適當處理以后，都成功地修建了高土石壩。52022/11/29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70m左右。62022/11/29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：細砂或有淤泥地基粘土或黃土地基可能出現的技術問題：滲漏問題承載能力低振動液化問題72022/11/29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82022/11/29一、巖基處理參見混凝土壩覆蓋層較薄時，做截水槽，阻截滲流；較高土石壩應挖除，坐落于基巖上。防滲體與基巖的接觸面要求結合緊密。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?；鶐r透水性較強時需做帷幕灌漿。92022/11/29二、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，具有明顯的成層結構特性。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。

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如:壩基土層中夾有松散砂層，淤泥層，軟粘土層，則應考慮其抗剪強度與變形特性，在地震區(qū)還應考慮可能發(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、排水預壓、抗沖加固等措施。112022/11/26在砂砂礫礫石石地地基基上上建建壩壩的的主主要要問問題題是是進進行行滲滲流流控控制制，，解解決決的的方方法法是是作作好好防防滲滲和和排排水水。1.垂直防滲滲設施2.上游水平平防滲鋪鋪蓋3.下游排水水設施122022/11/261.垂直防滲滲設施包包括:(1)粘性土截水槽(2)混凝土防防滲墻(3)灌漿帷幕幕132022/11/26(1)粘性土截截水槽當壩基砂砂礫石層層不太深深厚時，，截水槽槽是最常常用而又又穩(wěn)妥可可靠的防防滲設施施。一般般布置在在大壩防防滲體的的底部（（均質壩壩則多設設在靠上上游1/3至1/2壩頂寬處處），橫橫貫整個個河床并并延伸到到兩岸。。142022/11/26槽身開挖斷面面呈梯形，切切斷砂礫石層層直達巖基，，巖面經處理理后回填粘性性土料，槽下下游側按級配配要求鋪設反反濾料，槽底底寬應該根據據回填土料的的容許滲流坡坡降、與巖基基接觸面抗?jié)B滲流沖刷的容容許坡降以及及施工條件確確定。152022/11/26截水槽上部與與壩的防滲體體連成整體，，下部與巖基基緊密結合，，形成一個完完整的防滲體體系。（如圖示）我國在60年代前建成的的大壩曾廣為為應用。截水水槽的最大開開挖深度一般般不超過20m。國外高土石石壩截水槽的的開挖深度有有的較大，如如：加拿大的的下諾赫壩最最大挖深達82m。162022/11/26172022/11/26182022/11/26要求：范圍：橫貫貫整個河床床，并延伸伸到河岸槽形：梯形形上部：與防防滲體連成成整體下部：與基基巖緊密結結合192022/11/26(2)混凝土防滲滲墻深厚砂礫石石地基采用用混凝土防防滲墻是比比較有效效和經濟的的防滲設施施。一般做做法是用沖沖擊鉆分段段建造槽形形孔，以泥泥漿固壁，，然后在槽槽孔內用水水下澆注混混凝土的方方法澆筑成成墻，202022/11/26振動動切切槽槽施施工工212022/11/26222022/11/26混凝凝土土防防滲滲墻墻232022/11/26要求：范圍：橫橫貫整個個河床，，并延伸伸到河岸岸槽形：沖沖擊鉆分分段建造造槽形孔孔上部：插插入防滲滲體≮1/10H，且≮2m下部：嵌嵌入弱風風化基巖巖≮0.5～1.0m墻厚：0.6～1.3m242022/11/26252022/11/26262022/11/26272022/11/26墻底嵌嵌入弱弱風化化基巖巖，深深度不不小于于0.5～1.0m，墻頂頂插入入防滲滲體內內的深深度應應大于于1/10壩高，，并不不得小小于2m。墻厚厚按施施工條條件可可在0.6～1.3m范圍內內選用用，一一般0.8m左右。。282022/11/26(3)灌漿帷帷幕采用高高壓定定向噴噴射灌灌漿技技術，，通過過噴嘴嘴的高高壓氣氣流切切割地地層成成縫槽槽，在在縫槽槽中灌灌壓力力水泥泥砂漿漿，凝凝結后后形成成防滲滲板墻墻。292022/11/26302022/11/26灌漿材料：水水泥粘土漿；；配比：水泥泥占20～50％灌漿厚度：由由容許比降確確定，J≤3～4可灌性：D15/d85<5,不可灌；=5~10可灌性差；>10可灌水泥粘土土漿；>15可灌水泥漿；；深度：達到基基巖或相對不不透水層312022/11/26帷幕灌槳既可可以處理較深深的砂礫石層層；也可以處處理局部不便便于用其他防防滲方法施工工的地層；還還可以作為其其他防滲結構構的補強措施施。322022/11/26帷幕灌槳存在在的問題是工工藝較復雜，，費用偏高，，地表需加壓壓重，否則灌灌漿質量達不不到要求。對對地層的適應應性差，即這這種灌漿方法法是否宜于采采用，取決于于地層的可灌灌性。332022/11/262.上游游水水平平防防滲滲鋪鋪蓋蓋用粘粘性性土土料料修修筑筑鋪鋪蓋蓋與與壩壩身身防防滲滲體體相相連連接接，，并并向向上上游游延延伸伸至至要要求求的的長長度度，，也也是是土土石石壩壩常常用用的的防防滲滲設設施施。。鋪鋪蓋蓋的的作作用用是是延延長長滲滲徑徑，，從從而而使使壩壩基基滲滲漏漏損損失失和和滲滲流流坡坡降降減減小小至至容容許許范范圍圍以以內內。。342022/11/26352022/11/26當壩壩基基覆覆蓋蓋層層深深厚厚，，缺缺乏乏采采用用垂垂直直防防滲滲設設施施的的條條件件或或其其造造價價昂昂貴貴難難以以實實現現時時，，適適于于采采用用鋪鋪蓋蓋防防滲滲。。當當上上游游有有天天然然鋪鋪蓋蓋或或壩壩前前淤淤積積物物較較厚厚可可以以利利用用時時更更值值得得考考慮慮。。362022/11/26鋪蓋蓋不不能能像像垂垂直直防防滲滲設設施施那那樣樣可可以以完完全全截截阻阻滲滲流流，，其其防防滲滲效效果果有有一一定定限限度度，，故故多多在在中中、、小小工工程程中中使使用用，，對對高高壩壩多多和和其其他他防防滲滲設設施施配配合合使使用用。。372022/11/26范圍圍：：下下端端與與防防滲滲體體相相連連，，上上游游延延伸伸到到需需要要長長度度目的的：：延延長長滲滲徑徑，，減減小小滲滲流流比比降降到到容容許許范范圍圍防滲滲效效果果：：不不能能截截阻阻滲滲流流，，防防滲滲效效果果有有一一定定限限度度適用用范范圍圍：：中中、、小小型型工工程程或或大大型型工工程程的的輔輔助助設設施施。。鋪蓋蓋滲滲透透系系數數：：<k砂礫礫石石/1000鋪蓋蓋長長度度：：6～8倍水水頭頭鋪蓋蓋厚厚度度：：最最薄薄處處≮≮0.5～1.0m382022/11/263.下游排排水設設施，，包括：：(1)水平排排水層層(2)排水溝溝(3)減壓井井(4)透水蓋蓋重等等。這些設設施可可以單單獨使使用，，也可可以綜綜合使使用。。392022/11/26水平排排水：：主要要采用用褥墊墊排水水垂直排排水：：排水水溝或或減壓壓井402022/11/26412022/11/26減壓井可以有效地排除除滲水，降降低壩基揚揚壓力。它是深入壩基基透水層中中的連續(xù)并并排，井徑徑一般大于于15cm。井貫入強強透水層中中不應少于于其厚度的的25%，一般采用用50%~70%，但100%效果最好。。422022/11/26出口高程程宜盡量量降低，，但應高高于排水水溝底面面。井周周設置反反濾層。。減壓井井的缺點點是加了了壩基滲滲水量。。減壓井井與其它它防滲排排水設施施共同使使用時，，應統一一考慮，，權衡利利弊。432022/11/26442022/11/26減壓井452022/11/26三、細砂、軟粘粘土和濕陷陷性黃土壩壩基處理1.細砂等易液液化土壩基基2.軟粘土壩基基3.濕陷性黃土土壩基462022/11/261.細砂等易液液化土壩基基壩基中的細細砂等地震震時易液化化的土料對對壩的穩(wěn)定定性危害很很大。液化是在震震動荷載作作用下，土土壩內孔隙隙水來不及及排出，土土體內孔隙隙壓力上升升，使土體體顆粒間的的連接強度度降低，而而處于流動動狀態(tài)。472022/11/26細砂砂壩壩基基處處理理：：①打打板板樁樁封封閉閉或或壓壓重重，，目目的的是是增增加加土土體體的的約約束束力力。。②可可采采用用振振沖沖、、強強夯夯、、爆爆破破、、擠擠密密、、震震動動碾碾壓壓等等加加密密方方法法加加固固，，提提高高土土體體的的密密實實度度和和顆顆粒粒骨骨架架的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。③排排水水和和減減壓壓，，創(chuàng)創(chuàng)造造排排水水條條件件以以使使振振動動孔孔隙隙水水壓壓力力很很快快482022/11/26淤泥泥地地基基處處理理淤泥泥地地基基的的主主要要問問題題是是天天然然含含水水量量高高，，抗抗剪剪強強度度低低，，承承載載能能力力低。處理理方方法法有有：：①挖挖除除；；②設設置置砂砂井井加加速速排排水水；；③壩壩腳腳壓壓重重，，以以保保持持地地基基的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。492022/11/262.軟粘粘土土壩壩基基軟弱弱粘粘性性土土抗抗剪剪強強度度低低，，壓壓縮縮性性高高，，在在這這種種地地基基上上筑筑壩壩，，會會遇遇到到下下列列問問題題：：(1)天然然地地基基承承載載力力很很低低，，高高度度超超過過3~6m的壩壩就就足足以以使使地地基基發(fā)發(fā)生生局局部部破破壞壞；；502022/11/26(2)土的透水水性很小小，排水水固結速速率緩慢慢，地基基強度增增長不快快，沉降降變形持持續(xù)時間間很長，，在建筑筑物竣工工后仍將將發(fā)生較較大的沉沉降，地地基長期期處于軟軟弱狀態(tài)態(tài)；(3)由于靈敏敏度較高高，在施施工中不不宜采用用振動或或擠壓措措施，否否則易擾擾動土的的結構，，使土的的強度迅迅速降低低造成局局部破壞壞和較大大變形。。512022/11/26軟粘土地地基一般般不宜用用作地基基，僅在在采取有有效處理理措施后后，才可可能修建建高度不不大的壩壩。我國在軟軟土地基基上筑壩壩也取得得了一定定的經驗驗，如：：杜湖土土壩，壩壩高17.5m，采用砂砂井處理理辦法；；溪口土土壩，壩壩高23m，采用鎮(zhèn)鎮(zhèn)壓層方方法。國國外在軟軟土地基基上建壩壩的實例例有委內內瑞拉的的古里壩壩，壩高高90m，地基為為高壓縮縮性殘積積土，采采取了部部分挖除除、預浸浸水、設設戧臺、、加強反反濾等措措施。522022/11/26處理方方法有有：①挖除除；②設置置砂井井加速速排水水；③壩腳腳壓重重，以以保持持地基基的穩(wěn)穩(wěn)定性性。532022/11/26砂井直直徑約約３００～40cm，井距距與井井徑之之比為為6～8，按梅梅花形形布置置，砂砂井頂頂面鋪鋪設厚厚約1m的砂墊墊層。。542022/11/26如：杜湖水水庫土土壩壩壩基表表層有有11～13m厚的淤淤泥質質粘土土層，，抗剪剪強度度只有有0.015Mpa，采用用砂井井加固固后，，隨壩壩體增增高，，壩基基強度度增長長較快快，當當大壩壩填筑筑到14m高度時時，壩壩基土土的抗抗剪強強度已已增至至0.05Mpa，滿足足了穩(wěn)穩(wěn)定要要求。。建軟軟粘土土地基基上的的壩，，宜盡盡量減減小壩壩基中中的剪剪應力力，防防滲體體填筑筑的含含水量量宜略略高于于最優(yōu)優(yōu)含水水量，，以適適應較較大的的不均均勻沉沉降。。552022/11/26562022/11/263.濕陷陷性性黃黃土土壩壩基基濕陷陷性性黃黃土土壩壩基基的的主主要要危危害害是是浸浸水水后后產產生生過過大大的的不不均均勻勻沉沉降降，，造造成成壩壩體體裂裂縫縫。。這這種種地地基基也也不不宜宜建建壩壩，，只只有有經經過過充充分分論論證證和和處處理理后后才才可可建建低低壩壩。。572022/11/26一般般處處理理措措施施是是挖挖除除、、翻翻壓壓或或通通過過強強夯夯以以消消除除其其濕濕陷陷性性，，也也可可通通過過預預先先浸浸水水處處理理，，使使?jié)駶裣菹萘苛看蟠蟛坎吭谠诮ń▔螇吻扒盎蚧蚴┦┕すね晖瓿沙??！?82022/11/26與壩基、岸坡坡及其它建筑筑物的連接1、與壩基地基與壩體土土質相近，清清基后直接填填土地基與壩體土土質不同，在在結合面做槽槽與基巖連接時時，設混凝土土齒墻2、與岸坡岸坡存在的問問題：滲透性大，容容易出現集中中滲流；穩(wěn)定定性差，容易易出現滑動和和裂縫。處理辦法：緩坡連接，不不宜陡坡或臺臺階形，以防防裂縫,壩體與岸坡連連接要緊密，，加寬心墻或或斜墻以延長長滲徑，岸坡坡巖石灌漿防防止繞滲592022/11/263、與其它建筑筑物設置原因：在在連接處，由由于土壩沉降降過大，容易易造成土壩裂裂縫，結合處處容易出現集集中滲流土壩與與混凝凝土建建筑物物結合合類型型：翼墻式式：使使混凝凝土與與土壩壩翼墻墻相連連接插入式式：混混凝土土插入入土壩壩壩身身中特特點點：結結構簡簡單，，安全全可靠靠，造造價低低，高高壩用用得多多翼墻的的常用用形式式：圍墻式式圍墻—翼墻式式上下翼翼墻式式注意：：在翼墻墻背面面設齒齒墻，，延長長滲徑徑翼墻背背面坡坡度>0.1，使土土體與與翼墻墻結合合良好好602022/11/26從砼砼壩壩與與土土石石壩壩的的連連接接部部位位開開始始，，砼砼壩壩的的斷斷面面逐逐漸漸減減小小，，最最后后成成剛剛性性插入入土土石石壩壩的的心心墻墻內內。。612022/11/26土石石砼622022/11/26圖5-39插入入式式連連接接示示意意圖圖1-混凝凝土土重重力力壩壩；；2-土石石壩壩；；3-半插插入入段段；；4-插入入632022/11/26圖5-40翼墻式連連接1-土石壩；；2-溢流重力力壩；3-圓弧形翼翼墻4-斜降式翼翼墻；5-邊墩；二、土石石壩的裂裂縫控制制干縮裂縫縫凍融裂縫縫不均勻沉沉降裂縫縫滑坡裂縫縫水力劈裂裂裂縫642022/11/261.類型和成成因（1）縱縫走向大體體上與壩壩軸線平平行，多多數發(fā)生生在壩頂頂和壩坡坡中部。?！裨谛膲魏投喽喾N土質質壩中，，由于心心墻土料料的固結結比較緩緩慢，壩壩殼土料料的沉降降速度比比心墻快快，壩殼殼和心墻墻之間發(fā)發(fā)生應力力傳遞，，在壩頂頂部出現現拉應力力區(qū)導致致裂縫。。多發(fā)生生在竣工工初期，，或初次次蓄水時時?！裢临|斜斜墻壩的的壩殼材材料，如如壓實不不足，沉沉降變形形大，上上部和下下部沉降降不均，，都可使使斜墻斷斷裂，形形成縱向向裂縫。。●高壓縮縮性地基基上也易易形成壩壩坡面和和壩內部部的縱向向裂縫。。（2）橫縫走向與壩軸軸線近乎垂垂直，多發(fā)發(fā)生在兩岸岸壩肩附近近。當岸坡比較較陡峻，或或是岸坡地地形突然變變化時，都都易發(fā)生這這種裂縫。。橫縫常貫貫穿壩的防防滲體，在在滲流作用用下繼續(xù)發(fā)發(fā)展，危害害極大。（3）內部裂縫縫主要由壩基基和壩體的的不均勻沉沉降引起。。在壩體表表面很難發(fā)發(fā)現，它可可能發(fā)展成成為集中的的滲流通道道，危害性性也很大。。在較薄的的粘土心墻墻壩中，壩壩殼沉降速速度快，較較早達到穩(wěn)穩(wěn)定，而心心墻由于固固結速度慢慢，還在繼繼續(xù)沉降，，壩殼將對對心墻產生生拱效應，，使心墻中中的豎向應應力減小，，甚至可能能由壓應力力轉變?yōu)槔瓚?，從從而產生內內部裂縫。。地震區(qū)土石石壩震害的的主要形態(tài)態(tài)是出現縱縱縫和橫縫縫；由于水水力劈裂作作用也可以以產生裂縫縫。⑴縱縫：與壩壩軸線大體體平行，多多發(fā)生在壩壩頂和壩坡坡中部因壩殼與心心墻、或多多種土質壩壩固結速度度的差異形形成拉應力力而裂縫多發(fā)生在竣竣工期前